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    eng
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   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Engineering
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    1947-3931
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    1947-394X
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/eng.2025.179028
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    eng-145948
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     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Engineering
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    Numerical Modeling of the Dynamic Problem of Building Foundation Interaction
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
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      <surname>
       Jakhongir Nizomovich
      </surname>
      <given-names>
       Nizomov
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Abdusamad Mirvafoevich
      </surname>
      <given-names>
       Sanginov
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Murodbek Mukhtor
      </surname>
      <given-names>
       Salomzoda
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Subhon Khakimovich
      </surname>
      <given-names>
       Sufiev
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
   </contrib-group> 
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    <addr-line>
     aInstitute of Geology, Earthquake Engineering and Seismology of the National Academy of Sciences of Tajikistan (NAST), Dushanbe, Republic of Tajikistan
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    <addr-line>
     aState Unitary Enterprise “Research Institute ‘Construction and Architecture’” of the Committee for Architecture and Construction under the Government of the Republic of Tajikistan, Dushanbe, Republic of Tajikistan
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     19
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     09
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     2025
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    17
   </volume> 
   <issue>
    09
   </issue>
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    488
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   <lpage>
    500
   </lpage>
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      20,
     </day>
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      August
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      2025
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      21,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
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      2025
     </year> 
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    <date date-type="accepted">
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      21,
     </day>
     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
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   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This article considers the direct solution of the dynamic problem of building-foundation interaction. A mathematical model of the interaction between a building and a deformable foundation is presented. A numerical method of successive approximations of velocities and accelerations, varying over time, is proposed. A numerical algorithm and a computer program have been developed, and studies of free and forced oscillations of the dynamic model of the building have been carried out. Numerical experiments were conducted, and results were obtained using a frame building as an example. The results are given for a simplified model considering linear and angular displacements of the foundation slab. 
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Seismic Response
    </kwd> 
    <kwd>
      Soft Soil
    </kwd> 
    <kwd>
      Interaction Effect
    </kwd> 
    <kwd>
      Rocking
    </kwd> 
    <kwd>
      Homogeneous Foundation
    </kwd> 
    <kwd>
      Shear Wave
    </kwd> 
    <kwd>
      Dynamic Model
    </kwd> 
    <kwd>
      Damping Matrix 
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>During earthquakes, seismic vibrations from the source are transmitted to the building through the foundation. As is known, for a building constructed on a rock foundation, during an earthquake, the force created in the form of an overturning moment and shearing force will not cause deformation of the foundation. In this case, the seismic response depends only on the properties of the building structure. However, for soft soils used as a foundation, soil deformation under seismic loading affects the response of the building and creates a building-soil interaction (BSI) effect. The BSI effect has been studied in the works <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-5">
     [5]
    </xref>, etc. The BSI effect produces two types of interaction: kinematic—deviation of the foundation’s motion from the motion in the free field; inertial—the foundation sets the superstructure in motion and inertial forces develop in the structure. The inertia-induced shear force and overturning moment developed in the foundation soil cause additional deformations in the soil. The foundation, excited in this way, becomes a source that propagates waves through the soil into infinity. This leads to a particular consideration of damping forces.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Equations of Motion</title>
   <p>The interaction between the foundation soil and the structure is a determining factor influencing the dynamic responses of the system under seismic loading. Let us consider a multi-story frame building on an elastic homogeneous foundation subjected to the action of a shear wave (<xref ref-type="fig" rid="fig1(a)">
     Figure 1(a)
    </xref>), which propagates upward from below at a speed</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>Figure 1. Dynamic model of a building considering foundation compliance.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104811-rId15.jpeg?20250924031338" />
   </fig>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        ν 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>—are the shear modules, Young’s modulus, Poisson’s ratio, and soil density. The dynamic model of the building with the corresponding stiffness coefficients and viscous damping elements is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1(b)">
     Figure 1(b)
    </xref>. Under seismic impact, it is assumed that the deformability of the foundation causes the building to move as a whole object with a rotation angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and a linear horizontal displacement 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig1(c)">
     Figure 1(c)
    </xref>). Consequently, the dynamic model presented in <xref ref-type="fig" rid="fig1(b)">
     Figure 1(b)
    </xref> has a certain number of degrees of freedom.</p>
   <p>It is assumed that, under the action of a transverse wave, the dynamic model shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1(b)">
     Figure 1(b)
    </xref>, as a single entity, performs a translation and rotational movement by amounts 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and, and then deforms (<xref ref-type="fig" rid="fig1(c)">
     Figure 1(c)
    </xref>). It is also assumed that the mass of the foundation has two degrees of freedom, while the remaining masses 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> have one degree of freedom each.</p>
   <p>Based on the primary system of the displacement method, the equations of motion for the dynamic model of the building can be formulated. By sequentially analyzing the dynamic equilibrium of each mass in the primary system, the corresponding equations are obtained. According to Alembert’s principle; inertia forces are applied to the masses and treated as external forces. Considering these forces, the equilibrium conditions of the dynamic model in its deformed state are expressed using the equations of the displacement method <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-6">
     [6]
    </xref>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <msup> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mstyle> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mstyle> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>As follows from the deformed state of the model (<xref ref-type="fig" rid="fig1(c)">
     Figure 1(c)
    </xref>), the displacement of each mass consists of four components:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the prescribed displacement due to the earthquake, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—is the horizontal displacement of the foundation, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>—is the linear displacement due to the rotation of the foundation by an angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       φ 
     </mi> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—is the relative displacement of the mass due to the deformation of the structure. The elements of the inertia force vector in (1) are represented as follows:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <msubsup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The matrix Equation (1), taking into account (2), is presented in expanded form.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3)</p>
   <p>The other two equations are obtained from the equilibrium of the foundation slab, which has two degrees of freedom. The first of these two equations, corresponding to the horizontal motion of the mass of the foundation slab, is written as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ¨ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—the soil foundation stiffness coefficient in shear is denoted. The indices 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       s 
     </mi> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       f 
     </mi> 
    </math> correspond to the structural and foundation parts of the building, respectively. The second equation, which describes the rotation (rocking) of the building due to soil compliance, is expressed as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ¨ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>(5)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msubsup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—the moments of inertia of the foundation mass and the mass of the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       i 
     </mi> 
    </math>-th floor of the building are taken with respect to an axis 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       y 
     </mi> 
    </math>, perpendicular to the plane of the drawing 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—is the rotational stiffness coefficient of the soil.</p>
   <p>The moment of inertia of a rectangular plate with plan dimensions—along the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       z 
     </mi> 
    </math>-axis and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       b 
     </mi> 
    </math>—along the y-axis, thickness 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       δ 
     </mi> 
    </math>, and mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math>, is determined by the formula <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-7">
     [7]
    </xref>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>—mass (ts<sup>2</sup>/m), 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>—material density (t/m<sup>3</sup>), 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math>—unit weight (t/m<sup>3</sup>).</p>
   <p>Equations (3)-(5), which describe the motion of the building taking into account the soil compliance, can be written in matrix form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(6)</p>
   <p>where the square mass matrix of order 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> can be represented in block form.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mi>
               Τ 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
              <msub> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
              <msub> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—the diagonal mass matrix of order n corresponding to the part of the building above the foundation.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—a rectangular matrix of size 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—a square matrix of second order. The square mass matrix of order 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> can be represented as follows:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋱ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋮ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋮ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               Σ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               Σ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               Σ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               Σ 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Σ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Σ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Σ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msubsup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The stiffness matrix of the studied object has the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                K 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                K 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—is the banded stiffness coefficient matrix of order 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mi>
               n 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—the stiffness coefficient matrix of the soil foundation.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The acceleration and displacement vectors are represented as:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             ¨ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         Τ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         W 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         Τ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The mass column vector on the right-hand side of (6), as follows from (3)-(5), consists of the following elements:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 m 
               </mi> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         Τ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         Τ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>—influence vector.</p>
   <p>The system of Equations (6), accounting for damping, is presented in its expanded form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mi>
                s 
              </mi> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mi>
               Τ 
             </mi> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
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               </mo> 
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        + 
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          </mtext> 
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            ⋯ 
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                 i 
               </mi> 
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               i 
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               = 
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          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         Τ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where the damping coefficient matrix (damping matrix) can be represented according to Rayleigh <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-6">
     [6]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-8">
     [8]
    </xref>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>—arbitrary proportionality coefficients. The damping matrix corresponding to the oscillatory process in the soil foundation (<xref ref-type="fig" rid="fig1(b)">
     Figure 1(b)
    </xref>) has the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               f 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The stiffness and damping coefficients of the soil in shear and during building rotation in the vertical plane for a rectangular foundation in plan, obtained from the solution of the problem of vibrations of a footing on an elastic foundation, are determined by the formulas <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-1">
     [1]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-2">
     [2]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-9">
     [9]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-12">
     [12]
    </xref>, etc.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             δ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        m 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          0.8 
        </mn> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            G 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ν 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        δ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>—width, length, and thickness of the foundation slab, respectively; 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math>—is the shear modulus of the soil; 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ν 
     </mi> 
    </math>—nuν is the Poisson’s ratio; 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—are the equivalent radii of the foundation and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>—is the density of the soil. It should be noted that the methods for determining the soil stiffness and damping coefficients are also discussed in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-">
     [
    </xref><xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-13">
     13]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-18">
     [18]
    </xref>.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Numerical Modeling</title>
   <p>The system of differential Equations (7) is solved using the numerical method of successive approximations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-19">
     [19]
    </xref>, according to which the accelerations and velocity at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are represented in general form as follows</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(8)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        ; 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>(9)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>—are numerical coefficients and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       τ 
     </mi> 
    </math>—is the integration step. Angular accelerations and angular velocities are approximated in the same way:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(10)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(11)</p>
   <p>By substituting Equations (8)-(11) into Equation (3), written at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we obtain a system of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> equations with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> unknown linear and angular displacements.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
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        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
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         w 
       </mi> 
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          f 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
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         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
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       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
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         k 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
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        </msub> 
        <mfrac> 
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           </mi> 
           <mn>
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           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
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           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
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           τ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
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       </mi> 
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       </mi> 
      </msub> 
      <mfrac> 
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        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
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         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(12)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where the free terms are represented in the form</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               τ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
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           <mn>
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      <mo>
        ; 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>By substituting Equations (8)-(11) into the differential Equations (4) and (5), also written at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we obtain a system of two algebraic equations with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> unknowns.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <munderover> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(14)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(15)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msubsup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>where the right-hand side of these equations is represented as follows:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <munderover> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mo>
            ¨ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               τ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <munderover> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               τ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
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             τ 
           </mi> 
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              w 
            </mi> 
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              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
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          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
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           <mn>
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              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
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         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
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             i 
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           <mn>
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          <mi>
            n 
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         </munderover> 
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           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
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           </mi> 
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           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
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           ( 
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            + 
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              j 
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              − 
            </mo> 
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            + 
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              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
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              − 
            </mo> 
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           ) 
         </mo> 
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        </mtext> 
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        </mtext> 
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          + 
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           c 
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         </mi> 
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           ( 
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          </mfrac> 
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             w 
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              f 
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            + 
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              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
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              j 
            </mi> 
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              − 
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            + 
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           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
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              j 
            </mi> 
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              − 
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            <mn>
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           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
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            n 
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            , 
          </mo> 
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          = 
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             i 
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             = 
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            n 
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         </munderover> 
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          <mi>
            n 
          </mi> 
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             m 
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             h 
           </mi> 
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           ( 
         </mo> 
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           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               τ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
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               τ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             w 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
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           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              w 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               τ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             τ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <msub> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            τ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              ¨ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(17)</p>
   <p>The systems of algebraic Equations (12)-(17) form a solvable system of equations of order 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           w 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> unknowns. This system of equations, corresponding to the time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, is written in matrix form as follows:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          W 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(18)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                11 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                12 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                21 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                22 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                23 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                32 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋮ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋮ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow></mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
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                n 
              </mi> 
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                , 
              </mo> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
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                − 
              </mo> 
              <mn>
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             </mrow> 
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                , 
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             ⋯ 
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          </mtd> 
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             ⋯ 
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              </mi> 
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                , 
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              <mi>
                f 
              </mi> 
             </mrow> 
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          <mtd> 
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          </mtd> 
         </mtr> 
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          <mtd> 
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              </mi> 
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                + 
              </mo> 
              <mn>
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                , 
              </mo> 
              <mn>
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          </mtd> 
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                n 
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                + 
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                , 
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             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
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           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
          </mtd> 
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                , 
              </mo> 
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                φ 
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         ] 
       </mo> 
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         { 
       </mo> 
       <mrow> 
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          <mtd> 
           <mrow> 
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             <mi>
               w 
             </mi> 
             <mrow> 
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           </mrow> 
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         </mtr> 
         <mtr> 
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               w 
             </mi> 
             <mrow> 
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             ⋮ 
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             ⋮ 
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                f 
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         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋮ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             ⋮ 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                f 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(19)</p>
   <p>where the elements of matrix 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> have the following form:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          11 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          12 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          21 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          22 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         τ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          23 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
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        ⋯ 
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        , 
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      </mtext> 
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        <mo>
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        ⋯ 
      </mo> 
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      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Σ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munderover> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <msubsup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Thus, based on the conditions of convergence and stability of the solutions, by selecting the integration step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       τ 
     </mi> 
    </math>, and specifying the soil stiffness and damping coefficients, the matrix 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> of the system of Equations (18) is formed. The vector of free terms, which consists of the elements from (13), (16), and (17), is formed depending on the external load and the values of displacements, velocities, and accelerations corresponding to the previous time step. Consequently, the system of Equations (18) is solved at each time step to determine the displacement vector, after which the velocity and acceleration vectors are calculated. At the next stage, internal forces are determined, including the overturning moment and the shear force in the support part of the structure. It should be noted that the matrix 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
     </mstyle> 
    </math> is block-structured, and the Gaussian elimination method is applied to solve the system of algebraic Equations (18) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-20">
     [20]
    </xref>.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Numerical Modeling Results</title>
   <p>Based on the presented mathematical model, a computer program ВCО-3-El Centro was developed in the Fortran language, and results of free and forced vibrations of the studied object under various loads were obtained. The numerical simulation results were obtained with an integration step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.02 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>—the sampling interval of the El Centro accelerogram.</p>
   <p>Example 1. Study of free vibrations of a building considering the soil foundation compliance. A 10-story framed building is considered, with plan dimensions of 36 × 18 m a column grid of 6 × 6 m and a floor height of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. The column cross-section is 0.5 × 0.5 the beam cross-section is 0.3 × 0.45 m, and the slab thickness is 0.2 m. The building rests on a foundation slab 0.5 m thick <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-21">
     [21]
    </xref>.</p>
   <p>The results of free vibrations were obtained from the action of a uniformly distributed initial velocity of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s). To analyze the convergence and stability of the solutions, free vibrations of the building without considering soil compliance were first studied for various time step values. Numerical experiments showed that when varying the time step within the range from 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          20 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, the results practically coincide. <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref> shows the free vibration graphs obtained at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        τ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          20 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.001 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> seconds). The fundamental period of free vibrations is found to be 0.84 seconds.</p>
   <fig id="fig2" position="float">
    <label>Figure 2</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>Figure 2. Free vibrations of the building model with a rigid base.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104811-rId284.jpeg?20250924031339" />
   </fig>
   <p>Similar results were obtained for the model considering soil flexibility. <xref ref-type="fig" rid="fig3">
     Figure 3
    </xref> shows the vibration graphs of masses 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, obtained without considering damping, using the following soil stiffness coefficients <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-22">
     [22]
    </xref>.</p>
   <fig id="fig3" position="float">
    <label>Figure 3</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>Figure 3. Free vibrations of the building model considering soil flexibility.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104811-rId291.jpeg?20250924031339" />
   </fig>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.91 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (t/m), 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        7.53 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         7 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (t/m).</p>
   <p>As follows from the obtained results, the fundamental period of free vibrations of the building with soil flexibility is 1.0 s, which is 19% greater than that with a rigid base.</p>
   <p>Example 2. Forced vibrations of the dynamic model under the action of a model accelerogram.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          w 
        </mi> 
        <mo>
          ¨ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo stretchy="false">
        ( 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo stretchy="false">
        ) 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mi>
        sin 
      </mi> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        A 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4.0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> m/s<sup>2</sup>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Acting in the foundation part of the building. A building model with the initial data provided in Example 1 is considered. Numerical modeling results were obtained for various values of the harmonic excitation frequency. For the purpose of comparison and to verify the reliability of the results, a dynamic model of the building was first considered, in which the stiffness coefficients of the foundation soil tend to infinity. The vibration graphs of the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, obtained with damping at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.0 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        s 
      </mtext> 
     </mrow> 
    </math>, are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref>. It can be seen that the dynamic process corresponds to the beating effect, which indicates the closeness of the vibration periods of the external excitation and the natural vibrations of the building ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.84 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        c 
      </mtext> 
     </mrow> 
    </math>, <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref>). The beating period is equal to:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mn>
          0.84 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            0.84 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1.0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        5.25 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <fig id="fig4" position="float">
    <label>Figure 4</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>Figure 4. Beating phenomenon arising from the superposition of two oscillations with close frequencies.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104811-rId312.jpeg?20250924031339" />
   </fig>
   <p>Next, the results were obtained taking into account the foundation compliance under harmonic excitation at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.0 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
        s 
      </mtext> 
     </mrow> 
    </math>. <xref ref-type="fig" rid="fig5">
     Figure 5
    </xref> shows the results obtained for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.91 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> t/m 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        7.53 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         7 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> t/m without damping (Curve 1), and with damping taken into account at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2.19 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> ts/m 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2.26 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> ts/m (Curve 2). As expected, the amplitude of the oscillations increases indefinitely, which corresponds to a resonance mode. This confirms the reliability of the results related to the study of free vibrations of the dynamic building model with consideration of foundation compliance.</p>
   <fig id="fig5" position="float">
    <label>Figure 5</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>Figure 5. Resonance mode of the oscillatory process in the dynamic model considering the compliance of the foundation soil.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104811-rId322.jpeg?20250924031339" />
   </fig>
   <p>Example 3. Numerical solution of the dynamic problem for calculating the building response considering foundation compliance under seismic loading in the form of a given earthquake accelerogram. The building model with the data from Example 1. is considered. <xref ref-type="fig" rid="fig6(a)">
     Figure 6(a)
    </xref> shows the graphs of the total acceleration response obtained under the action of the El Centro accelerogram for the following values of stiffness and damping coefficients in the foundation soil.</p>
   <fig id="fig6" position="float">
    <label>Figure 6</label>
    <caption>
     <title>(a)<p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/8104811-rId324.jpeg?20250924031339" /></p>(b)<xref ref-type="bibr" rid="scirp.145948-"></xref>Figure 6. Acceleration response graphs obtained from the given El Centro earthquake accelerogram: (a)—with compliant (flexible) foundation, (b)—with rigid foundation.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104811-rId323.jpeg?20250924031339" />
   </fig>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.91 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> t/m, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        7.53 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         7 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> tm</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2.19 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> tf/m, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2.26 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> t∙m∙s</p>
   <p>The damping matrix is assumed to be proportional to the mass matrix with a proportionality coefficient 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        b 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        ξ 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, where the damping parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ξ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.02 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> corresponds to the fundamental period of the free vibrations of the building model. For comparison, <xref ref-type="fig" rid="fig6(b)">
     Figure 6(b)
    </xref> presents the graphs of total acceleration response for the case of a rigid foundation.</p>
   <p>It can be seen that the maximum acceleration in the case of a rigid foundation is approximately 1.5 times greater than that with a compliant foundation. It should be noted that in the model with a rigid foundation, the highest total acceleration is experienced by mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          10 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, whereas in the model with a compliant foundation, it is mass 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. At the same time, the maximum acceleration of the foundation slab mass is 4.65 m/s<sup>2</sup>, which is 48.5% higher than the peak acceleration of the given El Centro accelerogram.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Conclusion</title>
   <p>Based on the obtained results, it can be concluded that the developed numerical modeling algorithm and computer program enable the study of buildings taking into account the compliance of the foundation soil. The comparison shows that considering the soil compliance in the horizontal direction and during the building’s rotation in the vertical plane leads to a significant reduction in total accelerations. The proposed calculation method can be used at the preliminary design stage of buildings and structures under seismic impacts.</p>
  </sec>
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