Новые задачи динамики сооружений при диагностике и мониторинге технического состояния конструкций

Abstract

RU: Цель. Поиск наиболее актуальных задач и способов использования динамических расчетов и динамических характеристик – как способа диагностики и оценки технического состояния строительных объектов. Методика. Предлагается использование комплекса теоретических и экспериментальных исследований и работ: применение программных комплексов с использованием метода конечных элементов (МКЭ); составление систем дифференциальных уравнений линейных и нелинейных колебаний статико-динамических моделей сооружений и решение их численными методами; экспериментальные методы измерения уровней колебаний, лабораторное тестирование виброизмерительной аппаратуры. Результаты. До недавнего времени результаты динамических испытаний по указаниям нормативов входили в перечень работ по проведению специальных обследований. В существующих нормативах по проектированию и расчетам сооружений динамические характеристики не связаны с диагностикой сооружений. Проведение полного или выборочного обследования с затрудненным доступом к нераскрытым узлам и поверхностям требует огромных затрат сил и средств, измерительно-приборной базы, высококвалифицированных кадров. В этой связи следует развивать возможности такого, например, варианта неразрушающих методов контроля, как натурные вибродинамические испытания – которые позволят по величинам динамических откликов (частоты и формы, амплитуды колебаний) определить наличие возможных повреждений (и даже локализовать их местоположение). Этот способ, во-первых, является количественной оценкой и некоторым образом характеризует качество технического состояния отдельных конструктивных элементов и сооружения в целом. На базе конкретных задач по обследованию промышленных и других сооружений создавались такие варианты динамических паспортов: вибротехнологический; виброэкологический; сейсмодинамический (в т.ч. – в задачах промышленной, городской и транспортной сейсмики) и др. Авторами созданы эффективные методики проведения теоретических исследований линейных и нелинейных колебаний сооружений с различными демпфирующими устройствами. Научная новизна. Приведенные результаты и методики использования комплексного подхода к диагностике сооружений - с учетом нелинейностей в моделях (а также присоединенных устройств для снижения уровня колебаний) получены и применены впервые. Практическая значимость. Данные методики позволяют выполнять вибродинамическую диагностику строительных объектов, что является альтернативным (обычному обследованию) способом. Данная методика применена на ряде сложных строительных объектов.

UK: Мета. Пошук найбільш актуальних завдань і способів використання динамічних розрахунків і динамічних характеристик - як способу діагностики й оцінки технічного стану будівельних об'єктів. Методика. Пропонується використання комплексу теоретичних і експериментальних досліджень і робіт: застосування програмних комплексів з використанням методу кінцевих елементів (МКЕ); складання систем диференціальних рівнянь лінійних і нелінійних коливань статико-динамічних моделей споруд і рішення їх чисельними методами; експериментальні методи виміру рівнів коливань, лабораторне тестування вібровимірювальної апаратури. Результати. Донедавна результати динамічних випробувань по вказівках нормативів входили в перелік робіт із проведення спеціальних обстежень. В існуючих нормативах по проектуванню й розрахункам споруд динамічні характеристики не пов'язані з діагностикою споруд. Проведення повного або вибіркового обстеження з утрудненим доступом до нерозкритих вузлів і поверхонь вимагає величезних витрат сил і засобів, вимірювально-приладової бази, висококваліфікованих кадрів. У цьому зв'язку варто розвивати можливості такого, наприклад, варіанта неруйнуючих методів контролю, як натурні вібродинамічне випробування - які дозволять по величинах динамічних відгуків (частоти й форми, амплітуди коливань) визначити наявність можливих ушкоджень (і навіть локалізувати їхнє місце розташування). Цей спосіб, по-перше, є кількісною оцінкою й деяким чином характеризує якість технічного стану окремих конструктивних елементів і споруди в цілому. На базі конкретних завдань по обстеженню промислових і інших споруд створювалися такі варіанти динамічних паспортів: вібротехнологічний; віброекологічний; сейсмодинамічний (у т.ч. - у завданнях промислової, міської й транспортної сейсміки) і ін. Авторами створені ефективні методики проведення теоретичних досліджень лінійних і нелінійних коливань споруд із різними пристроями, що демпфірують. Наукова новизна. Наведені результати й методики використання комплексного підходу до діагностики споруд - з врахуванням нелінійностей у моделях (а також приєднаних пристроїв для зниження рівня коливань) отримані й застосовані вперше. Практична значимість. Дані методики дозволяють виконувати вібродинамічну діагностику будівельних об'єктів, що є альтернативним (звичайному обстеженню) способом. Дана методика застосована на ряді складних будівельних об'єктів.

EN: Purpose. Search for the most urgent tasks, and how to use dynamic analysis and dynamic performance - as a way to diagnose and evaluate the technical condition of construction sites. Methodology. It is proposed to use the complex theoretical and experimental research and work: the use of software systems using the finite element method (FEM); compilation of systems of differential equations of linear and nonlinear oscillations of the static-dynamic models of buildings and their numerical solution methods; experimental methods for measuring vibration level, vibration measurement laboratory testing equipment. Findings. Until recently, the results of dynamic tests on the instructions of standards included in the list of works of special surveys. The existing regulations on the design and calculation of dynamic characteristics of structures not connected with diagnostics facilities. A complete sample survey or with difficult access to undiscovered sites and surface requires enormous effort and resources, measurement and instrument base, highly qualified personnel. In this connection, it should develop the capacity of such, for example, variants of non-destructive methods of control as vibrodynamic situ tests - which will allow for the values of the dynamic response (frequency and form, the oscillation amplitude) to determine possible damage (and even locate their location). This method is, firstly, a quantitative assessment and characterizes some quality of the technical state of the individual components and structures in general. On the basis of specific targets for inspection of industrial and other structures set up such options of dynamic passports: vibrotehnologic; vibroekologic; seismodynamic (including - in the problems of industrial, urban transport and seismic), and others. The authors developed effective methods of theoretical studies of linear and nonlinear vibrations of structures with different damping devices. Originality. The results and methods of use of an integrated approach to the diagnosis of structures - taking into account the non-linearities in the model (as well as the connected devices to reduce fluctuations) were obtained and used for the first time. Practical value. These methods allow you to perform diagnostics vibrodynamic construction projects, which is an alternative (conventional survey) method. This methodology is applied in a number of complex building projects.