10936

1.Древесина в современном строительстве/ [Интернет - источник]: https://zen.yandex.ru/media/nadosdelat/drevesina-v-sovremennom-stroitelstve- 5c7fde4323bade00b41605df

2.В чем плюс у древесины как строительного материала для дома?/ [Интернет - источник]: https://yandex.ru/q/question/home/v_chem_plius_u_drevesiny_kak_stroitelnogo _a0dcd67e/?utm_source=yandex&utm_medium=wizard&answer_id=df2a96cb- c7b0-4160-aa3f-7005afe961b0#df2a96cb-c7b0-4160-aa3f-7005afe961b0

3.Семь основных тенденций деревянного строительства в 2020 году/ [Интернет - источник]: http://dwgformat.ru/2020/01/26/sem-osnovnyh- tendencij-derevyannogo-stroitelstva-v-2020-godu/

4. Дерево в современном строительстве/ [Интернет - источник]: https://ardexpert.ru/article/724

А.Н. Ситнов1, С.О. Агеев2, В.В. Агеева3, Ю.А. Градинар3

1ФГБОУ ВО Волжский государственный университет водного транспорта,

2ФБУ Администрация Волжского бассейна внутренних водных путей,

3ФГБОУ ВО Нижегородский государственный архитектурностроительный университет

РАСЧЕТ КРИВЫХ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩЕ ННГУ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ РЕЗЕРВНОГО ОБЬЕМА ВОДЫ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Для улучшения условий судоходства реки Волги на участке Городец

– Нижний Новгород планируется строительство и ввод в эксплуатацию Нижегородского низконапорного гидроузла (ННГУ) в районе 890,5 км судового хода в 40,5 км ниже по течению от створа плотины Нижегородской ГЭС (ННГЭС). ННГУ будет создавать подпор, распространяющийся до ННГЭС, и тем самым обеспечивать гарантированные глубины при отметке 68,0 м БС. Нижний бьеф ННГУ остается в незарегулированном состоянии.

Проведенные исследования, отраженные в работах [1,2,3], показали: - имеется высокая неравномерность в значениях сбрасываемых

расходов воды с Нижегородской ГЭС, которые привязаны к целям энергетики. При этом, режим прохождения расходов воды через створ низконапорного гидроузла будет в основном соответствовать режиму сбросов с Нижегородской ГЭС, не улучшая условий судоходства в нижнем бьефе по сравнению с существующим состоянием, поскольку повлечет интенсивное переформирование дна реки ниже створа ННГУ;

40

-прогнозируемые уровни воды, формирующиеся в зависимости от сбрасываемых расходов в течение суток, недели, месяца, представленные в виде графиков изменения расходов воды во времени для различных процентов вероятности не обеспечивают судоходные габариты по глубине на участке ниже створа ННГУ в течение всего навигационного периода без проведения дополнительных путевых работ;

-обосновывается возможность регулирования стока на водосливе ННГУ и целесообразность подачи в НБ ННГУ равномерного расхода в течение суток в предположении, что эти мероприятия решат задачи обеспечения глубин для судопропуска и снизят негативное воздействие на руслоформирование в НБ ННГУ.

Оценка регулирующих возможностей водохранилища с отметкой НПУ, равной 68,0 м БС, соответствующая транспортному попуску в размере 1140 м3/с, как уже говорилось выше, показала нехватку воды для обеспечения судоходных глубин в НБ ННГУ в навигационный период. Поэтому был предложен путь создания резерва воды в водохранилище. При этом, уровни воды на водохранилище в створе ННГУ должны находиться в диапазоне значений от минимальных (68,0 м БС) до максимально возможных по условиям ветро-волнового режима, конструктивных параметров затворов ННГУ и др. характеристик (68,5 м БС). Задача трансформации суточного гидрографа ННГЭС в суточный гидрограф ННГУ по математической модели требует знания отметок кривых свободной поверхности воды на участке при разных расходах ННГЭС и отметках уровней воды в створе ННГУ. Поэтому с целью 1) определения величины повышения уровня воды при организации регулировочных решений на площади водохранилища от ННГУ до ННГЭС и выдаче исчерпывающих данных об уровнях воды на создаваемом водохранилище и 2) вычисления накопленных объемов воды в проектируемом водохранилище на отметках, превышающих проектную НПУ (от 68,0 до 68,5 м БС) рассчитываются и строятся кривые свободной поверхности воды.

Построение кривых свободной поверхности речного потока выполняется по методу Н.Н. Павловского. Расчет производится по

где: zн – отметка уровня воды в начальной точке участка, м БС; zк – отметка уровня воды в конечной точке участка, м БС; Q – поступающий расход с

ННГЭС, м3/с; l – длина участка, м; – среднее значение модуля расхода на рассматриваемом участке, м3/с.

При построении кривых свободной поверхности в естественных

Н.М. Вернадский и А.Н. Рахманов [4] показали, что модуль сопротивления F для равнинных рек не зависит от уклона свободной поверхности и его можно рассматривать как функцию только средней отметки, уровня воды на участке, т.е. F = ƒ( ), где = ½ (zн + zк).

График функции F = f (z) строится с помощью кривых связи Q = ƒ() по данным, представленным в материалах [4, 5].

Модуль сопротивления F определяется по формуле:

Величина определяется, оперируя средними значениями гидравлических элементов в пределах данного участка потока, по формуле:

– гидравлический радиус при средней глубине на рассматриваемом участке; поскольку глубина на участке значительно меньше ширины (в сотни раз), то в формуле можно принять за среднее значение глубины, м.

Река Волга от ННГЭС до ННГУ делится на 8 расчетных участков. При построении кривой свободной поверхности известна величина расхода потока Q и отметка уровня воды zк в граничном (конечном) створе (ННГУ) рассматриваемого участка, уровень воды в водохранилище у плотины ННГУ соответствует отметке 68,0 м БС. Задачей расчета является отыскание отметки уровня воды в начальном i-ом zнi створе каждого намеченного участка (рис. 1).

42

Рис.1. Кривые свободной поверхности воды на участке ННГУ - ННГЭС

Определяются величины объемов воды V, в т.ч. дополнительных в водохранилище при отметках УВ в створе ННГУ Z ННГУ выше проектной

(68,0 м БС) в зависимости от подаваемых расходов с ННГЭС QННГЭС, таблица 1.

Приращение объемов водохранилища по участкам в диапазоне

Полученные результаты показывают, что при отметке ВБ ННГУ 68,5 м БС возможно накопить до 21,40 млн. м3, что при нехватке воды в провальные часы в навигацию (на примере 2017 года [3]) вполне достаточно для введения регулирования.

Литература 1 Агеев, С.О. Анализ изменений навигационных расходов через

Нижегородскую ГЭС в навигацию 2017 года и рекомендации по улучшению водного режима участка р. Волги ниже створа Нижегородского низконапорного гидроузла (ННГУ)/С.О. Агеев//Труды конгресса «Великие реки - 2018». Вып. 7.–Н. Новгород: Изд–во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2018. –

с.1-7.

2 Агеев, С.О. Обоснование целесообразности суточного регулирования стока низконапорным гидроузлом. / С.О. Агеев // Научные проблемы водного транспорта. Вестник ВГАВТ. Вып. 62. - Н. Новгород: Изд

– во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2020. – с. 136-146.

3 Агеев, С.О. Результаты расчета параметров суточного регулирования стока в створе низконапорного гидроузла и оценка его эффективности. / С.О. Агеев // Морской регистр, 2020. – с. 136-146.

4Спицын, И.П. Неравномерное движение в реках / И.П. Спицын, В.А. Соколова. – Л.: Ленинградский гидрометеорологический институт, 1986. – 44 с.

5Строительство Нижегородского низконапорного гидроузла. Этап проектных работ. Моделирование гидравлических режимов р. Волги на участке от Нижегородской ГЭС до г. Н. Новгород. Отчет 0715-000-ГИД4- 1.1.01/09.14 - ОАО «ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЭНЕГЕТИКИ ПОВОЛЖЬЯ»,

2015. – 76 с.

М.К. Трошина, Е.А. Хаустова, А.С. Шилов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

АНАЛИЗ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ВЕТРОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВЫСОТНЫЕ ЗДАНИЯ

Анализ ветрового воздействия актуален не только с точки зрения прочности конструкции, но и в других областях, связанных с экологией и комфортностью жизни людей.

44

Вопросы аэродинамики считаются достаточно сложными, но важными и в ряде случаев основополагающими при проектировании зданий, оценке его влияния на аэродинамический режим прилегающих территорий, разработке системы вентиляции и расчете воздушных потоков внутри здания, рассеивание вредностей, расположение пешеходных дорожек, образование снегозаносов и т.п. [1].

Аэродинамика высотных зданий имеет свою специфику, т.к для них считается максимальным влияние климатических воздействий. Решить эту проблему за счёт увеличения сечения несущих конструкций, повышения интенсивности армирования или класса бетона будет экономически не выгодно.

Ветер – это динамические воздействия, которые достаточно непредсказуемы, т.к. при обтекании здания могут возникать различные завихрения, которые приводят к появлению мощной переменной боковой силы, и при некотором значении скорости ветра ее значение будет расти скачкообразно (рис. 1).

Возникающие вокруг здания вихри и турбулентные потоки постоянно изменяют характер нагружения, что приводит к колебаниям здания, что не только вызывает интенсивный износ конструкций, но и создает неприятные условия для людей, находящихся в здании.

Рис. 1. Характер обтекания здания ветровым потоком.

Ниже приведены наиболее часто применяемые способы снижения ветровых воздействий на конструкции высотных зданий.

1) Применение обтекаемых форм

Первым способом снижения ветровых воздействий является придание зданию обтекаемой формы, например, формы капли, овальной или круглой формы.

45

Вздании прямоугольной формы ветер, сталкиваясь с плоской поверхностью, устремляется вниз, сбивая с ног пешеходов, а также ударяется об углы здания, создавая дополнительную турбулентность и, как следствие, колебание конструкций.

2) Скругление углов.

Для сохранения прямоугольной формы здания, которая считается наиболее удобной с точки зрения конструктивных и объемнопланировочных решений, стал применятся другой способ – скругление углов здания.

Входе математического моделирования эффекта скругления углов было определено, что данный способ позволяет снизить ширину возмущенного потока практически в 2 раза, а значит, в этом случае здание будет противостоять меньшей мощи потока [3].

Рис. 2. Слева − обтекание воздухом квадратной башни; справа − квадратная башня с закруглениями.

В ходе проведения расчетов также было определено, что ветровые нагрузки на здание с закругленными краями уменьшаются почти в три раза по сравнению со зданиями с острыми углами. Более того, можно заметить, как в течение двух минут на квадратное здание действуют две пиковые нагрузки, в то время как нагрузка на закругленное здание почти не меняется со временем.

46

Рис. 3. График нагрузок от ветра для двух зданий. Красная линия − квадратное здание

сострыми гранями, синяя - со скругленными.

3)Сужение здания к верхней части.

Следующим способом снижения ветровой нагрузки на здание является придание ему такой формы, которая будет сужаться по мере движения к вершине, делая это плавно или уступами, тем самым значительно снижается «парусность» объекта и интенсивность возникновения вихрей.

Существует достаточно много примеров использования данного приема: Лахта-Центр в г. Санкт-Петербург; Бурдж-Халифа в г. Дубай и др.

4) Организация проемов

Еще одним способом снижения влияния сильных ветров на высотные здания является создание в теле здания проемов, позволяющих воздуху организованно пройти сквозь него.

Особенно это актуально для тонких зданий, которые отличаются высоким отношением высоты небоскреба к его ширине.

Примером такого здания является башня Парк Авеню 432, в котором было принято решение не закрывать фасадами шесть технических этажей в целях обеспечения свободного движения воздуха через здание.

5) Закручивание.

Под действием ветровых нагрузок очень большой проблемой для высотных зданий является срыв потока воздуха, при котором гладкое обтекание объекта воздухом нарушается и образуются завихрения, при этом резко растет нагрузка, появляется пульсация, раскачивание и прочие негативные эффекты.

Наиболее известный пример использования данного метода − Шанхайская Башня высотой 632 метра (второе по высоте здание в мире после Бурж-Халифа).

Врезультате анализа, математического моделирования и испытаний в аэродинамической трубе инженеры смогли придать такую плавно скручивающуюся форму здания, что с какой бы стороны поток воздуха не сталкивался с башней, он мягко соскальзывает с минимально возможным образованием вихрей. Как следствие, ветровые нагрузки на здание снизились на 24%.

6) Устройство демпферов.

Вособо сложных случаях, когда другими мероприятиями добиться должного комфорта и безопасности здания не удается, инженеры прибегают

киспользованию массивных демпферов.

Их смысл довольно прост – в верхней части здания размещают огромный, практически свободно подвешенный груз, который раскачивается в противоположную сторону от колебаний здания. Если вершина небоскреба под действием ветра или землетрясения отклоняется

47

влево, массивный маятник, отклоняется в обратную сторону, увлекая за собой башню.

Наиболее известным примером данного способа является устройство инерционного демпфера в небоскребе Тайбей 101, выполненный в виде стального шара диаметром 5,5 м и массой 660 т, расположенного в уровнях 88-92 этажи.

7) Устройство аутригерных этажей

В настоящее время практически во всех высотных зданиях для уменьшения воздействия ветровых нагрузок применяются аутригерные системы, которые представляют собой жесткие горизонтальные конструкции, предназначенные для повышения устойчивости и жесткости здания путем соединения ядра жесткости с каркасом здания (рис. 4). Благодаря чему изгибающий момент, создаваемый ветровой нагрузкой, частично воспринимается ядром, а частично – наружными несущими конструкциями, которые препятствуют горизонтальному перемещению ядра и догружаются вертикальной нагрузкой от момента [2].

Рис. 4. Взаимодействие ядра и аутригера

Классическая схема аутригера представляет собой сочетание опоясывающей фермы, располагаемой по наружным колоннам, и вертикальных связей, соединяющих ферму с центральным ядром.

Таким образом на основе проведенного анализа можно сделать вывод, что правильный учет природно-климатических факторов может обеспечить безопасную эксплуатацию объекта, снижение на него динамических нагрузок, создание оптимального температурно-влажностного режима в помещениях, принятие оптимальных мероприятий по эвакуации людей из высотных зданий.

Литература

1.Реттер Э. И. Архитектурно-строительная аэродинамика. М., 1984

2.Травуш В.И. Работа высотных зданий с применением этажей жесткости (аутригеров) / В.И. Травуш, Д.В. Конин // Вестник ТГАСУ. –

2009. – №2. – С. 77-91.

48

3. Ветер – смертельная угроза небоскребам [Электронный ресурс] –

Режим доступа: https://ardexpert.ru/article/16781.

М.К. Трошина, А.С. Шилов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ОБСЛУЖИВАНИЕ ФАСАДОВ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

По мере того как высотные здания продолжали достигать новые высоты и формы, сложность технологий, необходимых для доступа и поддержания их фасадов, также прогрессировала. Внедрение этих систем в современные небоскребы представляет собой серьезную задачу проектирования, которая требует тщательного обдумывания всеми участниками проекта [1].

Сегодня фасады зданий – это высококачественные элементы, которые нуждаются в профессиональном обслуживании, которое включает в себя:

−чистка и мытьё фасада и витражей, минимум 1-2 раза в год;

−замена повреждённых стеклопакетов по мере необходимости;

−замена подсветки фасадов также по необходимости [2].

Системы обслуживания фасадов (СОФ) широко используются во всем мире для ремонта и поддержания в чистоте фасадов, как высотных зданий, так и строений средней и малой этажности. Это не только удобно, так как благодаря СОФ даже дома самой сложной конфигурации превосходно выглядят, но и выгодно – подобные системы окупаются уже в первые годы эксплуатации, а рассчитаны они на пожизненную службу.

Немецкая компания GEDA Dechentreiter GmbH – один из ведущих в мире производителей подъемного оборудования. Установки проектируются индивидуально под каждый объект, эти машины уникальны, как и сами небоскребы.

Различают следующие системы обслуживания фасадов:

1) Промышленный альпинизм − это самый простой и понятный, но в тоже время и опасный способ исполнить работы по уходу за фасадом.

Все фасадные работы выполняются альпинистами, которые спускаются на своем альпинистском снаряжении на необходимую высоту с кровли здания (реже с выше расположенных этажей).

Крепление тросов альпинистов осуществляется за строительные конструкции кровли или за закладные металлические конструкции, если это было предусмотрено проектом.

49