Анотація до роботи:

Чабан В.П. Нелінійні коливання та стабілізація споруд із металевими гнучкими нитками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти та науки України, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертація присвячена питанням уточнення статико-динамічних розрахунків споруд з висячими конструктивними елементами (висячих і вантових мостів, покрить, повітряних ліній електропередачі і т.д.) – за рахунок складання коректних динамічних моделей цих споруд, що враховують особливості й умови їхньої роботи.

Розроблено методику моделювання висячих елементів і нелінійної взаємодії конструкцій споруд із гнучкими несучими елементами. Запропоновано розрахункову статико-динамічну модель вузла переходу несучих висячих елементів через опорні поверхні пілонів (чи нерухомих опор) з урахуванням тертя між суміжними поверхнями, оцінений вплив тертя в цьому вузлі на вільні і вимушені коливання споруди. Показано вплив різного тертя в конструктивних елементах висячих і вантових споруд (на прикладі пішохідних мостів) на амплітуди вимушених коливань, оцінений вплив зміни цього тертя на амплітуди коливань споруд по різних формах. Розроблено блок-схеми і комп'ютерні програми для чисельного рішення задач динаміки споруд з висячими елементами – з урахуванням нелінійного характеру деформування гнучких елементів і особливостей статико-динамічної взаємодії різнотипних конструктивних елементів (у тому числі – і при аварійних навантаженнях від обривів гнучких несучих елементів).

1. У роботі сформульовані (на підставі теоретичних і експериментальних досліджень) рекомендації зі складання статико-динамічних моделей споруд з висячими конструктивними елементами – з урахуванням нелінійних особливостей висячих елементів: нелінійні залежності деформацій від навантаження в пружній області роботи матеріалу конструкцій, нелінійні залежності власних частот від амплітуд коливань, несиметричність амплітуд вертикальних коливань щодо положення рівноваги. Показано вплив цих ефектів на частоти і форми просторових коливань, на амплітуди вимушених коливань конструкцій, на внутрішні зусилля і напруження.

2. Показано необхідність врахування в подібних спорудах різних видів і величин сил непружного опору в конструктивних елементах (особливо – при гасінні коливань мостів, щогл за допомогою додаткових відтяжок). Зневага цією особливістю може привести до помилок в обчисленні амплітуд вимушених коливань більш, ніж 15% (при деяких режимах коливань і параметрах розглянутих споруд – до 100%). Проведено дослідження впливу зміни тертя в окремих конструктивних елементах на амплітуди вільних і вимушених коливань – з позиції уточнення прямих розрахунків і застосування ефективних матеріалів і технологій виготовлення конструкцій для гасіння коливань.

3. Створено методику моделювання натягу гнучких конструктивних елементів споруд (відтяжок, вант). При цьому відзначена важливість врахування провисання цих елементів.

4. Запропоновано методику врахування в динамічних моделях тертя у вузлі переходу висячих несучих елементів через пілони, стійки, берегові опори, затиски в опорах ВЛ і т.д. У моделі враховане сухе тертя (фізична нелінійність) на контакті цих елементів – з урахуванням можливих зсувів (прослизання) конструкцій відносно один одного, а також подовжніх і згинальних деформацій пілонів. Для розглянутих прикладів врахування цього тертя знижує амплітуди вимушених коливань (від 1.15 до 3 разів - на низькочастотних режимах).

5. Уточнено методику моделювання аварійних навантажень на споруди – при миттєвих руйнуваннях окремих гнучких несучих елементів. Пропонується оцінювати реакцію споруди на подібний динамічний вплив по особливих коефіцієнтах динамічності: співвідношення повної величини параметра до його статичної складової. Оцінено коефіцієнти динамічності для декількох видів споруд. Коефіцієнти динамічності при таких навантаженнях можуть наближатися до 2 (для розглянутого приклада щогли висотою 120м при обриві однієї з відтяжок).

6. Методики доведені до чисельної чи лабораторної експериментальної перевірки та реалізовані у виді блок-схем і прикладних комп'ютерних програм. Рекомендовано програми складати з типових блоків, що дозволяє оперативно змінювати вихідні дані і перелік результатів, а також проводити дослідження нелінійних коливань у часовій області.

7. Розроблені методики дослідження динаміки споруд із гнучкими несучими елементами прийняті до використання: у Національній енергетичній компанії «Укренерго» - для оцінки навантажень на опори ЛЕП при обривах проводів; у Державному Дніпровському проектному інституті – для розробки варіантів гасіння коливань Пам'ятного знака Космонавтики в м. Дніпропетровськ; в Інституті фізики гірських процесів НАН України – для динамічних розрахунків і підбора параметрів гнучких захисних перемичок.

Публікації автора:

1. Давыдов И.И., Дубихвост А.А., Чабан В.П. Особенности компьютерного моделирования при решении задач динамики зданий и сооружений // Сборник научн. трудов ПГАСиА «Строительство, материаловедение, машиностроение». – Днепропетровск: ПГАСА, 1997. – Вып. 2. – Ч. 2. “Строительные конструкции”. - С. 72-76.

2. Кулябко В.В., Давыдов И.И., Чабан В.П. О связи теории динамики сложных сооружений с практической диагностикой состояния конструкций // Современные проблемы строительства. - Донецк: ПромСтройНИИПроект, 1999. - С. 13-16.

3. Кулябко В., Давыдов И., Чабан В. Формирование разнотипных динамических моделей вантовой системы и сравнение их собственных частот и форм // Теоретичні основи будівництва. – Днепропетровск: ПГАСА, 2000. - С. 470-474.

4. Жак А.В., Кулябко В.В., Чабан В.П., Давыдов И.И. Динамика различных сооружений: ветровые воздействия, комфорт, способы демпфирования колебаний // Вестник ДонГАСА. – Макеевка, 2001. - № 2001-4(29). – Т. 1. - С. 102-106.

5. Кулябко В.В., Чабан В.П., Ковтун-Горбачева Т.А. Динамические характеристики искусственных сооружений с гибкими элементами (колебания, устойчивость, испытания и диагностика) // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – К.: Национальный транспортный университет, 2001. - Вып. 61. – С. 131-134.

6. Кулябко В.В., Давыдов И.И., Чабан В.П. Создание методики комплексной диагностики несущих конструкций производственных зданий и сооружений // Сб. нучн. тр. ПГАСиА «Строительство, материаловедение, машиностроение». – Днепропетровск: ПГАСА, 2002. – Вып. 18. - С. 111-119.

7. Кулябко В.В., Чабан В.П. Исследование статико-динамической работы висячих нитей конечной жесткости // Теоретичні основи будівництва. – Днепропетровск: ПГАСА, Warsaw (Poland), 2002. - Vol. 2. – С. 740-745.

8. Кулябко В.В., Давыдов И.И., Чабан В.П. Научно-инженерные проблемы проектирования металлоконструкций памятного знака космонавтике в Днепропетровске // Вестник ДонГАСА. – Макеевка, 2003. - № 2003-2(39). – Т. 2.

– С. 34-38.

9. Кулябко В.В., Чабан В.П. Влияние упруго-диссипативных свойств опорных узлов на статико-динамические усилия и перемещения гибких элементов сооружений // Сб. научн. трудов ПГАСиА «Строительство, материаловедение, машиностроение». – Днепропетровск: ПГАСА, 2003. – Вып. 22. – Ч. 3.

– С. 46-50.

10. Кулябко В., Чабан В., Турбин С., Гримуд Г. Новый способ моделирования взаимодействия воздушных линий и опор ЛЭП при их расчете на обрыв проводов // Теоретичні основи будівництва. – Днепропетровск: ПГАСА, Warsaw (Poland), 2004. - Vol. 2. – С. 759-764.

11. Кулябко В., Дубихвост А., Чабан В., Голуб Д. Применение метода прямых для решения задач динамики комбинированных систем и их элементов // Теоретичні основи будівництва. - Днепропетровск: ПГАСА, 1995. - С. 97-104.

12. Кулябко В.В., Чабан В.П. Обобщенная методика исследования динамики сооружений с висячими системами // Рroc. 5-th International Conf. “Modern Building Materials, Structures and Techniques”. - Vilnius (Lithuania), 1997. - Vol. 3. - Р. 169-174.

13. Кулябко В.В., Давыдов И.И., Чабан В.П., Натурные диагностические испытания и моделирование - как средства сейсмодинамической паспортизации и мониторинга состояния каркасных и других сооружений // Тр. 4-й научно-техн. конф. “Строительство в сейсмических районах Украины”. – Ялта, 1999. - С. 74-80.

14. Kulyabko V. V., Davydov I.I., Chaban V.P. Dynamics of different buildings: wind actions, comfort, modes of a vibration damping // Proc. 3^rd East European Conference on Wind Engineering. – Kiev (Ukraine), 2002. - P. 170-173.

15. Kulyabko V., Chaban V. Oscillations and loading of flexible elements in a composition cable-stayed and suspension structures // Proc. 2^nd International Conf. On Dynamics of Civil Ing. And Transport Structures and Wind Engineering. - Zilina (Slovak Republic), 2003. - P. 254-257.

16. Чабан В. Чтобы предотвратить аварии и ЧС // Технополис (региональный ежемесячный журнал). - 1997. - № 3. - С. 42-43.

17. Kulyabko V., Davidov I. , Chaban V. About Problems of Perspective Poland-Ukrainian Education-Experimental Lab of Dynamics // Proc. Intarnational Conf. “Aktualne problemy Naukowo-Badawcze Budownictwa”. - Olsztyn-Kortowo (Poland), 2003. – P.187-194.