РАСЧЕТ ЗДАНИЙ СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ НА ВЕТРОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Цель. В статье рассматривается возможность моделирования ветрового потока при расчете зданий сложной геометрической формы с целью определения параметров и зон комфортности.

Метод. Проведены исследования влияния ветрового воздействия на здание цилиндрической формы с использованием программного комплекса Ansys 15.0.

Результат. Для расчета ветрового потока и определения зон комфортности разработана конечно-элементная модель здания музея современного искусства сложной геометрической формы. Расчетная область выбрана таким образом, чтобы ее границы не оказывали влияние на результаты счета. Максимальная скорость ветра принята 44 м/c на высоте 10 м от уровня земли, как максимальная в районе г. Новороссийска. Геометрия земной поверхности вокруг модели считалась плоской. Поверхность здания предполагалась гладкой, поверхность окружающей местности принята шероховатой с параметром шероховатости 0,1 м. При численном моделировании варьировались параметры ориентирования здания относительно розы ветров. Разработаны три варианта расчетных моделей с варьированием расположения здания и его геометрических характеристик. Первый вариант - модель здания вытянута вдоль оси X, второй вариант - модель здания ориентирована вдоль оси Yострым углом контура, третий вариант - модель здания располагается вдоль оси Y и ориентирована тупым углом внешнего контура здания. Результаты расчета здания цилиндрической формы на ветровое воздействие соответствуют СП 20.13330.2011. Применяя численное моделирование ветрового потока, определены параметры и зоны комфортности здания сложной геометрической формы. Выявлено несоответствие нормативных характеристик объекта при расчете на ветровую нагрузку с результатами исследований.

Вывод. Даны рекомендации по выбору наиболее оптимального расположения здания музея с учетом параметров комфортности и наибольшего давления ветра: геометрическая форма наружного контура влияет на расположение зон пониженной комфортности; резкое изменение границ наружного контура приводит к возникновению повышенного давления и скорости ветра и, как следствие, изменение направления вихревых потоков; при моделировании ветрового воздействия для зданий сложной геометрической формы необходимо применять метод конечных элементов; при проектировании зданий и сооружений следует избегать резкого изменения контура объекта.

1. Леденев В.В Высотные здания: учеб.пособие / В.В. Леденев; Тамбовск. гос. техн. ун-т. - Тамбов, 2014. – С. 67-89.

2. Николас П.И. Определение влияния ветровых нагрузок на антенное сооружение. Инженерный вестник Дона. – №2 2008 г.

3. Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1984. - С. 113-141

4. Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. М., 1984.- C. 25-37.

5. Агаханов Г.Э. Решение задач механики деформируемого твердого тела с использованием фиктивных расчетных схем. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – Т.38 – №3 – 2015. –С. 8-15.

6. Агаханов Э.К., Кравченко Г.М., Труфанова Е.В. Регулирование параметров собственных колебаний пространственного каркаса здания. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – Т.42 – № 3. – 2016. – С. 8-15.

7. Агаханов Э.К. Развитие комплексных методов в механике деформируемого твердого тела. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – Т.28 – № 2. – 2013. - С. 39-45.

8. Fedorov A.V., Fedorova N.N., Danilov M.N., Valger S.A. Computations of wind environment and shock wave impact on the civil engineering constructions with computer Aid engineering methods // Proc. of 2012 Joint Symp. NSC — SB RAS. Taiwan — Russia Bilateral Symp. on Civil Eng. Taipei, Taiwan: R.O.C., 2012. P. 2–30.

9. Басов К.А. ANSYS. Справочник пользователя. М. Издательство «ДМКПресс». 2014.- С. 124-133.

10. Басов К.А. ANSYS для конструкторов. М. Издательство «ДМК Пресс». 2016. – С. 96-118.

11. Engel H. Structure Systems. Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt, 1967, pp. 23-24.

12. Сидоров В.Н., Ахметов В.К. Математическое моделирование в строительстве. М.: Издательство «Издательство Ассоциации строительных вузов». 2007.- С.21-25.

13. Nguyen D.T.et al. Finite element methods. Parallel-Sparse Statics and Eigen-Solutions Springer, 2008 – 554 pp.147-153.

14. Yakushev Vladimir. Analysis of numerical methods for building structures in STARK ES. ABSEIASS-2011 Symposium, London, 20 - 23 September, 2011, pp.54-56.

15. P.Solin. Partial Differential Equations and the Finite Element Method (A JOHN WILEY & SONS, INC, 2007 T 499 pp.109-111.

16. Трушин С.И. Метод конечных элементов. Теория и задачи. М. Издательство «Издательство Ассоциации строительных вузов». 2008.– С. 52-61.

17. Lutz L.A. Analysis of Stress in Concrete Hear a Reinforcing Bar Due To Bond and Trans-verse. ACI Joarnal, 1979, no.10, pp.12-15.

18. Nilsen A.H. Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete by the Finite Element Method. ACI Joarnal, 1968, vol.65, no.9, pp.6-70.

19. Simbirkin V. Analysis of Reinforced Concrete Loadbearing Systems of Multistorey Build-ings. Modern Building Materials, Structures and Techniques. CD-ROM Proceedings of the 8th Inter-national Conference, Vilnius, May 19-21, 2004, pp.98-99.

20. Акаев А. И., Магомедов М.Г., Ханмагомедов М.А. Принципы оптимального планирования экспериментально-теоретических исследований строительных конструкций. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – Т.37 – №2. – 2015. – С. 92-98.