DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.49-59
Analysis of trends in long-term changes in climatic loads
About the Authors
Vadym Hordeiev, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), LLC "V.M. Shymanovsky Ukrainian Institute of Steel Structures", Kyiv, Ukraine
Oleksandr Kordun, engineer, LLC "V.M. Shymanovsky Ukrainian Institute of Steel Structures", Kyiv, Ukraine, e-mail: kordunoleksandr@gmail.com, ORCID ID: 0009-0009-9683-933X
Victor Pashynskyi, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: pva.kntu@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5474-6399
Mykola Pashynskyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-2669-523X
Abstract
The purpose of the work is to identify changes in the characteristic values of loads from snow and wind over the past decades, as well as to justify the need to take these changes into account when developing load standards for buildings and structures.
Characteristic values of wind pressure are determined by the probabilistic model of a random process. The necessary parameters of the Weibull distribution for 13 weather stations of Ukraine are determined by the histograms of the distribution of the results of wind speed measurements obtained in three different periods of meteorological observations during the years 1961...2020. The characteristic values of the snow load are determined by the probabilistic model of the sequence of annual maxima with the Gumbel distribution. For this purpose, the average values and standards of the annual maximum snow cover weight at 54 weather stations, obtained from the results of snow measurement surveys in three different observation periods during 1950...2020, were used. According to the data of each weather station, the rates of characteristic values of loads change over time are determined. Characteristic values of wind pressure at 11 weather stations out of 13 that were considered decrease by an average of 4.5 Pa/year. For two weather stations, the intensity of the decrease is much greater and equals to 13.4 Pa/year and 25.6 Pa/year. At 41 weather stations out of 54 studied, a decrease in the characteristic values of snow cover weight is observed, and at 13 weather stations, the snow load increases over time. Annual increases in the characteristic values of the weight of the snow cover vary within the range of -22...+25 Pa/year with an average decrease of 4.5 Pa/year.
As a result of the study, it was found that the significant spread of the rates of change of the characteristic values of loads over time at different weather stations does not allow to generalize this indicator on the territory of Ukraine. In the presence of several groups of data, it is recommended to determine the characteristic values of wind and snow load through the statistical characteristics of wind speed and weight of snow cover, averaged over the data of all available periods of meteorological observations, without taking into account the detected changes in time.
Keywords
climate loads, characteristic values, changes over time
Full Text:
PDF
References
1. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об'єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування. К.: Мінбуд України, 2007. 60 с.
2. European standard. Eurocode. Basis of structural design. CEN, July 2001. 89 p.
3. Пашинський В.А. Атмосферні навантаження на будівельні конструкції на території України. К.: УкрНДІпроектстальконструкція, 1999. 185 с.
4. Пашинський В.А. Методологія нормування навантажень на будівельні конструкції: автореф. дис. докт. техн. наук: 05.23.01. Полтава, 1999. 33 с.
5. Пічугін С.Ф. Розрахунок надійності будівельних конструкцій: монографія. Полтава: ТОВ «АСМІ», 2016. 520 с.
6. Pashynskyi, M.; Pashynskyi, V.; Tykhyi, A.; and Karpushyn, S. (2023). Long-term forecasting of thermal and humidity actions on buildings. Advances in Civil and Architectural Engineering. Vol. 14, Issue No. 26. pp. 1-9. URL: https://hrcak.srce.hr/ojs/index.php/acae/article/view/23612/13552. DOI: https://doi.org/10.13167/2023.26.1 (дата звернення: 25.06.2024).
7. Іванюта С.П., Коломієць О. О., Малиновська О. А., Якушенко Л. М. Зміна клімату: наслідки та заходи адаптації: Аналітична доповідь. К.: НІСД, 2020. 110 с. URL: https://niss.gov.ua/sites/default/files/2020-10/dop-climate-final-5_sait.pdf (дата звернення: 25.06.2024).
8. Зміна клімату в Україні та світі: Причини, наслідки та рішення для протидії. Екодія. URL: https://ecoaction.org.ua/zmina-klimatu-ua-ta-svit.html?gad_source=1&gclid=CjwKCAjwo6GyBhBwEiwAzQTmcyieAdhQxolcX7Nq4-PoVs6PKA8Z3gZos1X0vyelIqjXj6Siv4zrLxoCdCQQAvD_BwE (дата звернення: 25.06.2024).
9. Copernicus: 2023 is the hottest year on record, with global temperatures close to the 1.5°C limit. URL: https://climate.copernicus.eu/copernicus-2023-hottest-year-record (дата звернення: 25.06.2024)
10. State of the Global Climate 2021 [Електронний ресурс]. World Meteorological Organization (WMO). 2022. No. 1290. URL: https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=22080#.YvKN-BRByUk (дата звернення: 25.06.2024).
11. AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis [Електронний ресурс]. Working Group 1. IPCC Sixth Assessment Report, 2021. URL: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads /report/IPCC _AR6_WGI_Full_Report.pdf (дата звернення: 25.06.2024).
12. Вишневський В. І. Багаторічні зміни водного режиму річок України. Київ: Накова думка, 2022 р. 252 с.
13. Лялько В.І., Єлістратова Л.О., Апостолов О.А., Ходоровський А.Я. Зміна параметрів вітру на території України в період глобальних кліматичних змін. Доповіді Національної академії наук України. 2019, №10. URL: https://www.dopovidi-nanu.org.ua/sites/default/files/2019/10/2019-10-8.pdf (дата звернення: 25.06.2024).
14. 40-річне дослідження клімату виявило тривожні тенденції зменшення снігового покриву. Portaltelle – Український телекомунікаційний портал. URL: https://portaltele.com.ua/news/nauka/40-richne-doslidzhennya-klimatu-viyavilo-trivozhni-tendentsiyi-zmenshennya-snigovogo-pokrivu.html (дата звернення: 25.06.2024).
15. Настанова гідрометеорологічним станціям і постам. Випуск 3. Частина 1. Метеорологічні спостереження на станціях: Видання офіційне. К.: Державна гідрометеорологічна служба, 2011. 280 с.
16. Кліматичний Кадастр України (електронна версія). Державна гідрометеорологічна служба УкрНДГМІ. Центральна Геофізична Обсерваторія. К., 2006.
Citations
1. Systema zabezpechennya nadiynosti ta bezpeky budivelʹnykh ob'yektiv. Navantazhennya i vplyvy. Normy proektuvannya [System for ensuring the reliability and safety of construction objects. Loads and influences. Design standards]. DBN V.1.2-2:2006. K.: Minbud Ukrayiny, 2007. 60 p. [in Ukrainian].
2. European standard. Eurocode - Basis of structural design. CEN, July 2001. 89 p.
3. Pashyns'kyj, V.A. (1999). Atmosferni navantazhennya na budivelʹni konstruktsiyi na terytoriyi Ukrayiny [Atmospheric loads on building structures in the territory of Ukraine]. K.: UkrNDIproekt•stalʹkonstruktsiya, 1999. 185 p. [in Ukrainian].
4. Pashyns'kyj, V.A. Metodolohiya normuvannya navantazhenʹ na budivelʹni konstruktsiyi [Methodology of normalization of loads on construction structures]. Extended abstract of Doctor’s thesis. [in Ukrainian].
5. Pichugin S.F. (2016). Rozrakhunok nadiynosti budivelʹnykh konstruktsiy [Reliability calculation of building structures]. Poltava: ASMI LLC [in Ukrainian]
6. Pashynskyi, M.; Pashynskyi, V.; Tykhyi, A.; and Karpushyn, S. (2023). Long-term forecasting of thermal and humidity actions on buildings. Advances in Civil and Architectural Engineering. Vol. 14, Issue No. 26. pp. 1-9. https://hrcak.srce.hr/ojs/index.php/acae/article/view/23612/13552. DOI: https://doi.org/10.13167/2023.26.1 (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
7. Ivanyuta, S.P., Kolomiets, O.O., Malinovska, O.A. & Yakushenko, L.M. (2020). Zmina klimatu: naslidky ta zakhody adaptatsiyi [Climate change: consequences and adaptation measures]. K.: NISD https://niss.gov.ua/sites/default/files/2020-10/dop-climate-final-5_sait.pdf (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
8. Zmina klimatu v Ukrayini ta sviti: Prychyny, naslidky ta rishennya dlya protydiyi. [Climate change in Ukraine and the world: Causes, consequences and solutions for countermeasures]. Ecodia. https://ecoaction.org.ua/zmina-klimatu-ua-ta-svit.html?gad_source=1&gclid=CjwKCAjwo6GyBhBwEiwAzQTmcyieAdhQxolcX7Nq4-PoVs6PKA8Z3gZos1X0vyelIqjXj6Siv4zrLxoCdCQQAvD_BwE (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
9. Copernicus: 2023 is the hottest year on record, with global temperatures close to the 1.5°C limit. https://climate.copernicus.eu/copernicus-2023-hottest-year-record (date of access: 25.06.2024).
10. State of the Global Climate 2021. World Meteorological Organization (WMO). 2022. No. 1290. https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=22080#.YvKN-BRByUk (date of access: 25.06.2024).
11. AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Working Group 1. IPCC Sixth Assessment Report, 2021. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Full_Report.pdf (date of access: 25.06.2024).
12. Vyshnevskyi, V.I. & Kutsiy, A.V. (2022). Bahatorichni zminy vodnoho rezhymu richok Ukrayiny [Long term changes in the water regime of rivers in Ukraine]. Naukova dumka, Kyiv [in Ukrainian].
13. Lyalko, V.I., Yelistratova, L.O., Apostolov, O.A. & Khodorovsky A.Ya. (2019). Zmina parametriv vitru na terytoriyi Ukrayiny v period hlobalʹnykh klimatychnykh zmin. [Changes in wind parameters on the territory of Ukraine during the period of global climate change.]. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. No. 10. https://www.dopovidi-nanu.org.ua/sites/default/files/2019/10/2019-10-8.pdf (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
14. 40-richne doslidzhennya klimatu vyyavylo tryvozhni tendentsiyi zmenshennya snihovoho pokryvu [A 40-year study of the climate revealed alarming trends in the reduction of snow cover]. Portaltelle – Ukrainian telecommunications portal. https://portaltele.com.ua/news/nauka/40-richne-doslidzhennya-klimatu-viyavilo-trivozhni-tendentsiyi-zmenshennya-snigovogo-pokrivu.html (access date: 25.06.2024). [in Ukrainian].
15. Nastanova hidrometeorolohichnym stantsiyam i postam [Instructions to hydrometeorological stations and posts]. Issue 3. Part 1. Meteorological observations at stations: Official edition. K.: State hydrometeorological service, 2011. 280 p. [in Ukrainian].
16. Klimatychnyy Kadastr Ukrayiny [Climatic Cadastre of Ukraine]. Eelectronic version. State hydrometeorological service of UkrNDGMI. Central Geophysical Observatory. K., 2006. [in Ukrainian].
Copyright (c) 2024 Vadym Hordeiev, Oleksandr Kordun, Victor Pashynskyi, Mykola Pashynskyi
Analysis of trends in long-term changes in climatic loads
About the Authors
Vadym Hordeiev, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), LLC "V.M. Shymanovsky Ukrainian Institute of Steel Structures", Kyiv, Ukraine
Oleksandr Kordun, engineer, LLC "V.M. Shymanovsky Ukrainian Institute of Steel Structures", Kyiv, Ukraine, e-mail: kordunoleksandr@gmail.com, ORCID ID: 0009-0009-9683-933X
Victor Pashynskyi, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: pva.kntu@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5474-6399
Mykola Pashynskyi, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-2669-523X
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об'єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування. К.: Мінбуд України, 2007. 60 с.
2. European standard. Eurocode. Basis of structural design. CEN, July 2001. 89 p.
3. Пашинський В.А. Атмосферні навантаження на будівельні конструкції на території України. К.: УкрНДІпроектстальконструкція, 1999. 185 с.
4. Пашинський В.А. Методологія нормування навантажень на будівельні конструкції: автореф. дис. докт. техн. наук: 05.23.01. Полтава, 1999. 33 с.
5. Пічугін С.Ф. Розрахунок надійності будівельних конструкцій: монографія. Полтава: ТОВ «АСМІ», 2016. 520 с.
6. Pashynskyi, M.; Pashynskyi, V.; Tykhyi, A.; and Karpushyn, S. (2023). Long-term forecasting of thermal and humidity actions on buildings. Advances in Civil and Architectural Engineering. Vol. 14, Issue No. 26. pp. 1-9. URL: https://hrcak.srce.hr/ojs/index.php/acae/article/view/23612/13552. DOI: https://doi.org/10.13167/2023.26.1 (дата звернення: 25.06.2024).
7. Іванюта С.П., Коломієць О. О., Малиновська О. А., Якушенко Л. М. Зміна клімату: наслідки та заходи адаптації: Аналітична доповідь. К.: НІСД, 2020. 110 с. URL: https://niss.gov.ua/sites/default/files/2020-10/dop-climate-final-5_sait.pdf (дата звернення: 25.06.2024).
8. Зміна клімату в Україні та світі: Причини, наслідки та рішення для протидії. Екодія. URL: https://ecoaction.org.ua/zmina-klimatu-ua-ta-svit.html?gad_source=1&gclid=CjwKCAjwo6GyBhBwEiwAzQTmcyieAdhQxolcX7Nq4-PoVs6PKA8Z3gZos1X0vyelIqjXj6Siv4zrLxoCdCQQAvD_BwE (дата звернення: 25.06.2024).
9. Copernicus: 2023 is the hottest year on record, with global temperatures close to the 1.5°C limit. URL: https://climate.copernicus.eu/copernicus-2023-hottest-year-record (дата звернення: 25.06.2024)
10. State of the Global Climate 2021 [Електронний ресурс]. World Meteorological Organization (WMO). 2022. No. 1290. URL: https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=22080#.YvKN-BRByUk (дата звернення: 25.06.2024).
11. AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis [Електронний ресурс]. Working Group 1. IPCC Sixth Assessment Report, 2021. URL: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads /report/IPCC _AR6_WGI_Full_Report.pdf (дата звернення: 25.06.2024).
12. Вишневський В. І. Багаторічні зміни водного режиму річок України. Київ: Накова думка, 2022 р. 252 с.
13. Лялько В.І., Єлістратова Л.О., Апостолов О.А., Ходоровський А.Я. Зміна параметрів вітру на території України в період глобальних кліматичних змін. Доповіді Національної академії наук України. 2019, №10. URL: https://www.dopovidi-nanu.org.ua/sites/default/files/2019/10/2019-10-8.pdf (дата звернення: 25.06.2024).
14. 40-річне дослідження клімату виявило тривожні тенденції зменшення снігового покриву. Portaltelle – Український телекомунікаційний портал. URL: https://portaltele.com.ua/news/nauka/40-richne-doslidzhennya-klimatu-viyavilo-trivozhni-tendentsiyi-zmenshennya-snigovogo-pokrivu.html (дата звернення: 25.06.2024).
15. Настанова гідрометеорологічним станціям і постам. Випуск 3. Частина 1. Метеорологічні спостереження на станціях: Видання офіційне. К.: Державна гідрометеорологічна служба, 2011. 280 с.
16. Кліматичний Кадастр України (електронна версія). Державна гідрометеорологічна служба УкрНДГМІ. Центральна Геофізична Обсерваторія. К., 2006.
Citations
1. Systema zabezpechennya nadiynosti ta bezpeky budivelʹnykh ob'yektiv. Navantazhennya i vplyvy. Normy proektuvannya [System for ensuring the reliability and safety of construction objects. Loads and influences. Design standards]. DBN V.1.2-2:2006. K.: Minbud Ukrayiny, 2007. 60 p. [in Ukrainian].
2. European standard. Eurocode - Basis of structural design. CEN, July 2001. 89 p.
3. Pashyns'kyj, V.A. (1999). Atmosferni navantazhennya na budivelʹni konstruktsiyi na terytoriyi Ukrayiny [Atmospheric loads on building structures in the territory of Ukraine]. K.: UkrNDIproekt•stalʹkonstruktsiya, 1999. 185 p. [in Ukrainian].
4. Pashyns'kyj, V.A. Metodolohiya normuvannya navantazhenʹ na budivelʹni konstruktsiyi [Methodology of normalization of loads on construction structures]. Extended abstract of Doctor’s thesis. [in Ukrainian].
5. Pichugin S.F. (2016). Rozrakhunok nadiynosti budivelʹnykh konstruktsiy [Reliability calculation of building structures]. Poltava: ASMI LLC [in Ukrainian]
6. Pashynskyi, M.; Pashynskyi, V.; Tykhyi, A.; and Karpushyn, S. (2023). Long-term forecasting of thermal and humidity actions on buildings. Advances in Civil and Architectural Engineering. Vol. 14, Issue No. 26. pp. 1-9. https://hrcak.srce.hr/ojs/index.php/acae/article/view/23612/13552. DOI: https://doi.org/10.13167/2023.26.1 (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
7. Ivanyuta, S.P., Kolomiets, O.O., Malinovska, O.A. & Yakushenko, L.M. (2020). Zmina klimatu: naslidky ta zakhody adaptatsiyi [Climate change: consequences and adaptation measures]. K.: NISD https://niss.gov.ua/sites/default/files/2020-10/dop-climate-final-5_sait.pdf (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
8. Zmina klimatu v Ukrayini ta sviti: Prychyny, naslidky ta rishennya dlya protydiyi. [Climate change in Ukraine and the world: Causes, consequences and solutions for countermeasures]. Ecodia. https://ecoaction.org.ua/zmina-klimatu-ua-ta-svit.html?gad_source=1&gclid=CjwKCAjwo6GyBhBwEiwAzQTmcyieAdhQxolcX7Nq4-PoVs6PKA8Z3gZos1X0vyelIqjXj6Siv4zrLxoCdCQQAvD_BwE (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
9. Copernicus: 2023 is the hottest year on record, with global temperatures close to the 1.5°C limit. https://climate.copernicus.eu/copernicus-2023-hottest-year-record (date of access: 25.06.2024).
10. State of the Global Climate 2021. World Meteorological Organization (WMO). 2022. No. 1290. https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=22080#.YvKN-BRByUk (date of access: 25.06.2024).
11. AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Working Group 1. IPCC Sixth Assessment Report, 2021. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Full_Report.pdf (date of access: 25.06.2024).
12. Vyshnevskyi, V.I. & Kutsiy, A.V. (2022). Bahatorichni zminy vodnoho rezhymu richok Ukrayiny [Long term changes in the water regime of rivers in Ukraine]. Naukova dumka, Kyiv [in Ukrainian].
13. Lyalko, V.I., Yelistratova, L.O., Apostolov, O.A. & Khodorovsky A.Ya. (2019). Zmina parametriv vitru na terytoriyi Ukrayiny v period hlobalʹnykh klimatychnykh zmin. [Changes in wind parameters on the territory of Ukraine during the period of global climate change.]. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. No. 10. https://www.dopovidi-nanu.org.ua/sites/default/files/2019/10/2019-10-8.pdf (date of access: 25.06.2024). [in Ukrainian].
14. 40-richne doslidzhennya klimatu vyyavylo tryvozhni tendentsiyi zmenshennya snihovoho pokryvu [A 40-year study of the climate revealed alarming trends in the reduction of snow cover]. Portaltelle – Ukrainian telecommunications portal. https://portaltele.com.ua/news/nauka/40-richne-doslidzhennya-klimatu-viyavilo-trivozhni-tendentsiyi-zmenshennya-snigovogo-pokrivu.html (access date: 25.06.2024). [in Ukrainian].
15. Nastanova hidrometeorolohichnym stantsiyam i postam [Instructions to hydrometeorological stations and posts]. Issue 3. Part 1. Meteorological observations at stations: Official edition. K.: State hydrometeorological service, 2011. 280 p. [in Ukrainian].
16. Klimatychnyy Kadastr Ukrayiny [Climatic Cadastre of Ukraine]. Eelectronic version. State hydrometeorological service of UkrNDGMI. Central Geophysical Observatory. K., 2006. [in Ukrainian].