Roll-over stability as a problem of high-rise buildings’ designing

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Roll-over stability of tall buildings under wind loads is considered. The nonlinear nature of the problem is taken into account, including geometric, physical, and structural non-linearity. The problem is solved on the base of a system of linearized incremental equations of structural mechanics that describes the behavior of a system “tall building - foundation soil”. Several methods are examined for solving nonlinear problems of roll-over stability, specifically: 1) deformation method of systems’ equilibrium states’ tracing; 2) method of linearization of nonlinear equations and systems’ equilibrium states’ tracing; 3) method of linearization of nonlinear physical relations of a systems with constructive, static, geometric nonlinearity; 4) method of linearization of nonlinear physical relations of a system with constructive nonlinearity based on nonlinear incremental structural mechanics; 5) method of the deformation process tracing for a physically nonlinear soil base, given the increase of discharge zones and constructive nonlinearity. Each of these methods is used to solve a model task. These tasks take into account roll-over stability of high structures under action of wind loads. In general, the problem of roll-over stability of a high object can be represented as repeatedly nonlinear one with various types of non-linearity. In this regard, in the practice of high-rise buildings’ designing, it is necessary to develop scientifically and methodically substantiated methods of assessing roll-over stability, considering non-linear factors. Taking these factors into account will make it possible to assess the roll-over stability of a high-rise object more accurate.

About the authors

Olga V. Inozemtseva

Construction Bureau “SmartProekt”

Author for correspondence.
Email: olga.inozemtseva@yandex.ru

leading designer, Candidate of Technical Sciences

26B Bolshaya Pochtovaya St, bldg. 2, Moscow, 105082, Russian Federation

Vyacheslav K. Inozemtsev

Saratov State Technical University named after Yu.A. Gagarin

Email: olga.inozemtseva@yandex.ru
SPIN-code: 8384-7039

Professor, Department of Building Materials, Structures and Technologies, Doctor of Technical Sciences

77 Politekhnicheskaya St, Saratov, 410054, Russian Federation

Gulsem R. Murtazina

Saratov State Technical University named after Yu.A. Gagarin

Email: olga.inozemtseva@yandex.ru
SPIN-code: 2225-0830

postgraduate student, Department of Building Materials, Structures and Technologies

77 Politekhnicheskaya St, Saratov, 410054, Russian Federation

References

  1. Pavlyuk N.P. On the question of checking the stability of the wall to overturning. Proekt i Standart. 1934;(8):21–26. (In Russ.)
  2. Pavlyuk N.P. Stability of rigid walls and columns. Trudy Leningradskogo Instituta Inzhenerov Kommunal'nogo Stroitel'stva. 1935;(II):7–26. (In Russ.)
  3. Levin Ya.B. Stability of rigid walls and columns on an elastic and elastoplastic foundation. Inzhenernyj Sbornik. 1950;VII. (In Russ.)
  4. Levin Ya.B. On the stability of rigid walls and arrays on an elastic foundation under the action of arbitrarily directed, including rotating forces. Trudy Voronezhskogo Inzhenerno-Stroitel'nogo Instituta. 1950;(2). (In Russ.)
  5. Panovko Ya.G., Gubanova I.I. Stability and vibrations of elastic systems: modern concepts, errors and paradoxes. 3rd ed. Moscow: Nauka Publ.; 1979. (In Russ.)
  6. Levi-Civita T., Amaldi U. Lezioni di meccanica razionale (vol. 1, part 2). Bologna: Zanichelli; 1923.
  7. Rabinovich I.M. Questions of the theory of static analysis from structures with one-way connections. Moscow: Stroiizdat Publ.; 1975. (In Russ.)
  8. Schulz M., Pellegrino S. Equilibrium paths of mechanical systems with unilateral constraints. Part I. Theory. Proceeding of the Royal Society. Ser. A. 2000;456(8):2223–2242.
  9. Perelmuter A.V., Slivker V.I. Equilibrium stability of structures and related problems. Moscow: SKAD SOFT Publ.; 2011. vol. II. (In Russ.)
  10. Lago A., Trabucco D., Wood A. Damping technologies for tall buildings. Butterworth-Heinemann; 2018.
  11. Fu F. Design and analysis of tall and complex structures. 1st ed. Butterworth-Heinemann; 2018.
  12. Rajapakse R. Construction engineering design calculations and rules of thumb. 1st ed. Butterworth-Heinemann; 2016.
  13. Yoo C., Lee S. Stability of structures. 1st ed. Butterworth-Heinemann; 2011.
  14. Kollar L., Tarjan G. Mechanics of civil engineering structures. 1st ed. Woodhead Publishing; 2020.
  15. El-Reedy M. Onshore structural design calculations. 1st ed. Butterworth-Heinemann; 2016.
  16. Sadd M.H. Elasticity: theory, application and numerics. 4th ed. Academic Press; 2020.
  17. Patel A. Geotechnical investigations and improvement of ground conditions. 1st ed. Woodhead Publishing; 2019.
  18. Ratner L.W. Non-linear theory of elasticity and optimal design. 1st ed. Elsevier Science; 2003.
  19. Collatz L. Eigenvalue problems. Moscow: Nauka Publ., Gl. red. fiz.-mat. lit.; 1978. (In Russ.)
  20. Petrov V.V. Non-linear incremental building mechanics. Moscow: Infra-Inzheneriya Publ.; 2014. (In Russ.)
  21. Vlasov V.Z. Selected works. Moscow: Nauka Publ.; 1964. vol. 3. (In Russ.)
  22. Ter-Martirosyan Z.G. Soil mechanics. Moscow: Izd-vo Assotsiatsii stroitel'nykh vuzov Publ.; 2009. (In Russ.)
  23. Zolotareva L.A. Structural design. Taganrog: Publishing House of the Southern Federal University; 2018. (In Russ.)
  24. Poston T., Stewart I. Catastrophe theory and its applications. London: Pitma; 1978.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».