Анотація до роботи:

Деркач Т.М. Нормування вітрового навантаження на будівельні конструкції для території України.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди.- Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2001.

У роботі вирішена задача статистичного дослідження та нормування середньої складової вітрового навантаження на території України. На основі загальної методології отримані конкретні робочі формули для обчислення граничних та експлуатаційних розрахункових значень вітрового навантаження, а також оцінювання їх точності. Порівняльний аналіз імовірнісних моделей з урахуванням випадкових та систематичних похибок показав, що для нормування вітрового навантаження доцільно подавати швидкість вітру у формах диференційовного випадкового процесу та послідовності місячних максимумів. Параметри цих моделей для 194 метеостанцій України отримані за результатами строкових спостережень за вітром протягом двох десятків років.

За розробленою методикою досліджено вплив напрямку вітру на величину вітрового навантаження і встановлено коефіцієнти напрямку для усіх областей України. Обчислені граничні та експлуатаційні розрахункові значення вітрового навантаження, виконане їх узагальнення і територіальне районування, результати якого можна використовувати як безпосередньо при проектуванні несучих конструкцій, так і при розробці національних норм навантажень на будівельні конструкції. Порівняння отриманих результатів зі СНиП 2.01.07-85 показало, що при проектуванні будівель та споруд зі строками служби понад 40 років розрахункові значення вітрового навантаження слід збільшувати, але при менших строках служби вітрові навантаження знижуються.

Виконані дослідження свідчать про вирішення актуальної науково-технічної задачі статистичного дослідження і нормування розрахункових значень вітрового навантаження на будівельні конструкції для території України і дозволяють зробити наступні висновки:

1. Для нормування вітрового навантаження доцільно використовувати імовірнісні моделі випадкового процесу швидкості вітру та послідовності місячних максимумів швидкості.

2. Отримані робочі формули для обчислення граничних розрахункових значень вітрового навантаження W_m у залежності від середнього періоду повторюваності T, і експлуатаційних W_e - у залежності від частки строку служби m, протягом якої вони можуть перевищуватися. Точність граничних і експлуатаційних розрахункових значень вітрового навантаження оцінюється в залежності від періоду метеорологічних спостережень T_н, значень T або m за графіками, таблицями чи формулами, отриманими в роботі.

3. Створений і реалізований на ПЕОМ банк метеорологічних даних з вітрового навантаження, який включає результати строковий вимірювань швидкості вітру на 194 метеостанціях України протягом двох десятиліть. Наведені в роботі результати статистичної обробки цих даних дозволяють представити швидкість вітру у формах диференційовного випадкового процесу і послідовності місячних максимумів.

4. З метою урахування строку служби при проектуванні будівельних конструкцій граничні розрахункові значення вітрового навантаження W(T) рекомендується визначати, як добуток нормативного значення W_o, яке відповідає періоду повторювальності 25 або 50 років, на коефіцієнт надійності по навантаженню g_f(T), який є функцією періоду повторювальності T. Отримано функції g_f(T) і карти територіального районування за нормативними значеннями W_o, які дозволяють визначати граничні розрахункові значення вітрового навантаження для будь-якого періоду повторювальності і географічного району України.

5. Експлуатаційні розрахункові значення вітрового навантаження W_e(m) для заданого географічного району України і частки строку служби конструкції m визначаються з використанням отриманої формули і карти територіального районування значень W_e(0,01). Отримано також залежності експлуатаційних розрахункових значень вітрового навантаження W_e(m) від граничних нормативних значень W_o.

6. Для всіх адміністративних районів і міст обласного підпорядкування України обчислені більш точні індивідуальні значення W_o і W_e(0,01), таблицями яких можна користуватися замість відповідних карт територіального районування.

7. За даними гірських метеостанций України в першому наближенні встановлені залежності швидкості і тиску вітру від висоти місцевості над рівнем моря, які дозволяють орієнтовно визначати розрахункові значення вітрового навантаження в горах.

8. У порівнянні з чинними СНиП 2.01.07-85 "Навантаження і впливи", отримані рекомендації приводять до зростання розрахункових значень вітрового навантаження при проектуванні будівель та споруд зі строками служби понад 40 років, але забезпечують зниження вітрових навантажень і економію матеріалів на несучі конструкції з меншими строками служби.

9. Розподіли напрямків вітру мають складний полімодальний характер і задовільно описуються запропонованим круговим законом розподілу, заснованим на ряді Фур'є. Для нормування вітрового навантаження з урахуванням напрямку вітру рекомендовано використовувати системи умовних розподілів результатів строкових вимірювань або місячних максимумів швидкості вітру для ряду фіксованих напрямків.

10. За даними метеостанцій України обчислені коефіцієнти напрямку вітру для 8 румбів, кожен з яких дорівнює відношенню розрахункового значення вітрового навантаження визначеного напрямку до розрахункового значення, визначеного без урахування напрямку вітру.

11. Територіальне районування коефіцієнтів напрямку вітру виконане у формі таблиці їхніх значень по восьми румбах для всіх адміністративних областей України. Урахування напрямку вітру за отриманими рекомендаціями дозволить знизити розрахункові значення вітрового навантаження у середньому на 26%.

12. Отримані результати можуть використовуватися як безпосередньо при розрахунках несучих будівельних конструкцій, так і при розробці норм вітрового навантаження для території України.

Публікації автора:

Статті у фахових виданнях:

1. Деркач Т.М. Використання кругових розподілів для імовірнісного опису даних про вітрове навантаження // Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка: Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво). – Вип. 1.- Полтава: ПДТУ. – 1998. – с. 99-104.

2. Деркач Т.Н. Результаты статистического исследования ветровой нагрузки на строительные конструкции для территории Украины // Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка: Збірник наукових статей. Проблеми теорії і практики залізобетону. – Полтава: ПДТУ. – 1997. – с. 122–125.

3. Деркач Т.М., Пашинський В.А. Розрахункові значення вітрового навантаження для території України // Коммунальное хозяйство городов: Республиканский межведомственный научно-технический сборник. – Вып.27. – К.: Техника. – 2001. – с. 189-195. Особистий внесок: виконана статистична обробка даних.

4. Деркач Т.М. Урахування напрямку вітру при нормуванні вітрового навантаження для території України // Коммунальное хозяйство городов: Республиканский межведомственный научно-технический сборник. – Вып..33. – К.: Техника. – 2001. – с. 105-111.

5. Пашинський В.А., Деркач Т.М. До нормування вітрового навантаження для території України // Вісник ДДАБіА №2001 – 4 (29). –2001. – с.107-111. Особистий внесок: виконано статистичний аналіз даних.

Праці та тези конференцій:

6. Деркач Т.М. Аналіз взаємозв’язку статистичних характеристик вітрового навантаження. // Тези доповідей 48 наукової конференції професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів університету. – Полтава: ПТУ, 1996. - с. 36.

7. Пашинский В.А., Деркач Т.Н. К вероятностному описанию направления ветра. // Полтавский инженерно-строительный институт: Тезисы докладов 45 научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов института. Часть 1.- Полтава: 1993.- с. 261. Особистий внесок: розроблено методику і математичне зебезпечення для статистичної обробки кругових даних, обгрунтовано вид кругового закону розподілу напряму вітру.

8. Пашинський В.А., Деркач Т.М., Момонт С.В., Калашникова І.А. Формування бази метеорологічних даних для вивчення навантажень на будівельні конструкції. // Полтавський інженерно-будівельний інститут. Тези доповідей 46 наукової конференції професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів інституту. Частина 3.- Полтава: 1994.- с. 51. Особистий внесок: розроблено математичне забезпечення для формування та супроводження бази метеорологічних даних

9. Пашинський В.А., Деркач Т.М. Дослідження розподілу максимумів швидкості вітру та вітрового навантаження // Полтавський технічний університет: Тези доповідей 47 наукової конференції професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів. Частина 3.- Полтава: 1995.- с. 28.