Структурная схема средств виброзащиты строительных конструкций с подвижными нагрузками

Иван Андреевич Пушкарев

doi:10.22213/2413-1172-2022-4-27-36

Авторы

И. А. Пушкарев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-4-27-36

Ключевые слова:

виброзащита, строительные конструкции, структурный анализ, подвижные нагрузки, вибрации, методы защиты

Аннотация

Рассмотрены способы моделирования процесса выбора методов и средств виброзащиты строительных конструкций с подвижными нагрузками на основе обзора литературы по данной теме. Проведен структурный анализ устройств виброзащиты строительных конструкций. Предложены различные варианты снижения негативного влияния внешних воздействий в каждом конкретном случае. В настоящее время строительные конструкции и здания в целом находятся под воздействием значительного числа источников нежелательных вибраций как природного, так и техногенного характера. Так, например, в жилых и общественных зданиях возросло число насосов, вентиляторов, кондиционеров, используется большое количество различных машин, механизмов и оборудования. В процессе строительства, а также ремонта и реконструкции здание подвергается ударному, массовому (статическому), вибро- и иному воздействию. Увеличение количества транспорта и транспортных сетей (которые сами по себе являются системами с подвижными нагрузками), проходящих в непосредственной близости от зданий и сооружений, также оказывают на них влияние, как акустическое, так и механическое. Высотные здания подвергаются силовому воздействия ветра; здания, расположенные в сейсмоопасных районах, - сейсмическому воздействию. Следует отметить, что многочисленные источники вибрации в подавляющем большинстве могут быть сведены к подвижным нагрузкам. Поэтому в настоящее время задача снижения воздействия подвижных нагрузок на строительные конструкции и возникающих при этом неблагоприятных факторов (шума, колебаний, вибрации и др.) для комфортного проживания и жизнедеятельности человека является актуальной. Для защиты зданий и сооружений от различных видов подвижных нагрузок и неблагоприятных факторов предусматриваются системы защиты. Систему защиты строительных конструкций от негативных воздействий различного характера можно условно поделить на встроенную и специальную. Например, неподвижные конструкции здания можно сконструировать таким образом, чтобы они представляли собой встроенные массовые демпферы, защищающие высотные здания от силового воздействия ветра; инженерные системы предусматривают установку шумоглушителей на воздуховодах, шумопоглощающих панелей, применение виброизоляции, виброоснований, плавающих полов при установке различного оборудования. Под специальной системой защиты подразумеваются специальные устройства и оборудование: молниеотводы, сточные трубы, системы электрообогрева и др. Специальные мероприятия могут заключаться в установке защитных устройств на трубопроводах, таких как резонансные стабилизаторы волновых процессов, магнитореологические устройства и др. Для выбора наиболее подходящего средства виброзащиты строительных конструкций с подвижными нагрузками предлагается использовать методы функционально-структурного анализа.

Биография автора

И. А. Пушкарев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства

Библиографические ссылки

Khan I., Usman M., Tanveer M. Vibration control of an irregular structure using single and multiple tuned mass dampers. Proc. of the Institution of Civil Engineers: Structures and Buildings, 2021. DOI: 10.1680/jstbu.21.00011.

Найгерт К. В., Целищев В. А. Защита приводных систем от гидроудара магнитореологическими устройствами // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2019. Т. 17, № 3. С. 70-77. DOI: 10.18503/1995-2732-2019-17-3-70-77.

Сайфуллин И. Ш., Украинский Л. Е. К вопросу о защите трубопроводных систем от действия гидроударов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 6. С. 21-26. DOI: 10.31857/ S023571190002557-3.

Плеханов Ф. И., Пушкарев И. А., Пушкарева Т. А. Структурный анализ способов повышения нагрузочной способности планетарных передач // Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования : материалы VIII Международной конференции, Ижевск, 23-24 апреля 2019 г. В 2 т. Ижевск : ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2019. С. 297-302.

Пушкарев И. А., Дедюхина А. А., Чукавина А. А. Структурная модель оценивания самостоятельной работы обучающихся в образовательном процессе на основе функционально-структурного анализа // Социально-экономическое управление: теория и практика. 2022. Т. 18, № 1. С. 81-88. DOI: 10.22213/2618-9763-2022-1-81-88.

Степанов Л. В., Серебрякова Е. А. Сравнительный анализ структурно-функционального и процессного подходов к моделированию систем // Общество и экономическая мысль в XXI в.: пути развития и инновации : материалы IХ Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летнему юбилею филиала, Воронеж, 31 марта 2021 г. Воронеж : Научная книга, 2021. С. 569-574.

Палагин А. В., Корепанов Е. В. Анализ структурно-функциональных аспектов эксплуатации инженерных систем // Молодежь и научно-технический прогресс : сборник докладов XII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Губкин, 18 апреля 2019 г. В 3 т. Губкин : Ассистент плюс, 2019. Т. 1. С. 97-102.

Антоненко М. В., Иванкина О. П. Расчет мостовых сооружений на действие подвижной нагрузки // Новые технологии в учебном процессе и производстве : Материалы XVIII Международной научно-технической конференции, Рязань, 17-19 апреля 2019 г. Рязань, 2020. С. 153-155.

Иманалиев Т. О. Расчет собственных частот и форм колебаний инженерных сооружений от подвижной нагрузки // Вестник Кыргызского государственного университета строительства, транспорта и архитектуры им. Н. Исанова. 2019. № 4 (66). С. 571-576. DOI: 10.35803/1694-5298.2019.4.571-576.

Миронов Л. П. Задачи расчета сооружений на подвижные нагрузки // Проектирование развития региональной сети железных дорог. 2018. № 6. С. 131-139.

Аверин А. Н., Рыдченко Д. Г., Провоторова М. В. Расчет неразрезной сталежелезобетонной балки на подвижную нагрузку с учетом раскрытия трещин // Строительная механика и конструкции. 2019. № 4 (23). С. 63-74.

Зылев В. Б., Алферов И. В. Динамические опорные реакции в двухпролетной мостовой ферме при действии подвижной нагрузки // Строительство и реконструкция. 2019. № 2 (82). С. 20-25. DOI: 10.33979/2073-7416-2019-82-2-20-25.

Praharaj R., Datta N. Dynamic response spectra of fractionally damped viscoelastic beams subjected to moving load. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 2020. DO: 10.1080/15397734.2020.1725563.

Ouzizi A., Abdoun F., Azrar L. Nonlinear dynamics of beams on nonlinear fractional viscoelastic foundation subjected to moving load with variable speed. Journal of Sound and Vibration, 2022, vol. 523, p. 116730. DOI: 10.1016/j.jsv.2021.116730.

Pruška Ja., Pavelcová V. Evaluation of the effect of earthquake on underground structures using the finite element method. Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), 2021, no. 4-1, pp. 81-90. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_41_0_81.

Mallek H., Jrad H., Wali M. Dynamic analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced shell structures with piezoelectric layers under dynamic loads. Journal of Vibration and Control, 2020, vol. 26, no. 13-14, pp. 1157-1172. DOI: 10.1177/1077546319892753.

Хрусталев А. А. Проектирование зданий в условиях деформативных грунтов, методом замены геологических слоев грунта // Инновации и инвестиции. 2022. № 4. С. 260-262.

Колунин В. С., Ишкова З. А. Метод начала кристаллизации воды для определения температуры начала замерзания грунтов // Криосфера Земли. 2019. Т. 23, № 6, С. 3-7. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2019-6(3-7).

Кузьмин Г. П., Слепцова Ю. Г. Определение количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах по деформации образца // Вестник Забайкальского государственного университета. 2019. Т. 25, № 1. С. 4-9. DOI: 10.21209/2227-9245-2019-25-1-4-9.

Алексеев, А. Г. Воздействие морозного пучения грунта на сваи при работе термостабилизаторов // Строительная механика и расчет сооружений. 2019. № 6 (287). С. 57-64.

Слепцов Н. В., Туякова А. К. Классификация мероприятий ликвидации пучин по генетическому типу увлажнения грунта в теле земляного полотна // Сборник материалов Всероссийского форума «Транспортные системы и дорожная инфраструктура Крайнего Севера» и Недели студенческой науки автодорожного факультета СВФУ. Якутск : Издательский дом СВФУ, 2018. С. 221-225.

Elias S., Rupakhety R., Olafsson S. Tuned mass dampers for response reduction of a reinforced concrete chimney under near-fault pulse-like ground motion. Earthquake Engineering Research Centre, Faculty of Civil and Environmental: Engineering, School of Engineering and Natural Science, University of Iceland, Reykjavik, Iceland, 2020. DOI: 10/3389/fbuil.2020.00092.

Pan W., Wang Z., Zhang Y. Novel discrete diaphragm system of concrete high-rise modular buildings. Journal of Building Engineering, 2022, vol. 51, p. 104342. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104342.

Влияние способа учета демпфирования на оптимизацию параметров динамического гасителя колебаний / О. П. Нестерова, А. М. Уздин, М. Ю. Федорова, Л. Хонг // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2021. № 6. С. 29-44. DOI: 10.37153/2618-9283-2021-6-29-44.

Кутуев М. Д., Матозимов Б. С., Бекешова Д. А. Моделирование и исследование динамики жилых зданий с гасителями колебаний // Материаловедение. 2018. № 2 (26). С. 58-62.

Brysin A.N., Solovyev V.C., Mikayeva S.A., Nikiforov A.N. Seismic and shock effects reduction by vibration protection systems equipped with amplifiers of inertial characteristics. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Kislovodsk, 01-05 октября 2019 г., vol. 698 (2). Kislovodsk: Institute of Physics Publishing, 2019, p. 022049. DOI: 10.1088/1757-899X/ 698/2/022049.

De Domenico D., Ricciardi G. Earthquake protection of existing structures with limited seismic joint: Base isolation with supplemental damping versus rotational inertia. Advances in Civil Engineering, 2018, vol. 2018. DOI: 10.1155/2018/6019495.

Тарануха Н. Л., Ибрахим А. Сейcмический анализ зданий для защиты от землетрясений // Социально-экономическое управление: теория и практика. 2018. № 1 (32). C. 113-116.

Рутман Ю. Л., Островская Н. В. Динамика сооружений: сейсмостойкость, сейсмозащита, ветровые нагрузки : монография. Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2019. 253 с. ISBN: 978-5-9227-0929-3.

Анфилатов Н. А. Аспекты негативного воздействия вибрации на здания и сооружения и людей, находящихся в них // Химия. Экология. Урбанистика. 2019. Т. 2019-2. С. 17-21.

Анализ динамической прочности строительных конструкций на взрывные и ударные нагрузки расчетно-экспериментальным методом : монография / Н. Н. Белов, Н. Т. Югов, А. С. Пляскин [и др.]. Томск : Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2021. 164 с. ISBN: 978-5-93057-998-7.

Говорушко С. М. Влияние природных процессов на гидротехнические сооружения (сообщение 2) // Астраханский вестник экологического образования. 2019. № 2 (50). С. 75-87.

Волкова Н. Г., Цешковская Е. Ю. Экологические аспекты микроклимата жилых и общественных зданий // Строительство и реконструкция. 2020. № 5 (91). С. 97-105. DOI: 10.33979/2073-7416-2020-91-5-97-105.

Kantyukov R.R., Zapevalov D.N., Vagapov R.K. Media corrosiveness and materials resistance at presence of aggressive carbon dioxide. Izvestiya. Ferrous Metallurgy, 2021, vol. 64, no. 11, pp. 793-801. DOI: 10.17073/ 0368-0797-2021-11-793-801.

Найгерт К. В., Целищев В. А. Защита приводных систем от гидроудара магнитореологическими устройствами // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2019. Т. 17, № 3, С. 70-77. DOI: 10.18503/1995-2732-2019-17-3-70-77.