Вопросы инженерной сейсмологии: статья

Собственные колебания высотного здания типа башни: моды горизонтальных, вертикальных и вращательных колебаний по данным метода стоячих волн и верификация расчётной модели
А.Ф. Еманов 1, А.М. Белостоцкий 2,3, А.А. Бах 1, Е.А. Хорошавин 4, Д.С. Дмитриев 2, А.И. Нагибович 2, А.А. Еманов 1,5, В.В. Янкайтис 1, Н.А. Серёжников 1, А.Г. Шеболтасов 1,
1 Алтае-Саянский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН», г. Новосибирск, Россия
2 Научно-исследовательский центр СтаДиО
3 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
4 Красноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщения
5 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН
Журнал: Вопросы инженерной сейсмологии
Том: 49
Номер: 2
Год: 2022
Страницы: 5-40
УДК: 550.834
DOI: 10.21455/VIS2022.2-1
Ключевые слова: сейсмические воздействия, собственные колебания, метод стоячих волн, сейсмостойкость, инженерная сейсмология
Аннотация: Для уникального по конструкции здания в виде башни с ядром жёсткости по центру выполнены экспериментальные исследования собственных колебаний методом стоячих волн. Результаты сопоставлены с теоретическими расчётами по конечноэлементной модели. Из эксперимента выявлены и исследованы 10 поступательных горизонтальных, 5 крутильных и 8 вертикальных мод собственных колебаний. По конечноэлементной модели рассчитаны собственные колебания, соответствующие всем экспериментально выделенным модам колебаний. Сравнение эксперимента и теории выполнено по всему набору собственных частот; отличия в собственных частотах достигали 20%. После исследований возможности корректировки расчётной модели обеспечено расхождение эксперимента и теории по значениям собственных частот не более 7.5%. Верификация расчётных моделей зданий по данным метода стоячих волн является эффективным подходом к оценке физического состояния зданий и их сейсмостойкости.
Список литературы: Амирасланов Н.А., Барштейн М.Ф. Поступательно-вращательные колебания протяжённых в плане сооружений при землетрясениях // Строительная механика и расчёт сооружений. 1970. № 6. С. 35–39.

Бах А.А., Красников А.А. Использование метода стоячих волн для анализа динамических характеристик высотных зданий на примере 40-этажного комплекса «Дирижабль», г. Москва // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2014. № 1. С. 26–30.

Бах А.А., Дураченко А.В., Еманов А.Ф. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU2019665597, 26.11.2019. Заявка № 2019619827 от 06.08.2019.

Белостоцкий А.М., Акимов П.А., Негрозов О.А., Петряшев С.О., Щербина С.В., Каличава Д.К., Кайтуков Т.Б. Об использовании адаптивных конечноэлементных моделей в основе и составе систем мониторинга несущих конструкций уникальных зданий и сооружений // Сборник трудов РААСН. Т. 2. М., 2017. С. 95–103. https://doi.org/10.22337/9785432302212-2017-95-103

Бержинский Ю.А., Чернов Н.Б., Павленов В.А. Использование сейсмовзрывных и вибрационных испытаний опытных объектов для оценки повреждаемости зданий в Восточной Сибири // Вопросы инженерной сейсмологии. 2008. Т. 35, № 2. С. 68–75.

Егупов К.В. Проблемы проектирования на сейсмостойкость протяжённых и несимметричных сооружений // Сейсмостойкое строительство. 2000. № 1. С. 23–30.

Еманов А.Ф. Восстановление когерентных составляющих волновых полей в сейсмике: Дисс. … д.т.н. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2004. 279 с.

Еманов А.Ф., Красников А.А. Применение метода стоячих волн для исследования сейсмоизолированых зданий // Вопросы инженерной сейсмологии. 2015. Т. 42, № 4. С. 37–64.

Еманов А.Ф., Бах А.А. Развитие алгоритмов интерпретации метода стоячих волн для исследования зданий и сооружений сложных конструкций // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2019. № 5. С. 28–35.

Еманов А.Ф., Еманов А.А. Алгоритмы обработки сейсмических волн для цифровой сейсмологии // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Тезисы XV Международной сейсмологической школы. Обнинск, 2021. С. 40.

Еманов А.Ф., Селезнёв В.С., Бах А.А., Гриценко С.А., Данилов И.А., Кузьменко А.П., Сабуров В.С., Татьков Г.И. Пересчёт стоячих волн при детальных инженерно-сейсмологических исследованиях // Геология и геофизика. 2002. № 2. С. 192–207.

Еманов А.Ф., Бах А.А., Еманов Ф.А. Изучение вертикальных собственных колебаний зданий методом стоячих волн // Вопросы инженерной сейсмологии. 2020. Т.47, № 4. С. 43–54. https://doi.org/10.21455/VIS2020.4-3

Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. М.: Стройиздат, 1979. 320 с.

Кузьмина Н.В., Лунев А.А., Токмаков В.А. Об измерении угловых колебаний здания башенного типа // Вопросы инженерной сейсмологии. 1980. Вып.23. С. 148–156.

Красников А.А., Еманов А.Ф., Бах А.А. Оценка полноты конечно-элементных моделей инженерных сооружений по экспериментальным данным метода стоячих волн // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 2, № 4. С. 179–184.

Ларионов В.И., Нигметов Г.М., Сотин В.Н., Сущев С.П., Шахраманьян М.А. Мобильные диагностические комплексы для оценки сейсмостойкости зданий и сооружений // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 1999. № 2. С. 41–44.

Лисейкин А.В., Селезнёв В.С., Брыксин А.А. Результаты исследования здания с резинометаллической сейсмоизоляцией методом стоячих волн (на примере здания гражданского строительства Национального университета Тайваня, г. Тайбэй) // Научно-практическая конференция по сейсмостойкому строительству (с международным участием) памяти В.И. Смирнова. М.: НИЦ Строительство, 2016. С. 126–128.

Магнус К. Колебания: Введение в исследования колебательных систем. М.: Мир, 1982. 304 с.

Марченков А.Ю., Капустян Н.К., Смирнов В.Б. Опыт регистрации сейсмического воздействия на высотное здание МГУ // Геофизические исследования. 2015. Т. 16, № 3. С. 31–42.

Медведев С.В. Инженерная сейсмология. М.: Госстройиздат, 1962. 284 с.

Никитина Е.А., Хазов П.А., Крыцовкина А.В., Генералова А.А. Анализ собственных изгибно-крутильных колебаний многоэтажных зданий // Приволжский научный журнал. 2018. Т. 47, № 3. С. 10–16.

Сапожников А.И. Особенности колебаний зданий и сооружений при динамических воздействиях различной природы // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2015. № 1 С. 27–32.

Татьков Г.И., Баранников В.Г. Оценка сейсмической уязвимости зданий и сооружений методом стоячих волн // Город: прошлое, настоящее, будущее. Иркутск: ИрГТУ, 2004. С.7–12.

Хорошавин Е.А. Динамические испытания административного здания со стационарной системой сейсмоизоляции в г. Иркутске // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2019. № 6. С. 62–69.

Юдахин Ф.Н., Капустян Н.К., Антоновская Г.Н. Инженерно-сейсмические исследования геологической среды и строительных конструкций с использованием ветровых колебаний зданий. Екатеринбург: ИЭПС УрО РАН, 2007. 155 с.