Цифровая оценка применимости нормативных методик при расчете аэродинамики криволинейных покрытий

Проведено углубленное исследование моделирования картин распределения ветровых потоков по геометрически сложной криволинейной поверхности покрытия уникального большепролетного здания на основе сравнения двух вариантов выполнения аэродинамического расчета. Первый метод заключается в проведении компьютерного эксперимента над цифровой моделью проектируемого объекта в программных комплексах вычислительной гидрогазодинамики. Второй опирается на выполнение упрощенных расчетных процедур по методикам, изложенным в нормативных документах, принятых в строительной отрасли. При выполнении компьютерного эксперимента выделены характерные особенности моделирования в программно-вычислительном комплексе ANSYS CFX, такие как построение расчетной модели, формирование расчетной сетки конечных элементов, а также задание изменяющегося по высоте профиля ветра по трем наиболее актуальным направлениям. Особое внимание уделено корректному заданию граничных условий, что критично для получения достоверных результатов. По двум вариантам расчета приведены адаптированные картины распределения ветрового давления по криволинейному покрытию здания и выполнен сравнительный анализ полученных результатов, отражающий превышение значений ветровых нагрузок, рассчитанных по нормативным документам, примерно в 1,5–2 раза по сравнению с данными, полученными при выполнении компьютерного моделирования.

О.В. ФУРСА, студентка (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
П.А. ХАЗОВ, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
О.И. ВЕДЯЙКИНА, канд. физ.-мат. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65)

1. Лампси Б.Б., Шилов С.С., Хазов П.А. Численное и физическое моделирование ветровых потоков на большепролетное покрытие // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 1. С. 21–31. EDN: ­NPDHUS. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2022.1.21-31
1. Lampsi B.B., Shilov S.S., Khazov P.A. Numerical and physical modeling of wind flows on a large-span coating. Vestnik MGSU. 2022. Vol. 17. Iss. 1,pp. 21–31. (In Russian). EDN: ­NPDHUS. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2022.1.21-31
2. Гутников В.А., Сетуха А.В. Моделирование сочетания сейсмических и ветровых нагрузок при проектировании высотных зданий // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2013. № 4. С. 24–31. EDN: ­RARPRX
2. Gutnikov V.A., Setuha A.V. Modelirovanie sochetaniya sejsmicheskih i vetrovyh nagruzok pri proektirovanii vysotnyh zdanij. Sejsmostojkoe Stroitel’stvo. Bezopasnost’ Sooruzhenij. 2013. № 4, pp. 24–31. (In Russian). EDN: ­RARPRX
3. Leonovich S.N., Riachi J. 3D-Modeling for life cycle of the structure. Science and Technique. 2021. Vol. 20. No. 1, pp. 5–9. EDN: ­ORBAPZ. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-1-5-9
4. Galishnikova V.V., Bocharov M.E. Information models of construction objects during their life cycle. Real Estate: Economics, Management. 2024. No. 2, pp. 65–72. EDN: ­UMRISY
5. Deineko A.V., Shamshurin A.I., Kazaryan N.A. Selection of the computational model of wind flow in the problems of computational architectural and civil engineering aerodynamics in accordance with regulatory and technical documents. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. Vol. 15. № 1, pp. 14–28. EDN: ZIFOJF.https://doi.org/10.22337/2587-9618-2019-15-1-14-28
6. Оленьков В.Д., Бирюков А.Д., Тазеев Н.Т., Коротеев К.С. Определение коэффициентов трансформации воздушного потока при воздействии на одиночное здание c использованием технологий компьютерного моделирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Строительство и архитектура. 2019. T. 19. № 1. С. 5–13. EDN: ­YXPLMD. https://doi.org/10.14529/build190101
6. Olen’kov V.D., Biryukov A.D., Tazeev N.T., Koroteev K.S. Determination of the coefficients of transformation of the air flow when exposed to a single building using computer modeling technologies. Vestnik of the South Ural State University. Construction and Architecture. 2019. Vol. 19. No. 1, pp. 5–13. (In Russian). EDN: YXPLMD. https://doi.org/10.14529/build190101
7. Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика: Монография. М.: Стройиздат, 1984. 294 с.
7. Retter E.I. Arkhitekturno-stroitel’naya aerodinamika [Architectural and construction aerodynamics]. Moscow: Stroyizdat. 1984. 294 p.
8. Попов Н.А., Лебедева И.В., Богачев Д.С., Березин М.М. Воздействие ветровых и снеговых нагрузок на большепролетные покрытия // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 12. С. 71–76. EDN: ­XISJCT
8. Popov N.A., Lebedeva I.V., Bogachev D.S., Berezin M.M. The impact of wind and snow loads on large-span coatings. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitel’stvo. 2016. No. 12. pp. 71–76. (In Russian). EDN: ­XISJCT.
9. Белостоцкий А.М., Павлов А.С. Расчет конструкций большепролетных зданий с учетом физической геометрической и конструктивной нелинейностей // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. 2010. Т. 6. № 1–2. С. 80–86. EDN: ­PZEWHV.
9. Belostockij A.M., Pavlov A.S. Calculation of structures of large-span buildings, taking into account physical geometric and structural nonlinearities. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2010. Vol. 6. No. 1–2,pp. 80–86. (In Russian). EDN: ­PZEWHV.
10. Poddaeva O. Result verification for numerical modeling of wind effects on unique buildings and structures. Architecture and Engineering. 2024. Vol. 9. No. 2, pp. 79–85. EDN: ­LYIKLD. https://doi.org/10.23968/2500-0055-2024-9-2-79-85
11. Дубинский С.И., Болотов П.Е. Верификация методики компьютерного моделирования для расчета распределения давлений воздуха на наружной поверхности наружных ограждающих конструкций // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 276–282. EDN: OWFDZF.
11. Dubinskij S.I., Bolotov P.E. Verification of a computer modeling methodology for calculating air pressure distribution on the outer surface of external enclosing structures. Vestnik MGSU. 2011. No. 7, pp. 276–282. (In Russian). EDN: ­OWFDZF.
12. Belostotsky A.M., Akimov P.A., Afanasyeva I.N. About «Legitimization» of numerical modelling of wind impacts on buildings and structures in design codes. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. Vol. 15. No. 4, pp. 14–24. EDN: ­WUSULL. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2019-15-4-14-24