2.2.4 Вертикальную составляющую сейсмического воздействия необходимо учитывать при расчете:
2.3 Спектральный метод расчета
2.3.1 При определении расчетных значений горизонтальных сейсмических нагрузок на здания и сооружения высотой Н, превышающей в два и более раз его ширину В и длину L допускается принимать расчетную схему (рисунок 2.1,а) в виде многомассового упруго-деформируемого консольного стержня, жестко заделанного в основании, несущего сосредоточенные массы весом Qk, на уровне перекрытий, и совершающего колебательное движение по одному из направлений (х или у).
При ширине сооружения В, меньшей в три и более раз двух других его размеров (Н и L) допускается принимать расчетную схему (рисунок 2.1,б) в виде многомассовой упруго-деформируемой перекрестной системы с сосредоточенными в узлах массами, расположенными на уровне перекрытий.
Как правило, рекомендуется использовать пространственные расчетные динамические модели с сосредоточенными в узлах массами (рисунок 2.1,в).
a - в виде многомассового консольного стержня; б - в виде многомассовой перекрестной системы; в - в виде пространственной динамической модели.
Рисунок 2.1 - Расчетные схемы зданий и сооружений
Расчетное значение горизонтальной сейсмической нагрузки Ski, приложенной к точке k и соответствующее i-ой форме собственных колебаний здания или сооружения, следует определять по формуле:
, (2.1)
где k1 - коэффициент, учитывающий неупругие деформации и локальные повреждения элементов здания, принимается по таблице 2.3;
k2 - коэффициент ответственности сооружений, принимается по таблице 2.4;
k3 - коэффициент, учитьшающий этажность здания свыше 5 этажей, определяемый по формуле:
,(2.2)
где n - количество этажей в здании. Максимальное значение k3 принимается не более 2,0 (в том числе для рамных, рамно-связевых и связевых систем), а для стеновых и каркасно-стеновых конструктивных систем - не более 1,8;
S0ki - горизонтальная сейсмическая нагрузка по і-ой форме собственных колебаний сооружения, которая определяется в предположении упругого деформирования конструкций по формуле:
, (2.3)
где Qk - нагрузка, отвечающая массе, принятой в качестве сосредоточенной в точке k и определяемая с учетом коэффициентов согласно 2.1.1.
а0 - относительное ускорение грунта, которое принимается равным 0,05; 0,1; 0,2 и 0,4 соответственно для районов сейсмичностью 6, 7, 8 и 9 баллов; при использовании карт А и В - в зависимости от расчетных значений а0 согласно таблице 2.5;
kгр - коэффициент, учитывающий нелинейное деформирование грунтов, вводится, если определение сейсмичности площадки выполнено на основе материалов инженерно-геологических изысканий согласно таблице 1.1, и принимается по таблице 2.6;
βi - спектральный коэффициент динамичности, соответствующий г-ой форме собственных колебаний здания или сооружения, принимается согласно 2.3.2;
ηki - коэффициент, зависящий от формы собственных колебаний здания или сооружения и от места расположения нагрузки (рисунок 2.1); определяется по формуле:
а) для консольной расчетной схемы:
, (2.4)
где Ui (zk) і Ui (zj) - перемещения здания или сооружения при собственных колебаниях по i-ой форме; n - число сосредоточенных нагрузок;
б) для перекрестной и пространственной расчетных схем:
, (2.5)
где cos (Uki ,U0) - косинусы углов между направлениями перемещения Uki и вектора сейсмического воздействия U0.
Таблица 2.3 - Коэффициент k1, учитывающий неупругие деформации и локальные повреждения элементов здания
|
№ п/п |
Конструктивные решения систем и несущих элементов |
Значения k1 при сейсмичности площадки, баллов |
||
|
|
|
6 |
7-8 |
9 |
|
1 |
Сооружения, в которых повреждения или неупругие деформации не допускаются, а также при определении дополнительных моментов от вертикальных нагрузок (см. 2.3.6, 2.3.7) |
1,0 |
||
|
2 |
Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые: |
0,25 |
|
|
|
|
- со стальным каркасом; |
|
0,25 |
0,3 |
|
|
- с железобетонным каркасом без вертикальных диафрагм или ядер жесткости; |
|
0,35 |
0,45 |
|
|
- с железобетонным каркасом с вертикальными диафрагмами или ядрами жесткости; |
|
0,3 |
0,4 |
|
|
- со стенами из монолитного железобетона и из крупных железобетонных панелей; |
|
0,25 |
0,35 |
|
|
- с несущими стенами из крупных блоков и каркасно-каменными; |
|
0,35 |
0,4 |
|
|
- с несущими стенами из каменной или кирпичной кладки; |
|
0,4 |
0,45 |
|
|
- на несущих опорах систем сейсмоизоляции*) |
|
0,6 |
0,7 |
|
3 |
Элементы зданий, рассчитываемые на "местные" сейсмические нагрузки (заполнение каркасов и перегородки при расчетах из плоскости, парапеты, козырьки и т.п.) |
0,4 |
0,5 |
0,55 |
|
4 |
Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены значительные остаточные деформации, трещины, повреждения отдельных элементов, их смещения, временно приостанавливающие нормальную эксплуатацию при обеспечении безопасности людей |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
|
*) При расчете вышележащих этажей значение k1 принимается в соответствии с конструктивными решениями этих этажей. |
Таблица 2.4 — Коэффициент ответственности сооружений
|
№ п/п |
Характеристика сооружений |
Значения k2 |
|
1 |
Особо ответственные и уникальные сооружения, в том числе производственные корпуса, складские здания химической промышленности с токсичными и отравляющими веществами, взрывоопасные корпуса химико-фармацевтической промышленности и сооружения нефтехимической промышленности |
1,5 |
|
2 |
Сооружения с одновременным пребыванием большого числа людей (крупные вокзалы, аэропорты, театры, цирки, музеи, выставочные и концертные залы с числом мест более 1000 чел, крытые рынки и стадионы) Здания и сооружения, функционирование которых необходима при землетрясении или при ликвидации его последствий (системы энерго- и водоснабжения, системы пожаротушения, телефонной и телеграфной связи, производственные корпуса тяжелой промышленности с непрерывным циклом работы, банки, государственные и местные административные органы и т.п.) |
1,4 |
|
3 |
Здания и сооружения больниц на 100 коек и более, родильных домов, акушерских корпусов, станций скорой помощи, школ, детских садов, высших учебных заведений, магистральных железных и автомобильных дорог и искусственных сооружений транспорта |
1,3 |
|
4 |
Здания гостиниц, спальных корпусов учреждений отдыха на 250 мест и более |
1,2 |
|
5 |
Высотные сооружения небольших размеров в плане (башни, мачты, дымовые трубы, отдельно стоящие шахты лифтов и т.п.) при отношении высоты сооружения Η к его ширине В, равном или более 5, и большепролетные сооружения (L≥30 м) |
1,4 |
|
6 |
Каркасные здания, стеновое заполнение которых не оказывает влияния на их деформатив-ность, при отношении высоты стоек h к их поперечному размеру b в направлении действия сейсмической нагрузки, равном или более 25 |
1,4 |
|
7 |
То же, но при h/b, равном или менее 15 |
1,0 |
|
8 |
Жилые, общественные и производственные здания, не указанные в п.п. 1-7 |
1,0 |
|
9 |
Здания и сооружения, разрушение которых не связано с гибелью людей, утратой материальных и культурных ценностей и не вызывает прекращения непрерывных технологических процессов или загрязнения окружающей среды (склады, крановые и ремонтные эстакады, предприятия торговли и бытового обслуживания со сроком службы не более 20 лет, небольшие мастерские, временные здания и сооружения, торговые павильоны и др.) |
0,5 |
|
Примечание 1. Объекты по п.1 утверждаются регулирующими органами страны. Примечание 2. При промежуточных значениях h/b означение принимается по интерполяции. Примечание 3. Коэффициент k2 должен приниматься только один раз для зданий, указанных в пп. 3, 4, 5. Примечание 4. При использовании карты А0 для малоответственных зданий и сооружений (п. 8) значение коэффициента k2 принимается равным 1,0. |
Таблица 2.5 - Значения относительных ускорений a0 для данной площадки (населенного пункта) в зависимости от сочетаний расчетной сейсмической интенсивности на картах А и В
|
Номер сочетания |
Интенсивность на картах, баллы шкалы MSK-64 |
Расчетные значения a0 |
|
|
|
А |
В |
|
|
1 |
6 |
6 |
0,05 |
|
2 |
6 |
7 |
0,08 |
|
3 |
7 |
7 |
0,10 |
|
4 |
7 |
8 |
0,15 |
|
5 |
8 |
8 |
0,20 |
|
6 |
8 |
9 |
0,30 |
|
7 |
9 |
9 |
0,40 |
Таблица 2.6 - Значения коэффициента kгр, учитывающего нелинейное деформирование грунта при интенсивных сейсмических колебаниях
|
Категория грунта |
Сейсмичность площадки строительства в баллах |
|||
|
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|
I |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
II |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
III |
1,0 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
|
IV |
По данным специальных исследований |
2.3.2 Значения спектрального коэффициента динамичности βi, зависящие от категории грунта по сейсмическим свойствам (таблица 1.1) и от периода i-го тона собственных колебаний сооружения, определяются по графикам (рисунок 2.2) или по таблице 2.7.
Рисунок 2.2 - Значения спектрального коэффициента динамичности βi, в зависимости от категории (Ι-ΙΙΙ) грунта по сейсмическим свойствам
Таблица 2.7 - Значения коэффициента βi,
|
Категория грунтов по сейсмическим свойствам |
Участок графика βi, при значении Ti |
Значения βi или формула для вычисления βi (Ti) |
|
I |
При Тi ?? 0,1c |
1+15 Тi |
|
|
При 0,1c< Тi ?? 0,4c |
2,5 |
|
|
При Тi > 0,4c |
1,35/Тi2/3 |
|
II |
При Тi ?? 0,1c |
1+15 Тi |
|
|
При 0,1c < Тi ?? 0,6c |
2,5 |
|
|
При Тi > 0,6c |
1,8/Тi2/3 |
|
III |
При Тi ?? 0,1c |
1+15 Тi |
|
|
При 0,1c < Тi ?? 1,2c |
2,5 |
|
|
При Тi > 1,2c |
3/Тi |
|
IV |
По результатам специальных исследований |
|
|
Примечание. Значения коэффициентов βi следует принимать не менее 0,8 и не более 2,5. |
2.3.3 При расчете высоких сооружений небольших размеров в плане, таких как башни, мачты, дымовые трубы, отдельно стоящие шахты лифтов и т.п., а также железобетонных каркасных зданий значения коэффициента k2 следует принимать по таблице 2.4.
