ДИНАМИКА СООРУЖЕНИЙ

— раздел строит, механики, в к-ром рассматриваются методы определения колебаний конструкций, вызываемых действием динамич. нагрузок, а также способы уменьшения колебаний. Динамические нагрузки характеризуются настолько быстрым изменением во времени их величины или направления или точки приложения, что вызывают в элементах конструкции значительные силы инерции. Следствием этого являются колебания конструкций, которые необходимо учитывать при расчете сооружения. Таковы нагрузки от работающих, машин с неуравновешенными массами, сейсмич. нагрузки, пульсирующее действие ветра и т. д. Колебательный характер изменения во времени имеют не только перемещения точек сооружения, но и возникающие при этом внутренние усилия в его элементах. Цель динамики сооружений — создание надежных методов динамич. расчета сооружений, обеспечивающих определение перемещений и усилий в элементах сооружения. Величины допустимых колебаний определяются требованиями прочности и долговечности строит, конструкций, а для зданий и сооружений, в к-рых находятся люди или действуют точные станки и приборы,— также требованием безвредного влияния их на людей или на работу точного оборудования. Значение динамики сооружений как науки возрастает по мере развития техники, повышения мощностей и скоростей оборудования, точности и чувствительности аппаратуры. Динамика сооружений тесно связана с более старой наукой — статикой сооружений, используя (на основе принципа Д'Аламбера) разработанные методы (методы сил, перемещений, начальных параметров и др.). При этом вопрос о прочности и долговечности сооружения может быть решен только на основе сочетания двух расчетов — статического и динамического. Вместе с тем, динамика сооружений неразрывно связана с общей теорией колебаний, т. к. механич. колебания (сооружений и машин) и электромагнитные колебания анализируются одним математич. аппаратом. Однако Д. с. имеет существенные особенности в расчетных схемах и параметрах, определяющих специфику ее методов и выводов.

По методам исследования различают динамику сооружений теоретическую и экспериментальную. Теоретич. Д. с. разрабатывает аналитические методы определения частот и форм собственных колебаний сооружений, а также перемещений и внутренних усилий, возникающих в сооружениях под действием динамических нагрузок.

Экспериментальная динамика сооружений изучает динамич. нагрузки на сооружения и динамич. характеристики строительных материалов и конструкций. К динамич. нагрузкам, изучаемым экспериментально, относятся: незакономерные циклические (сейсмические, ветровые и пр.); подвижные (краны, ж.-д. и автодорожный транспорт и пр.); периодические от роторных машин (центрифуг, турбин, вентиляторов); ударные (копры, молоты и пр.); пульсации давления газов и жидкостей (в водоводах, котлах и пр.) и т. п. Динамические характеристики материалов и конструкций: динамический модуль упругости; внутреннее трение и внешние сопротивления, обусловливающие рассеяние энергии колебаний; предел выносливости (усталости) материалов и соединений конструкций (заклепочных, сварных); пределы прочности и текучести материалов при импульсах и ударах (высоких скоростях деформирования). Ряд вопросов динамики сооружений может быть изучен только аналитическим и экспериментальным методами совместно. Так, законченное изучение незакономерных нагрузок требует обработки опытных данных методами теории случайных процессов. Разработка теории внутреннего трения в материалах и конструкциях базируется на опытном изучении внутреннего поглощения энергии колебаний. Надежность применяемых в Д. с. расчетных схем может быть проверена только опытным путем.

В динамике сооружений выделяются разделы в зависимости от характера динамич. нагрузок, конструктивных форм сооружений, требований, предъявляемых к сооружению. Основные разделы: общие принципы и методы теории линейных и нелинейных колебаний; динамика пром. зданий; динамика фундаментов машин; теория сейсмостойкости сооружений; динамика мостов и подкрановых конструкций; динамика высоких и гибких сооружений.

Всякая упругая система характеризуется числом степеней свободы — числом независимых геометрич. параметров, определяющих положение всех масс системы. В зависимости от числа степеней свободы конструкция может иметь неск. частот и соответственно форм собственных колебаний, в простейшем случае—одну. Возрастающая последовательность этих частот называется спектром частот собственных колебаний конструкции. Спектр частот и соответствующие им формы собственных колебаний являются важными динамич. характеристиками конструкции. Знание этих характеристик позволяет еще до расчета сооружения на динамич. нагрузку предугадать качественную картину вынужденных колебаний, максимально сократить этот расчет и указать невыгодные значения частот периодических сил, продолжительности кратковременных сил и координат точек приложения сил.

К методам уменьшения колебаний сооружения относятся: изменение схемы и жесткости сооружения; виброизоляция машин с динамич. нагрузками; установка динамич. гасителей вибрационного, ударного и др. типов; применение устройств, сокращающих длительность процесса пуска и остановки машин, и др. Виброизоляция, как наиболее эффективный и экономичный метод борьбы с колебаниями сооружений, начинает широко применяться в промышленности.

Решение нек-рых вопросов виброизоляции, оценки допускаемых колебаний в точных производствах, проектирования ускорителей остановки машин, физиологического воздействия колебаний на людей требует комплексного участия строителей, машиностроителей, технологов, электриков и врачей.

Лит.: Тимошенко С. П., Колебания в инженерном деле, пер. с англ., М., 1959; Филиппов А. П., Колебания упругих систем, Киев, 1956; Снитко Н. К., Динамика сооружений, Л.—М., 1960; Рабинович И. М., Основы динамического расчета сооружений на действие мгновенных или кратковременных сил, М.— JI., 1945; Сорокин Е. С., Динамический расчет несущих конструкций зданий, М., 1956: Инструкция по проектированию и расчету несущих конструкций

  ВОЗМОЖНЫХ ВИРТУАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ПРИНЦИП принцип Лагранжа ...

  ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ. Динамика давления ...

  Действующая классификация объединяет основные фонды в 10 групп ...

  Системы водоснабжения и канализации. Для инженерно-технических ...