vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2024-51-1-180-186vdgtu-1468Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREВлияние конструктивных решений при динамическом расчете каркаса здания сложной формыInfluence of design solutions during dynamic calculations building frame of complex shapeАгахановЭ. К.AgakhanovE. K.

Агаханов Элифхан Керимханович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры«Транспортные сооружения и строительные материалы

367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70, Россия 

Elifkhan K. Agakhanov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Department of Transport Facilities and Construction Materials 

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026, Russia 

Elifhan@bk.ruАгахановМ. К.AgakhanovM. K.

Агаханов Мурад Киримханович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры«Сопротивление материалов»

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

Murad K. Agakhanov, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Assoc. Prof., Department of Strength of Materials

 26 Yaroslavskoe highway, Moscow 3129337, Russia 

muradak@mail.ruТруфановаЕ. В.TrufanovaE. V.

Труфанова Елена Васильевна, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Техническая механика»

 344002, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, Россия 

Elena V. Trufanova Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Assoc. Prof., Department of Technical Mechanics

 1 Gagarin Square, Rostov-on-Don 344000, Russia 

el.trufanova@mail.ruВысоковскийД. А.VysokovskyD. A.

Высоковский Дмитрий Александрович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры«Техническая механика»

 344002, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, Россия 

Dmitry A. Vysokovsky, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Assoc. Prof., Department of Technical Mechanics

 1 Gagarin Square, Rostov-on-Don 344000, Russia 

dmvysok@mail.ruДжабраиловА. З.DzhabrailovA. Z.

Джабраилов Адалет Залович, аспирант кафедры «Транспортные сооружения и строительные материалы»

 344002, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1, Россия 

Adalet Z. Dzhabrailov, Postgraduate student of the Department of Transport Structures and Building Materials

 1 Gagarin Square, Rostov-on-Don 344000, Russia 

zalovich84@mail.ruДагестанский государственный технический университетРоссияDaghestan State Technical UniversityRussian FederationМосковский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian FederationДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation202418042024511180186Copyright © Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Труфанова Е.В., Высоковский Д.А., Джабраилов А.З., 20242024Агаханов Э.К., Агаханов М.К., Труфанова Е.В., Высоковский Д.А., Джабраилов А.З.Agakhanov E.K., Agakhanov M.K., Trufanova E.V., Vysokovsky D.A., Dzhabrailov A.Z.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1468Цель

Цель. Исследование влияния конструктивной схемы на динамические характеристики каркаса здания сложной в плане формы.

Метод

Метод. Разработано четыре варианта конструктивных решений каркаса здания сложной формы и построено четыре пространственных конечно-элементных моделей в программном комплексе Лира-САПР. Конечным элементам назначены проектные материалы и сечения. В моделях учтены нагрузки и воздействия в соответствии с действующей нормативной документацией для выбранного района строительства. Грунтовое основание учтено по однопараметрической модели Винклера.

Результат

Результат. Выполнен динамический расчет разработанных моделей каркаса здания, получены частоты, формы собственных колебаний, ускорение верхнего этажа. Полученные результаты сравнивались с нормативными требованиями, рассматривалось их влияние на экономичность проектных решений исследуемого здания.

Вывод

Вывод. Анализ результатов динамического расчета показал, что применение нескольких вариантов проектирования дают возможность выбрать наиболее экономичный вариант каркаса здания. Так же в результате исследования получено, что разрезка каркаса здания сложной формы в плане на простые блоки не всегда эффективна с точки зрения оптимизации динамических характеристик.

Objective

Objective. Investigation of the influence of the design scheme on the dynamic characteristics of the frame of a building of complex shape in plan.

Method

Method. Four variants of structural solutions for the frame of a complex-shaped building have been developed and four spatial finite element models have been built in the Lira-SAPR software package. The final elements are assigned design materials and sections. The models take into account loads and impacts in accordance with the current regulatory documentation for the selected construction area. The ground base is taken into account according to the one-parameter Winkler model.

Results

Results. Dynamic calculation of the developed models of the building frame was performed, frequencies, forms of natural oscillations, acceleration of the upper floor were obtained. The results obtained were compared with the regulatory requirements, their impact on the cost-effectiveness of the design solutions of the building under study was considered.

Conclusion

Conclusion. The analysis of the dynamic calculation results showed that the use of several design options makes it possible to choose the most economical version of the building frame. Also, as a result of the study, it was found that cutting the frame of a complex shape in terms of simple blocks is not always effective from the point of view of optimizing dynamic characteristics.

метод конечных элементовконечно-элементная модельдинамическое воздействиеформы колебанийспектр частот колебанийкаркас зданияfinite element methodfinite element modeldynamic impactwaveformsoscillation frequency spectrumbuilding frameReferencesХомяков И.П. Ветровые воздействия на высотные здания. Аллея науки. 2018. Т.1. № 5 (21). с. 599-604.Khomyakov I.P. Wind influences on high-rise buildings. Alley of Science. 2018; 1(5) (21):599-604. (In Russ)Агаханов, Э.К., Кравченко Г.М., Труфанова Е.В. Регулирование параметров собственных колебаний пространственного каркаса здания. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016. Т. 42, № 3. с. 8-15.Agakhanov, E.K., Kravchenko G.M., Trufanova E.V. Regulation of parameters of natural vibrations of the spatial frame of a building. Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2016; 42(3):8-15. (In Russ)Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Ладная Е.В. Рациональное проектирование элементов пространственного каркаса здания // Инженерный вестник Дона, 2017, №1Kravchenko G.M., Trufanova E.V., Ladnaya E.V. Rational design of elements of the spatial frame of a building. Engineering Bulletin of the Don, 2017: 1(In Russ)Batht K.-J. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice Hall, 1996.с.95-97.Batht K.-J. Finite Element Procedures. New Jersey: Prentice Hall, 1996:95-97.Engel H. Structure Systems. Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt. 1967. с.23-24.Engel H. Structure Systems. Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt. 1967:23-24.Сагдатуллин М.К. Постановка задачи численного моделирования конечных деформаций МКЭ // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/postanovka-zadachi-chislennogo-modelirovaniya-konechnyh-deformatsiymkeSagdatullin M.K. Statement of the problem of numerical modeling of finite deformations via FEM. Bulletin of the Kazan Technological University. 2013: 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/postanovka-zadachichislennogo-modelirovaniya-konechnyh-deformatsiy-mke (In Russ)Агаханов Э.К. О развитии комплексных методов решения задач механики деформируемого твердого тела». Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки, 2013.с. 14-19.Agakhanov E.K. On the development of complex methods for solving problems in the mechanics of a deformable solid. Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Sciences, 2013:14-19. (In Russ)Агаханов Э.К. Вариационные принципы механики конструкций. Неделя науки - 2015. Сборник тезисов докладов XXXVI итоговой НТК преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов, Дагестанский государственный технический университет. Под ред. Т.А. Исмаилова. 2015. с. 118-119.Agakhanov E.K. Variational principles of structural mechanics. In the book: Science week - 2015 Collection of abstracts of reports of the XXXVI final scientific and technical conference of teachers, staff, graduate students and students of the Daghestan State Technical University. Ed. T.A. Ismailov. 2015: 118-119. (In Russ)Агаханов Г.Э. Решение задач механики деформируемого твердого тела с использованием фиктивных расчетных схем //Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - № 3. - 2015.Agakhanov G.E. Solving problems of mechanics of a deformable solid using fictitious calculation schemes. Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2015:3. (In Russ)Агаханов Э.К. Развитие комплексных методов в механике деформируемого твердго тела, Материалы Международной научно-практической конференции, ГГНТУ, г. Грозный, 2015. с. 99-105.Agakhanov E.K. Development of complex methods in the mechanics of deformable solids, Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, Federal State Budgetary Educational Institution of GGNTU, Grozny, 2015: 99-105. (In Russ)Абдуразаков Г.М., Абакаров А.Д. Построение расчетных моделей оценки живучести рамных систем при сейсмическом воздействии в сборнике: вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решения. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2015. с. 58-61.Abdurazakov G.M., Abakarov A.D. Construction of computational models for assessing the survivability of frame systems under seismic impact in the collection: issues of modern technical sciences: a fresh look and new solutions. Collection of scientific papers based on the results of the international scientific and practical conference. 2015: 58-61. (In Russ)Федоров Д.А., Мокляк К.Г. Численное исследование задачи совместного расчета конструкций с основаниями по реализациям в вычислительных комплексах SCAD и «ЛИРА». Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. № 12. с. 97-104.Fedorov D.A., Moklyak K.G. Numerical study of the problem of joint calculation of structures with foundations based on implementations in the SCAD and LIRA computer systems. News of higher educational institutions. Construction. 2011; 12: 97-104. (In Russ)Семенов В.С., Токарский А.В., Абдымомунов Э.Д. Влияние упругих свойств грунтового основания на систему "основание - здание - мансарда". Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2019. Т. 19, № 8. с. 121-126.Semenov V.S., Tokarsky A.V., Abdymomunov E.D. The influence of the elastic properties of the soil foundation on the "base - building - attic" system. Bulletin of the Kyrgyz-Russian Slavic University. 2019; 19 (8): 121-126.Агаханов Э.К., Кравченко Г.М., Осадчий А.С., Труфанова Е.В. Расчет зданий сложной геометрической формы на ветровые воздействия. // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2017. Т. 44. № 2. с. 8-17.Agakhanov E.K., Kravchenko G.M., Osadchiy A.S., Trufanova E.V. Calculation of buildings with complex geometric shapes for wind influences. Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2017; 44 (2): 8-17. (In Russ)Кравченко Г.М., Коробкин А.П., Труфанова Е.В., Лукьянов В.И. Критерии оценки динамических моделей железобетонного каркаса здания, Science Time, 2014, с. 255-260.Kravchenko G.M., Korobkin A.P., Trufanova E.V., Lukyanov V.I. Criteria for evaluating dynamic models of a reinforced concrete building frame, Science Time, 2014: 255-260.Муртазалиев Г.М., Акаев А.И., Пайзулаев М.М. Основные соотношения начального этапа послекритического деформирования конструкций. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013. № 28. с. 90-93.Murtazaliev G.M., Akaev A.I., Paizulaev M.M. Basic relations of the initial stage after critical deformation of structures. Herald of the Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2013; 28: 90-93.Муртазалиев Г.М., Дибиргаджиев А.М. Вариационные принципы механики конструкций. В книге: Неделя науки - 2015. Сборник тезисов докладов XXXVI итоговой НТК преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Под ред. Т.А. Исмаилова. 2015. с. 118-119.Murtazaliev G.M., Dibirgadzhiev A.M. Variational principles of structural mechanics. In the book: Science week - 2015. Collection of abstracts of the XXXVI final scientific and technical conference of teachers, staff, graduate students and students of the Daghestan State Technical University. Ed. T.A. Ismailova. 2015: 118-119. (In Russ)Simbirkin V. Analysis of Reinforced Concrete Loadbearing Systems of Multistorey Buildings. Modern Building Materials, Structures and Techniques: CD-ROM Proceedings of the 8th International Conference, Vilnius, May 19-21, 2004.с.98-99.Simbirkin V. Analysis of Reinforced Concrete Loadbearing Systems of Multistorey Buildings. Modern Building Materials, Structures and Techniques: CD-ROM Proceedings of the 8th International Conference, Vilnius, May 19-21, 2004: 98-99.Кшнякин А.Ю., Цуприк В.Г. Учет изменения прочностных характеристик конструкционных материалов в расчетах долговечности уникальных сооружений на основе динамических параметров сооружения. Евразийский союз ученых. 2018. № 4-1(49). с. 26-33Kshnyakin A.Yu., Tsuprik V.G. Taking into account changes in the strength characteristics of structural materials in calculations of the durability of unique structures based on the dynamic parameters of the structure. Eurasian Union of Scientists. 2018; 4-1(49): 26-33(In Russ)Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Быкадоров Д.А., Борисов М.В. Регулирование напряженно-деформированного состояния уникального здания. Строительство и архитектура – 2022: материалы международной научно-практической конференции факультета промышленного и гражданского строительства, Ростов-на-Дону, 19–21 апреля 2022 года. Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет, 2022. с. 306-307.Kravchenko G.M., Trufanova E.V., Bykadorov D.A., Borisov M.V. Regulation of the stress-strain state of a unique building. Construction and architecture - 2022: materials of the international scientific and practical conference of the Faculty of Industrial and Civil Engineering, Rostov-on-Don, April 19–21, 2022. Rostov-on-Don: Don State Technical University, 2022: 306-307. (In Russ)

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