mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2024.11.1746-1757mgssuvest-426Research ArticleПроектирование и конструирование строительных систем. Строительная механика. Основания и фундаменты, подземные сооруженияConstruction system design and layout planning. Construction mechanics. Bases and foundations, underground structuresИнформационное моделирование динамических воздействий на уникальное здание многофункционального комплекса параметрической архитектурыInformation modelling of dynamic impacts on a unique building of a multifunctional complex of parametric architecturehttps://orcid.org/0000-0001-7706-8044АгахановЭ. К.AgahanovE. K.

Элифхан Керимханович Агаханов — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой транспортных сооружений и строительных материалов

367029; г. Махачкала, пр-т Имама Шамиля, д. 70

РИНЦ AuthorID: 254858, Scopus: 57192378702, ResearcherID: L-2840-2017

Elifhan K. Agahanov — Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Transport Structures and Construction Materials

70 Imam Shamil Avenue, Makhachkala, 367029

RSCI AuthorID: 254858, Scopus: 57192378702, ResearcherID: L-2840-2017

elifhan@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6564-370XАгахановМ. К.AgahanovM. K.

Мурад Киримханович Агаханов — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры сопротивления материалов

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ AuthorID: 254857, Scopus: 57192378440, ResearcherID: AAD-5554-2022

Murad K. Agahanov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Strength of Materials

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

RSCI AuthorID: 254857, Scopus: 57192378440, ResearcherID: AAD-5554-2022

muradak@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3998-6041ТруфановаЕ. В.TrufanovaE. V.

Елена Васильевна Труфанова — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительной механики и теории сооружений

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, д. 1

РИНЦ AuthorID: 651996, Scopus: 37058153900, ResearcherID: ACX-5869-2022

Elena V. Trufanova — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Structural Mechanics and Theory of Structures

1 Gagarin Square, Rostov-on-Don, 344003

RSCI AuthorID: 651996, Scopus: 37058153900, ResearcherID: ACX-5869-2022

El.Trufanova@mail.ruДагестанский государственный технический университет (ДГТУ)РоссияDagestan State Technical University (DSTU)Russian FederationНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian FederationДонской государственный технический университет (ДГТУ)РоссияDon State Technical University (DSTU)Russian Federation202429112024191117461757Copyright © Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Труфанова Е.В., 20242024Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Труфанова Е.В.Agahanov E.K., Agahanov M.K., Trufanova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/426Введение

Введение. Исследовано формообразование гофрированной поверхности с последующим выбором формы для создания объемно-планировочных решений каркаса здания. Формообразование поверхности осуществлено в программном комплексе (ПК) САПФИР. Проведено совмещение гофрированной поверхности и циклической поверхности для создания архитектурного облика уникального здания многофункционального комплекса. Выполнены расчет методом конечных элементов аналитической модели каркаса уникального многофункционального комплекса параметрической архитектуры и подбор оптимальных конструктивных решений. Дополнительно изучено влияние добавления аутригерных этажей в конечно-элементную модель на разных уровнях каркаса здания.

Материалы и методы

Материалы и методы. Формообразование гофрированной поверхности выполнено в ПК САПФИР. Конечно-элементная модель получена путем экспорта аналитической модели в ПК Лира-САПР. Для подтверждения правильности принятых конструктивных решений по каркасу здания исследованы напряженно-деформированное состояние конструкций, частота и формы собственных колебаний. Предложено четыре варианта расположения аутригерных систем, рассмотрено влияние аутригерных этажей на динамический отклик каркаса здания.

Результаты

Результаты. В результате расчетов получены значения горизонтальных перемещений каркаса здания, не превышающие нормативные значения. Изменение конструктивных решений позволило сделать первую и вторую форму колебаний поступательной, третью — крутильной. Характер динамического отклика показывает экономичность принятых конструктивных решений каркаса уникального здания. Численный эксперимент позволил добиться снижения горизонтальных перемещений на 25 %, что увеличивает общую устойчивость и пространственную жесткость каркаса здания.

Выводы

Выводы. Получена форма уникального здания параметрической архитектуры. Проведено исследование влияния аутригерных систем на динамические характеристики каркаса здания. По результатам исследований разработан каркас уникального здания многофункционального комплекса, отвечающего требованиям надежности и экономичности.

Introduction

Introduction. The study of corrugated surface shaping with subsequent shape selection for creating volumetric planning solutions for the building frame was performed. Surface shaping was performed in the SAPFIR software package. The corrugated surface and cyclic surface were combined to create the architectural appearance of a unique building of a multifunctional complex. The calculation of the analytical model of the frame of a unique multifunctional complex of parametric architecture was performed using the finite element method and the selection of optimal design solutions was performed. Additionally, the effect of adding outrigger floors to the finite element model at different levels of the building frame was studied.

Materials and methods

Materials and methods. The corrugated surface was formed in the SAPFIR software package. The finite element model was obtained by exporting the analytical model to the Lira-SAP. software package. To confirm the correctness of the adopted design solutions for the building frame, a study was conducted on the stress-strain state of the structures, the frequency and shape of natural vibrations. Four options for the location of outrigger systems were proposed, and the influence of outrigger floors on the dynamic response of the building frame was studied.

Results

Results. As a result of the calculations, the values of horizontal displacements of the building frame were obtained, which do not exceed the standard values. The change in design solutions allowed to make the first and second forms of oscillations translational, the third — torsional. The obtained nature of the dynamic response shows the efficiency of the adopted design solutions of the unique building frame. The numerical experiment allowed to achieve a reduction in horizontal displacements by 25 %, which increases the overall stability and spatial rigidity of the building frame.

Conclusions

Conclusions. As a result of the study, a form of a unique building of parametric architecture was obtained. A study of the influence of outrigger systems on the dynamic characteristics of the building frame was carried out. Based on the research results, the frame of a unique building of a multifunctional complex meeting the requirements of reliability and cost-effectiveness is developed.

информационное моделированиепараметрическая архитектурауникальное зданиеметод конечных элементовнапряженно-деформированное состояниеаутригерная системадинамический откликinformation modellingparametric architectureunique buildingfinite element methodstress-strain stateoutrigger systemdynamic responseReferencesНадыршин Н.М. Параметризм как стиль в архитектурном дизайне // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 1 (150). С. 53–57. EDN PYNUPH.Nadyrshine N.M. Parametrizm as a style in architectural design. Vestnik of the Orenburg State University. 2013; 1(150):53-57. EDN PYNUPH. (rus.).Agakhanov E.K., Kravchenko G.M., Agakhanov M.K., Trufanova E.V. Simulation of an emergency situation of a digital architecture object // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 410. P. 02040. DOI: 10.1051/e3sconf/202341002040Agakhanov E.K., Kravchenko G.M., Agakhanov M.K., Trufanova E.V. Simulation of an emergency situation of a digital architecture object. E3S Web of Conferences. 2023; 410:02040. DOI: 10.1051/e3sconf/202341002040Кравченко Г.М., Манойленко А.Ю., Литовка В.В. Параметрическая архитектура // Инженерный вестник Дона. 2018. № 2 (49). С. 211. EDN MAJQHZ.Kravchenko G., Manoilenko A., Litovka V. Parametric architecture. Engineering journal of Don. 2018; 2(49):211. EDN MAJQHZ. (rus.).Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Полетаев М.В., Пуданова Л.И. Эволюция формообразования здания параметрической архитектуры с учетом аэродинамики // Инженерный вестник Дона. 2021. № 9 (81). С. 268–277. EDN QTXQKL.Kravchenko G.M., Trufanova E.V., Poletaev M.V., Pudanova L.I. Formation evolution of the building of parametric architecture with regard to aerodynamics. Engineering journal of Don. 2021; 9(81):268-277. EDN QTXQKL. (rus.).Шенцова О.М., Казанева Е.К. Композиционное формообразование высотных зданий и сооружений // Евразийский союз ученых. 2017. № 11–1 (44). С. 5–12. EDN YLDKLQ.Shentsova O., Kazaneva E. Compositional Formation of High-Rise Buildings and Structures. Eurasian Union of Scientists. 2017; 11-1(44):5-12. EDN YLDKLQ. (rus.).Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Данилейко И.Ю., Забейворота В.А. Исследование принципов формообразования объектов параметрической архитектуры // Инженерный вестник Дона. 2019. № 1 (52). С. 130. EDN USRXDK.Kravchenko G.M., Trufanova E.V., Danileyko I.Yu., Zabeyvorota V.A. The principles of formation of parametric architecture objects. Engineering journal of Don. 2019; 1(52):130. EDN USRXDK. (rus.).Доствал Г., Хая В. Применение высокопрочных бетонов в конструкциях современных высотных зданий // StudNet. 2022. Т. 5. № 6. С. 126. EDN DBAMWZ.Dostval G., Haya W. Application of high-strength concrete in the structures of modern high-rise buildings. StudNet. 2022; 5(6):126. EDN DBAMWZ. (rus.).Баранов А.О. Конструктивные решения высотных зданий // AlfaBuild. 2018. № 3 (5). С. 33–51. EDN CYPMBH.Baranov A.O. Constructions of high-rise buildings. AlfaBuild. 2018; 3(5):33-51. EDN CYPMBH. (rus.).Плетнев В.И. О проектировании зданий повышенной этажности, стойких к прогрессирующему разрушению // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 1 (30). С. 115–116. EDN PANVFP.Pletnev V.I. About constructive designing of tall buildings with increased number of stories resistant to progressive destroying. Bulletin of Civil Engineers. 2012; 1(30):115-116. EDN PANVFP. (rus.).Агаханов Э.К. О развитии комплексных методов решения задач механики деформируемого твердого тела // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013. № 2 (29). С. 39–45. EDN SCMJQR.Agakhanov E.K. About development of complex decision methods of the problems of deformable solid body mechanics. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2013; 2(29):39-45. EDN SCMJQR. (rus.).Агаханов Э.К. Развитие комплексных методов в механике деформируемого твердого тела // Современные строительные материалы, технологи и конструкции : мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 95-летию ФГБОУ ВПО «ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова». 2015. С. 99–105. EDN TUBAXV.Agakhanov E.K. Development of complex methods in mechanics of deformable solids. Modern construction materials, technologies and structures : materials of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the 95th anniversary of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education “GGNTU named after Academician M.D. Millionshchikov”. 2015; 99-105. EDN TUBAXV. (rus.).Малыгин А.Б. Применение аутригерных этажей в высотном строительстве // Инженерный вестник Дона. 2022. № 4 (88). С. 444–452. EDN ZTJMYC.Malygin A.B. The use of outrigger floors in high-rise construction. Engineering journal of Don. 2022; 4(88):444-452. EDN ZTJMYC. (rus.).Барабаш М. Методика моделирования прогрессирующего обрушения на примере реальных высотных зданий // Mokslas – Lietuvos Ateitis Science – Future of Lithuania. 2014. № 6 (5). С. 520–530.Barabash M. Methodology for modeling progressive collapse using the example of real high-rise buildings. Mokslas – Lietuvos Ateitis Science – Future of Lithuania. 2014; 6(5):520-530. (rus.).Закиева Н.И., Гранкина Д.В., Ким К.А., Васильева Д.К. Процесс прогрессирующего обрушения высотных зданий и анализ решений, противодействующих ему // Инженерный вестник Дона. 2019. № 3 (54). С. 30. EDN PQYFFD.Zakieva N.I., Grankina D.V., Kim K.A., Vasili-eva D.K. The process of progressive collapse of high-rise buildings and analysis of decisions that counteract it. Engineering journal of Don. 2019; 3(54):30. EDN PQYFFD. (rus.).Алмазов В.О. Проблемы прогрессирующего разрушения // Строительство и реконструкция. 2014. № 6 (56). С. 3–10. EDN TCWPWJ.Almazov V. The problems of progressive collapse. Building and Reconstruction. 2014; 6(56):3-10. EDN TCWPWJ. (rus.).Алмазов В.О., Плотников А.И., Расторгуев Б.С. Проблемы сопротивления зданий прогрессирующему разрушению // Вестник МГСУ. 2011. № 2–1. C. 16–20. EDN OUVYJV.Almazov V.O., Plotnikov A.I., Rastorguev B.S. Problems of resistance of buildings to progressive collapse. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011; 2-1:16-20. EDN OUVYJV. (rus.).Травуш В.И., Колчунов В.И., Леонтьев Е.В. Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в рамках законодательных и нормативных требований // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 46–54. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.02.46-54. EDN YXLQNV.Travush V.I., Kolchunov V.I., Leont’yev E.V. Protection of buildings and structures against progressive collapse within the framework of legislative and regulatory requirements. Industrial and Civil Engineering. 2019; 2:46-54. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.02.46-54. EDN YXLQNV. (rus.).Домарова Е.В. Оценка устойчивости к прогрессирующему разрушению монолитных железобетонных каркасных зданий с отдельными усиленными этажами // Вестник МГСУ. 2014. № 2. С. 22–29. EDN RWMQDJ.Domarova E.V. Evaluation of the Resistance to Progressive Collapse of Monolithic Reinforced Concrete Frame Buildings with Separate Amplified Floors. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014; 2:22-29. EDN RWMQDJ. (rus.).Пономарев В.Н., Травуш В.И., Бондаренко В.М., Еремин К.И. О необходимости системного подхода к научным исследованиям в области комплексной безопасности и предотвращения аварий зданий и сооружений // Архитектура. Строительство. Образование. 2014. № 2 (4). С. 7–16. EDN SABFSR.Ponomarev V.N., Travush V.I., Bondarenko V.M., Eremin K.I. The necessity of systematic approach to scientific research in the field of comprehensive security and prevention of buildings and structures accidents. Architecture. Construction. Education. 2014; 2(4):7-16. EDN SABFSR. (rus.).Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Труфанова Е.В. Моделирование поведения большепролетного уникального сооружения при динамическом воздействии // Системные технологии. 2023. № 4 (49). С. 17–24. DOI: 10.55287/22275398_2023_4_17. EDN RGSHAM.Agahanov E.K., Agahanov M.K., Trufanova E.V. Modeling the behavior of a long-span unique structure under dynamic impact. System Technologies. 2023; 4(49):17-24. DOI: 10.55287/22275398_2023_4_17. EDN RGSHAM. (rus.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.