ДВОВИМІРНІ БЕТОННО-ГУМОВІ ПЕРІОДИЧНІ КОНСТРУКЦІЇ ДЛЯ ЗАХИСТУ БУДІВЕЛЬ ВІД ВІБРАЦІЙ ТА СЕЙСМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Анотація

У статті розглянуто проблему захисту будівель і споруд від вібраційних та сейсмічних впливів за допомогою періодичних бетонно-гумових структур, здатних формувати заборонені зони для пружних хвиль у заданих частотних діапазонах. Актуальність дослідження зумовлена потребою створення фундаментних систем, які забезпечують ефективне послаблення динамічних навантажень без істотного ускладнення конструктивної схеми та можуть бути використані в інженерній практиці для задач віброзахисту й сейсмоізоляції. Досліджено дві двовимірні бетонно-гумові періодичні конструкції: двошарову та тришарову з важким внутрішнім ядром. Чисельне моделювання виконано методом скінченних елементів у межах плоскої задачі теорії пружності з використанням умов періодичності Флоке-Блоха. Для обох конфігурацій визначено межі першої повної забороненої зони та простежено їх зміну залежно від площової частки включення. Показано, що збільшення частки включення приводить до зниження нижньої межі забороненої зони, однак одночасно супроводжується зменшенням її ширини. Установлено, що двошарова конструкція формує ширшу заборонену зону, тоді як тришарова конфігурація забезпечує зміщення робочого частотного діапазону в нижчу область. Отримані результати підтверджують перспективність двовимірних бетонно-гумових періодичних конструкцій для задач віброзахисту та сейсмоізоляції фундаментних систем. Мета статті полягає у чисельному дослідженні та порівняльному аналізі двошарової і тришарової двовимірних бетонно-гумових періодичних конструкцій з метою встановлення впливу їхньої геометрії на положення та ширину першої повної забороненої зони, а також у визначенні конфігурацій, найбільш перспективних для задач віброзахисту та сейсмоізоляції будівель. Висновок. Проведене дослідження показало, що двошарова і тришарова бетонно-гумові періодичні конструкції реалізують різні механізми формування ефективного робочого діапазону: двошарова конфігурація є доцільнішою у випадках, коли пріоритетом є ширина забороненої зони, тоді як тришарова ‒ коли необхідно знизити нижню межу частотного відсікання. Отримані результати можуть бути використані як основа для подальшого проєктування періодичних віброзахисних і сейсмоізоляційних фундаментних систем.