автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Развитие динамических моделей, расчетов и испытаний составных конструкций и сооружений

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА

- , 0д ТА АРХІТЕКТУРИ

/ І ,л л

КУЛЯБКО Володимир Васильович

УДК 624.042

РОЗВИТОК ДИНАМІЧНИХ МОДЕЛЕЙ, РОЗРАХУНКІВ ТА ВИПРОБУВАНЬ СКЛАДЕНИХ КОНСТРУКЦІЙ І СПОРУД

05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Дніпропетровськ -1998

Дисертацією е рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури (ПДАБА) Міністерства освіти України

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

КАЗАКЕВИЧ Михайло Ісаакович, зав. кафедрою мостів Дніпропетровського державного технічного університету залізничного транспорту (м. Дніпропетровськ)

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, професор СІЛЬВЕСТРОВ Анатолій Васильович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури (м. Дніпропетровськ), зав. кафедрою металевих та дерев’яних конструкцій.

Доктор технічних наук, професор ГУЛЯЄВ Валерій Іванович,

Український транспортний університет (м. Київ), зав. кафедрою вищої математики.

Доктор технічних наук ПЕРЕЛЬМУТЕР Анатолій Вікторович,

Український науково-дослідний інститут Проектстальконструкція (м. Київ), головний науковий співробітник.

Провідна установа:

Донбаська державна академія будівництва та архітектури, кафедра металевих і дерев’яних конструкцій, Міністерство освіти України (м. Макіївка).

Захист дисертації відбудеться “23 ” /гДі-ТНЛ 1998 р. о {3 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.085.02 в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури за адресою: 320600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

З дисертацією можна ознайомитися у библіотещ ПДАБА. Автореферат розісланий “Зі ^”Х?/££Ц/ЛІ1998 р.

Вчений секретар спеціаліз вченої ради, Д-т.н. проф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблеми коректного теоретичного моделювання процесів динаміки, здійснення динамічних розрахунків і натурних випробувань будівельних споруд виникають при проектуванні, реконструкції, обстеженні та діагностиці стану конструкцій.

Вони пов’язані з необхідністю зменшення рівня вібрації конструкцій для поліпшення умов роботи технологічного (наприклад, прецизійного) обладнання, а також зниження динамічних напруг та імовірності виникнення явища втомленості при роботі будівельних конструкцій на змінні навантаження. Підвищуються також вимоги щодо віброзахисту та комфортності приміщень при переході до міжнародних стандартів КО (наприклад, 180-2631 “Оцінка впливу вібрації будівель на тіло і організм людини”). Підвищуються потужності технологічного обладнання та швидкості руху транспорту, збільшуються розміри і гнучкість будівель і споруд і, як наслідок, - зростають динамічні навантаження на споруди при дії вітру, сейсміки, транспорту і т.п. Продовжується експлуатація конструкцій, строк служби яких або закінчується, або вже вийшов, в зв’язку з чим зростають обсяги обстеження і необхідна розробка нових способів оперативного моніторингу.

У теорії розрахунку будівельних конструкцій та споруд використовується термін “комбіновані системи”. Крім того, О.Р. Ржаніцин називав “складеними стержнями та балками” двовіткові колони, складні балки перекриття. У даній роботі будемо розуміти під “складними” споруди, виконані з матеріалів, вузлів та конструкцій, що суттєво відрізняються пружно-дисипативними і інерційними властивостями підсистем, мають елементи різних типів і конфігурації, схем роботи та взаємодіють через контактуючі поверхні із складними (грунтовими та іншими) середовищами, полями навантажень тощо.

При динамічних розрахунках таких будівельних об'єктів за найбільш поширеними в Україні обчисленими комплексами та методиками береться, наприклад, довільне усереднення логарифмічних декрементів коливань б і тому подібних мір дисипації. Помилковість цієї процедури під час аналізу вимушених коливань конструкцій тим більша, чим різноманітніші матеріали та властивості підсистем. Значення 5 у реальній споруді можуть мати відмінності для різних підсистем у десятки та сотні разів: від тисячних часток (для металевих конструкцій - прокат) до цілих одиниць (для грунтових основ та середовищ, прокладок і елементів з полімерів). Ці відмінності властивостей конструкцій та вузлів повинні бути взяті до уваги в моделях.

Відсутні і методичні рекомендації щодо врахування у моделях такого

числа та напрямків узагальнених координат (динамічних ступенів вільності), які дозволяють коректно досліджувати динаміку і виявляти ефекти просторових коливань об’єкта, нелінійної взаємодії елементів конструкцій та підсистем між собою і з нетрадиційними видами динамічних навантажень. Зфадго спрощеними моделями можуть бути отримані помилкові результати, якісно та кількісно відмінні від дійсних.

Достовірність динамічних моделей та алгоритмів розрахунків найкраще оцінюється при порівнянні комп’ютерних процесів з віброграмами проведених динамічних випробувань споруди в натурних умовах її експлуатації. Актуальна також проблема оперативної діагностики конструкцій, що, наприклад, десятки років перебувають у несприятливих умовах експлуатації. Тому до методичного комплексу зазначених завдань включаються питання специфіки натурних та лабораторних динамічних випробувань з аналізом і коригуванням погрішностей, розширенням можливостей таких випробувань на моніторинг поточного стану конструкцій (розвиток способу неруйнівного контролю).

Методики, що дозволяють коректно визначати (за допомогою комп'ютерних розрахунків та віброапаратури), фіксувати, прогнозувати, аналізувати зміни властивостей конструкцій, актуальні і при консервації чи розконсервації, модернізації або переорієнтації промислових підприємств України, їх застосування дозволить відвернути деякі надзвичайні ситуації, знизити шкоду від аварій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обрані спрямування досліджень теоретичного та прикладного характеру пов'язані й виконувалися відповідно до пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки Міністерства освіти України за держбюджетними темами ЦДАБА: 21 (1992 р.), 74/2 і 86/2 (1996 р.) та 97 (1997 р.). Вони відповідали також завданням Громадської Міжвідомчої Комісії з сейсмостійкого будівництва України - за Системою сейсмоспостережень і моніторингу, завданням Міністерства з питань Надзвичайних Ситуацій. До того ж, більшість результатів досліджень використовувалися у навчальному процесі.

Мета і завдання досліджень. Мета роботи полягає у створенні комплексної (експериментальної та теоретичної) наукової бази для вирішення практичних задач моделювання динаміки, розрахунків, випробувань та інтегральної діагностики складених споруд шляхом розробки трьох нових взаємозв’язаних груп методик:

-створення коректних динамічних моделей складених споруд, та ведення розрахунків для аналізу нелінійних просторових коливань І НДС конструкцій;

- здійснення натурних динамічних випробувань з урахуванням

специфіки споруд і оцінки частот та форм власних коливань конструкцій;

- інтегральної діагностики та паспортизації споруд, проведення моніторингу стану, та оцінки віброекологічних, сейсмодинамічних показників обстежуваних несучих конструкцій, а також зонінгу територій.

Наукова новизна одержаних результатів. Короткий зміст нових наукових положену або рішень, запропонованих пошукувачем:

- вперше створені наукові основи комплексних досліджень складених споруд з встановленням нерозривної єдності та взаємозв’язку коректного теоретичного моделювання і статико-динамічного розрахунку конструкцій, уточненням параметрів моделей завдяки цілеспрямованим натурним випробуванням, а підсумкові результати розрахунків і випробувань у їх зіставленні взяті як параметри діагностики таких споруд;

- запропоновані способи вибору просторових нелінійних динамічних моделей складених споруд, а також складання і тестування диференціальних рівнянь їх руху з урахуванням особливостей підсистем, конструкцій та вузлів таких об’єктів для полегшення аналізу спільних форм коливань, просторових ефектів;

- показані нові шляхи розвитку та узагальнення динамічних моделей різних підсистем споруд (балок, колон, вант, плит, каркасів, основ і фундаментів, сипких середовищ, армованих масивів та ін.), створюваних з малої кількості однотипних елементів: стержень, нелінійні комплекти-в'язі (в тому числі - односторонні в’язі при роботі елементів типу канатів лише на розтяг, при відриві конструкції від основи, при взаємодії шарів основ і ін.);

-вперше створені методики нетрадиційного врахування нелінійних характеристик пружних та дисипативних елементів і властивостей вузлів та з’єднань; показані способи дослідження коливань за наявності статичних і полічастотних складових у впливах стосовно до складених конструкцій з пружною кубічною нелінійністю (суб- та супергармонічні коливання), вузлів і з’єднань на високоміцних болтах при існуванні сил сухого тертя: під час руху з зупинками, підвищеному терті спокою, вібраційному згладжуванні;

- розроблені та зібрані оригінальні лабораторні стенди і установки, наприклад, для дослідження роботи фрі кційних з’єднань у вузлах та пакетах із застосуванням високоміцних болтів (за різних режимів вібрації), ефективності від встановлення динамічних гасителів коливань на моделях балок і сейсмостійких будинків та ін.;

- запропоновані аналітичні та числові способи урахування реальних (у т.ч. випадкових) збурень і комп’ютерно-системного їх введення у моделі для вдосконалення розрахунків й здійснення досліджень взаємодії підсистем конструкцій між собою та з динамічними навантаженнями;

•створені методики проведеная специфічних натурних динамічних випробувань, спрямованих на визначення основних динамічних характеристик несучих конструкцій (необхідних як для уточнення виду і параметрів моделей, так і для складання діагностичних паспортів), а також на зменшення (безпосередньо під час експерименту) похибки, що вноситься прикріпленою до споруди технологічною оснасткою;

- запропоновані нові інженерні методики динамічного інтегрального діагностування, моніторингу стану та паспортизації - для споруд і конструкцій, а також зонінгу - для територій;

-досліджені варіанти та подані нові технічні рішення (захищені авторськими свідоцтвами і патентом України) з деяких видів демпферів, гасителів, вібротехнологій, способів зниження вадливого впливу вібрації (зокрема, на організм людини); обгрунтована необхідність виділення наукового напрямку “віброекологія будинків, споруд і територій”.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення результатів теоретичних досліджень - у використанні створених моделей, методик та отриманих з їх застосуванням ефектів:

- розроблений набір динамічних моделей, що складаються за єдиними принципами для різнотипних підсистем й дозволяють інженеру-будівельнику, використовуючи досить прості однотипні елементи, досліджувати нелінійні просторові коливання (власні та змушені) складених споруд з урахуванням різноманітності інерційних, пружних і дисипативних властивостей їх конструкцій, вузлів та основ;

-створені моделі та алгоритми, що дають змогу коректніше, ніж багато які універсальні комплекси, одночасно робити розрахунок складеного об'єкта на статичні та динамічні нестандартні навантаження з урахуванням взаємодії інерційних навантажень з пружними конструкціями та інерційними пружно-дисипативними основами, з аналізом стійкості, приєднання підсистем (прибудов та ін.), історії навантаження тощо.

Практичне значення результатів досліджень експериментально-прикладного характеру полягає в їх корисному застосуванні на конкретних об'єктах, а також у використанні під час розробки загальноінженерних заходів або рішень:

- розроблена та апробована на багатьох відповідальних будівельних спорудах принципово нова інженерна методика їх комплексної діагностики та паспортизації; впроваджені узагальнені методики розрахунку, випробувань та діагностики (створені у формі, доступній для застосування в інженерній практиці); дані практичні рекомендації щодо складання динамічних, віброекологічних і сейсмодинамічних паспортів, моніторингу стану конструкцій та зонінгу територій; більшість пропозицій і методик

автора реалізовані на десятках обстежених, розрахованих та випробуваних ним особисто складених спорудах (багатоповерхові корпуси та етажерки, башти, мости, градирня та ін.);

- з участю автора на підставі результатів теоретичних та експериментальних досліджень розроблені, створені (конструювання, розрахунки і випробування) та впроваджені у серійне виробництво конструкції стальних просторових рам великого прольоту для нових видів вагонів; досліджені умови застосування фракційних з'єднань на високоміцних болтах під час ремонту великогабаритних кранів-перевантажувачів; запропоновані алгоритми розрахунків конструкцій віброформ та опалубки з сумішами для збірного або монолітного домобудування, запатентовані вібротехнології за формуванням.

У дисертації істотно розвинена теорія динамічного моделювання, випробувань та інтегральної діагностики складених споруд й подані практичні рекомендації з інженерних розрахунків, випробувань, діагностики та моніторингу стану конструкцій подібних об'єктів.

Отже, вирішена важлива наукова проблема, пов'язана із складанням узагальнених динамічних моделей та створенням методик впровадження комп'ютерних розрахунків, випробувань і діагностики. Отримані нові науково обгрунтовані теоретичні та експериментальні результати, які разом становлять значне досягнення для розвитку теорії і практики проектування, створення та експлуатації складених будівельних конструкцій, будинків і споруд.

Народногосподарське значення виконаної роботи визначається зниженням рівня вібрації з поліпшенням комфортності експлуатованих приміщень (соціальний ефект), та умов збереження устаткування, а також збільшенням терміну служби конструкцій і підвищенням надійності споруд (економічний ефект).

Прикладні дослідження виконувалися, зокрема, на замовлення ДПІ "Дніпропроектсталькопструкція" та заводу "Крнворіжсталь” - теми 490 (1980 р.) і 564 (1981 р.) - по роботі металоконструкцій великих кранів-переванатжувачів з розробкою та впровадженням рекомендацій з урахування динамічних навантажень при розрахунку фрикційних з'єднань; ДПЇ "Дніпрогіпротранс" та Представника Президента України по області -тема 599 (1993 р.) - по натурних динамічних випробуваннях Кайдацького мосту через р. Дніпро та розрахунку конструкцій проектованого водоводу; Дніпродзержинського ВО "Азот" - теми 99/911, 1275/432, 308/482, 498 та інші (з 1989 по 1996 р.) - по динамічних розрахунках та випробуваннях багатоповерхових будівель, фундаментів під машини, градірень, башт та інших споруд; Дніпропетровського "Будпроекта" - тема 635,

Дніпропетровського заводу великопанельного домобудування - тема 613 та ВО "Дніпротяжбудіндустрія" - тема 691 (1991-1992 рр.) - по взаємодії конструкцій, сумішів та вібраторів; адміністрації нафтопродуктопроводу "Мелітополь - Крим" - по динамічних розрахунках та випробуваннях балкового переходу (прольотом 100 м) через канал з питною водою у м.

Н.Каховка (1992-1993 рр.); Держ. мостобудівного підприємства ДМП "Пілоне" і комунального підприємства "Данга" - по динамічних розрахунках і випробуваннях мостів через р. Мусу у м. Бауска (Латвія), через р. Неріс в м. Вільнюсі та р. Нямунас (Літва, 1993 р.) та ін. В усіх цих темах автор був науковим керівником та відповідальним виконавцем досліджень (матеріали про використання і впровадження результатів за деякими темами та об’єктами наведені у додатках).

Особистий внесок пошукувача. За темою дисертації з наведеного в авторефераті списку основних робіт пошукувач особисто, без співавторів, опублікував; 4 розділи монографії та 25 наукових праць (20 з них - у спеціальних наукових виданнях або в матеріалах широко відомих міжнародних конференцій). Конкретний особистий внесок автора у ще 40 спільних публікацій (у т.ч. 8 винаходів та 18 статей у спеціальних виданнях або в матеріалах міжнародних конференцій) полягає передусім у розробці: динамічних моделей складених споруд; алгоритмів та методик створення рівнянь руху, програм динамічних розрахунків і аналізу нелінійних та просторових коливань; програм натурних і лабораторних випробувань, способів та методик їх реалізації, у проведенні (особисто автором) вібровимірів та аналізі отриманих результатів; оригинальних методик інтегральної динамічної діагностики, паспортизації, зонінгу територій та моніторингу стану конструкцій із застосуванням останніх на конкретних об’єктах.

У складанні деяких комп’ютерних програм (обчислення на ЕОМ зокрема) взяли участь аспіранти Дубихвіст О.А. (розрахунок на рухоме навантаження), Давидов І.І. (розрахунки каркасних споруд), інженер-пошукувач Чабан В.П. (розрахунки струн, нитей).

Апробація результатів дисертації. Основні підсумки роботи та матеріали досліджень доповідалися і обговорювалися на 1-й Східно-Європ. конф. з вітроінженерії (Варшава, 1994); Польско-Укр. семінарах з механіки “Теорегг. основи будівництва” (Варшава, 1994, 1996; Дніпроп-ськ, 1995, 1997); Міжнар. Симпоз. “Продовження терміну служби споруд” (Сан-Франциско, США, 1995); 2-й Європ.-Африк. конф. з вітроінженерії (Генуя, Італія, 1997); Міжнар. конф. “Промисл-сть будматеріалів та будіндустрія...” (Бєлгород, Росія, 1997); 9-й Міжнар. конф. з металевих споруд (Краков 1995); Міжнар. конф. ШЬЕМ, ІАВБЕ “Динамічні впливи

на бетонні споруди” (Кошіце, Словакія, 1995); 4-й та 5-й Міжнар. конф. “Сучасні будів. матеріали, споруди и техніка” (Вільнюс, Литва, 1995, 1997); 3-й Міжнар. Сімпоз. “Некласич. проблеми теорії ... конструкцій та ... механіки...” (Івано-Франківськ, 1995); Міжнар. конф-ях “Металобуд-цгво-96. Стан та перспективи розвитку” і “Теорія та практика металев. конструкцій” (Макіївка, 1996, 1997); 4-й Укр. наук.-техн. конф. “Металев. конструкції” (Миколаїв, 1996); 3-й Укр. конф. “Механіка грунтів та фундаментобудування” (Одеса, 1997); 7-9-й Міжнар. конф-ях з проблем механіки транспорту (Дніпроп-вськ, 1980, 1992, 1996); Міжнар. конф-ях “Проблеми сучасного матеріалознавства” (Макіївка, 1994; Дніпроп-вськ, 1996, 1997); Міжнар. конф-ях з міцності та коливань конструкцій при вібраційних та сейсмичних навантаженнях (Севастополь, 1991-1993), а також в містах Калінінград (Росія, 1981); Челябінськ (Росія, 1991); Запоріжжя (1991) та ін.

Робота у цілому доповідалася на засіданні “Асоціації кафедр металевих конструкцій країн СНД” (червень, 1996), на об’єднаному засіданні Міжвузівського семінару “Проблеми нелінійної механіки” та кафедр металевих і дерев’яних конструкцій, залізобетонних конструкцій, опору матеріалів та будівельної механіки ПДАБА (лютий, 1998).

Публікації. Основні наукові результати за темою дисертації опубліковані у 66 наукових працях, у тому числі 38-у наукових спеціальних виданнях, та в матеріалах великих міжнародних конференцій (20 з них - без співавторів) і 8 винаходів. Опублікована монографія, в якій розділи 1,4, 5.1, 5.3, 6, 7.2 написані пошукувачем особисто, а розділи 2, 5.2, 7.1, 7.3.2 - у співавторстві. Обсяг основних 66 наукових робіт автора (зазначені в авторефераті) складає близько 13 друкованих аркушів (а всіх 120 робіт автора, наведених у дисертації, - біля ЗО друк. арк.).

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота містить вступ, 7 глав, загальні висновки, перелік використаної літератури (315 найменувань), 13 додатків. Основна її частина (том 1 - саме дисертація) викладена на 346 сторінках, в тому числі: 276 сторінок машинописного тексту, 20 сторінок списку літератури, 50 повних сторінок з рисунками (таблиць розміром на сторінку нема). Крім того, усі 13 додатків винесені у окремий том 2 (обсяг -143 сторінки, в тому числі 76 сторінок машинописного тексту).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі викладені актуальні завдання, покладені в основу даної роботи, подана загальна характеристика роботи, наведені відомості про склад дисертації, мету роботи, а також про новизну наукових результатів та практичне їх значення, про публікації автора.

У главі 1 аналізуються основні етапи та наукові досягнення за проблемою розвитку динамічних моделей, розрахунків та випробувань складених конструкцій і споруд. Зроблений огляд і критичний аналіз науково-технічної та інструктивно-нормативної літератури з трьох розроблених у дисертації напрямків досліджень: з теоретичного

моделювання динаміки та прогнозування НДС складених споруд, експериментальних досліджень й оцінки динамічних характеристик конструкцій, динамічної диагностики та її застосування до таких споруд.

Коротко описаний внесок у розвиток фундаментальних основ динаміки споруд як науки вчених XV11-X1X століть. Наприклад, у різних главах дисертації деякі результати чи методики використовують або розвивають ідеї І. Ньютона, Ж. Лагранжа, Ж. Даламбера, О. Коши, Ш. Кулона, Г.Р. Герца, С.П. Тімошенка, Ден-Гартога Дж. П., О.М. Крилова та інших з окремими класичними роботами робиться зіставлення. Про розвиток сучасної теорії динаміки конструкцій дізнаємося з робіт М.Ф. Бар-штейна, В.В. Болотіна, М.Г. Бондаря, В.З. Власова, Т. Кармана, Б.Г. Коренева, В.А. Лазаряна, А.Б. Моргаєвського, Г.С. Писаренка, І.М. Рабіно-вича, А.П. Сініцина, В.І. Феодосьєва та ін.

Випробуванням конструкцій, а також їх приладовому забезпеченню та метрології присвячені праці Н.Н. Аістова, А.Б. Злочевського, Ю.І. Йоріша, І.Л. Корчинського, Л.С. Максимова, М.С. Стрелецького, О.М. Тетіора, І.С. Шейніна, З.Г. Шульмана та ін., а питанням технічної діагностики, обстеженню і ремонту споруд - роботи М.Д. Бойка, О.В. Лужина, Р. Чіжельського, Т. Явора та ін.

З іншого боку, теорії і практиці створення, дослідження та оп-тимізації, зокрема, металевих конструкцій, присвячені роботи М.М. Жер-біна, М.П. Мельникова, Б.В. Остроумова, В.А. Пермякова, А.В. Перельму-тера, С.Ф. Пічугіна, Ю.М. Почтмана, А.В. Сільвестрова, В.В. Трофимовича, В.М. Шимановського та ін., залізобетонних - роботи В. М. Байкова, П.Ф. Дроздова, I.E. Прокоповича, М.В. Савицького, Є.А. Яценка та ін., взаємодії основ і фундаментів - роботи 1-М. Балкарея, Д. Д. Баркана, І.П. Бойка, М.І. Горбунова-Посадова, В.О. Іллічова, О.О. Савінова, В.Б. Шве-ця, О.В. Школи та ін.

За останні десятиріччя з'явилися значні дослідження з розрахунків будов і споруд на вітрові динамічні навантаження - Е. Сіміу, Р. Сканлана, М.І. Казакевича, Г.М. Фоміна та ін., на рухомі навантаження - І.А. Колесника, С.С. Кохманюка, В.Ф. Ушкалова, В. Щесняка та ін., на сейсмічні навантаження - Дж. Ф. Борджеса, Л.Ш. Килимника, М.О. Ніколаєнка, С.В. Полякова та ін., з нелінійних коливань механічних систем - В.А. Баженова, В.І. Гуляєва, Є.С. Дехтярюка, Е.Н. Кваші, А.І. Маневича та ін., з стійкості,

віброзахисту та динамічного гасіння коливань - А.А. Зевіна, В.О. Івовича, Л.М. Резникова, О.І. Цейтліна, Н.С. Швець та ін.

Дається обгрунтування виділення складених споруд як класу об'єктів. Показана важливість вибору розрахункової схеми (моделі). Похибки, наприклад, математичних методів, що застосовуються в самому розрахунку, часто на порядок менші похибок, допустимих при виборі конфігурації схеми споруди, при лінеаризації властивостей матеріалів, вузлів та основ споруди, а також спрощення конкретних впливів.

Поліпшила ситуацію поява у 60-80-х роках спеціалізованої довідково-нормативної літератури і видатних монографій з динаміки споруд: К. Гоге-немзера і В. Прагера, 1.1. Гольденблата, А.Ф. Смірнова, Р. Клафа і Дж. Пензієна, Е. Рауша та ін. У цих роботах піднімалися нові і складні проблеми динаміки споруд. Наприклад, аналіз коливань нелінійних систем, просторових ефектів, явищ перекачування енергії, динамічної і аеропружної нестійкості та ін. І все ж досі відсутні комплексні методики розрахунків, випробувань та діагностики складених споруд, зручні і орієнтовані на стандартні вимірювальні та однотипні обчислювальні засоби, які б відповідали по можливості не тільки твердим регламентам БНіП і ДСТУ, але й ініціативним діям інженера в "Єврокодах".

Завершується глава 1 критичним аналізом традиційних форм теоретичного вирішення завдань динаміки з урахуванням так званого "пропорційного" (жорсткостям, або масам) тертя. Порівнюються відомі моделі тертя, вплив на якість "їх роботи" умов експлуатації конструкції (режимів вібрації). Наводяться приклади утворення складених споруд, складність яких звичайно не помітна при статичних розрахунках, але дуже спотворює (при використанні, наприклад, поширених варіантів МСЕ) результати динамічного розрахунку. Описаний стан питання щодо динамічних випробувань, діагностики конструкцій, захисту приміщень від вібрації.

У главі 1 наводиться також аналіз традиційних методів та засобів віброзахисту приміщень з людьми і устаткуванням, технічного обстеження конструкцій. Відзначено, що зарубіжні фірми останнім часом усе більше уваги приділяють питанням діагностики і моніторингу стану існуючих конструкцій. Описані принципи динамічної діагностики і можливості її застосування при будівництві та експлуатації споруд.

У главі 2 розглядається узагальнена постановка завдання комп'ютерного моделювання і аналізу, передусім, власних коливань складених споруд. Застосовуються однотипні підходи і елементи моделей для вирішення різноманітних наукових та інженерних проблем динаміки таких об'єктів. Запропоновані варіанти дискретно-редукованого моделювання просторових конструкцій та підсистем. Для деяких складених споруд дається висно-

вок або наводяться фрагменти систем диференціальних рівнянь (для статично-динамічних розрахунків), відпрацьовані методики їх перетворення й числового інтегрування, а також методики тестування різних завдань.

Як правило, для завдань будівництва, пов'язаних з інтегральною динамічною діагностикою стану конструкцій, яку здійснюють за нижчими частотами та формами власних коливань складених споруд, для виконання розрахунків можна рекомендувати чисельне інтегрування систем диференціальних рівнянь руху з використанням методу Рунге-Кутта четвертого порядку. Цей чи подібні йому методи для більшості розглянутих функцій та характеристик складених споруд є стійким, і не вносить помітної похибки. Порівняння здійснювалося з точним вирішенням відомих завдань динаміки та з іншими тестами.

Розглянуті динамічні моделі у вигляді абсолютно твердого тіла, балочних, каркасних, висотних, великопрольотних та інших конструкцій. За основні елементи цих моделей беруть абсолютно жорсткі елементи стержня (згинального, стиснуто-розтягнутого, зкрученого), з’єднані пружно-дисипативними шарнірами (рис. 1), і комплекти-в’язі (рис. 2).

Побудовані на цих принципах розгалужені моделі дозволяють ураховувати складні форми спільних згинально-крутильних коливань складених споруд (будови, мости, вежі), взаємодіючих з пружною основою (рис. 3), приймати неоднакові видом і величиною параметри тертя в підсистемах, у шарах неоднорідних середовищ та матеріалів, досліджувати нелінійні коливання і взаємодію підсистем. Для нерозрізних конструкцій балочного типу виконаний докладний аналіз (з конкретними прикладами) утворення зон згущення та їх характеристик на спектрах власних частот.

Для висячих і ваігтових систем наведений приклад диференціальних рівнянь динамічної (і статичної) рівноваги з умови сумісних коливань вант, гнучких нитей, підвісок, пілонів, балок жорсткості, опор, основ. Проведене тестування моделей підсистем у вигляді струн, висячих нитей за результатами розрахунків та експериментів В.М. Шимановського, В.О. Івовича та інших виявило задовільний збіг спектрів власних частот (для положистої гнучкої нитки похибка не перевищувала 1%).

В роботі описані плоскі консервативні коливання споруди, контактуючої з одного боку (наприклад, підошви) з пружними в'язями, коливання плоского диску (перекриття) з пружно-дисипативними в'язями по двох його боках, а також обертальні (в плані) коливання системи з кількох дисків. Виведені диференціальні рівняння просторових коливань умовно абсолютно жорсткої споруди довільної форми (будови, підвалини і т.ін.) з довільно розміщеним по одному її боці кінцевим числом вертикальних та горизонтальних пружних (кубічно-нелінійних) і дисипативних в'язів. Наприклад, віброізоляторів, грунтової та подібних основ.

гіі вії тії ЧН ви г33 Ч-1 вЗЗ Рис. 1. Тип моделі стиснуто-розтягнутих згинальних стержньо-вих елементів систем (балок, струн, вант, канатів і т. ін.)

- в) -1----

4= *0 0": 0

і

0_0іі_:_0

іоа-^бк,

Рис. 2. Узагальнені нелінійні комплекти, односторонні зв'язи

~\

я ►зййбйкз о »і< ►!<>:< я як* >і< >з ййй ййй

З Яи>1< О >3>5* ►?й ►Зі5ЙЗ О ►!< Я % %і% &&ЖЖЯ Ж ►!< й Й

Л Лі Л Л’Я’Л Л’ЛпЛ іЛ Л‘Л іЛ Л ЛмЛі'ЛҐ№ЛіЛ Л'Л Лі ЛІ Лі^

з

Лі

ЗЙЄ щі

:4і<і>їіяя’йі^

З* і>3>І<й< ©' й 85 £®&ШЗ ►!< ©'СііЗіЙі Й О >І<Ї5 83 5иВ Я £3 в

... - яіЇВі '"* '

=г

Рис. 3. Динамічна модель взаємодії неоднорідної основи (1), споруд (2,3) та впливів (4-6)

Постановка задачі тут пов'язана, по-перше, з тим, що існує клас споруд, спектр власних частот яких через жорсткість конструктивної схеми їх "коробки" (рам, стін, перекриттів, підвалин) блізький до спектра умовного абсолютно твердого тіла аналогічних параметрів. Це, наприклад, малоповерхові будинки з великою кількістю поздовжних та перерізних несучих стін, об'єкти з потужним просторовим каркасом та єдиною плитою підвалин, масивні підвалини під устаткування, греблі і т.п.

По-друге, як показано в главах 4 і 7, за допомогою натурних динамічних випробувань такого типу споруд можна діагностувати стан та паспортизувати загальні динамічні властивості і споруд, і основ (грунтів, віброізоляторів). Актуальність цього завдання витікає не тільки з сучасних наукових проблем взаємодії основи і споруди, але і з практики появи в останні роки специфічних катастроф типу гігантських зсувів, у разі яких природні і техногенні умови експлуатації грунтів змінюють характеристики основ, ускладнюють форми роботи споруд, від чого зростають осідання, просадки, рухливість масивів, схилів і т.п.

У роботі (як варіант наближених до існуючих характеристик деяких основ) взяті вертикальні та горизонтальні пружно-нелінійні (кубічні) і дисипативні в'язі, розміщені по підошві в трьох напрямках у кожній точці контакту основи і об'єкта. Стан грунту, близький до "зсуву течії", може бута врахований у підсумкових рівняннях шляхом зміни знака параметра нелінійної жорсткості з "плюса" ("жорстка" характеристика грунту) на "мінус" ("м'яка" характеристика). Урахування інших в'язів (односторонні х, з сухим тертям складних типів і т.п.) також було розглянуто в прикладах глави 2 і додатка А.

Нехай до системи з лінійними х, у, г та кущими ірх, фу, <рг узагальненими координатами центра мас прикладені зовнішні динамічні Р(0, Мф і статичні Ро силові впливи; хі , уі, а - координати умовних точок кріплення будь-якого числа комплектів до підошви. Коефіцієнти в’язкого опору комплектів позначимо Р, жорсткість лінійно-пружних елементів комплектів - к, параметр кубічно-нелінійної характеристики - с (>0 при жорсткій, <0 при м'якій), рівний нулю в лінійному варіанті.

Система диференціальних рівнянь просторових нелінійних коливань споруди утворюється після підстановки виразів для кінетичної і потенціальної енергій та їх частинних похідних в рівняння Лагранжа другого роду. Перше і шосте рівняння з одержаної в роботі системи мають вигляд:

»«+Д0«-(*+<М,- -ф^)+ Шхі(х+ч>Угі-ч>2Уі)+ І=1 1=1

+схі (х+фуг, -<ргУі^] = рх соїае,

п

лф*+л (*+Ф/, - Фг^)+ Ря^О; - Фл + Фл)+ 1=1

л -

+£[-Ліл(*+(р/і-У:Уі)~с*іУі(х+ф/. -ф*я;+

~Ф*2/ + Фг*/) + суіхі{у - ФЛ + ф*х,)*] = мг совсо/.

(1)

З системи (1) виводяться й деякі інші варіанти практично корисних задач. Так, взявши в'язі розміщеними у 4-х точках системи, можна отримати рівняння коливань споруди на 4-х віброізоляторах. Виключивши умовно висоту споруди, можна одержати опис рівняння коливань диску (наприклад, перекриття) і т.ін.

Подані моделі дозволяють вирішувати у нелінійному варіанті задачі віброзахисту устаткування, віброізоляції (точкової або у вигляді поля) підвалин і машин тощо. Зокрема, рівняння (1) описують складні ефекти (нелінійних коливань деяких конкретних систем): взаємозв'язаних коливань за узагальненими координатами (пер&'качування енергії); виникнення суб-гармонічннх, ультрагармонічних та комбінацінннх резонансів і т.ін. Подібна коректність моделей гарантує вилучення помилок при проведенні динамічної діагностики обстежуваних споруд або основ (наприклад, резонансним методом, вібратором).

Наведені також варіанти трибологічних моделей конструкцій, що знаходяться під впливом коливань, і контактних шарів матеріалів (конструкції та основи). Розглянуті особливості моделювання вузлів і з'єднань з (пружно, в’язко-) фрі кційними або іншими одно- чи двосторонніми в'язями та властивостями (рис. 2).

Показана необхідність урахування фактично діючих на вузол збурень, наприклад, при аналізі роботи з'єднань на високоміцних болтах. Виконані^ дослідження впливу ефекту вібраційного згладжування на сили тертя і зусилля в пакеті (на спеціальному устаткуванні). Результати комп'ютерного моделювання також порівнювалися з аналітичними рішеннями. Аналогічно розглядаються сили сухого тертя в грунтах, сумішах та вузлах вільного контакту (на терті) між конструкціями, що монтуються.

Для моделювання змінних у часі властивостей споруд (зокрема, у процесі формування виробів з будівельних сумішей при монолітному домобудуванні) наведена методика оцінки змін динамічних характеристик конструкцій. Запропоновані також шляхи та приклади моделювання інших складних в'язів і властивостей (комплекти з кубічно нелінійними пружними характеристиками, статичним навантаженням, односторонньою роботою та ін.).

У главі 3 особлива увага приділена взаємодії споруди з пружною основою та різноманітним динамічним навантаженням.

Розроблена (автор модифікував одну з дискретних моделей О.Р. Ржаніцина для розрахунку суцільного ізотропного тіла) та апробована оригінальна інерційна пружно-дисипативна модель неоднорідного тіла або середовища. Для випадку грунтового середовища показані варіанти вирішення завдань одночасно статичної та динамічної взаємодії пружних конструкцій з різними шарами грунту. Враховується односторонній характер в'язів, позиційне сухе тертя і т.п. Тестування зроблене за класичними задачами С.П. Тимощенка, по основі Вінклера та іншими довідковими матеріалами. Зіставлені методики аналізу передачі вібрації на будь-які об'єкти по ірунту, наприклад, при заглибленні чи вийманні паль, роботі молотів тощо.

Розглянуті силові та кінематичні збурення, у тому числі випадкові, у тимчасовій і частотній областях. Виділені особливості взаємодії конструкцій з рухомими (пішоходи, транспорт) та вітровими навантаженнями. Наведений приклад комп'ютерного розрахунку трубопровідного балочного переходу прольотом 100 м у разі вихрового збудження. Динамічним методом досліджується також стійкість рівноважного стану деяких конструктивних систем (наприклад, комбінованих). Подані методики урахування історії навантаження елементів, приєднання нової конструкції до існуючої споруди.

Зроблений висновок про те, що більшість з доступних відомих універсальних обчислювальних комплексів призначені для вирішення вельми вузького класу проблем статики та динаміки споруд. Найчастіше -це розв’язання задачі з вибором розрахункової схеми в лінійній та спрощеній детермінованій постановках для систем з постійними параметрами. Нелінійні коливання, випадкові збурення і розв’язання задач у тимчасовій та частотній областях в них, як правило, не розглядаються. Лінеаризація ж систем у практичних інженерних задачах будівництва доцільна нині лише при малій нелінійності та 1-2-х ступенях вільності.

У главі 4 показано, що динамічні випробування найчастіше всього проводяться або приймальні (у разі введення, наприклад, моста в експлуатацію), або з будь-якою другорядною метою, скажімо, якщо необхідно виз-

начити логарифмічний декремент коливань конструкцій для уточнення розрахункової моделі. Багато які параметри динамічних моделей доцільно уточнювати шляхом проведення цілеспрямованих натурних динамічних випробувань об'єкта чи його аналога. Крім того, за результатами випробувань можна зробити висновки про рівні амплітуд переміщень, швидкостей, прискорень, динамічних зусиль та напружень, що виникають у перерізах несучих конструкцій в режимі нормальної експлуатації.

У дисертації розроблені методики проведення натурних динамічних випробувань. Наведені рекомендації щодо схем розміщення датчиків, вибору вібровимірювальної та реєструючої апаратури. Враховуються такі особливості великих споруд, як інфраннзькі частоти досліджуваних власних форм (менше 0.2 Гц). Запропонована оригінальна методика оцінки (і зниження) погрішностей, які вносяться в частоти і форми власних коливань досліджуваної споруди шляхом приєднання до неї елементів технологічної оснастки або апаратури.

Наведені особливості методик і результати натурних динамічних випробувань будов, башт, мостів, що були обслідувані автором. Описані лабораторні стенди та устаткування, запропоновані для наукових і учбово-методичних робіт. Так, досліди на обладнанні, призначеному для аналізу роботи фрі-кційних з’єднань під час вібрації, підтвердили висновки щодо особливостей і теоретичного моделювання демпфірування коливань споруд силами позиційного сухого тертя. Вони підтвердили, що коефіцієнт тертя при деяких режимах роботи вузлів і з'єднань на високоміцних болтах знижується на порядок.

У главі 5. як і в опублікованих автором розділах монографії [1], досліджується проблема впливу вібрації будов і споруд на організм людини в світлі вимог стандартів ІБО, а також доповнень до БНіП "Навантаження і впливи". У БНіП передбачене запобігання при коливаннях конструкцій вадливих впливів вібрації на людину, зниження дискомфорту і відчуття небезпеки. Виходячи з фізіологічних вимог, обмежуються прогини конструкцій (тільки у вертикальній площині, не залежно від виду конструкції, згинальної жорсткості та ін.). У той же час у стандарти КО вводяться 5 "граничних станів" (фізіологічних критеріїв) за рівнем і "дозою" (часу впливу) швидкостей та прискорень. Зауважимо, що аналогічний ГОСТ (1990р.) використовував ці ж підходи, виключивши обмеження по найбільш важливих для великих споруд низькочастотних діапазонах.

У роботі дана класифікація суміжних з досліджуваними завданнями наук й обгрунтована необхідність виділення окремого напрямку, названого віброекологією. Подальші дослідження пов'язані з розробкою основних понять та визначень "віброекології будівель і споруд". Аналізуються ре-

акції людини на певні режими вібрації. За різними методиками оцінюються допустимі рівні коливань.

Запропонований спосіб теоретичного аналізу коливань та взаємодії біомеханічної моделі людини з легкою будівельною конструкцією. На основі досліджень (глави 4, 5, 7) введені поняття і форма спеціального документа (віброекологічного паспорта конструкції, приміщення), де реєструються відповідні властивості складених (та інших) споруд. У додатку Д розглянуті приклади виміру, оцінки і аналізу цих властивостей для багатьох об'єктів.

В главі 6 з’ясовуються деякі питання і даються рекомендації щодо зниження рівня вібрації, поліпшення віброекологічних параметрів будівельних конструкцій і споруд. Розроблені певні шляхи теоретичного прогнозування та реалізації інженерно-технічних заходів, розподілених на

З основні групи: перша пов'язана зі зміною динамічних характеристик приймальників вібрації (частотне настроювання і т.ін.), друга - зі зміною умов роботи механізму передачі вібрації від джерела до приймальника і третя - зі зміною ситуації по джерелу вібрації (установлення розпірок, коректорів, гасителів і т.п.). Зауважимо, що встановлення динамічних гасителів коливань (на джерело або приймальник) за умови їх коректного налагодження - ефективний спосіб зниження вібрації конструкцій.

Наприклад, для одного з типів маятникових динамічних гасителів коливань консольно-біалкової конструкції ( Ь - прольот, І2 - консоль, ЕІ -згинальна жорсткість каната, Єг- маса динамічного гасителя коливань) автор отримав частоту власних коливань гасителя:

Г- 1 П~^ 1 І г&ЕІ

У 1*ІщЬп 2ф2(і\ + *А) * (2)

Для вивчення спільних нелінійних (через наявність в канатах таких гасителів фр! кційного демпфірування) коливань, наприклад, об'єкта (ефективна маса М,, тертя В,, жорсткість Я,) з трьома нелінійно-пружними динамічними гасителями коливань (т* 0,- , г, , у роботі докладно досліджені переміщення Хі в часовій області: 3

М& + Дх, + Я,х1 + Р2(х, -х2)+г2(х, -х1) + к2(х1-х2 )-

- х,)+Р,(х, - х3) +г3(х, - х3)+к3(х, - хзу --Я,ягл(х, -х,)+р4(х, -х4)+г4(х,-х,)+к4(х, -х<У --Н^і&(х4-хі)=Р,(і);

гщі, + р,(х2 - і,) + гг(хг - х,)-*,)> + Н^п(х2 - X]) = 0;

«Л + Р,(*з - х,) + г3(х3 - х1)+к)(х1 -х,)3 + Я^/^х, - х,) = 0; т4х< + Р4(*4 - х,) + г4(х4 -х,)+£„(х4 - х,)5 + Я45«и(х4 - х,) = 0. (3)

У главі 7 запропоноване комплексне використання комп'ютерних моделей (розроблених у главах 2 і 3) та способів динамічних випробувань (гл. 4) складених споруд. Деякі динамічні характеристики вільних і вимушених коливань об'єкта - надзвичайно важливі його властивості, які дають інтегральну інформацію про жорсткіші, інерційні та дисипативні параметри натурного об'єкта (у момент проведення обслідування і випробувань). Тому результати теоретичних та експериментальних досліджень (натурних або лабораторних динамічних випробувань) складених споруд для вирішення задач поточної діагностики конструкцій рекомендовано оформляти у вигляді особливого паспорту конструкції на конкретний момент часу.

На рис. 4 наведена форма динамічного, сейсмодинамічного та вібро-екологічного паспортів, що об'єднує результати розрахунків і випробувань, а на рис. 5 - фрагмент динамічного паспорта пішохідного вантового мосту. Періодична паспортизація сприяє широкому застосуванню запропонованого комплексного підходу не лише при проектуванні, розрахунках та введенні в експлуатацію нових об'єктів, але й при динамічному, сейсмоди-намічному і віброекологічному моніторингу експлуатованих конструкцій та споруд. Це, зокрема, прискорює проведення обстеження відповідальних (і вияв аварійних) об'єктів. У роботі описані методики проведення допроект-ної паспортизації споруд і зонінгу (районування) територій, а також особливості моніторингу при наявності транспортної та промислової сейсміки.

У додатках А-Н (том 2) у вигляді прикладів застосування розроблених методик надані деякі динамічні моделі та результати розрахунків і натурних динамічних випробувань, що використовуються під час обстеженя та діагностики стану конкретних будівельних конструкцій і споруд. Даються динамічні моделі, паспорти та віброекологічні характеристики 20 об'єктів: каркасних будівель і споруд, великопрольотних конструкцій (трубопровідного балочного переходу, висячих та вантових систем), висотних башт, труб на пружній основі, та інших складених споруд, об'єктів і конструкцій.

Паспорт__________________________________________________________

(віброекологічний, динамічний, сейсмодинамічний)

Об’єкт___________________________________________________________

Дата проведення обстеження та динамічних випробувань

(Первинні або повторні)__________________________________________

Стадія монтажу або час експлуатації______________________________

Частоти Г (Гц), форми, декременти (6*), амплітуди (А*), параметри джерел вібрації Р0, со__________________________

І вимушених коливань

теорія

£ГЦ

А;

Аі

£Гц

£, <я>

СіЗ

эксперимент

Примітки:

1. У віброекологічному паспорті вказуються режими вібрації на робочих місцях та допустимі її межі.

2. У сейсмодинамічному паспорті подаються відомості про площадку, основи та фундаменти, природну сейсміку і дані щодо джерел транспортної або промислової сейсміки.

Рис. 4. Форми віброекологічних, динамічних та сейсмодинамічних паспортів споруд

а) Динамічний паспорт вантового мосту через р. Неріс в м. Вільнюсі на жовтень 1993р.

1.105 Гц

От)

Є Гц

1

. 0.37

« —0.023 5) заборонені для мостів діапазони коливань: горизонтальних: 0.83 —

вертикальних:

л

1.20 Гіх & —0.02-0.04

1.11 Гц, 1.67-

— 2.22 Гц

Рис. 5. Фрагмент динамічного паспорта (а) вантового мосту та кордони заборонених за БНтаП діапазонів власних частот мостів (б) для різних просторових форм:

1,4 - згинально-крутильні горизонтальні коливання першого (1) та другого (4) тонів;

2 - згинальні коливання пілону з площини мосту;

3 - вертикальні згинальні коливання мосту за першим тоном

ВИСНОВКИ

У результаті теоретичних та експериментальних досліджень зроблені такі висновки:

]. Виділений клас складених споруд з ускладеними статичними та динамічними характеристиками через наявність в їхній структурі різнорідних підсистем (конструкцій, вузлів і середовищ). Більшість відомих методик по складанню динамічних моделей зазначених споруд та вирішенню теоретичних задач (за допомогою відповідних пакетів прикладних програм) вносять певні спрощення, усереднення властивостей і обмеження, використання яхих для цього класу споруд може призвести до суттєвих помилок.

Створені прийоми коректного моделювання, розрахунку та діагностичних випробувань вперше об’еднані у комплекс, який для багатьох видів конструкцій, їх вузлів, нестандартних навантажень і підсистем дозволяє коректно враховувати різні (серед них й нелінійні) характеристики, властивості та явища. Для уточнення параметрів моделей нового типу та якісного врахування умов натурної експлуатації об’єктів запропоновані три взаємозв’язані групи наукових методик: моделювання, розрахунків, випробувань та діагностики стану складених споруд.

2. Показано, що в динамічних моделях деяких багатоповерхових будинків та висотних споруд урахування пружних властивостей основи може у 1,5-2 рази знизити частоти основних тонів власних коливань. Урахування конкретних видів та параметрів внутрішнього непружного опору в кожній з підсистем, включаючи металеві або залізобетонні конструкції, грунти і суміші, прокладки, віброізолятори тощо, замість довільно призначуваного єдиного коефіцієнта дозволяє отримувати на резонансних режимах точніші значення амплітуд змушених коливань.

Коректне врахування зовнішнього конструкційного тертя у вузлах та інших особливостей на контактах підсистем і середовищ при певних режимах впливів дає можливість досліджувати різні нелінійні явища з багаторазовою зміною структури та числа ступенів вільності динамічної моделі у конкретному процесі. Наприклад, через зазори, розриви односторонніх зв’язків, блокіровки фрі кційних зв’язків у “мертвих зонах” та чергування цього стану їх спокою під час зупинок руху і вібраційної лінеаризації сил сухого перемінного за модулем позиційного тертя. Удосконалені та узагальнені (до рівня фрагментів комп’ютерного набору-атласу) методики урахування нелінійних характеристик пружних та дисипативних елементів і властивостей вузлів та з’єднань конструкцій і підсистем.

Під час розрахунків (у процесі проектування чи ремонту) фрі кційних з’єднань та вузлів, наприклад, металевих конструкцій на високоміцних болтах, доведена необхідність урахування конкретних режимів вібрації вузла. По-перше, при деяких параметрах високочастотної вібрації у таких

з’єднаннях та конструкціях сили конструкційного тертя знижуються на порядок, що підтверджене і в .серіях різних фізичних дослідів на спеціально створених автором експериментальних установках. По-друге, метод гармонічної лініаризації до таких нелінійних систем не застосовується, оскільки викликає завищення тертя в десятки разів.

3. З метою підвищення коректності оцінки інтегральних динамічних характеристик складених споруд (при дотриманні однотипності підходів до створення, тестування та застосування моделей), як варіант, використані принципи редукування континуальних систем і вельми нечисленний модифікований “інструментарій”: пружно-дисипативні шарніри та нелінійні комплекти, що з’єднують абсолютно жорсткі елементи.

Запропоновані моделі та приклади стнснуто-розтягнутих, згинальних й подібних до них елементів (у тому числі комплексів з висячими системами) і зв’язків між ними. Створена оригінальна дискретна модифікована модель неоднорідного пружно-дисипативного інерційного середовища (так, -грунтової основи, будівельної суміші, армованих масивів, матеріалів), що дозволяє досліджувати нетрадиційні ситуації динамічної взаємодії споруди чи елементу із суміжними підсистемами та силовими полями. Враховуються одночасно статичні і динамічні (особливо нестандартні) навантаження та різні варіанти просторової взаємодії цих навантажень з пружними будівельними конструкціями і основами.

Показано, що враховувати сили сухого тертя на контактах елементів і середовищ (наприклад, у грунті), зазорів та односторонніх зв'язків, різних обертальних (крутильних) форм коливань та інших у нелінійних просторових моделях доцільно після аналізу частотного складу і амплітуд записаних у натурних умовах збурень (включаючи випадкові) та їх введення в модель.

. 4. Розроблені алгоритми деяких елементів розрахунків на вітрове на-

вантаження, принципи моделювання взаємодії інерційних рухомих навантажень (коли рухаються різнорідні та підресорні маси транспорту, пішоходів тощо) з складеними спорудами. Дані методики дослідження завдань стійкості елементів та об'єктів, а також комплексного врахування історії навантаження конструкції, починаючи, наприклад, з виготовлення, транспортування і монтажу й закінчуючи поточним моментом її експлуатації в складі складної споруди, що перебуває в конкретних умовах майданчика (повітря, основи, грунтові води, агресивні середовища).

Даний вивід диференціальних рівнянь руху для дослідження динаміки моделей різнних споруд, конструкцій та їх елементів: умовного абсолютно твердого тіла з довільним числом нелінійно пружних в'язЛв (устаткування на перекритті або віброізоляторах; жорсткої будівлі чи фундаменту на пружно-дисипативній основі і т.ін.); одного чи декількох дисків

перекрить або майданчика при обертальних коливаннях; балкових і висячих систем та ін.

Досліджені особливості динаміки нерозрізних комбінованих багато-прольотних споруд, дані характеристики і кордони зон сгуїцення спектрів власних частот й показана необхідність їх врахування при випробуваннях та діагностиці. Наведені методики і рекомендації по дослідженню передачі вібрації через грунт (наприклад, під час забивання або виймання паль, роботі молотів та копрів або руху транспорту поблизу будов і споруд), а також відносно оцінки взаємного динамічного впливу основної споруди та приєднувальних конструкцій. Впровадження останньої методики при проектуванні водоводу через р. Дніпро по Кайдацькому автодорожньому мосту дозволило провести комплекс робіт, що передбачав випробування мосту та коректні розрахунки конструкцій водоводу.

5. На відміну від звичайних натурних динамічних випробувань, що проводять інколи з метою оцінки міцності або витривалості конструкцій, у роботі розвинені (дані методики і блок-схеми) деякі види інших, специфічних, натурних динамічних випробувань. Вони спрямовані на діагностику та оцінку поточного стану конструкцій шляхом фіксації таких інтегральних динамічних характеристик, як частоти і форми нижчих тонів власних просторових коливань (включаючи сумісні поперечні, поздовжні, крутильні, маятникові та ін.), а також логарифмічні декременти коливань. Розроблені та обгрунтовані способи вилучення погрішностей, що вносяться в частоти і форми власних коливань випробуваного об'єкта приєднаною до нього оснасткою та устаткуванням.

6. Для підвищення наочності вивчення деяких складних динамічних ефектів (нелінійних коливань вузлів з фрі «цінними з'єднаннями на високоміцних болтах; динамічне гасіння коливань будівельних конструкцій і т. п.) були створені та впроваджені частково в науково-технічну, проектну і навчальну практику оригінальні спеціалізовані лабораторні установки, стенди, макети.

7. Кількість споруд, терміном служби якіх вище розрахункової тривалості, що знаходяться в незадовільних умовах експлуатації і потребують оперативного проведення діагностики та моніторингу, постійно зростає. Зростають також складність нових споруд, їх розміри, потужності устаткування, швидкості руху транспорту й вимоги до надійності та комфортності об'єктів (наприклад, до рівня і дози вібрації). Наукові методики та практичні рекомендації щодо прискореної інтегральної діагностики і моніторингу стану таких об'єктів відсутні.

Існуюча схема технічної документації на споруди не містить кількісних оцінок поточного стану конструкцій. Схема їх технічного обслідування не дозволяє оцінити стан споруд великих габаритів, в труднодо-

ступних місцях (в узлах, закритих устаткуванням, грунтом, конструкціями; на поверхнях; всередині перерізів та ін.), а також узагальнити часткову інформацію по вибіркових перерізах на всю споруду.

У роботі запропонована форма динамічного паспорта споруди, що фіксує на будь-якому етапі експлуатації інтегральні кількісні показники пружно-дисипативних та інерційних властивостей конструкцій і поєднує в єдиному комплексі результати комп'ютерного моделювання та натурних випробувань. Аналіз зміни стану об’єкта, оцінка ступеня зношеності та аварійності його конструкцій здійснюються шляхом порівняння первинного і поточних паспортів.

8. Для умов роботи споруди в зонах промислової, транспортної (міської) та їм подібної сейсміки дана форма сейсмодинамічного паспорта. З метою контролю комфортності умов експлуатації житлових, громадських та інших будов, споруд і їх приміщень запропонована форма віброеко-логічного паспорта конструкції, споруди, території. Обгрунтоване виділення нового відгалуження наукового напрямку, під назвою "віброекологія" (стосовно до будівельних конструкцій будов і споруд), показана можливість сумісного моделювання системи "людина + легка конструкція". Надано перелік заходів по моніторингу та зонінгу територій, будов, споруд і конструкцій, по способах зниження вібрації (джерел та приймальників вібрації ). Вказується на необхідність орієнтації, в першу чергу, на відповідальні конструкції та об'єкти, небезпечні з позиції виникнення надзвичайних ситуацій.

9. Усі розроблені методики та моделі розглядалися відповідно до конкретних об'єктів. Здійснені розрахунки та діагностика (на основі обслідування і натурних динамічних випробувань) залізобетонних, цегляних, металевих та інших каркасних споруд (багатоповерхових будинків, градирні, висотних етажерок, естакад), башт і труб заввишки від 50 до 150 м, автодорожніх та пішохідних мостів і трубопроводів з прольотами до 120 м (балкової, висячої, вантової та інших систем).

Досліджені варіанти й дані нові технічні рішення (захищені авторськими свідоцтвами і патентом України) з деяких видів демпферів, динамічних гасителів коливань, вібротехнологій, а також способів зниження рівня вібрації. Крім того, за. участю автора були розроблені, створені (конструювання, розрахунки і випробування) і впроваджені в серійне виробництво конструкції стальних просторових рам вагонів великої довжини.

10. Більшість з одержаних наукових результатів, комп'ютерних і фізичних моделей конструкцій, алгоритмів та методик розрахунку протягом двох десятків років автор впроваджував і застосовував у навчальному процесі, для чого їх доводили до форм, доступних для сприймання студен-

тами. Відпрацьовані спецкурси з динамічної діагностики конструкцій, віброзахисіу, комп'ютерної механіки, динамічних випробувань споруд, вібродозиметрії і віброекології будов тощо, застосовувалися в педагогічній практиці автора й фрагментарно читалися в навчальних потоках та групах студентам, наприклад, фаху "промислове і цивільне будівництво", спеціалізації "металеві конструкції" та ін.; за індивідуальними планами - для студентів елітної творчої групи "Резонанс". У роботі запропоновані деякі перспективні напрямки досліджень динаміки складених та інших споруд.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНЕЄ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кулябко В.В. Розділи 1(с. 5-35); 4(87-97); 5.1(98-102); 5.3(108-115); 6(116-139); 7.2(151-166) // Введение в виброэкологию зданий и сооружений. Казакевич М.И., Кулябко В.В. - Днепропетровск: ПГАСА, 1996. - 200 с. (95 сторінок монографії написані особисто).

2. Казакевич М.И., Кулябко В.В. Розділи 2(с. 36-73); 5.2(103-108); 7.1(140-151); 7.3.2 (182-188) І/ Введение в виброэкологию зданий и сооружений. Казакевич М.И., Кулябко В.В. - Днепропетровск: ПГАСА, 1996. - 200 с. (63 сторінки сумісних. Зіставлення методик та стандартів з нормування вібрації; форми віброекологічних і сейсмодинамічних паспортів; дослідження коливань вантового мосту).

3. Кулябко В.В. Динамічні методи розрахунку, випробувань, діагностики та прогнозування роботи конструкцій і споруд // Materials 2th International Symp. "Frakture Mechanics and Physics of Construction Materials and Structures". - Lviv-Dubliany. - 1996. - P. 64-65.

4. Kulyabko V.V. Comlex-compound structures Dynamic Calculation Metodology // Proc. Intern. Conf. “Challenges to Civil and Mechanical Eng-ring in 2000 and Beyond”. - Vol.3. - Wroclaw (Poland). - 1997. - P. 153-160.

5. Kulyabko V.V. Drawing up of the dynamic models of long-span and high-rise RS buildings and structures in the time of the diagnostics // Proc. 2nd RILEM International Conf. Strbske pleso “Diagnosis of Concrete Structures”.

- Bratislava (Slovakia). - 1996. - P. 382-385.

6. Kulyabko V. Dynamic Stabilization of the Towers Constructions II Proc. 2nd European & African Conf. on Wind Eng. 2 EACWE. - Vol. 2. -Genova (Italy): SGEditorialy, Padova. - 1997. - P. 1693-1700.

7. Кулябко В.В. Обобщенные динамические расчетные модели, натурные диагностические испытания и виброэкология сложно-составных строительных конструкций и объектов // Proc. Polish-Ukrainian Seminar “Theoretical Foundations in Civil Engineering”, 5. - Warsaw (Poland). - 1997. -P. 139-146.

8. Кулябко В.В. О нелинейных характеристиках и свойствах некото-пых позиционных демпферов скольжения. - М.: Машиноведение, АН СССР. - 1980. - № 3. - С. 29-32.

9. Кулябко В.В. Непрерывные и дискретные составляющие спектральных плотностей возмущений случайных колебаний конструкций при периодических импульсах // Ргос. Polish-Ukrainian Seminar "Theoretical Foundations in Civil Engineering", 4. - Vol. 1, part. 2. - Warsaw (Poland). -

1996. - P. 256-260.

10. Кулябко В.В. Динамические модели упруго-диссипативных составных систем с узлами и элементами переменной структуры и свойств // Материалы 3-го Междунар. симпозиума "Неклассич. проблемы теории тонкостенных элементов к-кций и физико-химической мех-ки композиционных мат-лов",- Том 1. - Ивано-Франковск. -1995. - С. 103-107.

И. Кулябко В.В. Перспективы динамики металлических конструкций при их проектировании, изготовлении, транспортировке, монтаже, ремонте и испытаниях // Труды Междунар. конф. “Теория и практика металлических конструкций”, - Ред. колл.: Горохов Е. В., Королев В. П., Югов А. М., Колесниченко С. В. - Том 2. - Донецк - Макеевка. -1997. - С. 58-65.

12. Кулябко В.В. Совмещенные трибологические модели колеблющихся конструкций, опор и контактных слоев материала несущего основания II Труды Междунар. конф. “Проблемы современного материаловедения”. - Часть 1. - Днепропетровск. - 1997. - С. 136-140.

13. Кулябко В.В. Моделирование динамического взаимодействия формовочных устройств со смесью II Ргос. 4th International Conf. “Modem Building Materials, Stuctures and Techniques”. - Vol. 1. - Vilnius (Lithuania): "Technika". - 1995. - P. 37-42.

14. Кулябко В.В. О расчете конструкций на упругом основании и нелинейных колебаниях фундаментов // Материалы V-й Всесоюз. конф. “Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений”. - Том1. -М.: Госстрой СССР, АН УзССР. - 1981. - С. 140-141.

15. Кулябко В.В. Применение динамических расчетов и испытаний при обследовании различных сооружений II Труды Междунар. конф. "Металлостроительство-96" (Состояние и перспективы развития). -Под ред. Е.В. Горохова. - Том. 2. - Донецк-Макеевка. -1996. - С. 32-33.

16. Кулябко В.В. Многочастотные гасители и нелинейное демпфирование колебаний конструкций. // Труды Н-й науч.-техн. конф. Совер-шенств-ие экспл-ции и ремонта корпусов судов. - Калининград. - 1981. - С. 253-254.

17. Кулябко В.В. Динамические модели, расчеты, испытания и паспорта сооружений и машин, состоящих из различных подсистем // Труды IV-й Междунар. научн. конф. "Материалы для строительных конструкций". -Днепропетровск. - 1996. - С. 136-137.

18. Кулябко В.В. Построение однотипных моделей движущихся транспортных средств, пути и ближайших сооружений и учет их динамического взаимодействия // Труды IX-й Междунар. конф. "Проблемы механики жел.-дор. транспортата". - Днепропетровск. -1996. - С. 95-96.

19. Кулябко В.В. Определение динамических напряжений в конструкциях с помощью метода прямых и МКЭ // Труды Всесоюз. конф. "Проблемы мех-ки жел.-дор. тр-та".-Киев: Наук, думка.- 1980.- С. 81-82.

20. Кулябко В.В. Рекомендации по созданию динамических моделей сложно-составных сооружений // Вісник Академії: Наук, та інф. бюл. -Дніпропетровськ: ПДАБА. - 1997. - № 3. - С. 40-47.

21. Kazakevich M.I., Kulyabko V.V. Stabilisation of a Cable-Stayed Footbridge // Proc. IABSE Symp. "Extending the Lifespan of Structures". - San-Francisco (USA). - 1995. - P. 1099-1104. (Моделі, виміри коливань та розрахунок варіантів стабілізації мосту).

22. Kazakevich М.І., Kulyabko V.V., Dubichvost А.А. The discrete dynamic models of the interaction complex composite structures with the dynamic loads // Proc. International Conf. on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engin. - Weimar (Germany): CD-ROM IKM’97. - 1997. - P. 1-5. (Вибір моделей будов, башт, мостів і т.п., узагальнене врахування інерційної пружно-дисипатівної неоднородно! основи, рухомих та інших навантажень).

23. Kazakevitch М.І., Kulyabko V.V. Complex Study of Dynamics and Aerodynamics of the Long-Span Pipelines and Bridges // Proc. East European Conf. on Wind Engin. "EECWE '94". - Vol. 2 (G-L), part 1. - Warsaw (Poland).

- 1994. - P. 113-122. (Моделі та розрахунки великопрольотних трубопроводів та мостів у вітровому потоці, модифікакія методу прямих для комбінованих систем; компьютерне моделювання вихрового збудження; прве-дення натурних випробувань).

24. Kazakevitch М.І., Kulyabko V.V. Monitoring of long span steel structures // Proc. 9th International Conf. on metal structures. - Krakow (Poland). - 1995. - P. 245-250. (Введені частоти, форми та логарифмічні декременти коливань як параметри моніторингу).

25. Kazakevitch М., Kulyabko V. The Dynamic Characteristics of the Footbridges // Proc. Nordic Steel Construction Conf. - Vol. 1. - Malmo (Sweden). - 1995. - P. 375-381. (Моделі комбінованих мостів, розрахунки та виміри натурних коливань при рухомих навантаженнях).

26. Kazakevitch М.І., Kulyabko V.V. The Dynamic Models of the Continuous Reinforced-Concrete Vehicular Bridge // Proc. International Conf. "Dynamic Behaviour of Concrete Structures". - Kosice - Bratislava. -1995. - P. 160-162. (Обгрунтування зон згущення; спектри власних частот складних багатопрольотних конструкцій та автотранспорту).

27. Кулябко В.В., Дубихвост А.А., Чабан В.П., Голуб Д.В. Применение метода прямых для решения задач динамики комбинированных систем и их элементов И Proc. 3th Ukrainian-Polish seminar "Teoretical Foundations in Civil Engin."-Warsaw (Poland).-1995.-P.97-104. (Метод прямих - узагальнення на елементи комбінованих систем).

28. Kulyabko V.V., Mihaylets S.I., Dubihvost А.А., Davidov I.I. Versions of Easy Buildings and Fancing Constructions // Proc. International Conf. on Lightweight Structures in Civil Engin. - Vol. 1. - Warsaw (Poland). - 1995. - P. 107-108. (Принципи конструювання та розрахунку полегшених будівль з несучими стовбурами і вантами; диференціальні рівняння обертальних коливань систем).

29. Kazakevitch M.I., Kulyabko V.V., Dubihvost A.A., Golub D.V., Chabau V.P. Dynamics of Easy Suspension and Cable Systems // Proc. International Conf. on Lightweight Structures in Civil Engin. - Vol. 1. -Warsaw (Poland).-1995.-Р.253-255.(Моделі, виміри, розрахунки коливань пішохідних та автодорожніх мостів при рухомих навантаженнях).

30. Большаков В.И., Кулябко В.В. О применении комплексных методов анализа статики и динамики механических систем к решению задач трибологии и материаловедения // Труды Междунар. конф. “Проблемы современного материаловедения”. - Часть 1. - Днепропетровск. - 1997. - С. 128-132. (Застосування комп’ютерних моделей лабораторних дослідів у задачах трибології та матеріалознавства).

31. Кулябко В.В., Давыдов И.И. Варианты моделирования колебаний многоэтажных каркасных зданий и сооружений // Proc. 5th Intern. Conf. “Modern Building Materials, Structures and Techniques”. - Vol. 3. - Vilnius (Lithuania): "Technika”. - 1997. - P. 175-180. (Моделі, рівняння руху та спектри частот об’єктів і збурень).

32. Кулябко В.В., Чабан В.П. Обобщенная методика исследования, динамики сооружений с висячими системами // Proc. 5th International Conf. “Modern Building Materials, Structures and Techniques”. - Vol. 3. - Vilnius (Lithuania): "Technika”. - 1997. - P. 169-174. (Принципи моделювання статики та динаміки висячих систем; натурні випробування і зіставлення їх результатів з розрахунком).

33. Кулябко В.В., Дубихвост А.А. Колебания сложных систем под действием массивной подвижной нагрузки с учетом односторонности связей. // Proc. 5th Intern. Conf. “Modern Building Materials, Struct-s and Techniques”. - Vol. 3. - Vilnius (Lithuania): "Technika". - 1997. - P. 163168. (Взаємодія рухомих навантажень з комбінованою системою - врахування інерційності навантаження, односторонніх зв’язків у варианті методу прямих).

34. Кулябко В.В., Балашов В.В., Камягин С.П., Мухачева O.JL, Диденко И.В. Исследование колебаний, прочности и способов разрушения некоторых конструкций и машин // Труды 1-й Всесоюз. конф. “Технологические проблемы прочности несущих конструкций и машин”. -Том 2, ч. 1. - Запорожье. - 1991. - С. 36-41. (Урахування сил сухого тертя у вузлах, опрацювання та реалізація методик натурних і лабораторних випробувань; способи зниження та використання вібрації).

35. Казакевич М.И., Кулябко В.В., Пшинько А.Н. Виброэкологиче-ский мониторинг конструкций многоэтажных зданий и сооружений // Proc. 4th International Conf. “Modern Building Materials, Stuctures and Techniques”. - Vol. 3. - Vilnius (Lithuania): "Technika". - 1995. - P. 88-93. (Термін “віброекологічний моніторинг” будівельних конструкцій і задачі моніторингу; вібродозиметрія багатоповерхового будинку).

36. Казакевич М.И., Кулябко В.В. Стабилизация пешеходного вантовобалочного моста через реку Нерис в Вильнюсе // Proc. 4th International Conf. “Modern Building Materials, Stuctures and Techniques”. - Vol. 3. -

Vilnius (Lithuania): "Technika". - 1995. - P. 108-113. (Модель вантової споруди, випробування, паспорт; стабілізація - розрахунок та конструювання).

37. Казакевич М.И., Кулябко В.В., Степонавичюс А.К. Особенности динамических характеристик неразрезных автодорожных мостов // Ргос. 4th International Conf. “Modern Building Materials, Stuctures and Techniques”. - Vol. 2. - Vilnius (Lithuania): "Technika". - 1995. - P. 243-250. (Моделі, розрахунки, випробування та методика комплексного аналізу взаємного впливу основних і додаткових конструкцій мостів).

38. Кулябко В.В., Дубихвост А.А., Давыдов И.И. Новый подход к моделированию взаимодействия составных сооружений со сложными основаниями // Труды 3-й Укр. науч.-техн. конф. “Механика грунтов и фундаментостроение”. - Том. 1. - Одесса. - 1997. - С. 61-64. (Модифікована дискретна модель взаємодії споруд та инерційних основ з різними пружно-дисипативними властивостями).

39. Кулябко В.В., Давыдов И.И., Ракша Р.С. Влияние режимов технологической вибрации на нелинейные колебания механических систем и появление особых эффектов // Труды Междунар. конф. “Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений”. - Часть 4. - Белгород: БелГТАСМ, Россия. -

1997. - С. 118-122. (Рівняння та моделі нелінійних коливань систем із сумішами; субгармоніки та ін.).

40. Кулябко В.В., Давыдов И.И. Колебания сложно-составных систем в среде с различными диссипативными характеристиками// Труды Междунар. конф. “Проблемы соврем-го материаловед-я”. - Часть 2. - Днепроп-вск. - 1997. - С. 201-202. (Комплекта, зв’язки, складні шарніри).

41. А.с. 849023 СССР, МКИ G 01 М 7/00. Способ частотных испытаний объекта / В.А. Лазарян, В.Ф. Ушкалов, В.В. Кулябко (СССР). - № 1761786/25-28; Заявлено 21.03.72; Опубл. 23.07.81, Бгол. №27.-3 с. (Запропонував та реалізував у дослідах метод компенсуючої маси).

42. А.с. 970007 СССР, МКИ F 16 F 15/03. Поличастот-ный виброгаситель / В.В. Кулябко, В.М. Гене, А.Ф. Шевченко, Н.П. Колесник, В.П. Штепа (СССР). - № 3281070/25-28; Заявлено 27.04.81; Опубл. 30.10.82, Бюл. №40.-5 с. (На основі теорії багатомасового гасителя обгрунтував конструкцію).

43. А.с. 1320564 СССР, МКИ F 16 F 15/03. Гаситель колебаний / А.Ф. Шевченко, Н.П. Колесник, А.А. Зевин, В.В. Кулябко, А.Я. Бегальский (СССР). - № 3920603/25-28; Заявлено 01.07.85; Опубл. 30.06.87, Бюл. № 24. -

4 с. (Запропонував для настроювання гасителя конструкцію змінної маси).

44. А.с. 691374 СССР, МКИ В 65 J 1/22 F 16 F 15/04. Амортизирующее устройство контейнеровоза / В.В. Кулябко, А.К. Колесник, Г.Д. Беляев (СССР). - № 2417960/27-11; Заявлено 03.11.76; Опубл. 15.10.79, Бюл. № 38. -6 с. (На підставі теоретичних досліджень демпферів сухого тертя розробив конструкції приладі).

45. А.с. 673500 СССР, МКИ В 61 F 5/12. Рессорное подвешивание тележки вагона / В.А. Лазарян, В.Ф. Грачев, B.C. Иккол, В.В. Кулябко

(СССР). - № 2333694/27-11; Заявлено 15.03.76; Опубл. 15.09.79, Бюл. № 26. -3 с. (Принцип кінематичної опори та демпфер).

46. А.с. 709437 СССР, МКИ В 61 F 5/12. Рессорное подвешивание транспортного средства / В.В. Кулябко, Г.Д. Беляев, М.А. Крапивин (СССР).-№2453742/27-11; Заявлено 16.02.77; Опубл. 15.01.80, Бюл. №2.- 4с. (Запропонована САУ віброзахистом за принципом вібролінеаризації).

47. А.с. 1119962 СССР, МКИ В 66 С 1/34. Крюковая подвеска / А.Ф. Шевченко, Н.П. Колесник, В.В. Кулябко, JI.A. Хмара (СССР). - № 3508818/29-11; Заявлено 04.11.82; Опубл. 23.10.84, Бюл. №39.-3 с. (Запропонований позиційний демпфер сухого тертя та його форма конуса).

48. Кулябко В.В., Лаздон B.C. Спосіб формування будівельних виробів. Патент України. Рішення від 17.06.97 p., вих. № 25481 про заявку 94041221 з пріорітетом від 06.08.93 р. МПК 6 В28В 1/ 08, с. 1-12. (Розробив принцип способу та конструкцію приладу', технологію). Я AT, 4956к-А.

49. Казакевич М.И., Кулябко В.В. Динамическая диагностика и мониторинг состояния строительных конструкций ответственных сооружений // Труды IV-й Укр. науч.-техн. конф. "Металлические конструкции". -Киев-Николаев. - 1996. - С. 84-85. (Алгоритми випробувань та створення розрахункових моделей, їх використання при паспортизації).

50. Кулябко В.В., Камягин С.П., Мухачева О.Л. Поиск источников вибрации путем вибродозиметрии промзоны и способы снижения амплитуд колебаний зданий - приемников вибрации // Охрана труда в промышленности. - Пенза. - 1991. - С. 79-80. (Запропоновані та реалізовані методики вібродозиметрії, віброзахисту будов і територій).

51. Кулябко В.В., Лаздон B.C., Дзюба A.M. Комплексные исследования и динамические модели виброплощадок и систем со смесями // Труды Всесоюз. конф. по вибрационной технике. - Батуми-Тбилиси: Институт механики машин АН Грузии. - 1991. - С. 31. (Створення моделей, диференціальних рівнянь для нових технологій).

52. Кулябко В.В., Щупаковский С.Н., Лаздон B.C. Новый подход к моделированию и технологии динамических процессов уплотнения смесей и формования изделий // Труды Всесоюз. науч.-техн. конф. "Проблемы формования при изготовлении изделий сборн. железобетона". - Челябинск: НИИЖБ. -1991. - С. 27-28. (Створив моделі та технології нового типу).

53. Кулябко В.В., Давыдов И.И. Способ исследования вращательных в плане колебаний пространственных сооружений // Труды IV-й Между-нар. научн. конф. "Материалы для строительных конструкций". - Днепропетровск. -1996. - С. 113-114. (Складені динамічні моделі та диференціальні рівняння коливань).

54. Кулябко В.В., Дубихвост А.А. Моделирование колебаний балки на дискретном упруго-вязко-фрикционном основании с односторонними связями при различных видах подвижных нагрузок // Труды IX-й Между-нар. конф. "Проблемы мех-ки жел.-дор. тр-та". - Днепропетровск.-1996.- С. 96-97. (Створена комплексна динамічна модель).

55. Казакевич М.И., Кулябко В.В., Дубихвост А.А. Динамика и аэродинамика мостов и трубопроводных переходов. - Труды Ill-й Междунар.

научи, конф. "Материалы для строительных конструкций". - Днепропетровск. - 1994. - С. 153. (Моделі, розрахунки).

56. Кулябко В.В., Кучугурный Ю.М. От компьютерной механики - к "know-how"- технологиям (на примере виброформования изделий из смесей) И Труды Ill-й Междунар. науч. конф. "Материалы для строит, констр-ций". - Днепропетровск. - 1994. - С. 112-113. (Сформульовані шляхи вирішення деяких завдань з динамічними технологіями).

57. Кулябко В.В., Забияка Г.И. О вибродинамических проблемах экологии и путях их исследования и решения при диагностике строительных объектов // Труды 2-й регион, конф. “Эко’96”. Экология и безопасность жизнедеятельности. - 1996. - С. 16-17. (Узагальнені завдання віброекології, динамічної діагностики та міцності споруд).

58. Кулябко В.В., Михайлец С.И. Разработка принципиально новых легких энергосберегающих конструкций зданий и других объектов // Труды IV-й Междунар. науч. конф. "Материалы для строит-х конструкций",-Днепропетровск.-1996. - С.145-146. (Сформульовані проблеми динамічної хиткості та міцності легких і гнучких будов).

59. Кулябко В.В., Мухачева O.JI. О передаче через грунт вибраций, вызываемых движением поезда и другими источниками И Труды VIII-й Междунар. конф. “Проблемы механики жел-дор. тр-та”. - Днепропетровск.-^^.- С. 58. (Створена та апробована методика розрахунку).

60. Кулябко В.В., Крапивин М.А. Оценка коэффициентов динамики железнодорожных экипажей с помощью функций чувствительности // Труды Всесоюз. конф. "Проблемы механики жел-дор. тр-та". - Киев: Наук, думка. - 1980. - С. 82-83. (Методика розрахунку та аналіз міцности).

61. Дзюба A.M., Кулябко В.В., Нор А.А. Интерактивная система для исследования на ПЭВМ нелинейных колебаний экипажей и других объектов // Труды VIII-й Междунар. конф. “Проблемы механики жел.-дор. тр-та”. - Днепропетровск. -1992. - С. 53. (Створення алгоритму, розрахунок).

62. Кулябко В.В., Балашов В.В., Камягин С.П., Мухачева O.JI. Теоретическое прогнозирование эффективности различных способов повышения сейсмостойкости многоэтажного эксплуатируемого здания // Труды науч,-техн. конф. “Надежность и эффективность нетрадиционных систем сейсмозащиты зданий и сооружений”. - Севастополь. - 1991. - С. 87-88. (Метода розрахунків на промсейсміку, конструювання та частотна відстройка).

63. Кулябко В.В., Резников Л.М., Балашов В.В., Камягин С.П., Мухачева О.Л. Теоретические и экспериментальные исследования способов снижения колебаний зданий, находящихся в зоне промышленной сейсмики // Труды Междунар. науч. конф. “Прочность и колебания конструкций при вибрац-х и сейсмич-х нагрузках”. - Запорожье. - 1993. - С. 36. (Опрацювання єдиних підходів до розрахунку та випробуванням будов).

64. Методика расчета испытательных силовых плит / Колесник Н.П., Кулябко В.В., Козарь С.И.; Придн. гос. академия сгр-ва и арх-ры. - Днепропетровск, 1984. - 11 с. - Рус. - Деп. в ЦНИИТЭстроймаш № 115 сд - Д84, см. “Библ. ук-ль ВИНИТИ” № 3, 1985 II Анот. в ж. "Строит, и дорожные

зо

машины". - М.: Машиностроение. - 1985. - №10. (Застосування МКЕ у задачах статики та динамі ки плит полігона).

65. Кулябко В.В. Вывод уравнений пространственных колебаний сооружений большой жесткости для диагностики состояния их конструкций и оценки параметров упруго-нелинейных диссипативных оснований И Сб. тр. ПГАСА. - Днепропетровск. - 1997. - № 3.

66. Кулябко В.В. Физические модели для анализа влияния вибрации на силы сухого трения во фрикционных соединениях на высокопрочных болтах // Сб. тр. ПГАСА. - Днепропетровск. - 1997. - № 3.

67. Кулябко В.В. О спецкурсах по динамике сооружений и явлении “Резонанс” // Вісник Академії: Наук, та інф. бюл. - Дніпропетровськ: ПДА-БА.- 1997.-№4.-С. 18-24.

АНОТАЦІЯ

Кулябко В.В. Розвиток динамічних моделей, розрахунків та випробувань складених <--------■ конструкцій і споруд. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. -Придніпровська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти України, Дніпропетровськ, 1998.

Дисертація присвячена питанням проектування нових, а також динамічному обстеженню та інтегральній діагностиці існуючих (у процесі експлуатації, на консервації або занедбаних) складених (мають елементи різних типів і конфігурації, які виконані з матеріалів неоднакових властивостей і контактують з різними середовищами) будівельних конструкцій та споруд. У роботі розвинені нові комплексні підходи до складання просторових та нелінійних динамічних моделей таких споруд і здійснення розрахунків на нестандартні динамічні навантаження. Розроблені методики натурних випробувань, діагностики, паспортизації та моніторінгу стану різних об’єктів. Для експлуатованих споруд запропоновані принципи та наведені форми документів нового типу - паспортів: динамічного, віброеколо-гічного, сейсмодинамічного. Надані методики перевірені під час обстеження та паспортизації численних конкретних відповідальних споруд (багатоповерхових будинків, мостів, башт і т.ін.).

Ключові слова: будівельні конструкції, складені споруди, динамічні розрахунки, випробування, діагностика, паспортизація.

АННОТАЦИЯ

Кулябко В.В. Развитие динамических моделей, расчетов и испытаний составных <----------\ конструкций и сооружений. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры Министерства образования Украины, Днепропетровск, 1998.

Диссертация посвящена вопросам проектирования новых, а также динамическому обследованию и интегральной диагностике существующих (в эксплуатации, на консервации или заброшенных) составных (имеющих элементы различных типов и конфигурации, которые выполнены из материалов с неодинаковыми свойствами и контактируют с различными средами) строительных конструкций и сооружений. В работе развиваются новые комплексные подходы к созданию пространственных и нелинейных динамических моделей таких сооружений и к проведению расчетов на нестандартные динамические нагрузки. Разработаны методики натурных испытаний, диагностики, паспортизации и мониторинга состояния различных объектов. Для эксплуатируемых сооружений предложены принципы и даны формы документов нового типа - паспортов (динамического, вибро-экологического, сейсмодинамического). Приведенные в работе методики проверены при обследовании и паспортизации многочисленных конкретных ответственных сооружений (многоэтажных зданий, мостов, башен и т.д.).

Ключевые слова: строительные конструкции, составные сооружения, динамические расчеты, испытания, диагностика, паспортизация.

ABSTRACT

Kulyabko V.V. Development of dynamic models, calculations and tests of compound ^------* j constructios and structures. - Manuscript.

Thesis for a doctor’s degree by speciality 05.23.01 - building constructions, buildings and structures. - Pridneprovskaya state academy of civil engineering and architecture of Ministry of training of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1998.

The dissertation is devoted to questions of designing new, but also dynamic inspection and integrated diagnostics existing (in operation, on preservation or deserted) compound (having elements of a various configuration, carried out from different of materials and contacted with various environments) building designs and structures. In work the new complex approaches to creation of space and nonlinear dynamic models of such structures and conducting of calculations on non-standard dynamic loads are developed. The techniques of natural tests, diagnostics, sertification and monitiring of a condition of various objects are given.

The principles are given and the forms of the documents of a new type-sertifications (dynamical, vibroecological, seismodynamical) are suggest for maintained structures. The adducing of techniques in the work is checked at inspection and sertification numerous specific responsible structures (multistorey buildings, bridges, towers etc.).

Key words: building constructions, compound structures, dynamic calculations, tests, diagnostics, sertification.