ДИНАМИКА СООРУЖЕНИЙ

ДИНАМИКА СООРУЖЕНИЙ, теория колебаний сооружений, наука о колебаниях и методах расчёта сооружений, подвергающихся действию динамич. нагрузок, и способах уменьшения колебаний; раздел строительной механики. Динамич. нагрузки на сооружение характеризуются настолько быстрым изменением во времени их величины, направления или места приложения, что вызывают колебания сооружения, к-рые необходимо учитывать при его расчёте. Таковы нагрузки, возникающие при работе машин с неуравновешенными движущимися массами, при ударах массивных тел, при землетрясениях и взрывах и т. д. Колебат. характер имеют не только перемещения точек сооружения, но и внутр. усилия и напряжения в его элементах. Определение ожидаемых амплитуд перемещений, внутр. усилий и напряжений в сооружении при его колебаниях под действием динамич. нагрузки (т. е. при вынужденных колебаниях) и сравнение их с допустимыми значениями составляют осн. содержание динамич. расчёта сооружения. Допустимые значения амплитуд внутр. усилий обусловлены требованиями прочности и долговечности строит. конструкций, а значения амплитуд скоростей и ускорений колебаний зданий и сооружений, в к-рых находятся люди или размещено произ-во с точной технологией,-требованиями безвредного влияния колебаний на здоровье людей и на качество выпускаемой продукции.

Д. с. тесно связана со статикой сооружений, являющейся осн. разделом строит, механики. Вопрос о прочности и долговечности сооружения решается на основе статич. (на статич. нагрузки) и динамич. расчётов. Д. с. использует хорошо разработанные методы статики сооружений, однако существенно их обобщает с помощью Д‘Аламбера принципа, вводя в ур-ние новое переменное - время. По методам исследования различают Д. с. экспериментальную и теоретическую.

Экспериментальная Д. с. с помощью опытов в натуре и на моделях изучает динамич. нагрузки на сооружения

(от стационарных и подвижных машин и механизмов, сейсмические, ветровые, пульсации давления жидкостей и газов в водоводах, котлах и т. п.) и динамич. характеристики материалов и конструкций (динамич. модули упругости, внутр. трение и внеш. сопротивления, пределы выносливости материалов и соединений конструкций - заклёпочных, сварных и др., пределы прочности и текучести при больших скоростях деформирования, вызываемых мощными ударами), проверяет надёжность расчётных схем сооружений и эффективность способов уменьшения колебаний.

Теоретическая Д. с., опираясь на результаты исследований экспериментальной Д. с., разрабатывает аналитич. и числ. методы определения амплитуд вынужденных колебаний (осн. проблема Д. с.), а также частот и форм свободных (или собственных)колебаний сооружений. Методы решения осн. проблемы зависят от вида динамич. нагрузки и расчётной схемы сооружения. По своему виду динамич. нагрузки разделяются на детерминированные, изменяющиеся во времени по определ. закону, и случайные, изменяющиеся во времени незакономерно и характеризуемые ста-тистич. величинами. В зависимости от вида расчётной схемы сооружения (балка, ферма, рама, арка, плита, свод, оболочка) применяют соответствующий метод для определения амплитуды колебаний как функции координат точек сооружения. Методы определения частот и форм колебаний зависят только от расчётной схемы сооружения. Знание частот и формы собств. колебаний сооружения позволяет ещё до его расчёта на динамич. нагрузку предугадать качеств. картину вынужденных колебаний, максимально сократить этот расчёт и выявить невыгодные значения частот периодических нагрузок и продолжительности кратковременных нагрузок.

Д. с. как наука зародилась в 20-х гг. 20 в.; её возникновение было обусловлено практич. нуждами строительства, значит. увеличением динамич. нагрузок на сооружения (повышением мощностей и скоростей движения машин, скоростей подвижных нагрузок и т. д.). Однако развитие Д. с. в эти годы существенно отставало от её теоретич. базы - теории колебаний и строит, механики и от фактич. информации, доставляемой динамич. испытаниями сооружений и строит, материалов и изучением эксплуатационных и динамических нагрузок.

Применявшийся в этот период традиц. метод учёта влияния динамич. нагрузки (введение в статич. расчёт сооружения динамич. коэфф. нагрузки) был несовершенным; он игнорировал динамич. характеристики сооружений и нагрузок. В 30-х гг. Д. с. стала быстро развиваться, опираясь на экспериментальные данные и достаточно строгую теорию (Д. Д. Баркан, Н. И. Безухов, С. А. Бернштейн, В. В. Болотин, К. С. Завриев, Ю. А. Нилендер, А. Ф. Смирнов, И. М. Рабиновичи др.). Успехи вычислит, техники в послевоен. время дали новый толчок развитию Д. с., позволив с помощью ЭВМ практически решать более сложные задачи (Центр, н.-и. ин-т строит, конструкций - ЦНИИСК, Моск. ин-т инж. ж.-д. транспорта - МИИТ и ДР-)-

В 50-60-х гг. в СССР впервые в мировой практике были опубликованы инструкции по динамич. расчёту сооружений (разработанные ЦНИИСК и НИИ оснований и подземных сооружений), отражавшие высокий уровень развития Д. с. в СССР. В эти же годы получили развитие новые важные направления в Д. с.: динамич. расчёт конструкций с нелинейными упругими или диссипатив-ными характеристиками (Я. Г. Пановко, Г. С. Писаренко, Е. С. Сорокин и др.), с учётом пластич. деформаций (А. Р. Ржаницин и др.), конструкций, лежащих или стоящих на упругом инерционном основании (Н. М. Бородачёв, Б. Г. Коренев и др.), а также сооружений на случайные нагрузки с применением методов статистич. динамики или теории случайных процессов (М. Ф. Барштейн, В. В. Болотин, И. И. Гольденблат, Н. А. Ни-колаенко и др.).

Исследования по вопросам Д. с. публикуются в журн. "Строительная механика и расчёт сооружений" (М., с 1959), в сб. "Исследования по теории сооружений", в трудах лаборатории динамики ЦНИИСК, кафедры теоретич. механики МИИТ и др.

Лит.: Сорокин Е. С., Динамический расчет несущих конструкций зданий, М., 1956; Смирнов А. Ф., Устойчивость и колебания сооружений, М., 1958; Болотин В. В., Статистические методы в строительной механике, 2 изд., М., 1965; Новацкий В., Динамика сооружений, пер.с польск., М., 1963. Е. С. Сорокин.