Введение. В работе рассматриваются вибрационные процессы и динамическое поведение строительных конструкций на примере железобетонных балок. Особое внимание уделяется анализу собственных частот, форм колебаний и влиянию динамических нагрузок, включая землетрясения, с использованием аналогий со струнами и фигур Хладни.

Цель. Основная цель исследования – разработка и применение комплексного подхода к оценке сейсмоустойчивости железобетонных конструкций, объединяющего модальный, спектральный и динамический анализ с учетом нелинейного поведения материалов и трещинообразования, а также верификацию результатов экспериментальными данными.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбрана железобетонная балка с заданными геометрическими параметрами и характеристиками материала. Использованы модальный анализ для определения собственных частот и форм колебаний, линейно-спектральный метод для оценки реакции конструкции на землетрясения, динамический анализ с сосредоточенной силой и реальной акселерограммой, а также моделирование трещинообразования с учетом нелинейной прочности бетона и армирования. Результаты расчётов проверялись экспериментальными данными с использованием фигур Хладни и спектрального анализа.

Результаты. Определены собственные частоты и формы колебаний исследуемой балки, продемонстрировано совпадение модального анализа с результатами динамического расчета. Линейно-спектральный анализ показал зависимость перемещений конструкции от включения её собственных частот в спектр сейсмических воздействий. Нелинейный анализ с учётом трещинообразования выявил увеличение вертикальных перемещений и распределение растягивающих напряжений в бетоне и арматуре под действием динамических нагрузок. Сравнение расчетных и экспериментальных данных подтвердило корректность модели.

Выводы. Разработанный комплексный подход позволяет оценивать динамическое поведение и сейсмоустойчивость железобетонных конструкций, учитывая их нелинейные свойства, трещинообразование и спектральные особенности внешних воздействий. Методология демонстрирует высокую точность и может быть применена для прогнозирования реакций строительных конструкций на реальные сейсмические воздействия.