vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2018-45-3-134-144vdgtu-598Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАTECHNICAL SCIENCE. BUILDING AND ARCHITECTUREСЕЙСМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ СЕЙСМОЗАЩИТЫ С КИНЕМАТИЧЕСКИМИ ОПОРАМИSEISMIC REACTION OF NONLINEAR SYSTEM OF SEISMIC DEFENSE WITH KINEMATIC SUPPORTSАбакаровА. Д.AbakarovA. D.

367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70.

Абакаров Абакар Джансулаевич – доктор технических наук, профессор, кафедра архитектуры.

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala, 367026.

Abakar J. Abakarov – Dr. Sci. (Technical), Prof., Department of architecture.

abakarov@bk.ruЗайнулабидоваХ. Р.ZajnulabidovaH. R.

367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70.

Зайнулабидова Ханзада Рауповна – кандидат технических наук, доцент, кафедра архитектуры.

70 I. Shamilya Ave., Makhachkala, 367026.

Hanzada R. Zainalabidova – Cand. Sci. (Technical), Assoc. Prof., Department of architecture.

hanzada1@mail.ruДагестанский государственный технический университет.РоссияDaghestan State Technical University.Russian Federation201812052019453134144Copyright © Абакаров А.Д., Зайнулабидова Х.Р., 20192019Абакаров А.Д., Зайнулабидова Х.Р.Abakarov A.D., Zajnulabidova H.R.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/598Цель

Цель. Целью исследования является получение формул расчёта вероятностных характеристик сейсмической реакции нелинейной системы сейсмоизоляции с заданной функцией «Сила-перемещение», характерной для системы сейсмоизоляции с кинематическими опорами, и оценка эффективности данной системы сейсмоизоляции в многоэтажных зданиях.

Метод

Метод. Исследования проведены аналитическими методами и численным методом статистических испытаний.

Результат

Результат. Получены аналитические выражения для расчёта среднеквадратического значения перемещения одномассовой системы сейсмоизоляции с кинематическими опорами и графики эффективности применения кинематических опор для сейсмоизоляции многоэтажных зданий, составленные по результатам численных экспериментов методом статистических испытаний.

Вывод

Вывод. Применение кинематических опор, с зависимостью «Сила-перемещение», описываемой заданной в работе нелинейной функцией, позволяет снизить сейсмические нагрузки на здания и перекосы этажей в 2 и более раза. Кинематические фундаменты более эффективны при высокочастотных воздействиях и в зданиях конструктивного решения высотой не более 5 этажей.

Objectives

Objectives. The aim of the study is to obtain formulae for calculating probability of seismic response characteristics of nonlinear seismic isolation system with the specified function "force-shifting", characteristic of seismic isolation system with kinematic pillars and score the effectiveness of this system of seismic isolation in multi-storey buildings.

Method

Method. The studies were performed analytical techniques and numerical method of statistical tests.

Result

Result. Analytical expressions to calculate the mean square value of one massive seismic isolation system with displacement kinematic pillars and the effectiveness of the application of graphs of kinematic seismic isolation bearings for multi-storey buildings based on the results of numerical experiments using the method of statistical tests.

Conclusion

Conclusion. Application of kinematic supports, with "power-move" described by the specified in the work of a non-linear function, allows you to reduce the seismic loads on buildings and distortions of floors 2 or more times. Kinematic bases are more effective when high-frequency effects and in the buildings of the constructive solution of a height of not more than 5 floors.

система сейсмоизоляциикинематические опорыупруго-нелинейная зависимость «Сила-перемещение»дифференциальное уравнение движенияуравнение Колмагоровасейсмическая реакция одномассовой системы сейсмоизоляциимногоэтажные здания с кинематическими фундаментаминестационарный случайный процессметод статистических испытанийсейсмические нагрузкиперекосы этажейseismic isolation systemkinematic supportselastic-nonlinear dependence "force-shift-ing"differential equation of motionKolmagorova equationseismic response of one massive seismic isolation systemsmezzanine buildings with foundationskinematic Nonstationary random processa method of statistical testsseismic loadsdistortions of floorsReferencesАйзенберг, Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов / Я.М. Айзенберг. – М.: Стройиздат, 1976. - 229 с.Ayzenberg, YA.M. Sooruzheniya s vyklyuchayushchimisya svyazyami dlya seysmicheskikh rayonov / YA.M. Ayzenberg. – M.: Stroyizdat, 1976. - 229 s. [Eisenberg, J.M. Buildings with vykljuchajushhimisja links for seismic areas /J.M. Eisenberg. - M.: Stroiizdat, 1976. - 229 p. (In Russ)]Поляков, В.С. Современные методы сейсмозащиты зданий / В.С. Поляков, Н.Ш. Килимник, А.В. Черкашин. - М.: Стройиздат, 1989.-320 с.Polyakov, V.S. Sovremennyye metody seysmozashchity zdaniy / V.S. Polyakov, N.SH. Kilimnik, A.V. Cherka-shin. - M.: Stroyizdat, 1989.-320 s. [Polyakov V.S. Modern methods of seismic protection of buildings /V.S Polyakov, N.SH. Kylymnyk., A.V. Cherkashin. - M.: Stroiizdat, 1989.-320 p. (In Russ)]Черепинский, Ю.Д. К сейсмостойкости зданий на кинематических опорах /Основания, фундаменты и механика грунтов / Ю.Д. Черепинский. - 1972.-№3.- С.13-15Cherepinskiy, YU.D. K seysmostoykosti zdaniy na kinematicheskikh oporakh /Osnovaniya, fundamenty i me-khanika gruntov / YU.D. Cherepinskiy. - 1972.-№3.- S.13-15 [Cherepinskij, Y.D. The earthquake resistance of buildings on kine-matic/base supports, foundations and soil mechanic / Y.D. Cherepinskij. -1972.-№3.- P.13-15. (In Russ)]Черепинский, Ю.Д. Сейсмоизоляция зданий (сборник статей) / Ю.Д. Черепинский - Москва, 2009.-358 с.Cherepinskiy, YU.D. Seysmoizolyatsiya zdaniy (sbornik statey) / YU.D. Cherepinskiy - Moskva, 2009.-358 s. [Cherepin-skij, Y.D. seismic isolation buildings (collection of articles)/Y.D. Cherepinskij-Moscow, 2009. - 358 p. (In Russ)]Савинов, О.А. Сейсмоизоляция сооружений (концепция, принципы устройства, особенности расчёта) //О.А. Савинов / Избранные статьи и доклады "Динамические проблемы строительной техники". - Санкт-Петербург, 1993. - С.155-178.Savinov, O.A. Seysmoizolyatsiya sooruzheniy (kontseptsiya, printsipy ustroystva, osobennosti raschota) //O.A. Savinov / Izbrannyye stat'i i doklady "Dinamicheskiye problemy stroitel'noy tekhniki". - Sankt-Peterburg, 1993. - S.155-178. [Savinov, O.A. Seismic isolation structures (concept, principles, especially calculation devices)//O.A. Savinov /Featured articles and reports "Dynamic problems of construction machinery". -St. Peterburg, 1993. - P. 155-178. (In Russ)]Уздин, А.М. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений // А.М. Уз-дин, Т.А. Сандович, Самих Амин Аль-Насер-Мохомад. -СПБ.: Изд. ВНИИГ, 1993. - 175 с.Uzdin, A.M. Osnovy teorii seysmostoykosti i seysmostoykogo stroitel'stva zdaniy i sooruzheniy // A.M. Uzdin, T.A. Sandovich, Samikh Amin Al'-Naser-Mokhomad. -SPB.: Izd. VNIIG, 1993. - 175 s. [Uzdin, A.M. Foundations of the theory of seismic and earthquake-proof construction of buildings and structures//A.M. Uzdin, T.A. Sandovich, Amin Al-Nasser-Mohomad. -St. Petersburg: Izd. VNIIG, 1993. -175 p. (In Russ)]Уздин, А.М. Сейсмостойкие конструкции транспортных зданий и сооружений / /А.М. Уздин, С.В. Елизаров, Т.А. Белаш. - М.: ФГБОУ Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2012. - 500 с.Uzdin, A.M. Seysmostoykiye konstruktsii transportnykh zdaniy i sooruzheniy / /A.M. Uzdin, S.V. Yeliza-rov, T.A. Belash. - M.: FGBOU Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transpor-te, 2012. - 500 s. [Uzdin, A.M. Earthquake resistant constructions of buildings and structures //A.M. Uzdin, S.V. Elizarov, T.A. Belash. - М.: FEDERAL training centre for education on rail safety 2012. -500 p. (In Russ)]Skiner, R.I. An introduction to seismic isolation / R.I. Skiner, W.H. Robinson, G.H. McVerry.-New Zealand: John Wiley & Sons, 1993. - 353 p.Skiner, R.I. An introduction to seismic isolation / R.I. Skiner, W.H. Robinson, G.H. McVerry.-New Zealand: John Wiley & Sons, 1993. - 353 p.Kelly, J.M. Earthquake resistant design with rubber. Springer. 1997, Kelly, J.M. Earthquake resistant design with rubber. Springer / J.M. Kelly. - London: Springer - Verl., 1997. - 243 p.Kelly, J.M. Earthquake resistant design with rubber. Springer. 1997, Kelly, J.M. Earthquake resistant design with rubber. Springer / J.M. Kelly. - London: Springer - Verl., 1997. - 243 p.Назин, В.В. Индустриализация строительства сооружений сейсмостойкой конструкции / В.В. Назин. - Киев: Будивельник, 1977. - 90 с.Nazin, V.V. Industrializatsiya stroitel'stva sooruzheniy seysmostoykoy konstruktsii / V.V. Nazin. - Kiyev: Budivel'nik, 1977. - 90 s. [Nazin, V. V. Industrialization of construction of earthquake-resistant structures / V. V. Nazin. - Kiev: Budiv-elnik, 1977. - 90 p. (In Russ)]Курзанов, А.В. Натурные исследования трёхэтажного фрагмента и пятиэтажного здания на сейсмоизолирующих опорах // А.В. Курзанов, А.М. Ахмедов // Эксперсс-информация ВНИИИС. Сер. 14. Сейсмостойкое строительство. 1994. - Вып. 2-3. - С. 24-32.Kurzanov, A.V. Naturnyye issledovaniya trokhetazhnogo fragmenta i pyatietazhnogo zdaniya na seysmoizo-liruyush-chikh oporakh // A.V. Kurzanov, A.M. Akhmedov // Eksperss-informatsiya VNIIIS. Ser. 14. Seysmostoy-koye stroitel'stvo. 1994. - Vyp. 2-3. - S. 24-32. 1 [Kurzanov, A. V. Field studies of a three-story fragment and five-storey buildings with seismic isolation bearings // V. A. Kurzanov, A. M. Akhmedov // Express-information de La direction. Ser. 14. Earthquake engi-neering. 1994. - Vol. 2-3. - P. 24-32. (In Russ)]Черепинский, Ю.Д. Сейсмоизоляция жилых зданий / Ю.Д. Черепинский. - Алма-Аты, 2003. -157 с.Cherepinskiy, YU.D. Seysmoizolyatsiya zhilykh zdaniy / YU.D. Cherepinskiy. - Alma-Aty, 2003. -157 s. [Cherepansky J. D., seismic isolation of residential buildings / yd Cherepansky. - Alma-ATA, 2003. -157 p. (In Russ)]Аубакиров, А.Т. Особенности задания сейсмического воздействия для обоснования проекта сейсмоизолирую-щих фундаментов / А.Т. Аубакиров // Известия ВНИИГ. – 1989. - Т. 212. - С. 102 - 109Aubakirov, A.T. Osobennosti zadaniya seysmicheskogo vozdeystviya dlya obosnovaniya proyekta seysmoizo-liruyush-chikh fundamentov / A.T. Aubakirov // Izvestiya VNIIG. – 1989. - T. 212. - S. 102 - 109 [Aubakirov, T. A. features of setting of the seismic impact for substantiation of the project of seismic isolation foundations / A. T. Aubakirov // Izvestiya VNIIG. - 1989. - Vol. 212. - P. 102 – 109. (In Russ)]Юсупов А.К. Проектирование сейсмостойких зданий на кинематических опорах /А.К. Юсупов – Махачкала: Издательство «Лотос», 2006. - 422 с.Yusupov A.K. Proyektirovaniye seysmostoykikh zdaniy na kinematicheskikh oporakh /A.K. Yusupov – Makhach-kala: Izdatel'stvo «Lotos», 2006. - 422 s. [Yusupov A. K., earthquake resistant Design of buildings on kinematic supports /A. K. Yusupov – Makhachkala: Publishing house "Lotus", 2006. – 422 с. (In Russ)]Авидон Г.Э., Карлина Е.А. Особенности колебаний зданий зданий с сейсмоизолирующими фундаментами / А.М. Курзанова и Ю.Д. Черпинского // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. №1, 2008. - С. 42–44.Avidon G.E., Karlina Ye.A. Osobennosti kolebaniy zdaniy zdaniy s seysmoizoliruyushchimi fundamenta-mi / A.M. Kurzanova i YU.D. Cherpinskogo // Seysmostoykoye stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzheniy. №1, 2008. - S. 42–44. [Avidan G. E., Carlin, E. A. Vibration Characteristics of buildings with seismic isolation Foundation / Kurzanov A. M. and J. D. Karpinskogo // Earthquake-resistant construction. Safety of structures. No. 1, 2008. C. 42-4415. Dwight, G.B. Tables of integrals and other mathematical formulas /G.B. Dwight - M.: Science, 1977. - 224 p. (In Russ)]Абакаров А.Д. Влияние параметров нелинейности на сейсмическую реакцию зданий с кинематическими опорами / А.Д. Абакаров, Х.Р. Зайнулабидова / Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. №6, 2003. - С. 35-38.Abakarov A.D. Vliyaniye parametrov nelineynosti na seysmicheskuyu reaktsiyu zdaniy s kinematicheskimi oporami / A.D. Abakarov, KH.R. Zaynulabidova / Seysmostoykoye stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzheniy. №6, 2003. - S. 35-38. [Abakarov A. D. Influence of parameters of nonlinearity on the seismic response of buildings with kinematic supports / D. A. Abakarov, R. H. Zainalabidov / Earthquake-resistant construction. Safety of structures. No. 6, 2003. P. 35-38 (In Russ)]Тихонов, В.И. Марковские случайные процессы / В.И. Тихонов, М.А. Миронов - М.: Совет. радио, 1977. - 485 с.Tikhonov, V.I. Markovskiye sluchaynyye protsessy / V.I. Tikhonov, M.A. Mironov - M.: Sovet. radio, 1977. - 485 s. [Tikhonov, V. I. Markov random processes / V. I. Tikhonov and M. A. Mironov, M.: the Council. radio, 1977. - 485 p. (In Russ)]Гусев, А.С. Расчёт конструкций при случайных воздействиях / А.С. Гусев, В.А. Светлицкий - М.: Машиностроение, 1984. - 240 с.Gusev, A.S. Raschot konstruktsiy pri sluchaynykh vozdeystviyakh / A.S. Gusev, V.A. Svetlitskiy - M.: Ma-shinostroy-eniye, 1984. - 240 s. [Gusev, A. S. analysis of structures for random effects / A. S. Gusev, V. A. Svetlitsky - M.: Mashi-nostroenie, 1984. - 240 p. (In Russ)]Кириков Б.А. Расчёт нелинейных систем с одной степенью свободы на интенсивные сейсмические воздействия / Б.А. Кириков – Строительная механика и расчёт сооружений. №5, 1983. С. 38-42.Kirikov B.A. Raschot nelineynykh sistem s odnoy stepen'yu svobody na intensivnyye seysmicheskiye voz-deystviya / B.A. Kirikov – Stroitel'naya mekhanika i raschot sooruzheniy. №5, 1983. S. 38-42. [Kirikov B. A. calculation of the nonlin-ear systems with one degree of freedom for intensive seismic effects / B. A. Kirikov – the Building mechanics and calculation of structures. No. 5, 1983. - P. 38-42. (In Russ)]Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т./Ред. Совет. В.Н. Челомей (пред.) – М. Машиностроение, 1979 – т.2. Колебания нелинейных механических систем /Под. Ред. Н.Н. Блехмана. – 1979 – 351 с.Vibratsii v tekhnike: Spravochnik v 6-ti t./Red. Sovet. V.N. Chelomey (pred.) – M. Mashinostroyeniye, 1979 – t.2. Kolebaniya nelineynykh mekhanicheskikh sistem /Pod. Red. N.N. Blekhmana. – 1979 – 351 s. [Vibration in engineering: Handbook in 6 volumes/Ed. Council. V. N. Chelomey (pred.)- M. mechanical engineering, 1979-vol. 2. Oscillations of non-linear mechanical systems / Sub. Ed. N. N. Blechman. 1979. – 351 p. (In Russ)]Двайт, Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы /Г.Б. Двайт - М.: Наука, 1977. - 224 с.Dvayt G.B. Tablitsy integralov i drugiye matematicheskiye formuly /G.B. Dvayt - M.: Nauka, 1977. - 224 s.[Dwight H. B. Tables of integrals and other mathematical formulas /H. B. Dwight, M.: Nauka, 1977. - 224 p. (In Russ)]

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