Статистический анализ ветровой нагрузки города Волгограда за период с 2003 по 2012 годы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Волгоградский государственный технический университет

Статистический анализ ветровой нагрузки города Волгограда за период с 2003 по 2012 годы

Сыроежкина И.А., Воронкова Г.В.

Волгоград

Аннотация

Статья посвящена исследованию нормирования ветровой нагрузки по данным метеостанций на примере города Волгограда за период с 2003 по 2012 годы. Получены основные статистические характеристики, коэффициент надежности по ветровой нагрузке, построены розы ветров.

Ключевые слова: вероятностное проектирование, надежность, ветровая нагрузка.

Для обеспечения заданного уровня надежности возводимых зданий необходимо владеть полной информацией о ветровом режиме местности и работе сооружения под воздействием этих нагрузок [1-3]. В данной работе проводилось исследование величины ветровой нагрузки за период 10 лет в городе Волгограде.

Данные по ветровой нагрузке были получены из Волгоградского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды филиала Федерального государственного бюджетного учреждения «Северо-Кавказское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» при помощи доплеровского метеорологического радиолокатора.

По показаниям скорости ветра зафиксированных 6 раз в день (в 04:00, 07:00, 10:00, 16:00, 19:00, 22:00 часов) было найдено среднее значение за каждый день и определено направление ветра. В итоге было посчитано общее количество определенных направлений ветра за месяц и впоследствии построены розы ветров. вейбулл ветер метеорология статистический

Для построения статистического ряда распределения скорости ветра случайная выборка значений ветровой нагрузки обрабатывалась в соответствии с правилами математической статистики [4,5,6] по формулам:

определение вероятности наступлений события на интервале значений

;

математическое ожидание события

;

дисперсия случайных величин

;

и среднеквадратическое отклонение

Такие подсчеты велись по нескольким направлениям: выборки по каждому месяцу за 10 лет событием являлась величина ветровой нагрузки (рис.1); выборки по каждому месяцу за 10 лет событием являлось направление ветровой нагрузки; выборки по каждому году для определения преобладающего направлений ветра.

Рис.1. Нахождение основных статистических характеристик

Результаты таких расчетов сведены в табличные формы и розы ветров (часть из них представлена рис.2).

Рис.2. Роза ветров для февраля месяца за десятилетний период

Для моделирования скорости ветра v в метеорологии чаще всего используется распределение Вейбулла [7].

Для нормативного значения ветрового давления w₀ с периодом повторяемости T_n и расчетного значения ветрового давления w с периодом повторяемости T_p коэффициент надежности определяется по формуле [8]:

.

Нормативное ветровое давление для нашего случая вычисляется исходя из периода повторяемости 10 лет. Коэффициент надежности для ветровой нагрузки, согласно действующим нормам, г_f =1,4. Зона корреляции для скорости ветра в первом приближении может быть принята равной одним суткам: ф=1 сут. Подставив эти значения в формулу запишем:

.

Решая это уравнение, получим выражение для коэффициента надежности

,

где b - коэффициент, определяемый для каждой метеостанции отдельно. Полученные результаты применялись при оценке надежности и определении оптимальных параметров строительных конструкций [9,10].

Литература

1. Николас П.И. Определение влияния ветровых нагрузок на антенное сооружение // Инженерный вестник Дона, 2008, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2008/67.

2. Редькин А.В., Обыденов В.А., Козлов О.В. Компьютерное моделирование ветровой нагрузки с помощью метода конечных элементов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2009. № 2-1. с. 127-132.

3. Подобед Н.Е. Численное моделирование допустимых ветровых нагрузок для рабочего состояния механизмов передвижения портального крана типа ГАНЦ // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2010. т. 13. № 4-2. с. 957-962.

4. Демченко Д.Б., Касьянов В.Е. Оптимизационный метод статического расчета строительных конструкций с применением вероятностных законов с ограничениями // Инженерный вестник Дона, 2013, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1659.

5. Raizer V.D. Theory of Reliability in Structural Desing. - Journal of Applied Mechanics Reviews, USA, 2004. - Vol.57. - Nol. - pp. 1-21.

6. Raizer V.D. Reliability of Structures. Analysis and Applications, Backbone Publishing Company. - New York, USA, 2009. - 146 p.

7. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов: Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1964. - 275 с.

8. Пшеничкина В.А., Белоусов А.С. Оценка надежности зданий повышенной этажности при сейсмических воздействиях на основе критерия допустимого риска // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. 2008. № 4. с. 142-147.

9. Рекунов С.С. Об оценке надёжности и восстановлении эксплуатационных качеств мостовых сооружений // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». 2016, Том 3, №2. URL: t-s.today/07TS216.html

10. Катеринина С.Ю. Организация интеграции современных расчетно-информационных комплексов при реализации модели расчета оптимальных параметров строительных конструкций // Интернет-Вестник ВолгГАСУ. 2016. № 1-2 (41). с. 6.

References

1. Nikolas P.I. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2008, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2008/67.

2. Red'kin A.V., Obydenov V.A., Kozlov O.V. Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tehnicheskie nauki. 2009. № 2-1. pp. 127-132.

3. Podobed N.E. Vestnik Murmanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2010. t. 13. № 4-2. pp. 957-962.

4. Demchenko D.B., Kas'janov V.E. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1659.

5. Raizer V.D. Theory of Reliability in Structural Desing. Journal of Applied Mechanics Reviews, USA, 2004. Vol.57. Nol. pp. 1-21.

6. Raizer V.D. Reliability of Structures. Analysis and Applications, Backbone Publishing Company. New York, USA, 2009. 146 p.

7. Wejbull W. Ustalostnye ispytanija i analiz ih rezul'tatov [Fatigue testing and analysis of results]: Per. s angl. M.: Mashinostroenie, 1964. 275 p.

8. Pshenichkina V.A., Belousov A.S. Vestnik Adygejskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija 4: Estestvenno-matematicheskie i tehnicheskie nauki. 2008. № 4. pp. 142-147.

9. Rekunov S.S. Internet-zhurnal «Transportnye sooruzhenija». 2016, Tom 3, №2. URL: t-s.today/07TS216.html.

10. Katerinina S.Ju. Internet-Vestnik VolgGASU. 2016. № 1-2 (41). p. 6.

Размещено на Allbest.ru