Вплив зелених конструкцій блакитної інфраструктури на навантаження конструкцій будівлі
Заголовок (англійською):
The influence of green structures of blue infrastructure on the load of building structures
Автор(и):
Кравченко М.В.
Ткаченко Т.М.
Мілейковський В.О.
Ткаченко О.А.
Автор(и) (англ):
Kravchenko M.V.
Tkachenko T.M.
Mileikovskyi V.O.
Tkachenko O.A.
Ключові слова (укр):
блакитна інфраструктура, зелені конструкції, зелене покриття, дощовий сад, навантаження, коефіцієнт стоку, носійна здатність
Ключові слова (англ):
blue infrastructure, green structures, green pavement, rain garden, load, runoff coefficient, bearing capacity
Анотація (укр):
У роботі розглянуто місце зелених конструкцій у блакитній інфраструктурі міст. Побудовано схему комплексного керування дощовими стоками за допомогою зелених конструкцій. Показано, що поєднання різних зелених конструкцій дозволяє створити єдину та ефективну систему управління дощовою водою. При цьому виникає потреба оптимізування дії окремих елементів цієї системи. В цьому процесі важливу роль відіграє дія зелених конструкцій будівель на їхні носійні конструкції. Навантаження від зелених покрівель можна розкласти на дві складові: навантаження від конструктивних елементів і рослин, серед яких і вітрове, та навантаження від опадів – утриманої дощової води та снігу. Перша група навантажень є постійною крім періодичного вітрового, але його пікові значення мало відрізняються під час дощів та снігів. Враховувати керування сніговим навантаженням недоцільно. Його можна зменшити прибиранням снігу. Проте це призведе до високого ризику неналежного виконання обов’язків щодо прибирання з перевантаженням носійних конструкцій. Тому з метою безпеки розрахунок виконують на максимальне навантаження. Тому в роботі виконано оцінювання знизу снігового навантаження для різних снігових районів та середніх періодів повторюваності. Визначено критичне водоутримання дощової води, яке має створити таке ж навантаження, що і сніговий покрив. У найгіршому випадку першого снігового району та середнього періоду повторюваності 10 років маємо критичне водоутримання 56,2 дм3/м2, що значно перевищує інтенсивність опадів. Це означає, що навантаження від утриманої дощової води буде меншим снігового. Таким чином, необхідно забезпечувати максимальне водоутримання відповідно до обсягу опадів. Це не може вплинути на носійну здатність конструкцій, адже вона визначатиметься сніговим навантаженням. Показано можливість утилізування талої води для господарських потреб. Але цьому питанню на сьогодні приділено недостатню увагу. Поставлено відповідні завдання для майбутніх досліджень.
Анотація (англ):
The paper considers the place of green structures in the blue infrastructure of cities. A scheme of integrated rainwater management using green structures is built. The combination of different green structures allows to creation of a unified and effective rainwater management system. The impact of green building structures on their supporting structures plays an important role. The loads from green roofs have two components: the load from structural elements and plants, including wind loads, and the load from precipitation-retained rainwater and snow. The first group of loads is constant, except for periodic wind loads, but its peak values vary little during rain and snow. It is impractical to consider snow load management. It can be reduced by snow removal. However, this will lead to a high risk of improper performance of snow removal duties with overloading of the supporting structures. Therefore, for safety reasons, the calculation is based on the maximum load. The load from rainwater depends on the runoff coefficient, which can be changed. Therefore, the paper underestimates the snow load for different snowy regions and average recurrence periods. The critical water retention of rainwater with the same load as the snow cover was determined. In the worst-case scenario of the first snow region and an average recurrence period of 10 years, we have a critical water retention of 56.2 dm3/m2, which is significantly higher than the intensity of precipitation. This means that the load of retained rainwater will be less than that of snow. Therefore, it’s necessary to ensure maximum water retention by the amount of precipitation. This cannot affect the bearing capacity of structures, which will be determined by the snow load. The possibility of utilising melt water for household needs is shown. The tasks for future research have been set.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2025, номер 114
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2025, number 114
Мова статті:
English
Формат документа:
application/pdf
Дата публікації:
05 June 2025
Номер збірника:
Університет автора:
Київський національний університет будівництва і архітектури
References:
1. Yu B. Ecological effects of new-type urbanization in China // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. – Vol. 135. – P. 110239. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110239.2. Stovin V., Vesuviano G., Kasmin H. The hydrological performance of a green roof test bed under UK climatic conditions // Journal of Hydrology. – 2012. – Volumes 414–415. P. 148–161. 10.1016/j.jhydrol.2011.10.022.3. Kravchenko М.V., Tkachenko T.M. Problems of improving the terminology and modern classification of “green” constructions for the creation of ukrainian “green” standards // Collection of Scientific Publications NUS. – 2023. – Vol. 493. P. 194–204. 10.15589/znp2023.4(493).26.4. Palla A., Gnecco I., Lanza L. Hydrologic Restoration in the Urban Environment Using Green Roofs // Water. – 2010. – Vol. 2. – P. 140–154. 10.3390/w2020140.5. Kravchenko M., Trach Y., Trach R., Tkachenko T., Mileikovskyi V. Improving the Efficiency and Environmental Friendliness of Urban Stormwater Management by Enhancing the Water Filtration Model in Rain Gardens // Water. – 2024. – Vol. 16, Iss. 10. – P. 1316. 10.3390/w16101316.6. Kravchenko M., Trach Y., Trach R., Tkachenko T., Mileikovskyi V. Behaviour and Peculiarities of Oil Hydrocarbon Removal from Rain Garden Structures // Water. – 2024. Vol. 16, Iss. 13. – P. 1802. 10.3390/w16131802.7. Kuoppamäki K. Vegetated roofs for managing stormwater quantity in cold climate // Ecological Engineering. – 2021. – Vol. 171. – P. 106388. 10.1016/j.ecoleng.2021.106388.8. Andenæs E., Time B., Muthanna T., Asphaug S., Kvande T. Risk Reduction Framework for Blue-Green Roofs // Buildings. – 2021. – Vol. 11. – P. 185. 10.3390/buildings11050185.9. Berdahl P., Akbari H., Levinson R., Miller W.A. Weathering of roofing materials – An overview // Construction and Building Materials. – 2008. – Vol. 22. – P. 423–433. 10.1016/j.conbuildmat.2006.10.015.10. Liu W., Engel B.A., Feng Q., Li R. Simulating annual runoff retention performance of extensive green roofs: A comparison of four climatic regions in China // Journal of Hydrology. – 2022. Vol. 610. – P. 127871. 10.1016/j.jhydrol.2022.127871.11. Sims A.W., Robinson C.E., Smart C.C., Voogt J.A., Hay G.J., Lundholm J.T., Powers B., O’Carroll D.M. Retention performance of green roofs in three different climate regions // Journal of Hydrology. – 2016. – Vol. 542. – P. 115–124. 10.1016/j.jhydrol.2016.08.055.12. Graceson A., Hare M., Monaghan J., Hall N. The water retention capabilities of growing media for green roofs // Ecological Engineering. – 2013. – Vol. 61. P. 328–334. 10.1016/j.ecoleng.2013.09.030.13. Braskerud B.C., Paus K.H. Retention of snowmelt and rain from extensive green roofs during snow-covered periods // Blue-Green Systems. – 2022. – Vol. 4. – P. 184–196. 10.2166/bgs.2022.011.14. Andenæs E., Kvande T., Muthanna T., Lohne J. Performance of Blue-Green Roofs in Cold Climates: A Scoping Review // Buildings. – 2018. – Vol. 8. – P. 55. 10.3390/buildings8040055.15. Porsche U., Köhle M. Life Cycle Costs of Green Roofs: A Comparison of Germany, USA, and Brazi // Krauter S.C.W., Rosa L. P., Landsberg P. T. (Eds). RIO 3 - World Climate & Energy Event 1-5 December 2003, Rio de Janeiro, Brazil: Proceedings of the international conference. Rio de Janeiro: S. C. W. Krauter, 2003. P. 461-467.16. Tabatabaee S., Mahdiyar A., Durdyev S., Mohandes S.R., Ismail S. An assessment model of benefits, opportunities, costs, and risks of green roof installation: A multi criteria decision making approach // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 238. – P. 117956. 10.1016/j.jclepro.2019.117956.17. Wilkinson S., Lamond J., Proverbs D.G., Sharman L., Heller A., Manion J. Technical considerations in green roof retrofit for stormwater attenuation in the Central Business District // Structural Survey. – 2015. Vol. 33. – P. 36–51. 10.1108/SS-07-2014-0031.18. Fotball tettet sluk – skoletak raste sammen [Electronic Resource] / Stor-Oslo. - Access mode: https://www.nrk.no/stor-oslo/fotball-tettet-sluk-_-skoletak-raste-sammen.... - Access date 03.08.2024.19. Final investigation report on the collapse of roof structure of Chan Tai Ho multi-purpose hall of Hu Fa Kuang Sports Centre of City University of Hong Kong Tat Chee Avenue, Kowloon: The Redacted Version [Electronic Resource] / Buildings Department. - Access mode: https://www.bd.gov.hk/doc/en/resources/codes-and-references/notices-and-.... - Publication date May 2017.20. FLL 2018. - Guidelines for the Planning, Construction and Maintenance of Green Roofs; Landscape Development and Landscaping Research Society e.V.: FLL standard. - Valid from 2018. - Bonn: FLL, 2018. – 156 p.21. Jia H., Yin D. Green Infrastructure for Stormwater Runoff Control in China // Oxford Research Encyclopedia of Environmental Science. – 2021. – ISBN 978-0-19-938941-4. 10.1093/acrefore/9780199389414.013.76522. Li H., Ding L., Ren M., Li C., Wang H. Sponge City Construction in China: A Survey of the Challenges and Opportunities // Water. – 2017. – Vol. 9. – P. 594. 10.3390/w9090594.23. Yin D., Chen Y., Jia H., Wang Q., Chen Z., Xu C., Li Q., Wang W., Yang Y., Fu G. Sponge city practice in China: A review of construction, assessment, operational and maintenance // Journal of Cleaner Production. – 2021. – Vol. 280. – P. 124963. 10.1016/j.jclepro.2020.124963.24. Moss concrete [Electronic Resource] / Material District. - Access mode: https://materialdistrict.com/material/moss-concrete/. - Access date 03.08.2024.25. Lundholm J.T., Weddle B.M., MacIvor J.S. Snow depth and vegetation type affect green roof thermal performance in winter // Energy and Buildings. – 2014. – Vol. 84. – P. 299–307. 10.1016/j.enbuild.2014.07.093.26. DBN V.1.2-2:2006. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh obiektiv. Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia. (System for ensuring the reliability and safety of construction objects. Loads and impacts. Design standards). – Valid from 1 January 2007. – Kyiv: Minbud Ukrainy, 2006. – 75 p.