Вячеслав Сергеевич Широков — старший преподаватель кафедры металлических и деревянных конструкций
443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244
РИНЦ ID: 665300, ResearcherID: N-5278-2016
Viacheslav S. Shirokov — senior lecturer of the Department of Metal and Wood Structures
244 Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100
ID RSCI: 665300, ResearcherID: N-5278-2016
Введение. Внедрение модульных зданий приводит к необходимости развития методов их расчета, в том числе на динамические воздействия. Одним из основных параметров при вычислении нагрузок от динамических воздействий является установление частот собственных колебаний сооружения. Предмет исследования — собственная частота колебаний модульных зданий. Цель исследования — определение влияния податливости внутримодульных узлов на частоты колебаний модульных зданий.
Материалы и методы. Рассматривается вопрос выявления первой собственной частоты колебаний модульного здания с полужесткими внутримодульными узлами и влияния податливости узлов на частоту. Предложена и обоснована аналитическая формула определения собственных частот колебаний, учитывающая жесткостные параметры модульных зданий и податливость внутримодульных узлов. Предложенная формула имеет достаточную точность для инженерных расчетов. При этом она позволяет анализировать частоты колебаний модульных зданий с разными параметрами без построения расчетных схем в вычислительных комплексах, что значительно ускоряет поиск рациональных конструктивных решений.
Результаты. Согласно полученным результатам, расхождение в значениях частот, вычисленных по методу конечных элементов и аналитически, для одноэтажного здания при разных соотношениях вращательных жесткостей узлов не превышает 1,5 %. При рассмотрении многоэтажного модульного здания разность определения собственных частот колебания возрастает с увеличением числа этажей, но не превышает 10 % для трех этажей.
Выводы. На основе рассмотрения примера модульного здания показано, что необходимо учитывать податливость узлов для установления корректного значения собственных частот колебаний. Неучет вращательной жесткости узлов может привести к погрешности определения динамических воздействий.
Introduction. The implementation of modular buildings leads to the necessity to develop methods of their calculation, including dynamic loads too. One of the main parameters in the calculation of loads from dynamic effects is the determination of natural frequencies of vibrations of the structure. The subject of research is the natural vibrational frequency of modular buildings. The aim of the research is to determine the effect of the compliance of intramodular joints on the vibrational frequencies of modular buildings.
Materials and methods. The paper deals with the determination of the first natural frequency of vibration of a modular building with semi-rigid intramodular joints, and the influence of the compliance of the joints on the frequency. The author of the paper proposed and substantiated an analytical formula for determining the natural vibration frequencies, taking into account the stiffness parameters of modular buildings and the rigidity of intramodular joints. The proposed formula has sufficient accuracy for engineering calculations. At the same time, it allows to analyze the natural vibrational frequencies of modular buildings with different parameters without constructing calculation schemes in computer systems, which significantly speeds up the search for rational design solutions.
Results. According to the obtained results, the discrepancy in the frequency values calculated by the finite element method and analytically for a one-story building with different ratios of the rotational stiffness of the joints does not exceed 1.5 %. For a multi-storey modular building, the difference in determining the natural vibration frequencies increases with the number of storeys, but does not exceed 10 % for three storeys.
Conclusions. Based on the example of a modular building, it is shown that it is necessary to take into account the joint rigidity to determine the correct value of natural vibrational frequencies. Ignoring of the rotational stiffness of the joints can lead to an error in determining the dynamic effects.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.