Александр Иванович Шеин, советник РААСН, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой "Механика"
440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, д. 28
Aleksandr I. Shein, Advisor of RAACS, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Mechanics
28 German Titov St., Penza, 440028
Александр Николаевич Быков, аспирант
440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, д. 28
Alexander N. Bykov, Postgraduate Student
28 Germana Titova St., Penza, 440028
Анна Викторовна Ощепкова, студент
440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, д. 28
Anna V. Oshchepkova, Student
28 Germana Titova St., Penza, 440028
В работе предложены методики расчета механической безопасности конструкций и конструктивных систем зданий и сооружений при чрезвычайных ситуациях, особых и запроектных воздействиях. Предлагаемая система демпфирования нацелена на разработку и внедрение технологических инноваций — систем активного и пассивного управления средствами гашения колебаний — и обеспечение технологического лидерства Российской Федерации в области гарантированной безопасности зданий и сооружений при критических природных и техногенных воздействиях. Повышение безопасности зданий и сооружений предлагается осуществлять за счет разработки и развития эффективных способов демпфирования колебаний в результате применения трех систем тросовых связей, оборудованных гидроцилиндрами одностороннего действия. Эти три отдельных системы демпфирования в сумме образуют интегральную систему снижения уровня колебаний пространственного железобетонного каркаса производственного здания. Строится и численно апробируется алгоритм поиска безопасного включения колонн и балок (ферм) в работу демпфируемой системы связи ± каркас за счет снижения уровня размахов колебаний каркаса. Из цикла решений дифференциальных уравнений движения демпфируемой системы с вариациями сопротивления движению и/или параметров колонн подбираются оптимальные для данных возмущений параметры демпферов, механические характеристики колонн и балок, а также параметры преднатяжения. Исследуются перекрестные тросовые (гибкие) системы связей с гидроцилиндрами одностороннего действия, демпфирующие горизонтальные колебания и тросовые гидравлические связи, демпфирующие вертикальные колебания несущих конструкций покрытия. На основе численных экспериментов определяются параметры перекрестных ленточно-тросовых горизонтальных и вертикальных гидравлических систем связей для каркасов одноэтажных промышленных зданий: предварительного натяжения, характеристик тросов, характеристик гидроцилиндров, а также уточненных механических характеристик железобетонного каркаса. Разрабатывается и исследуется математическая модель демпфирования колебаний железобетонных каркасов с тросовыми связями, оборудованными гидроцилиндрами одностороннего действия, а также методы, алгоритмы и программный комплекс.
The paper proposes methods for calculating the mechanical safety of structures and structural systems of buildings and structures in emergency situations, special and out-of-design impacts. The proposed damping system is aimed at developing and implementing technological innovations — active and passive control systems for vibration damping — and ensuring the technological leadership of the Russian Federation in the field of guaranteed safety of buildings and structures under critical natural and man-made impacts. It is proposed to improve the safety of buildings and structures through the development and development of effective vibration damping methods as a result of the use of three cable coupling systems equipped with single-acting hydraulic cylinders. These three separate damping systems add up to form an integrated system for reducing the vibration level of the spatial reinforced concrete frame of the production building. An algorithm for finding the safe inclusion of columns and beams (trusses) in the operation of a damped frame communication system is being built and numerically tested by reducing the vibration range of the frame. From the cycle of solutions to the differential equations of motion of the damped system with variations in resistance to movement and/or column parameters, optimal damper parameters, mechanical characteristics of columns and beams, as well as pre-tension parameters are selected for these disturbances. Cross-rope (flexible) coupling systems with single-acting hydraulic cylinders damping horizontal vibrations and hydraulic cable couplings damping vertical vibrations of the bearing structures of the coating are investigated. Based on numerical experiments, the parameters of cross-band-rope horizontal and vertical hydraulic coupling systems for single-story industrial building frames are determined: pre-tensioning, cable characteristics, hydraulic cylinder characteristics, as well as refined mechanical characteristics of the reinforced concrete frame. A mathematical model of vibration damping of reinforced concrete frames with cable ties equipped with single-acting hydraulic cylinders, as well as methods, algorithms and a software package are developed and investigated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.