65723

ВПЛИВ ДИНАМІЧНИХ ДІЙ НА МІЦНІСТЬ І КОМФОРТНІСТЬ БУДІВЕЛЬ, ЩО ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ У СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ УМОВАХ

Автореферат

Архитектура, проектирование и строительство

Проблема коректного моделювання динамічних дій в розрахункових моделях будівель і споруд завжди виникає при їх проектуванні, будівництві, експлуатації, реконструкції та підсиленні. Головне завдання проектувальника – як можна точніше врахувати і оцінити всі навантаження та дії...

Украинкский

2014-08-04

2.08 MB

0 чел.

PAGE  1

Державний вищий навчальний заклад

«Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

Банах Андрій Вікторович

УДК 624.042.8:624.046:624.131.5

ВПЛИВ ДИНАМІЧНИХ ДІЙ НА МІЦНІСТЬ І КОМФОРТНІСТЬ

БУДІВЕЛЬ, ЩО ЕКСПЛУАТУЮТЬСЯ У СКЛАДНИХ

ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ УМОВАХ

05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ – 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Запорізькій державній інженерній академії Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник:

доктор    технічних    наук,    професор    Кулябко    Володимир    Васильович,

Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», професор кафедри металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій.

Офіційні опоненти:

доктор   технічних   наук,   професор    Кущенко  Володимир  Миколайович,

Донбаська національна академія будівництва та архітектури, професор кафедри металевих конструкцій, м. Макіївка;

кандидат      технічних      наук       Чабан      Вячеслав      Петрович,    головний конструктор ПП «Науково-виробниче підприємство «Дніпропетровський НДІ будівельного виробництва», м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться «26» жовтня 2011 р. о 1300 годині на засіданні спеціалі-зованої вченої ради Д 08.085.02 при Державному вищому навчальному закладі «Придніпровська  державна  академія  будівництва та архітектури»  за адресою:

49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а, к. 202 (зал засідань).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного вищого навчаль-ного закладу «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

Автореферат розісланий « 23 » вересня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор           Е. М. Кваша

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Проблема коректного моделювання динамічних дій в розрахункових моделях будівель і споруд завжди виникає при їх проектуванні, будівництві, експлуатації, реконструкції та підсиленні. Головне завдання проектувальника – як можна точніше врахувати і оцінити всі навантаження та дії, які можливі протягом життєвого циклу будівлі. При цьому динамічні дії займають особливе місце, оскільки потребують знання особливостей їхнього розповсюдження та передачі, ретельного аналізу конструктивної схеми будівлі, коректного моделювання та аналізу результатів розрахунку.

Експлуатація будівельних об’єктів також потребує особливої уваги до динамічних дій, тому що більшість будівельних процесів, таких як забивання паль у безпосередній близькості від будівлі, реконструкція з використанням спеціального технологічного обладнання, робота побутового чи промислового обладнання всередині будівлі тощо, призводять до додаткових навантажень на конструкції будівель, що погіршує їхні експлуатаційні характеристики.

Довготривала експлуатація будівель в умовах щільної міської забудови також призводить до необхідності врахування транспортних динамічних дій (від наземного та підземного транспорту). Для багатьох будівельних майданчиків актуальним є врахування сейсмічних дій. Крім того, важлива не тільки оцінка впливу динамічних дій на міцність несучих конструкцій будівлі, але й на комфорт людей, які там мешкають або працюють. Це пов’язано з тим, що певні амплітуди і спектри частот негативно впливають на організм людини, але не мають суттєвого впливу на характеристики міцності будівельних конструкцій. Визначення динамічних характеристик таких негативних дій, їхнє недопущення або послаблення, також є задачами проектувальників та науковців.

Таким чином, визначення способів урахування динамічних дій в розрахункових моделях будівель, кількісна оцінка їхнього впливу на несучу здатність конструкцій та самопочуття людини, розробка методики формування коректних динамічних моделей будівель є актуальними задачами.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у розвиток Постанови Кабінету Міністрів № 409 від 05 травня 1997 г. «Про забезпечення надійності та безпечної експлуатації будівель, споруд та інженерних мереж». Дослідження виконувались у рамках держбюджетних тем Запорізької державної інженерної академії (ЗДІА) № 2-1ДВ/04 «Особливості проектування, експлуатації та реконструкції будівель і споруд, методів їх розрахунку та об’ємно-планувальних рішень у складних умовах будівництва» (2004-2007 рр.), № 2-1ДВ/07 «Вдосконалення методів статичних і динамічних розрахунків конструкцій будівель і споруд, геоінформаційні технології та дизайн архітектурного міського середовища» (2007-2009 рр.) і № 2-1ДВ/09 «Теоретичні та практичні проблеми проектування, розрахунку, будівництва, експлуатації та реконструкції будівель і споруд у складних умовах будівництва» (2009-2011 рр.).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка методики  уточненого розрахунку і прогнозування роботи будівель і споруд, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, для забезпечення умов міцності та комфортності при динамічних діях, на основі формування їх розрахункових моделей.

У відповідності до поставленої мети сформульовані основні задачі дослідження:

–  аналіз конструктивних систем будівель та видів динамічних дій, а також обмежень їхніх характеристик, пов’язаних з нормативними вимогами міцності та комфортності;

–  аналіз розрахункових моделей будівель і споруд при розрахунку на динамічні дії, у тому числі при експлуатації будівель у складних інженерно-геологічних умовах;

–  оцінка впливу початкових деформацій будівель від нерівномірних осадок ґрунтових основ на параметри напружено-деформованого стану елементів розрахункових моделей та на їхні динамічні характеристики;

–  визначення способів передачі динамічних дій через ґрунтові масиви, їхнє врахування в розрахункових моделях взаємодії будівель з основами та проведення чисельних досліджень для визначення адекватності використаних розрахункових моделей;

–  дослідження впливу динамічних характеристик на параметри напружено-деформованого стану розрахункових моделей несучих конструкцій будівель при динамічних діях, а також розробка відповідних рекомендацій;

–  розробка методики врахування ґрунтових умов при формуванні динамічних розрахункових моделей взаємодії будівель з основами та інженерної методики формування розрахункових моделей будівель, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, при різних видах динамічних дій.

Об’єкт досліджень – будівлі та споруди, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах при динамічних діях.

Предмет досліджень – динамічні характеристики (частоти, форми, пружно-дисипативні параметри, динамічні зусилля та напруження, амплітуди коливань) елементів розрахункових моделей будівель та споруд, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах.

Методи досліджень – теоретичні та експериментальні чисельні – метод кінцевих елементів (МКЕ) для розрахунку і тестування динамічних моделей.

Наукова новизна отриманих результатів. Наведені в дисертаційній роботі результати отримані здобувачем самостійно. Наукову новизну складають:

  1.  Вперше створена методика формування динамічних розрахункових моделей будівель і споруд, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, з урахуванням нормативних вимог щодо міцності та комфортності.
  2.  Вперше запропоновані динамічні розрахункові моделі взаємодії будівель з основами з урахуванням початкових деформацій будівель від нерівно-мірних осідань основ.
  3.  Показаний вплив динамічних характеристик на параметри напружено-деформованого стану розрахункових моделей несучих конструкцій будівель при динамічних діях у складних інженерно-геологічних умовах.
  4.  Розроблені рекомендації по складанню розрахункових моделей для врахування динамічних дій при реконструкції будівель, що експлуатуються, з урахуванням нормативних вимог до міцності та комфортності.

Практичне значення отриманих результатів. Практичне значення роботи полягає у забезпеченні адекватного моделювання динамічних дій на будівлі та споруди, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, для їхнього проектування і розрахунків з метою подальшої надійної та безаварійної експлуатації.

Розроблені методики дозволяють проводити коректну оцінку напружено-деформованого стану, прогнозування поведінки будівель і споруд, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах при різних динамічних навантаженнях, а також визначати при цьому межі комфортності у відповідності до вимог санітарних норм.

Інженерна методика урахування динамічних дій, що передаються через ґрунт, при формуванні розрахункових моделей взаємодії будівель з основами у складних ґрунтових умовах, забезпечує необхідний рівень точності та надійності результатів розрахунків. Ця методика у вигляді рекомендацій зі складання динамічних розрахункових моделей взаємодії будівель з основами цілком готова до використання у проектних, наукових та інших зацікавлених організаціях. Отримані результати використовуються у навчальному процесі на випускаючих кафедрах факультету будівництва і водних ресурсів ЗДІА.

Результати проведених досліджень були покладені в основу п. 8.4 «Розрахунки системи «основа – фундамент – споруда»» розділу 8 «Розрахунки фундаментів за конструктивними особливостями та умовами взаємодії з основами» нормативного документу ДБН В.2.1-10-2009 «Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування».

Результати досліджень використовувалися при виконанні госпдоговірних робіт щодо розрахунку конструктивних елементів будівлі філіалу ЗАТ «Державний експортно-імпортний банк України» в м. Запоріжжя, решітчастої башти та димової труби заввишки 72 м електротермічного цеху ВАТ «Запорізький алюмінієвий комбінат (ЗАлК)», розрахунків каркасів будівель багатоповерхового житлового комплексу із вбудованими торгівельно-офісними приміщеннями і підземним паркінгом у м. Запоріжжя, що відображено у науково-технічних звітах Науково-дослідницького комплексу ЗДІА № 2-2у/2006, № 2-1/2007,            № 2-1/2008.

Особистий внесок здобувача. Наведені в дисертаційній роботі результати отримані здобувачем самостійно. Особистий внесок автора полягає в наступному:

– розроблені способи врахування динамічних дій на будівлі та їхні конструкції за наявності початкових деформацій будівель, що проектуються, будуються та експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах;

– проведені чисельні дослідження динаміки будівель і споруд, прийнятих у якості еталонних об’єктів і прикладів розрахунку;

– проведені натурні дослідження та обробка отриманих результатів;

– розроблено методику врахування динамічних дій при формуванні розрахункових моделей будівель і споруд, що проектуються, будуються та експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах.

Апробація результатів роботи. Результати роботи були апробовані на Міжнародних науково-практичних інтернет-конференціях «Стан сучасної будівельної науки» (м. Полтава, 2005 р. та 2006 р.); Міжнародній конференції польського відділення IASS «Облегченные конструкции в гражданском строитель-стве» (м. Варшава, Польща, 2005 р.); 3-й Міжнародній науково-технічній конференції «Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте» (м. Самара, Росія, 2005 р.); 3-й та 5-й Міжнародних науково-практичних конференціях «Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології» (м. Макіївка, 2005 р. та 2009 р.); Польсько-Українсько-Литовському семінарі «Теоретические основы строительства» (м. Варшава, Польща, 2007 р.); II і III Міжнародних науково-практичних конференціях «Безпека життєдіяльності людини як умова сталого розвитку сучасного суспільства» (м. Дніпропетровськ, 2007 р. та 2009 р.); Міжнародній конференції в рамках ХХХV міжнародної літньої школи «Общие проблемы механики – 2007» (м. Санкт-Петербург, Росія, 2007 р.); V Савіновських читаннях (м. Санкт-Петербург, Росія, 2007 р.); 2-й Міжнародній конференції «Нелінійна динаміка» (Харків, 2007 р.); ІІ Міжнародній науково-технічній інтернет-конференції «Будівництво, реконструкція та відновлення будівель міського господарства» (м. Харків, 2007 р.); науково-практичній конференції «Проблеми й перспективи розвитку міст України» (м. Ужгород, 2010 р.); 6-й, 7-й та 8-й Загальноукраїнських науково-технічних конференціях «Будівництво в сейсмічних районах України» (м. Ялта, 2006 р., 2008 р., 2010 р.); 6-й Загальноукраїнській науково-технічній конференції «Науково-технічні проблеми сучасного залізобетону» (м. Одеса, 2011 р.); науково-технічних конференціях студентів, магістрантів, аспірантів та викладачів ЗДІА (м. Запоріжжя, 2004-2010 рр.).

Робота в цілому розглядалася на розширеному засіданні кафедри «Металеві, дерев’яні та пластмасові конструкції» ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва і архітектури» – за участю членів ради Д 08.085.02 (квітень 2011 г.) та на міжкафедральному науковому семінарі ДВНЗ «ЗДІА» (червень 2011 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 19 наукових статей, які відображають її основний зміст, у тому числі 11 статей у спеціалізованих наукових виданнях.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота містить вступ, 5 розділів, основні висновки та результати, список використаної літератури (185 джерел), 2 додатки. Загальний обсяг роботи 204 сторінки, у тому числі 161 сторінка основного тексту, 15 повних сторінок з рисунками і таблицями, 21 сторінка списку літератури, 7 сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність обраної теми, наведена загальна характеристика роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, надані відомості про наукову новизну та практичне значення результатів, показаний особистий вклад претендента, викладена інформація про апробацію та склад дисертаційної роботи.

У першому розділі проаналізовані фактори, які впливають на міцність і комфортність будівель, систематизовані динамічні дії на будівлі та способи їхнього врахування, описані особливості розрахункових моделей будівель при динамічних діях, наведений аналіз спеціальної науково-технічної літератури, нормативних і довідкових джерел, присвячених урахуванню динамічних дій, моделюванню та розрахунку будівель і споруд, що експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах, з метою забезпечення потрібних вимог міцності та комфортності.

Динамічні дії на будівлі та споруди відносяться до дій, які найбільш складно враховуються при розрахунках будівельних об’єктів на стадіях проектування, зведення, експлуатації та реконструкції. Це пояснюється специфікою динамічної реакції будівель на зовнішні динамічні дії, яка залежить від конструктивних особливостей об’єкту, виду динамічних дій, способу їхнього врахування при виконанні динамічних розрахунків, прийнятих розрахункових моделей та методів розрахунку, що використовуються.

Одним з головних факторів, які чинять вплив на міцність будівель і споруд у складних інженерно-геологічних умовах при динамічних діях, є їхній попередньо-деформований стан унаслідок нерівномірних деформацій ґрунтових основ. Наступним важливим фактором є характеристика параметрів середовища, через яке передаються динамічні дії на будівлю. Насамкінець, ще одним фактором, важливість якого недооцінена, є динамічні дії малої інтенсивності від побутової та промислової техніки з циклічними двигунами, ремонтного будівельного обладнання, яке активно використовується при повних чи локальних реконструкціях будівель та ремонтах у їхніх приміщеннях. Факторів, які впливають на міцність і комфортність будівель, значно більше, однак саме наведені вище є найбільш суттєвими для тих будівель та умов їхньої експлуатації, які становлять предмет даного дослідження.

До динамічних дій, вплив яких на комфортність і роботу конструкцій будівель розглядається у даному дослідженні, слід віднести: сейсмічні дії; динамічну складову вітрового навантаження; транспортні дії від наземних і підземних транспортних комунікацій; технологічні дії від роботи будівельної техніки при будівельних процесах поблизу споруд, що експлуатуються; технологічні дії від будівельного обладнання та інструментів, які використовуються при реконструкціях і ремонтах; технологічні дії від побутового та промислового обладнання, яке не відповідає призначенню споруди.

Теорії та практиці створення, розрахунку, конструювання, дослідження та оптимізації залізобетонних конструкцій будівель і споруд присвячені роботи В. М. Байкова, П. Ф. Дроздова, М. І. Карпенка, І. Є. Прокоповича, М. В. Са-вицького та ін., особливостям роботи основ, фундаментів та їх взаємодії з бу-дівлями – роботи І. М. Балкарея, Д. Д. Баркана, І. П. Бойко, О. С. Горбунова, М. І. Горбунова-Посадова, В. А. Ільїчова, С. М. Клепікова, В. І. Крутова, І. В. Матвєєва, О. О. Петракова, О. А. Савінова, А. С. Трегуба, В. Б. Швеця, О. В. Школи та ін.

Питання динамічних розрахунків будівель і споруд розглянуті в роботах Я. М. Айзенберга, А. Н. Бірбраєра, В. М. Дорофєєва, А. В. Забєгаєва, Б. Г. Ко-ренєва, Р. Клаф, Дж. Пензієн, Я. Г. Пановко, Б. С. Расторгуєва та ін., у тому числі на вітрові динамічні навантаження (зокрема, з аналізом комфортності будівель при вітрових навантаженнях) – М. І. Казакевича, С. Г. Кузнєцова, В. М. Острецова, Е. Сіміу, Р. Сканлана, Г. М. Фоміна, W. H. Melbourne та ін., на сейсмічні навантаження – Дж. Ф. Борджеса, В. К. Єгупова, К. В. Єгупова, І. Є. Іцкова, Д. В. Кисельова, Л. Ш. Килимника, Ю. І. Немчинова, С. В. Поляко-ва, С. Ю. Фіалко, T. Paulay, M. J. N. Priestley та ін., з нелінійних коливань механічних систем – В. А. Баженова, В. І. Гуляєва, Є. С. Дехтярюка, Е. М. Кваші, В. В. Кулябко, А. І. Маневича, Ю. В. Міхліна та ін., зі стійкості, віброзахисту та динамічного гасіння коливань – Д. Вейнера, А. А. Зєвіна, В. А. Івовича, В. Г. Подольського, А. І. Цейтліна, Л. М. Резнікова та ін.

Дослідженням взаємодії будівель і споруд з ґрунтовими основами при динамічних діях присвятили свої праці такі вчені, як Д. Д. Баркан, О. О. Диховічний, Ю. П. Назаров, М. А. Ніколаєнко, С. В. Поляков, В. Т. Рас-сказовський, О. М. Уздін, Е. Є. Хачіян, Г. А. Шапіро та ін.

Також проаналізовані дослідження вчених, присвячені питанням динаміки будівельних конструкцій, ґрунтових основ і моделюванню їхньої сумісної роботи, а саме Б. П. Гудкова, Б. Г. Демчини, О. С. Дехтяря, Є. С. Дехтярюка, М. Ф. Друкованого, О. О. Диховічного, В. К. Єгупова, К. В. Єгупова, В. Г. Ква-ші, Ю. А. Клімова, М. І. Колякова, Я. М. Кранцфельда, В. А. Кротова, В. С. Ку-кунаєва, В. В. Кулябко, А. І. Лантух-Лященко, Ю. П. Лінченко, Н. Г. Марьєн-кова, П. Г. Мельник-Мельникова, Б. М. Островерха, Є. Ф. Панюкова, В. Г. Піс-кунова, М. П. Плахтієнко, Г. П. Полякова, А. А. Рассказова, А. М. Рижова, В. Л. Сєдіна, В. М. Сеймова, О. М. Трофимчука, Г. І. Чорного, В. Г. Шаповала, В. Б. Швеця, А. В. Шимановського, В. С. Шокарева та ін.

Питаннями моделювання роботи будівельних конструкцій при динамічних діях, особливостями формування розрахункових моделей, можливостями їх аналізу та контролю адекватності систем реальним об’єктам, що розраховуються, займалися О. С. Городецький, О. О. Диховічний, С. Ф. Клованіч, А. В. Пе-рельмутер, В. І. Слівкер та ін.

Проблеми забезпечення комфорту людини у будівлях і спорудах при зведенні, експлуатації та реконструкції, питання віброекології, моніторингу та ві-бродіагностики розглядалися в роботах Ф. М. Діментберга, М. І. Казакевича, В. В. Кулябко, Я. Г. Пановко, К. В. Фролова та ін.

Підкреслено, що існуючі нормативні документи і довідникова література для інженерів-проектувальників не дають чітких і повних рекомендацій зі складання динамічних моделей будівель і споруд, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, та врахування факторів, які суттєво впливають на роботу будівельних об’єктів при динамічних діях. На основі цього сформульовані мета та основні задачі досліджень даної роботи.

У другому розділі досліджений вплив складних інженерно-геологічних умов на динамічну реакцію будівель.

Складні інженерно-геологічні умови України характеризуються наявністю: просадочних ґрунтів; територій, що підробляються; структурно-нестійких ґрунтів у місцях неорганізованого скидання побутових і промислових стоків; зсувонебезпечних ділянок у межах міської забудови; закарстованих територій; заплавних ділянок річок з присутністю слабких шарів ґрунту.

Ці ґрунтові умови призводять до нерівномірних осадок ґрунтових основ, що у свою чергу викликає деформації конструкцій і будівель в цілому.

Для вибору найбільш адекватної моделі взаємодії будівель з ґрунтовими основами складені 4 варіанта моделей:

1) модель будівлі з жорсткою ґрунтовою основою;

2) моделювання взаємодії будівель з масивом ґрунту елементами на пружній основі;

3) урахування основи спеціальними кінцевими елементами (КЕ), які моделюють податливі односторонні зв’язки заданої жорсткості;

4) детальна модель, у якій основа задається просторовими КЕ.

У перших трьох моделях динамічні дії прикладаються безпосередньо до конструкцій будівлі незалежно від розташування джерел їхнього виникнення; у четвертій – у місцях фактичного виникнення динамічних дій. Аналогічні дослідження виконані для моделей будівель інших конструктивних систем: каркасної висотної та безкаркасної малоповерхової.

Отримані динамічні характеристики для усіх чотирьох варіантів, форми власних коливань і частотні спектри за формами з максимальними значеннями модальних мас. Виконане співставлення розрахункових моделей з еталонною, у якості якої прийнятий варіант 4 – як така, що показала найкраще співпадіння з даними натурних обстежень при статичному розрахунку. Найгіршим варіантом розрахункової моделі виявився варіант 1, оскільки така система є надмірно жорсткою, що змінює динамічну реакцію будівлі та призводить до завищення значень частот у нижній частині спектру. Прийнятні результати показали варіанти 3 і 4, які використані для подальших досліджень.

Далі, вивчений вплив деформованої схеми будівель різних конструктивних систем на їхню динамічну реакцію (рис. 1).

а)

Розраховані моделі варіантів 3 та 4 у неде-формованому та дефор-мованому стані. Най-більш чутливою до по-чаткових деформацій бу-дівлі виявилася модель варіанта 4 – з урахуван-ням основи (табл. 1).

Аналіз параметрів напружено-деформова-ного стану конструкцій від динамічних наванта-жень показав, що почат-кові деформації будівлі суттєво впливають на пе-

б)

Рис. 1. Розрахункові моделі взаємодії будівель з основами при динамічних діях: а) вихідні (варіанти 1 та 3); б) з урахуванням деформованої схеми (варіанти 2 та 4)

реміщення вузлів  схеми,

а також на значення зусиль і напружень в елементах будівлі.

Таким чином, початкові деформації будівель необхідно враховувати у розрахункових моделях при динамічних діях.

У третьому розділі вивчений вплив на міцність і комфортність будівель механізмів передачі динамічних дій через ґрунтові основи.

За замовленням Запорізького відділення Державного підприємства «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій» (ЗВ ДНДІБК) виконане розрахункове обґрунтування результатів натурного динамічного обстеження безкаркасної житлової будівлі, яка експлуатується тривалий час, за адресою: м. Запоріжжя, пр. Леніна, 185, на дії від автомобільного та рейкового транспорту, а також забивання паль на відстані 80 і 100 м при реконструкції стадіону «Металург». При обстеженні замірялися частоти коливань і переміщення контрольних точок будівлі з обчисленням швидкостей і прискорень. Складені розрахункові моделі з урахуванням початкових деформацій та при-кладенням динамічних навантажень безпосередньо до будівлі (варіант 1) та в місцях їхньої фактичної дії (варіант 2). Динамічні характеристики, отримані для моделі варіанта 2 (рис. 2), виявилися близькими за значеннями до результатів обстеження.

Таблиця 1

Динамічні характеристики розрахункових моделей будівлі

з урахуванням ґрунтової основи

Варіант

Спектр власних коливань на частотній осі

Частоти (Гц) нижчих форм

1

2

3

4

1

0,191

1,594

2,809

5,281

2

0,182

1,476

2,630

5,483

3

0,668

0,882

1,165

1,451

4

0,616

0,854

1,055

1,397

Для оцінки адекватності розрахункової моделі визначені залежності вказаних параметрів у часі за допомогою модуля «Динаміка-Плюс» програмного комплексу «ЛИРА-Windows», у якому реалізований метод прямого інтегрування рівнянь руху. Наведено співставлення даних натурних замірів і розрахунків (рис. 3), які показали близькі значення (біля 1% за частотами власних коливань, 7% – за переміщеннями та прискореннями, 10% – за швидкостями). Таким чином, при динамічних діях, які передаються через дорожнє покриття чи поверхневі шари ґрунту, модель основи, як передаточного середовища, з просторових КЕ з односторонніми пружними зв’язками між фундаментами будівель і ґрунтом, є прийнятною для вирішення задач цього типу.

На замовлення єгипетської державної проектної компанії у 2006 р. був досліджений вплив метрополітену на історичну забудову м. Каїр за результатами обстежень, наданих замовником. Об’єктами дослідження були обрані будівлі різної конструктивної системи з тривалим терміном експлуатації та наявністю дефектів. Усі будівлі мали початкові деформації, отримані в період будівництва метрополітену. Складені розрахункові моделі взаємодії будівлі, основи та конструкцій тунелів. Серією розрахунків з’ясовано, що показники динамічних реакцій будівель різних конструктивних систем близькі між собою у зв’язку з наявністю дефектів і значних деформацій, отриманих у процесі довготривалої експлуатації.

Рис. 2. Розрахункова модель і нижчі форми вимушених коливань будівлі при одночасних впливах від транспорту та забивання паль

Рис. 3. Швидкості (мм/с) та прискорення (мм/с2) вертикальних коливань контрольної точки моделі будівлі при передачі динамічних дій через ґрунт тривалістю 10 с

За результатами натурних замірів, які виконувалися ЗВ ДНДІБК при штучному покращенні властивостей просадочної основи гідровибухом на Хортицькому житловому масиві м. Запоріжжя, проведені дослідження динамічної реакції будівлі при вибухових діях та ефективності влаштування сейсмозахисного екрану. Складена розрахункова модель будівлі з урахуванням основи і конструкції сейсмозахисного екрану та передачею вибухової дії через ґрунт. Отримані динамічні параметри у контрольних точках будівлі близькі до даних натурних замірів (рис. 4).

Також досліджено вплив сейсмозахисного екрану: за результатами розрахунку отримано зниження динамічної дії на будівлю у 1,3…1,8 рази, за результатами замірів – у 1,2…2,2 рази. Таким чином, при діях, близьких до миттєвих, модель основи у вигляді просторових КЕ дає прийнятні результати.

У четвертому розділі досліджені технологічні дії малої інтенсивності при реконструкції, для адекватного моделювання яких визначений вплив спрощення розрахункової схеми будівель та способів концентрації мас на їхню динамічну реакцію.

Складені моделі будівлі з урахуванням тільки несучих елементів каркасу (як для статичного розрахунку) та з урахуванням всіх елементів, які мають суттєві інерційні характеристики. Результати показали, що урахування всіх елементів дає коректну динамічну реакцію (з крутильною формою коливань на третьому місці), що відповідає рекомендаціям міжнародних стандартів та санітарним нормам.

Рис. 4. Розрахункова модель взаємодії будівлі з основою при імпульсній дії (гідровибух) із сейсмозахисним екраном та місцями розташування зарядів; віброграми в контрольних точках будівлі та поверхні ґрунту

Розглянуто 4 варіанти концентрації мас у розрахункових моделях: 1) у вузлах; 2) у центрах мас елементів; 3) пропорційно у вузлах та елементах; 4) автоматизована концентрація мас програмними комплексами. Найкращі результати показали варіанти 3 та 4, які рекомендовані для каркасних та безкаркасних будівель відповідно. В подальшому дослідженні використаний варіант 4.

Для визначення динамічної реакції конструкцій будівлі на дії від технологічного обладнання розглянута модель реконструйованої житлової п’ятипо-верхової безкаркасної будівлі, у якій встановлено динамічне обладнання цик-лічної дії та ведеться розширення отворів у несучих стінах перфораторами.

Виконаний розрахунок моделі будівлі на ці дії. Отримані розрахункові віброграми коливань (рис. 5, а) співставлено з натурними замірами параметрів вимушених коливань перекриття та стіни. Побудовано частотний спектр власних і вимушених коливань, який показав велику вірогідність резонансу за трьома нижчими формами коливань для елементів (рис. 5, б).

  а)       б)

Рис. 5. Віброграми коливань плити перекриття (переміщення, швидкості та прискорення) в інтервалі 10 с (а) та частотний спектр власних і вимушених коливань (б) розрахункової моделі будівлі при технологічних діях

Таким чином, незважаючи на незначні величини, дії малої інтенсивності можуть призвести до критичного стану окремих конструкцій будівель, що експлуатуються тривалий час, за наявності початкових деформацій та дефектів, а також викликати низькочастотні вібрації, які можуть потрапити у спектр заборонених санітарними нормами частот, та негативно впливають на здоров’я людей, які мешкають і працюють в таких будівлях.

Адекватність використаних динамічних моделей реальним об’єктам визначалася за відповідністю розрахункових динамічних характеристик будівель: результатам натурних замірів при обстеженні; параметрам власних і вимушених коливань, отриманим у результаті динамічної паспортизації об’єкту; результатам натурних експериментів, наведеним у літературі.

Для реальних будівельних об'єктів – реконструйованих 3…5-поверхових безкаркасних будівель – були співставлені розрахункові динамічні характеристики з вимогами нормативних, у тому числі і санітарних, документів. Результати співставлення підтвердили порушення як умов міцності конструкцій при виникненні резонансу в діапазонах частот 6…20 Гц, так і умов комфортності за частотами та рівнем шуму.

У п’ятому розділі наведено методику формування динамічних моделей будівель, що експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, і рекомендації з її застосування, з метою надання інженерам, які займаються розрахунками будівельних конструкцій, формалізованого набору правил, який дозволяє запобігти критичних помилок при моделюванні взаємодії будівлі з ґрунтовою основою при динамічних діях для забезпечення вимог нормативних документів з міцності, жорсткості, стійкості та комфортності.

Сфера застосування методики – будівлі і споруди в складних інженерно-геологічних умовах при динамічних діях у стадіях проектування, будівництва, експлуатації та реконструкції. Методика орієнтована на програмні комплекси, які реалізують МКЕ для моделювання взаємодії будівель і споруд з основами при динамічних діях.

У залежності від виду динамічної дії та особливостей динамічної реакції моделі поділені на 4 групи. Для усіх груп моделей використовується їх деформована схема для врахування можливих і фактичних деформацій, які викликані нерівномірними осіданнями ґрунтових основ. Для отримання деформованої схеми при моделюванні передбачено такі можливості:

– коригування геометричної схеми розрахункової моделі за даними натурного обстеження або за результатами розрахунку перекосів та кренів;

– зберігання деформованої схеми розрахункової моделі МКЕ, отриманої у результаті статичного розрахунку, як вихідних даних для наступної стадії;

– перетворення переміщень вузлів моделі в еквівалентні навантаження, реалізоване у кінцевоелементних програмних комплексах.

Для кожної групи динамічних моделей розроблені принципи їхнього формування, а також наведені приклади використання методики у проектній будівельній практиці.

ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ

1. У роботі сформульовані (на основі теоретичних досліджень, натурних обстежень та чисельних експериментів) основні положення інженерної методики формування адекватних динамічних моделей будівель (споруд), що експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах, для виконання розрахунків кінцевоелементними програмними комплексами з метою уніфікації розрахунків будівельних об’єктів при різних видах динамічних дій, у різних умовах і на різних стадіях життєвого циклу будівель (споруд). Показаний вплив ґрунтових основ будівель (споруд), які деформуються нерівномірно, на їхню динамічну реакцію та параметри напружено-деформованого стану.

2. Врахування деформованої схеми при можливості виникнення нерівномірних деформацій ґрунтових основ будівель, які проектуються, та наявності деформацій будівель, які експлуатуються, дозволяє точніше оцінити динамічні характеристики і параметри напружено-деформованого стану конструкцій при динамічних діях. Результати порівняння параметрів напружено-деформованого стану, зокрема переміщень вузлів досліджених розрахункових моделей 5- та 9-поверхових безкаркасних будівель, довели, що врахування попередніх деформацій при динамічних розрахунках призводить до збільшення переміщень на 12,5…33,3 % для моделей з урахуванням ґрунтової основи спеціальними кінцевими елементами, і на 0,6…12,5 % для моделей з урахуванням основи у вигляді ґрунтового масиву, який представлений просторовими кінцевими елементами.

3. Для коректного моделювання передачі на будівлю динамічних дій, які розповсюджуються через дорожнє покриття та поверхневі шари ґрунту, для безкаркасних будівель висотою до 9 поверхів з тривалим терміном експлуатації достатньо спрощеної моделі ґрунтового масиву з просторових кінцевих елементів, але з урахуванням односторонніх пружних зв’язків між елементами фундаменту і ґрунту. Моделювання основи, яка враховується введенням односторонніх пружних зв’язків у вузли контакту моделі будівлі з основою, рекомендовано при наявності даних прямих замірів параметрів динамічних дій. Варіанти моделювання основ просторовими кінцевими елементами дають мінімальні відхилення параметрів динамічних дій (7…11 % для амплітуд, віброшвидкостей і віброприскорень) при співставленні з фактично заміряними.

4. При передачі динамічних дій через ґрунтову товщу, яка представлена просторовими кінцевими елементами навіть з урахуванням односторонніх зв’язків і фізичної нелінійності елементів, спостерігається невідповідність динамічної реакції моделі фактично заміряним значенням динамічних параметрів, оскільки у роботу включений весь масив, що й призводить до різкого зменшення значень динамічних реакцій (амплітуд, віброшвидкостей та віброприскорень). При цьому штучне обмеження ґрунтового масиву у просторі збільшує час його активної реакції на збурення. Також це пов’язано з використанням фіксованого значення логарифмічного декременту коливань для матеріалу кон-струкцій будівлі та ґрунтового масиву.

5. При передачі на будівлі динамічних дій, які виникають при підготовці просадочних основ гідровибухом, через ґрунтову товщу, використання розрахункової моделі взаємодії з ґрунтовою основою, яка задається просторовими кінцевими елементами, дає прийнятні для проектної практики результати (відхилення натурних і розрахункових динамічних параметрів від 7,7 до 18,2 %). Це пояснюється короткотривалістю вибухової (імпульсної) дії, коли миттєва реакція системи близька до пружної, і дисипативні властивості основи не встигають проявитися повною мірою. Влаштування конструкцій типу сейсмозахисних екранів суттєво зменшує вплив на будівлі динамічних дій, які передаються через масив ґрунту, і здатне привести показники міцності та комфортності будівель, що експлуатуються, у відповідність до вимог нормативних документів.

6. Для деяких видів конструкцій зміна напруженого стану, викликана динамічними діями малої інтенсивності, може стати суттєвою та привести до втрати їхніх експлуатаційних якостей. Детальне та повне врахування у розра-хункових моделях динамічних дій малої інтенсивності дозволяє отримати характеристики, які впливають не тільки на міцність конструкцій, але й на показники комфортності. Врахування таких дій у розрахункових моделях дозволяє прогнозувати негативні наслідки при локальній чи повній реконструкції будівель і споруд.

7. Критерієм адекватності розрахункової моделі при динамічних діях повинна бути відповідність власних динамічних характеристик, отриманих у результаті розрахунку моделі, з характеристиками, заміряними приладами безпосередньо у будівлі чи споруді, наприклад, при їхній динамічній паспортизації. У випадку неадекватності розрахункової моделі виникає необхідність коригування для досягнення відповідності її поведінки реакції реального об’єкту при динамічних діях.

Положення методики, що пропонується, підтверджені чисельними експериментами, які співставлені з результатами натурних спостережень і обстежень.

Розроблена методика формування динамічних моделей будівель, що експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах, була використана:

– у Запорізькому відділенні ДП «Державний НДІ будівельних конструкцій» – для перевірки адекватності розрахункових моделей, які використовуються для теоретичного обґрунтування заходів з реконструкції будівель, та для контролю напружено-деформованого стану конструкцій крупнопанельних будівель при їхньому вирівнюванні;

– у ТОВ «Інженерно-будівельне підприємство «ФОРТ» – для мінімізації перерізів несучих залізобетонних елементів житлових 23-поверхових монолітних каркасних будівель за умови забезпечення необхідної просторової жорсткості та стійкості, а також вимог санітарних норм і умов комфортності при дії динамічної складової вітрового навантаження;

– у ПП «Науково-виробнича фірма «Мій Будинок» – для аналізу динамічної реакції 16-поверхової житлової будівлі з монолітного залізобетону на динамічну складову вітрового навантаження для дотримання відповідних умов міцності та комфортності, а також діючих санітарних норм;

– у ВАТ «Запорізький виробничий алюмінієвий комбінат» – для визначення придатності до подальшої експлуатації та аналізу особливостей роботи на зовнішні дії деформованої внаслідок просадочних деформацій ґрунтової основи сталевої труби заввишки 72 м, яка має дефекти несучих конструкцій, на основі результатів її обстеження, оцінки технічного стану та розрахунку на динамічну складову вітрового навантаження з використанням деформованої схеми.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Банах А. В. Особенности формирования расчетных моделей эксплуатируемых зданий при динамических воздействиях / Віктор Банах, Андрій Банах // Состояние современной строительной науки : збірник наукових праць. – Полтава: Полтавський ЦНТЕІ, 2005. – С. 195-197.

2. Banakh A. V. Employment of dynamic forming method to high-rise buildings being under the affect of urban seismic / V. V. Kulyabko, I. V. Didenko, A. V. Banakh // Lightweight structures in civil engineering : proceeding of the International Colloquium of IASS Polish Chapter. – Warsaw, 2005. – P. 107-114.

3. Банах А. В. Успехи, проблемы и горизонты динамики зданий и сооружений. / В. В. Кулябко, А. А. Быстряков, А. В. Банах [та ін.] // Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте : 3-я междунар. науч.-техн. конф., 19-21 сент. 2005 г. : тезисы докл. – Самара, 2005. – С. 177-184.

4. Банах А. В. Современное состояние и проблемы динамики сооружений / В. В. Кулябко, А. А. Бистряков, А. В. Банах [та ін.] // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології : збірник наукових праць. – Макіївка: ДонНАБА, 2005. – Вип. 2005-8(56). – С. 52-55.

5. Банах А. В. Особенности работы на динамические воздействия сооружений, эксплуатируемых в сложных грунтовых условиях / Віктор Банах, Андрій Банах // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології : збірник наукових праць. – Макіївка: ДонНАБА, 2005. – Вип. 2005-8(56). – С. 56-60.

6. Банах А. В. Влияние подземных транспортных коммуникаций на здания, эксплуатируемые в течение длительного времени / В. А. Банах, М. М. Элойфи, А. В. Банах [та ін.] // Состояние современной строительной науки : збірник наукових праць. – Полтава: Полтавський ЦНТЕІ, 2006. – С. 209-216.

7. Банах А. В. Учет деформированной схемы зданий в расчетных моделях при расчете на сейсмические воздействия / Віктор Банах, Андрій Банах // Будівельні конструкції. Будівництво в сейсмічних районах України : міжвідомчий науково-технічний збірник наукових праць. – К.: НДІБК, 2006. – Вип. 64. – С. 132-139.

8. Банах А. В. Особенности формирования расчетных моделей взаимодействия зданий с основаниями при сейсмических воздействиях / Віктор Банах, Андрій Банах // Будівельні конструкції. Будівництво в сейсмічних районах України : міжвідомчий науково-технічний збірник наукових праць. – К.: НДІБК, 2006. – Вип. 64. – С. 248-253.

9. Банах А. В. Влияние различных диссипативных свойств в подсистемах сложно-составных сооружений на амплитуды вынужденных колебаний / В. В. Кулябко, А. В. Масловський, А. В. Банах [та ін.] // Теоретичні основи будівництва : збірник наукових праць. – Варшава, 2007. – С. 341-348.

10. Банах А. В. «Безопасность по проекту» сооружений с обеспечением комфорта людей – динамическая и виброэкологическая паспортизация и мониторинг / В. В. Кулябко, А. В. Масловський, А. В. Банах [та ін.] // Будівництво, матеріалознавство, машинобудування. – К.-Дніпропетровськ: Основа, 2007. – Вип. 42. – С. 166-172.

11. Banakh A. V. Simulation of nonlinear oscillations and protection of modern unique buildings and structures / V. V. Kulyabko, A. V. Banakh, A. V. Maslovskyi // Advanced Problems in Mechanics : XXXV Summer School Conference, 20-28 June 2007 : Book of Abstracts. Saint-Petersburg, 2007. – P. 73-74.

12. Банах А. В. Нелинейные инерционные упруго-диссипативные (фрикционные) статико-динамические модели оснований и задач взаимодействия сооружений, грунтов и нагрузок / В. В. Кулябко, В. А. Банах, А. В. Банах [та ін.] // V Савиновские чтения, червень 2007 г. : тези доповідей. – СПб., 2007. – С. 2-3.

13. Banakh A. V. Research of nonlinear dynamics of complex constructions and mediums (in time history, without application FEM) / V. V. Kulyabko, A. V. Banakh, A. V. Maslovskyi // Nonlinear Dynamics : The 2nd Intern. Conf., 25-28 Sept. 2007 : Book of Abstracts. – Kharkov–Montreal, 2007. – Р. 56.

14. Банах А. В. Динамические воздействия на здания при реконструкции и особенности их учета / Віктор Банах, Андрій Банах // Строительство, реконструкция и восстановление зданий городского хозяйства : ІІ Международная научно-техническая интернет-конференция : тези доповідей. – Харків: ХНАМГ, 2007. – С. 41-43.

15. Банах А. В. Безопасность зданий и сооружений (прочность конструкций, работоспособность оборудования, комфорт людей) – состояние и необходимые исследования / В. В. Кулябко, В. А. Банах, А. В. Банах // Коммунальное хозяйство городов : науково-технічний збірник. – Київ-Харків: «Основа», 2010. – Вип. 91. – С. 279-285.

16. Банах А. В. Аналіз напружено-деформованого стану попередньо деформованої металевої димової труби заввишки 72 м з урахуванням дефектів / Віктор Банах, Андрій Банах // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології : збірник наукових праць. – Макіївка: ДонНАБА, 2009. – Вип. 2009-4(78). – С. 29-33.

17. Банах А. В. Динамічні впливи на будівлі при реконструкції та особливості їх врахування / А. В. Банах // Коммунальное хозяйство городов. – К: «Техніка», 2010. – Вип. 93. – С. 522-525.

18. Банах А. В. Дослідження впливу підземних транспортних комунікацій на експлуатовані впродовж тривалого часу будівлі / А. В. Банах // Містобудування та територіальне планування : наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2010. – Вип. 36. – С. 17-28.

19. Банах А. В. Динамічна діагностика об’єктів міської забудови як передумова їх безпечної експлуатації / Володимир Кулябко, Андрій Банах // Містобудування та територіальне планування : наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2010. – Вип. 37. – С. 255-263.

АНОТАЦІЯ

Банах А.В. Вплив динамічних дій на міцність і комфортність будівель, що експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. – ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, Дніпропетровськ, 2011.

Дисертація присвячена питанням урахування динамічних дій у розрахункових моделях будівель, що експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах, оцінці їхнього впливу на динамічні характеристики та параметри напружено-деформованого стану конструкцій будівель виходячи з нормативних вимог забезпечення міцності та комфортності, розробці інженерної методики формування розрахункових моделей будівель, що експлуатуються у складних інженерно-геологічних умовах, при різних видах динамічних дій.

Досліджені моделі, які враховують взаємодію будівель з основами, вивчений вплив деформованого стану будівель при їхніх нерівномірних осіданнях на динамічну реакцію конструкцій. Чисельно досліджені механізми передачі динамічних дій через ґрунтові основи у розрахункових моделях. Розглянуті технологічні дії малої інтенсивності при реконструкції, їхній вплив на динамічну реакцію будівель. Побудовані частотні спектри власних і вимушених коливань конструкцій будівель, що реконструюються. Розроблена методика формування динамічних моделей будівель, які експлуатуються в складних інженерно-геологічних умовах, та рекомендації щодо її використання.

Ключові слова: міцність, комфортність, динамічні дії, розрахункові моделі, складні інженерно-геологічні умови, деформована схема, динамічна реакція

АННОТАЦИЯ

Банах А.В. Влияние динамических воздействий на прочность и комфортность зданий, эксплуатируемых в сложных инженерно-геологических условиях. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 – строительные конструкции, здания и сооружения. – ГВУЗ «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры» Министерства образования и науки, молодежи и спорта Украины, Днепропетровск, 2011.

Диссертация посвящена вопросам учета динамических воздействий в расчетных моделях зданий, эксплуатируемых в сложных инженерно-геологических условиях, оценке их влияния на динамические характеристики и параметры напряженно-деформированного состояния конструкций зданий исходя из нормативных требований обеспечения прочности и комфортности, разработке инженерной методики формирования расчетных моделей зданий, эксплуатируемых в сложных инженерно-геологических условиях, при различных видах динамических воздействий.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, приводятся цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическое значение результатов.

В разделе 1 рассмотрены факторы, влияющие на прочность и комфортность зданий, динамические воздействия на здания и способы их учета, сделан обзор научной и специальной литературы, выделены необходимые для корректного расчёта особенности моделирования зданий при динамических воздействиях, в том числе в программных комплексах, реализующих метод конечных элементов.

В разделе 2 рассмотрено влияние сложных грунтовых условий на динамическую реакцию зданий. Исследованы модели, учитывающие взаимодействие зданий с основаниями, на основе анализа результатов расчетов выбрана наиболее адекватная модель для дальнейших исследований. Изучено влияние деформированного состояния зданий при их неравномерных осадках на динамическую реакцию конструкций. Разработаны принципы учета деформированного состояния зданий в расчетных моделях.

В разделе 3 изучены механизмы передачи динамических воздействий, приложенных вне зданий, через грунтовые основания. Численно исследованы модели с передачей воздействий через поверхностные слои грунта от транспорта и строительной техники, через грунтовую толщу от метрополитена и при гидровзрыве, оценена эффективность применения сейсмозащитных экранов. Для оценки адекватности расчётных моделей определены зависимости динамических параметров во времени при помощи модуля «Динамика-Плюс» программного комплекса «ЛИРА-Windows», в котором реализован метод прямого интегрирования уравнений движения.

В разделе 4 исследованы технологические воздействия малой интенсивности при реконструкции, для адекватного моделирования которых определено влияние упрощения расчётной схемы и способов концентрации масс на динамическую реакцию здания. Для определения динамической реакции конструкций здания на воздействия от технологического оборудования рассмотрена модель реконструированного жилого пятиэтажного бескаркасного здания, в котором установлено динамическое оборудование циклического действия и проводится расширение проёмов в несущих стенах перфораторами. Выполнен расчёт модели здания на эти воздействия. Полученные расчётные виброграммы колебаний сопоставлены с натурными замерами параметров вынужденных колебаний перекрытия и стены. Построен частотный спектр собственных и вынужденных колебаний, который показал большую вероятность резонанса по трём формам колебаний.

В разделе 5 приведена методика формирования динамических моделей зданий, эксплуатируемых в сложных инженерно-геологических условиях, и рекомендации по ее применению, с целью предоставить инженерам, занимающимся расчетами строительных конструкций зданий, формализованный набор правил, позволяющий избежать критических ошибок при моделировании взаимодействия верхнего строения с грунтовым основанием при динамических воздействиях для обеспечения требований нормативных документов по прочности, жесткости, устойчивости и комфортности.

Ключевые слова: прочность, комфортность, динамические воздействия, расчетные модели, сложные инженерно-геологические условия, деформированная схема, динамическая реакция

ABSTRACT

Banakh А.V. Influence of the dynamic forces affecting durability and comfort of buildings exploited in difficult|complex| engineer-geological conditions. – Manuscript.

Thesis for the Candidate’s Degree Competition, Speciality 05.23.01 – building constructions, Buildings and Structures. – SHSD «Pridniprovs’k State Academy of Civil Engineering and Architecture» of the Ministry of Education and Science, Youth and Sports of Ukraine, Dnipropetrovs’k, 2011.

The Thesis is dedicated to problems of account of dynamic influences in the calculation|computation| models of buildings exploited in difficult|complex| engineer-geological conditions, to the estimation|appraisal| of their influence on dynamic characteristics and parameters of the stress-strain state|fortune| of constructions of buildings coming from the normative requirements of providing of strength and comfort, to development|elaboration| of engineering method of forming of calculation|computation| models of buildings exploited in difficult|complex| engineer-geological conditions at the different|diverse| types of dynamic influences.

Models including co-operation of buildings with grounds are investigated, influencing of the deformed state|fortune| of buildings at their uneven sinking on the dynamic reaction of constructions is studied. The mechanisms of transmission of dynamic influences through grounds in calculation|computation| models are investigated numerically. Technological influences of small intensity during the reconstruction, their influence on the dynamic reaction of buildings are considered. The frequency spectrums of own and forced oscillations of constructions of the reconstructed buildings are built. The method of forming of dynamic models of buildings exploited in difficult|complex| engineer-geological conditions and recommendation of its application are developed.

Keywords: strength, comfort, dynamic influences, calculation models, difficult engineer-geological conditions, deformed scheme, dynamic reaction


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83172. Иммунитет. Иммуная система человека 31.24 KB
  Существенное значение в возникновении инфекционного процесса его развитии и исходе заболевания имеют также свойства и состояние зараженного организма которые зависят от условий жизни материальной обеспеченности характера и условий труда быта питания человека и других факторов.
83173. Финансовая ответственность и правонарушение 22.87 KB
  Самостоятельность финансовой ответственности подчеркивают специфические особенности финансового правонарушения. Понятие финансовое правонарушение носит собирательный характер оно объединяет бюджетные налоговые валютные и банковские правонарушения. Помимо конкретного перечня правонарушений Бюджетный кодекс содержит и само понятие...
83174. History of Basketball 23.7 KB
  Basketball is an extremely popular all around the world. The object is to put a ball through a hoop, or basket, and thus score more points than the opposing team. Teams comprise of ten players, with a maximum of five on court at any one time. Substitutions are unlimited during the course of the game.
83175. Нормы международного таможенного права в правовой системе Российской Федерации 32.46 KB
  Таможенное право комплексная отрасль права представляющая собой систему правовых норм различной правоотраслевой принадлежности которые устанавливаются санкционируются государством и предназначены для регулирования общественных отношений связанных с перемещением товаров и транспортных средств через таможенную границу взиманием таможенных...
83176. Развитие экономической теории в России 578.25 KB
  Успешное восстановление послевоенной экономики зависело не только от решения таких основных задач как собственно реконструкция восстановление разрушенного реконверсия перевод военного производства на выпуск гражданской продукции но и самого выбора варианта послевоенного хозяйственного развития страны.
83177. Сердечно – сосудистая система 606.63 KB
  В состав сердечно-сосудистой системы входит сердце орган который заставляет кровь двигаться нагнетая ее в кровеносные сосуды полые трубки различного калибра по которым она циркулирует. Кровь состоит из плазмы и приблизительно равного ей объема форменных элементов преимущественно красных клеток крови.
83178. Органы исполнительной власти Республики Беларусь 47.15 KB
  Исходя из данного определения - следующий уровень системы исполнительных органов – это республиканские органы государственного управления и иные государственные организации. Согласно Указу № 289 сюда входят министерства, государственные комитеты, являющиеся республиканскими органами государственного управления...
83179. Анализ природных ресурсов Кемеровской области 94.13 KB
  Кузнецкий бассейн расположен в Западно-Сибирском экономическом районе на территории Кемеровской области. Крайний юг области обширная территория средне-высоких гор Горной Шории. С 1943 центр Кемеровской области. Минерально-сырьевые ресурсы На территории области выявлены полезные ископаемые: уголь каменный бурый и горючие сланцы; чёрные металлы руда железная марганцевая; цветные и благородные металлы руда серебро ртуть свинец цинк медь барит бокситы нефелиновые руды...
83180. Несиметричні короткі замикання 71.15 KB
  Найбільш частим виглядом КЗ є несиметричні КЗ – однофазні, двофазні, двофазні на нейтраль. Вони є граничним випадком несиметричного навантаження. При несиметричних коротких замиканнях сталі струми короткого замикання досягають максимальних значень.