Экспериментальное исследование динамических характеристик точечно опертых квадратных плит

Введение. Разработка методов определения частот и форм колебаний, а также динамических реакций тонких плит с различными системами опирания, в том числе опирающихся на точечные опоры, является актуальной задачей, решению которой посвящена настоящая работа. Цель работы — разработка экспериментальных методов определения частот и форм собственных колебаний тонких точечно опертых квадратных сплошных плит и плит с отверстиями.

Материалы и методы. Приводится методика и анализ результатов экспериментальных исследований динамических характеристик квадратных сплошных плит и плит с отверстиями.

Результаты. В данной работе определены частоты собственных колебаний квадратных плит со свободными краями, опирающиеся на точечные опоры; получены зависимости частот колебаний плит от координат точечных опор и размеров симметрично расположенных отверстий; определено расположение точечных опор, при котором основная частота свободных колебаний плиты является максимальной; экспериментально определены частоты, формы и декременты колебаний квадратных плит, опертых на четыре точечных опоры, а также влияния наличия отверстий и степени защемления опор на динамические характеристики этих плит.

Выводы. Сравнение экспериментальных и теоретических значений частот собственных колебаний плит показало их хорошее сходство. Полученные в работе результаты могут быть применены при динамических и сейсмических расчетах точечно опертых квадратных плит покрытий.

1. Abovyan A.G. Way of simulating of seismic impact on building and structures // XXVII RSP seminar TFoCE, Zilina. 2019. DOI: 10.1088/1757-899X/661/1/012024

2. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р. Расчет железобетонных плит на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 2 (35). С. 107–110.

3. Бержинская Л.П., Бержинский Ю.А., Киселев Д.В., Ордынская А.П. Идентификация динамической модели по результатам вибрационных испытаний фрагмента бетонного каркаса с использованием безригельного каркаса с использованием ВК SCAD, CAD Master // Архитектура и строительство. 2007. № 2. C. 94–98.

4. Абовян А.Г., Абовян Ар.Г. Исследование графиков колебаний зданий и сооружений при воздействии реальных землетрясений // Сборник научных трудов ЕрГУАС. Ереван, 2003. Т. 2. С. 1–3.

5. Абовян А.Г., Абовян Ар.Г., Абовян Г.А. Зависимость декремента затухания от форм колебаний плит // Сборник научных трудов ЕрГУАС. Ереван, 2001. Т. 3. С. 5–7.

6. Амбарцумян В.А., Абовян А.Г. Колебания круглой плиты при кинематическом возбуждении точечных опор // Инженерные проблемы строительной механики : межвузов. сб. науч. трудов. 1990. С. 80–84.

7. Chiaia B., Kumpyak O., Maksimov V., Placidi L. Experimental analysis and Modeling of two-way reinforced concrete slabs over different kinds of yielding supports under short-term dynamic loading // Engineering Structures. 2015. Vol. 96. Pp. 88–99. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.03.054

8. Kezmane A., Placidi L., Chiaia B., Kumpyak O., Maksimov V. 3D modelling of reinforced concrete slab with yielding supports subject to impact load // European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2017. Vol. 21. Issue. 7–8. Pp. 988–1025. DOI: 10.1080/19648189.2016.1194330

9. Кумпяк О.Г., Мещеулов Н.В. Прочность сжато-изгибаемых железобетонных конструкций по наклонным сечениям при податливых опорах при динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета, 2014. № 6 (47). С. 70–80.

10. Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Koko-rin D.N. Strength of concrete structures under dynamic loading // AIP Conference Proceedings : Proceedings of the II All-Russian Scientific Conference of Young Scientists “Advanced Materials in Technology and Construction”. 2016. P. 070006. DOI: 10.1063/1.4937876

11. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Максимов В.Б. Исследование железобетонных плит, опертых по контуру на жесткие и податливые опоры, при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета, 2013. № 1 (38). С. 69–76.

12. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Максимов В.Б. Железобетонные плиты на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении // Бетон и железобетон, 2014. № 5. С. 16.

13. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р. Экспериментальные исследования опертых по контуру железобетонных плит с распором // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 3 (50). С. 113–120.

14. Kumpyak O.G., Mescheulov N.V. Numerical simulation of yielding supports in the shape of annular tubes under static and short-term dynamic loading // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2017. Vol. 13. Issue 4. Pp. 103–113.009.

15. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Кокорин Д.Н., Максимов В.Б. Прочность и деформативность железобетонных балок и плит на податливых опорах при интенсивном динамическом нагружении // Бетон и железобетон — взгляд в будущее. Науч. труды III Всеросс. (II Международ.) конф. по бетону и железобетону : в 7 т. 2014. С. 315–325.

16. Кумпяк O.Г., Галяутдинов З.Р. Деформирование железобетонных плит на податливых опорах при динамических воздействиях // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, 2017. № 1. С. 28–34.

17. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р. Прочность и деформативность опертых по контуру железобетонных плит с распором // Общество. Наука. Инновации (НПК-2021) : сб. ст. XXI Всеросс. науч.-практ. конф. Киров, 2021. С. 472–478.

18. Кумпяк О.Г., Мещеулов Н.В. Экспериментальное исследование наклонных сечений сжатых железобетонных конструкций на податливых опорах при поперечном кратковременном динамическом воздействии // Современные проблемы расчета железобетонных конструкций, зданий и сооружений на аварийные воздействия. М., 2016. С. 213–217.

19. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р. Исследование динамического деформирования железобетонных плит на податливых опорах // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 1 (54). С. 107–115.

20. Алявдин П.В., Музычкин Ю.А. Анализ динамической модели фрагмента перекрытия здания // Вестник Белорусско-Российского университета. 2010. № 1 (26). С. 137–143.

21. Алявдин П.В., Музычкин Ю.А. Свободные колебания плитно-балочного фрагмента перекрытия зданий // Механика машин, механизмов и материалов, 2009. № 1. С. 162–167.

22. Педиков А.В. Исследование сжато-изгибаемых железобетонных конструкций на податливых опорах при кратковременном динамическом нагружении : дис. … канд. техн. наук. Томск, 2006. 171 с.

23. Босаков С.В., Мордич А.И., Карякин А.А., Сонин С.А., Дербенцев И.С., Попп П.В. Результаты испытаний нагружением сборно-монолитного перекрытия, опертого на несущие стены многоэтажного здания // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 2. С. 35–42.

24. Айвазов Р.Л., Лапицкий И.В. Сборное перекрытие, опертое по контуру и работающее с поперечным распором // Бетон и железобетон. 1991. № 11. С. 7–9.

25. Босаков С.В., Мордич И.В., Симбиркин Н.В. К повышению несущей способности и жесткости перекрытий, образованных многопустотными плитами // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 4. С. 30–36.

26. Назаров Ю.П., Жук Ю.Н., Симбиркин Н.В. Автоматизированное проектирование плоских монолитных и сборно-монолитных дисков перекрытий каркасных зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2006. № 10. С. 48–50.

27. Алявдин П.В., Мордич А.И., Белевич В.Н. Прочность и деформации сборно-монолитных дисков перекрытий при сдвиге в их плоскости // Бетон и железобетон. 2014. № 2. С. 13–18.

28. Hatch M.R., Raton B. Vibration simulation using MATLAB and ANSYS // Chapman and Hall. CRC, 2001. 654 p.

29. Абовян Г.А., Абовян А.Г. Экспериментальное исследование колебаний круглых плит, опертых на точечные опоры // Известия НАН РА и ГИУА. 1999. С. 7–12.

30. Абовян А.Г., Абовян Г.А. Исследование колебаний точечно-опертых прямоугольных плит // Юбилейный сборник к 60-летию ЕрПИ. 1998. С. 6.

31. Амбарцумян В.А., Абовян А.Г. Колебания перекрытий, опирающихся на точечные опоры и имеющих квадратные отверстия // Известия академии наук Армянской ССР. Серия: технические науки. 1990. Т. XLIII. № 2. С. 54–60.