Численное моделирование снеговых нагрузок. Особенности и перспективы развития методики

Abstract

Разработка методологии численного моделирования снеговой нагрузки сегодня является одной из важнейших задач строительной отрасли. Анализ мировых строительных норм и регламентов показывает, что ограниченного набора покрытий и схем распределения коэффициента формы μ недостаточно для обоснованного определения снеговой нагрузки, особенно на большепролётные и уникальные здания и сооружения. Применяющиеся на практике методы физического моделирования также обладают рядом существенных недостатков. В то же время современный уровень развития программных комплексов вычислительной аэрогидродинамики и большое число математических моделей снегонакопления позволяет моделировать снеговую нагрузку численно. Так, представленная в настоящей статье методика позволяет выполнять расчёт снеговой нагрузки на покрытиях зданий и сооружений в стационарной и нестационарной постановках. Нестационарная постановка даёт возможность наблюдать локальное изменение толщины снегового покрова во времени, однако является весьма ресурсоёмкой для расчёта снеговой нагрузки на покрытие в целом. Указанные недостатки решает моделирование в стационарной постановке, при котором основные уравнения модели негонакопления решаются на «больших» временах. Полученные картины снегоотложений в сочетании с рекомендациями нормативных документов позволяют задать значение расчётного коэффициента формы μ для всех зон покрытия. На основе разработанной методики на базе НОЦ КМ им. А.Б. Золотова и Учебно-научно производственная лаборатория аэроакустических исследований строительных конструкций (УНПЛ ААИСК) НИУ МГСУ прорабатывается единая, комплексная расчётно-экспериментальная методология моделирования снеговых нагрузок, объединяющая преимущества физического и численного моделирования. Синтез двух подходов позволяет наиболее ёмко и разносторонне изучить процесс снегонакопления на покрытиях зданий и сооружений.