Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение эксплуатационной надежности конструкций зданий и сооружений в течении всего срока их эксплуатации, при минимальной материалоемкости несущих конструкций, во многом зависит от правильного назначения уровня снеговых нагрузок, поскольку доля снеговой нагрузки в общей нагрузке, действующей на конструкции покрытия, может достигать 90%.
Величина снеговой нагрузки на покрытии зависит не только от количества осадков, но и от таких климатических факторов как температура воздуха, скорость ветра, интенсивность солнечной радиации и т.н., что далеко в неполной мере учитывается в действующих нормативных документах. Большинство исследований по снеговым нагрузкам производилось в районах с умеренным климатом. В условиях Крайнего Севера процесс формирования снегового покрова имеет ряд специфических особенностей, поэтому перенос результатов исследований, проведенных я европейской части страны, на территорию республики Саха (Якутия) недостаточно правомочен.
Длительные натурные наблюдения, проведенные на покрытиях зданий, выявили существенные отличия фактических снеговых нагрузок от нагрузок, определяемых по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Свыше 60 % территории Якутии не соответствуют по уровню снеговой па-грузки карте районирования норм. Разница в значениях веса снегового покрова земли для отдельных населенных пунктов достигает почти тройного значення.
Дальнейшее освоение районов Крайнего Севера, а также необходимость обеспечения безаварийной эксплуатации построенных зданий и сооружений требуют детального изучения вопросов формирования снегового покрова на покрытиях зданий с учетом климатических особенностей северного региона. Решение этих актуальных вопросов позволит обоснован-
но подходить к назначешио расчетных нагрузок и обеспечит требуемую надежность и долговечность конструкций.
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по назначению снеговых нагрузок на покрытиях зданий с учетом климатических особенностей территории Якутии.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Создать базу метеоданных по запасу воды в снеге и скорости ветра
в зимний период для территории Якутии. Разработать методику статисти
ческого анализа изменчивости наибольших ежегодных значений веса сне
гового покрова земли для нормирования их расчетных значений при расче
те строительных конструкций по предельным состояниям.
-
Разработать карту районирования территории республики Саха (Якутия) ло весу снегового покрова земли с определенной вероятностью непревышения его расчетных значений.
-
Провести натурные наблюдения за характером снегоотложений на покрытиях зданий в основных промышленных районах Якутии. Уточнить схемы распределений снеговых нагрузок на покрытиях зданий с перепадами высот и парапетами.
-
Установить влияние низких температур на интенсивность сноса снега с покрытий малых уклонов.
5. Исследовать неравномерность распределения снегового покрова
покрытий и выявить зависимость величины снеговой нагрузки от грузовой
площади различных строительных конструкций.
Научная новизна заключается в следующем:
обоснована математическая модель, наиболее точно описывающая распределения годовых максимумов веса снегового покрова;
выявлены закономерности формирования снегоотложений на покрытиях с малыми уклонами зданий с учетом влияния климатических особенностей региона;
выявлена зависимость снеговых нагрузок действующих на строительные конструкции зданий в зависимости от грузовой площади;
разработаны предложения по назначению расчетных значений снеговых нагрузок на территории Якутии.
Достоверность результатов работы обеспечивается:
использованием общепринятых и широко применяемых методик проведения натурных наблюдений;
определением расчетных значений веса снегового покрова земли по результатам анализа метеоданных о запасе воды в снеге достаточно длинных рядов наблюдений, полученных на основе маршрутных снегосъе-мок для 225 метеостанций и постов;
хорошее соответствие результатов расчета по предлагаемым методикам с результатами проведенных натурных наблюдений и с материалами других исследователей.
Практическая г\енпостъ работы заключается в обоснованном назначении уровня снеговых нагрузок на покрытия зданий в низкотемпературных регионах.
Внедрение результатов исследований:
Результаты работы использованы при разработке рекомендаций по изысканию резервов несущей способности строительных конструкций объектов алмазодобывающей и горно-обогатительной промышленности, а также при разработке проекта территориальных строительных норм по климатическим нагрузкам в условиях Якутии (раздел "Снеговые нагрузки").
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Прогрессивные методы ведения проектных работ при реконструкции стальных каркасов зданий и сооружений" в г.Киеве (1991 г.), на пятой Украинской научно- технической конференции "Усиление и реконструкция производственных зданий и сооружений, построенных в металле" в г.Киеве (1992 г.), на научно-технической конференции "Металлические конструкции: работы школы
профессора Н.С.Стрелецкого" в г.Москве (1995 г.), на научно-технической конференции "Вопросы надежности и совершенствования строительных конструкций" в г.Якутске (1996 г.), на второй научно-практической конференции "Проблемы градосферы и риск стихийных катастроф" в г.Якутске (1997 г.), на международной конференции "Стихия. Строительство. Безопасность" в г. Владивостоке (1997 г.), на республиканских конференциях молодых ученых и специалистов в г.Якутске, на ежегодных научных конференциях Якутского госуниверситета.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 97 наименования, приложений и содержит 149 страниц основного текста, 21 рисунка и 11 таблиц.
На защиту выносятся:
методика нормирования расчетных значений веса снегового покрова земли для расчета конструкций зданий и сооружений по I группе предельных состояний и рекомендации по назначению расчетных значений веса снегового покрова земли на территории Якутии;
оценка влияния различных факторов на характер снегонакопления на покрытиях зданий;
результаты натурных наблюдений за снегонакоплениями на кровлях зданий в различных районах Якутии;
результаты исследования влияния неравномерного распределения снеговой нагрузки на нагружешюсть отдельных видов строительных конструкций;
- предложения по назначению уровня расчетного значения снеговой
нагрузки на покрытиях зданий.