ηikj - коэффициент формы собственных колебаний сооружения по i-й форме колебаний:
,(5.8)
где Ujkj - проекции по направлениям j смещений узла k по i-й форме собственных колебаний сооружения;
- косинусы углов между перемещениями Uikj и направлениями вектора
сейсмического воздействия.
Примечание. Указанные в пункте коэффициенты следует учитывать аналогичным образом в расчетах по методикам, позволяющим определять смещения, деформации, напряжения и усилия, возникающие в сооружении под влиянием сейсмического воздействия, без предварительного нахождения сейсмических нагрузок.
5.5.3Для всех гидротехнических сооружений kf принимается равным 0,45.
Значение коэффициента kψ принимается: 0,9 - для бетонных и железобетонных сооружений; 0,7 - для сооружений из грунтовых материалов.
Для других видов гидротехнических сооружений значения коэффициента kψ допускается принимать на основе опыта проектирования этих сооружений с учетом сейсмических воздействий.
- Значения коэффициента динамичности βi, определяются по графикам на рисунке 2.2.
- Направление сейсмического воздействия при расчетах ЛСМ должно выбираться так,чтобы воздействие оказалось наиболее опасным для сооружения. При этом водоподпорные ГТСследует рассчитывать на сейсмические воздействия, в которых вектор принадлежит вертикальной
плоскости, нормальной к продольной оси сооружения, а контрфорсные и арочные плотины - также и на воздействия, у которых вектор лежит в одной плоскости с продольной осью сооружения.
При отсутствии данных о соотношении горизонтальной и вертикальной компонент сейсмического воздействия допускается рассматривать два значения угла между вектором и горизонтальной плоскостью: 0° и 30°.
Протяженные тоннели допускается рассчитывать на сейсмическое воздействие в плоскости, нормальной к оси тоннеля.
Отдельно стоящие гидротехнические сооружения, схематизируемые стержнями, рассчитываются на горизонтальные сейсмические воздействия в плоскостях наибольшей и наименьшей жесткости.
5.5.6Допускается выполнять расчеты с числом учитываемых форм собственных колебаний:
- в расчетах по одномерной (консольной) схеме - не менее 3...4;
- в расчетах по двумерным схемам - не менее 10...15 для бетонных сооружений и 15...18 - длясооружений из грунтовых материалов;
- число форм, принимаемых в расчетах по пространственным схемам, устанавливается в каждом конкретном случае с учетом рекомендаций 2.3.10, но не менее 20 форм для бетонныхсооружений и 25 - для сооружений из грунтовых материалов.
5.5.7Расчетные значения возникающих в сооружении смещений (деформаций, напряжений иусилий) с учетом всех учитываемых в расчете форм собственных колебаний сооружения следуетопределять по формуле (2.6).
5.6 Мероприятия по повышению сейсмостойкости гидротехнических сооружений
- При необходимости размещения сооружений на участке тектонического разлома основные сооружения гидроузла (плотины, здания ГЭС, водосбросы) следует размещать на структурноедином тектоническом блоке, в пределах которого исключена возможность взаимных подвижекчастей сооружения. При невозможности исключения взаимных подвижек частей сооружения впроекте должны быть разработаны специальные конструктивные мероприятия, позволяющие воспринять дифференцированные подвижки без ущерба для безопасности сооружения.
- Строительство водоподпорных и других сооружений, входящих в состав напорного фронта,на оползнеопасных участках допускается только при осуществлении мероприятий, исключающихобразование оползневых деформаций в основании сооружения и береговых склонах в створе сооружения. Сейсмические воздействия при расчете устойчивости склонов на оползнеопасных участкахрекомендуется определять по приложению Е.
- При возможности нарушения устойчивости сооружения, а также развития чрезмерныхдеформаций в теле сооружения и в основании вследствие разжижения и других деструктивныхизменений состояния грунтов в основании или теле сооружения под влиянием сейсмических воздействий следует предусматривать искусственное уплотнение или укрепление этих грунтов.
- Для каменно-земляных плотин в сейсмических районах с верховой стороны ядер и экрановследует предусматривать устройство фильтров (переходных слоев), при этом подбор состава первогослоя фильтра должен обеспечивать кольматацию (самозалечивание) трещин, которые могут образоваться в противофильтрационном элементе при землетрясении.
- Верховые водонасыщенные призмы плотин из грунтовых материалов следует проектировать из крупнозернистых грунтов с повышенными коэффициентами неоднородности и фильтрации(каменная наброска, гравелистые, галечниковые грунты и др.), которые обладают ограниченнойспособностью к разжижению при сейсмических воздействиях. При необходимости уменьшенияобъема крупнозернистого материала в теле верховой призмы допускается введение горизонтальныхслоев из крупнозернистых (крупнообломочных) сильно дренирующих материалов.
Примечание. Указания данного пункта не распространяются на гидротехнические сооружения из грунтовых материалов с экраном.
- С целью повышения устойчивости верховой упорной призмы плотин из грунтовых материалов с ядрами или диафрагмами при сейсмических воздействиях надлежит разрабатывать мероприятия, обеспечивающие снижение избыточного порового давления в грунтах, в частности, максимальное уплотнение несвязных грунтов, крепление откосов каменной наброской, устройство дополнительных дренирующих слоев и т.д.
- При проектировании плотин и других водоподпорных сооружений в сейсмических районахповышение их сейсмостойкости следует производить с помощью одного (или нескольких) из мероприятий нижеследующего перечня, осуществляя выбор на основании их технико-экономическогосопоставления:
- уширение поперечного профиля плотины;
- облегчение верхней части сооружений за счет применения оголовков минимального веса,устройства верхней части сооружения в виде стенки контрфорсной или рамной конструкции,устройство полостей в пригребневой зоне сооружения и т. д.;
- заглубление подошвы сооружения до скальных пород;
- укрепление основания, сложенного нескальными грунтами, путем инъектирования этихгрунтов;
- обжатие бетона у верховой грани бетонных плотин с помощью напрягаемых анкеров;
- защита напорной грани плотины из грунтовых материалов водонепроницаемым экраном;
- использование для массивных гравитационных плотин клиновой (токтогульской) разрезкисооружения на секции;
- применение пространственно работающих массивных гравитационных плотин;
- устройство периметрального шва для арочных плотин;
- использование сдвоенных контрфорсов либо размещение распорных балок между контрфорсами для контрфорсной плотины;
- создание перед бетонной плотиной стационарной воздушной подушки, снижающей интенсивность гидродинамического давления на колеблющееся сооружение;
- устройство антисейсмических поясов;
- использование "армированного грунта" для возведения земляных плотин.
- Для повышения сейсмостойкости эксплуатируемых плотин, имеющих дефицит сейсмостойкости, следует рассматривать мероприятия 1, 2, 5, 10, 11 из перечня, приведенного в 5.6.7, а также инъекцию упорных призм грунтовых плотин цементными или иными растворами.
- Портовые оградительные сооружения при расчетной сейсмичности площадки 8 и 9 балловследует возводить из наброски камня, обыкновенных и фасонных массивов или массивов-гигантов.Углы наклона откосов этих сооружений при сейсмичности 8 и 9 баллов следует уменьшать соответственно не менее чем на 10 и 20 % относительно допускаемых в несейсмических районах.
- При специальном обосновании портовые оградительные сооружения в виде конструкцийбезраспорного типа допускается возводить с разработкой мероприятий, повышающих их сейсмостойкость.
- При проектировании портовых оградительных сооружений целесообразно приниматьтехнические решения, повышающие их сейсмостойкость, а именно:
- размещение сооружений на основаниях, сложенных более прочными грунтами;
- уширение подошвы и придание поперечным сечениям этих сооружений симметричного профиля (относительно вертикальной продольной плоскости);
- устройство по длине сооружений антисейсмических швов, в пределах которых конструкция,грунтовые условия, глубины, нагрузка и пр. неизменны.
5.6.12Портовые причальные сооружения при расчетной сейсмичности площадки строительства8 и 9 баллов следует возводить, как правило, в виде конструкций, не подверженных одностороннемудавлению грунта. При невозможности выполнения этого условия предпочтение следует отдаватьзаанкеренным стенкам из металлического шпунта при нескальных основаниях и стенкам из массивов-гигантов - при скальных основаниях.
Для повышения сейсмостойкости конструкций причалов и набережных типа сборных гравитационных стен следует, как правило, укрупнять размеры сборных элементов, а омоноличивание конструкций выполнять со сваркой выпусков арматуры или закладных деталей. При расчетной сейсмичности строительной площадки, не превышающей 8 баллов, допускается применение сборных гравитационных стен в виде кладки из элементов типа обыкновенных массивов с выполнением конструктивных мероприятий для создания условий совместной работы этих элементов.
5.6.13Для конструкций причалов эстакадного типа в качестве опор следует применять стальныетрубы, коробки из шпунта, предварительно напряженные центрифугированные железобетонныеоболочки.
Применение призматических железобетонных свай допускается при специальном обосновании.
Горизонтальную жесткость эстакад при необходимости следует обеспечивать применением наклонных свай либо устройством дополнительных диагональных связей между отдельными конструктивными элементами. Конструкция связей между отдельными секциями должна исключать возможность хрупкого разрушения связей при сейсмических колебаниях. Целесообразность соединения отдельных секций специальными связями устанавливается расчетами на основное и особое сочетания нагрузок.
5.6.14Для повышения сейсмостойкости причалов в виде заанкеренных стенок из металлическогошпунта целесообразно в качестве анкерных опор использовать козловые системы. В случаях использования в качестве опор анкерных плит или анкерных стенок следует предусматривать дополнительные меры, обеспечивающие их сейсмостойкость (тщательное уплотнение грунта перед ними, устройство призм из крупнообломочных материалов и др.)
При расчетной сейсмичности площадки строительства 7 и более баллов целесообразно применять специальные компенсаторы для выравнивания усилий в анкерных тягах и лицевых шпунтовых стенках.
Крановые пути за шпунтовыми стенками следует устраивать на свайном основании.
5.6.15Для повышения сейсмостойкости конструкций причалов гравитационного типа следует,как правило, укрупнять размеры сборных элементов. При этом омоноличивание отдельных конструктивных элементов выполнять со сваркой выпусков арматуры или стальных закладных деталей.
При расчетной сейсмичности строительной площадки, не превышающей 8 баллов, допускается применение сборных конструкций в виде кладки из обыкновенных или пустотелых массивов с выполнением конструктивных мероприятий для создания условий их совместной работы.
5.6.16При возведении причалов в виде заанкеренных шпунтовых стенок или конструкций измассивов-гигантов, или других сборных элементов должны быть предусмотрены мероприятия, способствующие уменьшению осадок территории.
Устройство территорий из мелкого песка путем рефулирования не допускается.
- Покрытия вновь образованных территорий должны устраиваться из сборных железобетонных плит.
- Степень сейсмостойкости эксплуатируемых портовых ГТС должна оцениваться по результатам инженерного обследования на основе экспериментального определения фактических динамических характеристик сооружений с последующими поверочными расчетами на сейсмическиевоздействиями в соответствии с нормативными требованиями.
- Для портовых ГТС, расположенных на площадках с расчетной сейсмичностью 7 и 8 баллови низкой повторяемостью землетрясений расчетной интенсивности, при оценке, целесообразностиантисейсмических усилений конструкций предварительно выполняются расчеты экономическойэффективности усилений.
- Для портовых ГТС, расположенных на площадках с расчетной сейсмичностью 7 баллов,при оценке их сейсмостойкости достаточно выполнить проверку общей устойчивости сооруженийс учетом сейсмического воздействия.
- Паспорта портовых ГТС, расположенных в сейсмически активных зонах, разрабатываютсяв соответствии с нормативными требованиями НД 31.3.002-2003.
- При специальном обосновании проект капитального ремонта портовых ГТС, расположенных в сейсмически активных зонах и первоначально не запроектированных с учетом сейсмических нагрузок, может разрабатываться без учета сейсмических воздействий.
5.7 Геодинамический мониторинг гидротехнических сооружений
5.7.1В проектах водоподпорных сооружений I и II классов при расчетной сейсмичности площадки строительства для ПЗ 7 баллов и выше, а также при возможности опасных проявлений другихгеодинамических процессов (современных тектонических движений, оползней, резких измененийнапряженно-деформированного состояния или гидрогеологического режима верхних частей вмещающей геологической среды и др.), следует предусматривать создание комплексной системыгеодинамического мониторинга, включающей:
- сейсмологический мониторинг за естественными и техногенными землетрясениями на участкеплотины и вне зоны водохранилища;
- инженерно-сейсмометрический мониторинг на сооружениях и береговых примыканиях;
- геофизический мониторинг физико-механических свойств и напряженно-деформированногосостояния сооружения и основания, а также района расположения гидроузла;
- геодезический мониторинг деформационных процессов, происходящих в сооружении и основании, а также земной поверхности в районе водохранилища;
- тестовые динамические испытания сооружения;
- проведение поверочных расчетов сейсмостойкости и оценка сейсмического риска в случаеизменения сейсмических условий площадки строительства, свойств основания и сооруженияво время эксплуатации;
- систему регламентных мероприятий персонала действующего гидротехнического сооруженияпо предотвращению либо снижению негативного влияния опасных геодинамических процессов и явлений в период эксплуатации.
