ДОСЛІДЖЕННЯ СЕЙСМІЧНОЇ ХВИЛЬОВОЇ РЕАКЦІЇ ПРОСТОРОВОЇ КОНСТРУКЦІЇ
Заголовок (російською):
ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНОВОЙ РЕАКЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ
Заголовок (англійською):
INVESTIGATION OF SEISMIC WAVE REACTION OF SPATIAL STRUCTURE
Автор(и):
Лук’янченко О.О.
Костіна О.В.
Геращенко О.В.
Автор(и) (англ):
Lukianchenko O.O.
Kostina O.V.
Geraschenko O.V.
Ключові слова (укр):
сейсмічний вплив, стохастична поведінка, метод скінченних елементів, нелінійна механіка, теорія рухомих хвиль, вейвлет-аналіз, просторова конструкція
Ключові слова (рус):
сейсмическое влияние, стохастическое поведение, метод конечных элементов, нелинейная механика, теория бегущих волн, вейвлет-анализ, пространственная конструкция
Ключові слова (англ):
seismic loads, stochastic behavior, finite element method, nonlinear mechanics, traveling wave theory, wavelet analysis, spatial structure
Анотація (укр):
Досліджена сейсмічна хвильова реакція просторової конструкції за допомогою теорій і методів нелінійної механіки, скінченних елементів, рухомих хвиль та вейвлет-аналізу. Виконано імовірнісне моделювання прискорення сейсмічного впливу на основі статистичного підходу Руіза і Пензієна. Враховано вплив горизонтального переміщення сейсмічної хвилі в ґрунті у вигляді поперечних згинальних рухомих хвиль в елементах конструкції. Побудовані математичні моделі нестаціонарних стохастичних коливань конструкції без і з урахуванням поверхневого тиску у вигляді систем диференціальних рівнянь другого порядку в узагальнених координатах. Оцінено вплив урахування рухомих хвиль на статичну і динамічну поведінку конструкції. Виконано вейвлет-аналіз реалізацій сейсмічного впливу та відгуків конструкції із застосуванням дискретних ортогональних (Добеши4) і неперервних неортогональних (Морле) одномірних комплексних вейвлет-функцій. Візуалізація декомпозиції отриманих випадкових реалізацій подана у вигляді вейвлет-спектрограм та Фур’є-образів. Оцінена доцільність урахування поперечних згинальних рухомих хвиль в елементах конструкції при дослідженні її сейсмічної поведінки.
Анотація (рус):
Исследована сейсмическая волновая реакция пространственной конструкции с помощью теорий и методов нелинейной механики, конечных элементов, бегущих волн и вейвлет-анализа. Выполнено вероятностное моделирование ускорения сейсмического воздействия на основе статистического подхода Руиза и Пензиена. Учтено влияние горизонтального перемещения сейсмической волны в грунте в виде поперечных изгибающих бегущих волн в элементах конструкции. Построены математические модели нестационарных стохастических колебаний конструкции без и с учетом поверхностного давления в виде систем дифференциальных уравнений второго порядка в обобщенных координатах. Оценено влияние учета бегущих волн на статическое и динамическое поведение конструкции. Выполнен вейвлет-анализ реализаций сейсмического воздействия и реакций конструкции с помощью дискретных ортогональных (Добеши4) и непрерывных неортогональных (Морле) одномерных комплексных вейвлет-функций. Визуализация декомпозиции случайных реализаций представлена в виде вейвлет-спектрограмм и Фурье-образов. Оценена целесообразность учета поперечных изгибающих бегущих волн в элементах конструкции при исследовании ее сейсмического поведения.
Анотація (англ):
The stochastic behavior of the spatial structure under seismic action was studied on the basis of theories and methods of nonlinear mechanics, finite elements, traveling wave and wavelet analysis. The spatial concrete structure in the form of a square plate, which rests on four columns rigidly fixed in the foundation was presented. A probabilistic simulation of acceleration of seismic action with different magnitudes using the statistical method of Ruiz and Penzien was performed. The effect of horizontal seismic displacement in the soil on the design was taken into account with the help of simulation of a transverse bending traveling wave in the form of an initial imperfection of the four columns of the structure. Mathematical models of non-stationary stochastic vibrations structure in the form of a system of second-order differential equations in generalized coordinates were formed on the basis of the Dahlberger-Lagrange method. The influence of the traveling waves and surface pressure on the static characteristics structure was estimated. The nonlinear static problem by the Newton-Ruffson method and the stability problem by Lanczos method were solved. A modal analysis of the spatial structure without and with traveling waves and surface pressure by the Lanczos method was carried. Realizations of dynamic characteristics of the structure: acceleration, velocity and displacement were obtained by the direct method of numerical integration of Runge-Kutta of the fourth order. The wavelet analysis of the seismic acceleration and structure reactions to the seismic action of different magnitudes was performed using discrete orthogonal (Dobesh4) and continuous nonorthogonal (Morle) one-dimensional complex wavelet functions. Wavelet-spectrograms and Fourier-images of the seismic acceleration and of the structure reactions were presented. The expediency of accounting for the flexural traveling waves in a spatial structure in the study of its seismic behavior was estimated.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2018, номер 101
Назва журналу, номер, рік випуску (рус):
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2018, номер 101
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2018, number 101
Мова статті:
Українська
Формат документа:
application/pdf
Документ:
Дата публікації:
25 December 2018
Номер збірника:
Університет автора:
Київский національний університет будівництва і архітектури Повітрофлотський просп., 31, м. Київ. 03680
Литература:
1. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений.– М.: Стройиздат, 1979. – 320 с.2. Августи Г., Баратта А., Кашиати Ф. Вероятностные методы в строительном проектировании. – М.: Стройиздат, 1988. – 584 с.3. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об’єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування. – К.: Мінбуд України, 2007. - 60 с.4. ДБН В.1.1–12:2014. Будівництво у сейсмічних районах України. – К.: Мінрегіон України, 2014. − IV. − 110 с.5. Баженов В.А., Дехтярюк Є.С. Імовірнісні методи розрахунку конструкцій. Випадкові коливання пружних систем. – К.: КНУБА, 2005. - 420 с.6. Курзанов А.М. Предложения по нормативному расчету сооружений на волновую сейсмическую нагрузку // Промышленное и гражданское строительство, 2010. –№ 9. – С. 54-55.7. Пашинський В.А. Імовірнісні моделі для розрахунків надійності та нормування кліматичних навантажень і впливів на будівельні конструкції // Строительная механика и строительные конструкции: Сборник статей посвященный восьмидесятилетию А.В. Перельмутера. – М.: Издательство СКАД СОФТ, 2013. – С. 323-332.8. Немчинов Ю.І., Хавкін О.К., Мар’єнков М.Г. та ін. Практичні питання динаміки будівель // Будівництво України, 2013. − №6. – С. 6-21.9. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам / пер. с англ. Е. Мищенко; под ред. А. Петухова. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. − 454 с.10. Лук’янченко О.О., Ворона Ю.В., Костіна О.В., Кузько О.В. Wavelet analysis features to study stochastic behavior of complex casing construction //VIII Міжнародна Антарктична Конференція. Київ. -16-18 травня 2017 р. – Тези. – С. 186 -187.11. Лук’янченко О.О., Ворона Ю.В., Костіна О.В., Геращенко О.В. Застосування вейвлет-аналізу до моделювання стохастичної поведінки пружних систем при сейсмічному впливі // Опір матеріалів і теорія споруд. – К: КНУБА, 2017. – Вип. 99. – С. 160 –180.12. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. – М.: ДМК Пресс, 2001. – 448 с.13. Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 13.– СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 528 с.
References:
1. Clough R., Penzien J. Dinamika sooruzheniy (Dynamics of structures). – M.: Stroyizdat, 1979. – 320 p. (rus)2. Augusti G., Baratta A., Kashiati F. Veroyatnostnyie metodyi v stroitelnom proektirovanii (Probabilistic methods in building design). – M.: Stroyizdat, 1988. – 584 s. (rus)3. DBN V.1.2-2:2006. Derzhavni budivelni normy Ukrayiny. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh ob’iektiv. Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia. (National Structural Rules and Regulations. The system of reliability and safety provision of constructional projects. Loads and effects. Design codes). – K.: Minbud Ukrainy, 2007. - 60 p.4. DBN V.1.1-12:2014. Derzhavni budivelni normy Ukrayiny. Budivnytstvo u seysmichnykh rayonakh Ukrayiny (National Structural Rules and Regulations. Construction in the seismic regions of Ukraine) – K.: Minrehion Ukrayiny, 2014. − IV. − 110 s. (ukr).5. Bazhenov V.A., Dekhtiariuk Ie.S. Imovirnisni metody rozrakhunku konstruktsii. Vypadkovi kolyvannia pruzhnykh system (Probabilistic methods of structure analysis. Random oscillations of elastic systems). – K.: KNUBA, 2005. - 420 p. (ukr)6. Kurzanov A.M. Predlozheniya po normativnomu raschetu sooruzheniy na volnovuyu seysmicheskuyu nagruzku (Proposals for the normative analysis of constructions under wave seismic loading) // Promyishlennoe i grazhdanskoe stroitelstvo, 2010. – № 9. – S. 54-55. (rus).7. Pashynskyi V.A. Imovirnisni modeli dlia rozrakhunkiv nadiinosti ta normuvannia klimatychnykh navantazhen i vplyviv na budivelni konstruktsii // Stroytelnaia mekhanyka y stroytelnye konstruktsyy: Sbornyk statei posviashchennyi vosmydesiatyletyiu A.V. Perelmutera.[Probabilistic models for the reliability analysis and standardization of environmental loads and impacts on the constructions // Structural mechanics and constructions: A collection of articles dedicated to the A.V. Perelmouter 80 anniversary.] – M.: Yzdatelstvo SKAD SOFT, 2013. – 323-332 p. (ukr).8. Nemchynov Yu.I., Khavkin O.K., Mar"yenkov M.H. ta in. Praktychni pytannya dynamiky budivel (Practical issues of buildings dynamics) // Budivnytstvo Ukrayiny, 2013. − #6. – S. 6-21. (ukr)9. Daubechies I. Desyat’ lektsiy po veyvletam (Ten Lectures on Wavelets). Izhevsk, NITs «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika» publ., 2001, 454 p. (rus).10. Luk’yanchenko О.О., Vorona Yu.V., Kostina О.V., Kuz’ko O.V Wavelet analysis features to study stochastic behavior of complex casing construction // VIII International Antarctic Conf. Kyiv. 2017. – P. 186 -187.11. Lukianchenko О.О., Vorona Yu.V., Kostina О.V., Geraschenko O.V. Zastosuvannya vejvlet-analizu do modelyuvannya stoxasty`chnoyi povedinky` pruzhny`x sy`stem pry` sejsmichnomu vply`vi – К: КNUBA, 2017. – Vyp. 99. – Р. 160 –180.12. Shimkovich D.G. Raschet konstruktsiy v MSC/NASTRAN for Windows (Structural analysis in MSC/NASTRAN for Windows) - M.: DMK Press, 2001.- 448 p. (rus)13. Kiryanov D.V. Samouchitel Mathcad 13 (Mathcad 13 self-tutorial).– SPb.: BHV-Peterburg, 2006. – 528 s.