МЕТОДИКА ТА ПРАКТИЧНА АПРОБАЦІЯ НАТУРНИХ ВІБРОДИНАМІЧНИХ ВИПРОБУВАНЬ ВЕЛИКОГАБАРИТНИХ МЕТАЛЕВИХ МОДУЛЬНИХ СИСТЕМ В УМОВАХ ТРАНСПОРТНОГО НАВАНТАЖЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.32782/2415-8151.2026.40.11Ключові слова:
великогабаритні модульні системи, натурний експеримент, просторовий металевий каркас, вібродинамічні випробування, транспортування, кінематичне збурення, частоти і формиАнотація
Метою даного дослідження є розробка, теоретичне обґрунтування та практична апробація комплексної методики проведення натурних вібродинамічних випробувань великогабаритних просторових модульних систем безпосередньо в польових умовах на різних етапах їхнього логістичного життєвого циклу. Методологія. Об'єктом дослідження виступає великогабаритний металевий модуль повної заводської готовності (автономна котельня). Маса системи становить 4500 кг, з наявним значним несиметричним зосередженим навантаженням. Емпіричні вимірювання віброприскорень та власних частот просторового каркаса реалізовано за допомогою спеціалізованого апаратно-програмного комплексу. Реєстрація даних здійснювалася на трьох етапах: ініціювання вільних коливань методом миттєвого зняття навантаження, кінематичне збурення під час відриву системи підйомним краном та транспортування модуля дорогами з різним типом покриття. Для обробки отриманих масивів даних застосовувалися алгоритми швидкого перетворення Фур'є. Результати. Отриманий масив верифікованих емпіричних даних доводить факт інтенсивного руйнівного впливу на просторовий каркас ще до введення його в експлуатацію. Процеси переміщення та монтажу генерують критичні кінематичні збурення, які не враховуються при стандартному розрахунку на статику. За результатами спектрального аналізу зафіксовано фактичні частоти власних коливань каркаса: 12,25 Гц за поперечною віссю та 16,0 Гц за поздовжньою. Під час вантажно-розвантажувальних робіт пікові вертикальні віброприскорення сягали 1,4 м/с². Безпосереднє транспортування модуля згенерувало критичні значення просторових віброприскорень, що наближалися до межі 9,0 м/с², що еквівалентно впливу високобального землетрусу. Наукова новизна. Вперше отримано достовірні емпіричні дані щодо кінематичного відгуку великогабаритних металевих модульних систем в умовах реальних транспортних та монтажних навантажень. Доведено, що логістичні динамічні впливи за своєю інтенсивністю можуть значно перевищувати експлуатаційні статичні навантаження, формуючи складний динамічний контур системи. Ідентифіковані базові частоти власних коливань зафіксовано як еталонні вхідні параметри для подальшої валідації скінченно-елементних моделей. Практична значущість. Ринок швидкомонтованих будівель в Україні наразі демонструє масове виробництво несертифікованих модульних конструкцій. Фіксується тотальна відсутність спеціалізованих державних будівельних норм, що регламентують стійкість таких систем до логістичних та експлуатаційних динамічних навантажень. Отримані результати підтверджують нагальну необхідність структурної модернізації мобільних будівель та інтеграції спеціальних демпфуючих пристроїв (гумово-металевих сейсмоізоляторів) у конструктивну схему, що дозволить знизити деформативні ризики для несучих вузлів.
Посилання
Вібросейсмоакустична опора : пат. 150436 Україна : E02D 27/34, F16F 3/00, F16F 1/36 ; заявл. 27.09.21 ; опубл. 17.02.22, Бюл. № 7/2022.
ДБН В.1.1-12:2014. Будівництво у сейсмічних районах України. Київ : Мінрегіон України, 2014. 110 с.
ДБН В.1.2-10:2021. Основні вимоги до будівель і споруд. Захист від шуму та вібрації. Київ : Мінрегіон України, 2022. 16 с.
ДБН В.1.2-14:2018. Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель і споруд. К. : Мінрегіон України, 2018. 26 с.
Дмитренко Є. А., Усенко М. В., Пилипака О. С., Бакай Т. В., Яковенко І. А. Критичний аналіз експериментальних методів дослідження та факторів, що впливають на зчеплення арматури з бетоном. Теорія та практика дизайну. Архітектура та будівництво. 2025. Вип. 4(38). Т. 2. C. 104–119. DOI: https://doi.org/10.32782/2415-8151.2025.38.2.10
Мар’єнков М. Г., Бабік К. М., Лисиця М. І., Хименко Б. О. Cейсмозахист малоповерхових великопанельних та модульних каркасних будинків від потужних землетрусів. Вісник Львівського національного університету природокористування. Серія Архітектура та будівництво. 2024. № 25. С. 22–31. DOI: https://doi.org/10.31734/architecture2024.25.022
Спосіб захисту великопанельних багатоповерхових будинків від землетрусів та осідань основи : пат. 155402 Україна : E04H9/02 E02D27/34 ; заявл. 22.12.21 ; опубл. 29.02.24, Бюл. № 9/2024.
Яковенко І. А., Бакулін Є. А. Напрями наукових досліджень кафедри будівництва НУБіП України. Зб. тез доп. Х Міжн. наук.-техн. конф. «Крамаровські читання». К. : НУБіП України, 2023. С. 488–491.
Aras F., Sanrı Karapınar I. Dynamic properties of steel structures under different construction stages, ambient temperature and live load. Revista de la Construcción. 2021. Vol. 20(1). P. 163–176. DOI: https://doi.org/10.7764/RDLC.20.1.163
Gičev V., Kisomi H. B., Trifunac M. D., Jalali R. S., Todorovska M. I. Vertical and shear stresses at the base of a building on a deformable foundation excited by an incident P-wave pulse: Linear and nonlinear soil. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2026. Vol. 203. No 110048. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2025.110048
Godbole S., Lam N., Mafas M., Fernando S., Gad E., Hashemi J. Dynamic loading on a prefabricated modular unit of a building during road transportation. Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 18. P. 260–269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2018.03.017
Kaliukh I., Trofymchuk O., Berchun V. et al. The excessive tilts elimination in the high-rise buildings using an experimental information and analytical system and digital twins. Fib Symposium 2024. ReConStruct: Resilient Concrete Structures. Christchurch, New Zeeland 11–13 November 2024. 2024. P. 2326–2336. URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85216934515
Kelly J. M. Base Isolation: Linear Theory and Design. Berkeley: Earthquake Engineering Research Center, 1990. Vol. 6. P. 223–244. DOI: https://doi.org/10.1193/1.1585566
Lacey A. W., Chen W., Hao H., Bi K. Structural response of modular buildings – An overview. Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 16. P. 45–56. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2017.12.008
Marienkov M., Yakovenko I., Bakulin Y., Babik K. Influence of Vibrations Analysis of the Agricultural Seed Conditioning Industrial Building Complex. Lecture Notes in Civil Engineering. 2025. Vol. 712. P. 172–185. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-95663-8_18
Munmulla T., Navaratnam S., Thamboo J., Ponnampalam T., Damruwan H., Tsavdaridis K. D., Zhang G. Analyses of Structural Robustness of Prefabricated Modular Buildings: A Case Study on Mid-Rise Building Configurations. Buildings. 2022. Vol. 12(8). 1289. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings12081289
Palmiotta A., Garbellini S., Audisio L., Sulla R., D'Amato M., Gigliotti R. Seismic behaviour of steel modular buildings: numerical analysis and comparisons between different design solutions. Procedia Structural Integrity. 2023. Vol. 44. P. 1156–1163. DOI: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2023.01.150
Ponomarov P.Y., Kostyra N.O. Stressstrain state of the elevator working tower floor under dynamic. Теорія та практика дизайну. Архітектура та будівництво. 2025. № 36. C. 116–125. DOI: https://doi.org/10.32782/2415-8151.2025.36.11
Trofymchuk O.M., Kaliukh Iu.I., Berchun Ya.O., Marienkov M.G., Khymenko B.O., Tytarenko V.A., Vapnichna V.V. Hybrid Numerical Method for the Evaluation of the Seismic Protection of Buildings Based on Digital Twins. Journal of Mathematical Sciences. 2025. Vol. 291. P. 883–899. DOI: https://doi.org/10.1007/s10958-025-07858-2
Zhang X., Nie Y., Qian K., Xie X., Zhao M., Zhao Z., Zheng X. Y. Experimental Investigation of the Seismic Behavior of a Multi-Story Steel Modular Building Using Shaking Table Tests. Buildings. 2025. Vol. 15. 2661. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings15152661
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
