ДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА РАЦІОНАЛЬНЕ ПРОЕКТУВАННЯ БУДІВЕЛЬ ІЗ ДЕМПФЕРАМИ СУХОГО ТЕРТЯ ЗА ДОПОМОГОЮ МЕТОДІВ ШТУЧНОГО РОЙОВОГО ІНТЕЛЕКТУ

М. Савицький; В. Данішевський; A. Гайдар

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.230221.14.713

Автор(и)

М. Савицький Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна
В. Данішевський Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна
A. Гайдар Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.230221.14.713

Ключові слова:

сейсмостійке будівництво, демпфери сухого тертя, динамічні навантаження, нестаціонарні коливання, ройовий інтелект, раціональне проектування

Анотація

Постановка проблеми. Демпфери сухого тертя широко використовуються для захисту будівель від динамічних та сейсмічних навантажень. Їх перевагами є простота і надійність конструкції, низька вартість, зручність монтажу, а також високі дисипативні характеристики. Визначення місць розташування демпферів всередині будівлі є складним завданням, яке вимагає комплексного аналізу динамічних властивостей споруди і, як правило, не може бути вирішено в рамках стандартних методів проектування. Тому актуальною проблемою є розроблення нових методів розрахунку конструкцій з демпферами сухого тертя, що дозволяють знаходити оптимальні проектні рішення для мінімізації динамічних і сейсмічних впливів.

Мета статті. Розвинути метод рою частинок для визначення місць раціонального розташування демпферів сухого тертя у багатоповерхових каркасних будинках для підвищення їх сейсмічної стійкості.

Висновки. Розроблено аналітичну динамічну модель будинку із демпферами сухого тертя. Розроблено математичну модель сейсмічного навантаження. Досліджено нестаціонарні коливання будинку під дією сейсмічних навантажень. Одержано чисельні розв’язки нелінійних динамічних рівнянь за допомогою методу Рунге-Кутти. Визначено місця раціонального розташування демпферів сухого тертя, які забезпечують мінімальні прискорення та відносні перекоси поверхів. Одержані результати можуть використовуватись при розробленні проектів будівель і споруд із підвищеною стійкістю до сейсмічних і динамічних впливів.

Біографії авторів

М. Савицький, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра залізобетонних і кам’яних конструкцій, Докт. Техн. Наук, Проф.

В. Данішевський, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра будівельної механіки та опору матеріалів, Докт. Техн. Наук, Проф.

A. Гайдар, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

Кафедра технології будівельного виробництва, Ст. Викл.

Посилання

Soong T.T. and Dargush G.F. Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering. Chichester, New York: Wiley, 1997, 368 p.

Nabid N., Hajirasouliha I. and Petkovski M. Adaptive low computational cost optimisation method for performance-based seismic design of friction dampers. Engineering Structures. 2019, vol. 198, pp. 109549-1–

-12.

Ontiveros-Pérez S.P., Miguel L.F.F. and Riera J.D. Reliability-based optimum design of passive friction dampers in buildings in seismic regions. Engineering Structures. 2019, vol. 190, pp. 276–284.

Ontiveros-Pérez S.P., Miguel Letícia F.F. and Miguel Leandro F.F. A new assessment in the simultaneous optimization of friction dampers in plane and spatial civil structures. Mathematical Problems in Engineering. 2017. Article ID 6040986. 18 p.

Mordecai A. Nonlinear Programming: Analysis and Methods. Mineola, NY : Dover Publishing, 2003, 512 p.

Ruszczyński A. Nonlinear Optimization. Princeton, NJ : Princeton University Press, 2006, 464 p.

Simon D. Evolutionary Optimization Algorithms: Biologically-Inspired and Population-Based Approaches to Computer Intelligence. Hoboken, New Jersey : Wiley, 2013, 784 p.

Yang X.S. Nature-Inspired Optimization Algorithms. Amsterdam, Boston : Elsevier, 2014, 300 p.

Karpenko A.P. Sovremennyie algoritmyi poiskovoy optimizatsii. Algoritmyi, vdohnovlennyie prirodoy [Modern search engine optimization algorithms. Algorithms inspired by nature]. Moscow : MGTU im. Baumana Publ., 2017,

p. (in Russian)

Kennedy J. and Eberhart R. Particle Swarm Optimization. Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks. 1995, vol. 4, pp. 1942–1948.

Eberhart R., Shi Yu., Kennedy J. Swarm Intelligence. San Francisco : Morgan Kaufmann, 2001, 512 p.

Poli R. Analysis of the publications on the applications of particle swarm optimization. Journal of Artificial Evolution and Applications. 2008. Article ID 685175. 10 p.

Bonyadi M.R. and Michalewicz Z. Particle swarm optimization for single objective continuous space problems: a review. Evolutionary Computation. 2017, vol. 25, pp. 1–54.

DBN V.1.1-12-2014. BudIvnitstvo u seysmIchnih rayonah UkraYini [Construction in seismic regions of Ukraine]. Ranked from 16.05.2014. Kyiv : Minrehion Ukrainy Publ., 2014, 110 p. (in Ukrainian)

Samani H.R., Mirtaheri M., Zandi A.P. and Bahai H. The Effects of Dynamic Loading on Hysteretic Behavior of Frictional Dampers. Shock and Vibration. 2014, vol. 2014, pp. 181534-1–181534-9.

Korn G. and Korn T. Spravochnik po matematike dlya nauchnyih rabotnikov i inzhenerov [Mathematics reference for scientists and engineers]. Moscow : Nauka Publ., 1974, 832 p. (in Russian)

Shinozuka M. and Jan C.-M. Digital simulation of random processes and its applications. Journal of Sound and Vibration. 1972, vol. 25, pp. 111–128.

Tajimi H. A statistical method of determining the maximum response of a building structure during an earthquake. Proceedings of the 2nd World Conference in Earthquake Engineering, Tokyo, Japan, 1960, pp. 781–797.

Kanai K. An empirical formula for the spectrum of strong earthquake motions. Bulletin of the Earthquake Research Institute. 1961, vol. 39, pp. 85–95.

Seya H., Talbott M.E. and Hwang H.H.M. Probabilistic seismic analysis of a steel frame structure. Probabilistic Engineering Mechanics. 1993, vol. 8, pp. 127–136.

Danishevskyy V.V. and Gaidar A.M. Metod royu chastinok dlya rozv’yazannya zadach nelsiniynoyi optimizatsiyi [Method of rotation of particles to solve the problems of nonlinear optimization]. Visnik Pridniprovskoy i derzhavnoy i akademiyi budivnitstva ta arhitekturi [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Construction]. 2019, no. 6, pp. 18–25. (in Ukrainian)

Danishevskyy V.V. and Gaidar A.M. Optimizatsiya roztashuvannya dempferiv suhogo tertya dlya seysmichnogo zahistu karkasnih budivel za dopomogoyu metodu royu chastinok [Optimization of the location of dry friction dampers for seismic protection of frame buildings using the particles method]. Visnik Odeskoyi derzhavnoyi akademiyi budivnitstva ta arhitekturi [Bulletin of Odessa State Academy of Civil Engineering and Construction]. 2020, vol. 80, pp. 34–42. (in Ukrainian)

Xu S. and Rahmat-Samii Y. Boundary conditions in particle swarm optimization revisited. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007, vol. 55, pp. 760–765.