MACHINES AND MECHANISMS

Multifactor assessment of vibrational impact of construction and transport loads on buildings and structures with the development of threshold criteria for monitoring systems

Authors

  • Timur P. Syrysev Moscow State University of Civil Engineering, 129337, 26, Yaroslavskoye Shosse, Moscow, Russia
  • Vladislav A. Vakhrushev Moscow State University of Civil Engineering, 129337, 26, Yaroslavskoye Shosse, Moscow, Russia
  • Renat A. Ibragimov Moscow State University of Civil Engineering, 129337, 26, Yaroslavskoye Shosse, Moscow, Russia
  • Mihail I. Komarevcev Moscow State University of Civil Engineering, 129337, 26, Yaroslavskoye Shosse, Moscow, Russia
  • Nikita R. Tsvetkov Moscow State University of Civil Engineering, 129337, 26, Yaroslavskoye Shosse, Moscow, Russia

How to cite

GOST Syrysev T. P., Vakhrushev V. A., Ibragimov R. A., Komarevcev M. I., Tsvetkov N. R. Multifactor assessment of vibrational impact of construction and transport loads on buildings and structures with the development of threshold criteria for monitoring systems // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2026. Vol. 70. No. 3. P. 104-118.
APA Syrysev, T. P., Vakhrushev, V. A., Ibragimov, R. A., Komarevcev, M. I. & Tsvetkov, N. R. (2026). Multifactor assessment of vibrational impact of construction and transport loads on buildings and structures with the development of threshold criteria for monitoring systems. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 70(3), 104-118.

Abstract

Vibrational impact caused by construction site activities and transport loads in conditions of dense urban development poses a significant threat to the integrity of buildings and structures, contributing to structural damage and reduced operational reliability. A comprehensive multifactor assessment of such impact that accounts for the simultaneous influence of multiple sources with differing frequency and temporal characteristics overcomes the limitations of existing regulatory approaches, which primarily consider isolated vibration sources and do not fully reflect interference effects or cumulative damage accumulation. Based on extensive in-situ measurements of vibration parameters on buildings of various structural types located in zones affected by construction works and transport corridors, using three-component seismic sensors, along with numerical modeling of wave propagation in the soil mass by the finite element method and statistical data processing employing multivariate regression analysis, principal component analysis, and wavelet transformation, regularities in the variation of peak vibration velocity have been identified depending on the type of technological operation, distance from the source, and geological conditions of the site. Construction impacts, characterized by impulsive behavior with a predominance of low-frequency components, demonstrate significant parameter variability amplified by soil heterogeneity, particularly water-saturated sandy interlayers. Transport vibrations, represented by quasi-stationary processes from railway, road, and rail transport, contribute to background loading, with their spectral composition substantially influencing the response of structures near their natural frequencies. Analysis of the combined action of the sources reveals amplification coefficients of total vibration velocity reaching 1.179 when frequency ranges coincide, exceeding values predicted by the quadratic summation rule. Differentiation of buildings into categories according to their structural scheme and technical condition, including historical structures, provided the basis for developing a three-level system of threshold criteria for monitoring systems that includes informational, warning, and emergency thresholds, supplemented by limits on equivalent daily vibration velocity and the maximum number of impulsive impacts. Accounting for frequency dependence, resonance phenomena with amplification coefficients of up to 3.72 on upper floors, and cumulative effects ensures a more accurate assessment of risks of structural damage. Identification of three main factors explaining 84.3% of data variance related to amplitude parameters, frequency characteristics, and cumulative impact confirms the comprehensiveness of the proposed approach. Validation of the criteria on an independent sample of structures demonstrates high predictive reliability with a minimal share of false alarms and missed hazardous events. The developed criteria facilitate optimization of real-time monitoring processes, enabling timely adjustment of technological parameters of construction works and minimization of risks to surrounding built-up areas in modern urbanized conditions.

Keywords

vibrational impact threshold criteria monitoring systems construction vibrations transport loads

References

Евтушенко С.И., Крахмальный Т.А., Евтушенко А.С., Крахмальная М.П. Мониторинг технического состояния зданий и сооружений, как основа комплексной безопасности в строительстве // Строительство и архитектура. 2014. Т. 2. № 4. С. 182-185.

Ефремов М.А. Оценка влияния транспортной вибрации на конструкции зданий и сооружений // Тенденции развития науки и образования. 2023. № 100-5. С. 22-25.

Кирпичев А.А., Миронов А.Г. Новые технологии вибрационного мониторинга зданий и сооружений для контроля их состояния // Мониторинг. Наука и безопасность. 2011. № 1. С. 54-61.

Коротков В.А., Родин П.А. Установление критерия для динамического мониторинга железобетонных строительных конструкций зданий // Строительная механика и расчет сооружений. 2024. № 5(316). С. 22-27.

Косякина Е.Э., Лисейкин А.В., Селезнев В.С., Коковкин И.В. Особенности контроля технического состояния зданий и сооружений по изменению частот собственных колебаний (по данным сейсмологического мониторинга) // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. 2024. № 1(68). С. 55-56.

Котляревский В.А. Особенности вибрационной диагностики в строительстве // Мониторинг. Наука и безопасность. 2013. № 3. С. 44-55.

Непершина О.П., Лагутина Г.Н., Рудакова И.Е. Диагностические критерии ранних признаков вибрационного воздействия // Медицина труда и промышленная экология. 2019. Т. 59. № 9. С. 707.

Патрикеев А.В. Система динамического мониторинга инженерного сооружения как ключевой элемент его технической безопасности // Вестник МГСУ. 2014. № 3. С. 133-140.

Поляков С.В., Килимник Л.Ш., Жунусов Т.Ж., Ицков И.Е., Никипорец Г.Л. Методика анализа результатов вибрационных испытаний зданий и крупномасштабных моделей // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2018. № 4. С. 59-63.

Пономарев А.Б., Офрихтер В.Г. Необходимость систематического мониторинга эксплуатируемых сооружений с целью обеспечения их конструктивной безопасности // Вестник Центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. 2006. № 5. С. 134-139.

Рубцов И.В., Крыжановский А.Л., Егоров Ф.А., Неугодников А.П., Гапонов С.С., Рубцов О.И., Поспелов В.И. Комплексная система мониторинга, диагностики и восстановления конструкций зданий и сооружений // Технологии строительства. 2004. № 6(34). С. 133-138.

Савин С.Н. Опыт и результаты мониторинга уникальных строительных объектов с использованием универсального измерительного комплекса // В мире неразрушающего контроля. 2021. Т. 24. № 3(93). С. 38-41.

Смирнов В.А., Тихомиров А.А. Разработка автоматизированной системы мониторинга динамических параметров элементов строительных конструкций // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2021. № 6(1042). С. 40-42.

Сычев П.А., Цернант А.А., Новак Ю.В. Современный научный взгляд на проблему мониторинга сложных строительных конструкций // Транспортное строительство. 2012. № 3. С. 2-5.

Шашкин М.А. Вибродинамический мониторинг здания в режиме реального времени с функцией управления технологией ремонтно-строительных работ // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 12. С. 53-59.

Issue

Section

MACHINES AND MECHANISMS

Metrics

103 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 5 6 7 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)