Страница 4: ДБН В .1.1-12:2006. СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ УКРАИНЫ (29637)

1. Вертикальную сейсмическую нагрузку в случаях, предусмотренных п.2.2.4, следует определять по формулам (2.1), (2.2) и (2.3), при этом, значения относительных ускорений грунта а0 следует принимать с множителем 0,7. При расчете зданий на стойкость против опрокидывания или скольжения, а также при расчете конструкций на прочность и деформативность вертикальные сейсмические нагрузки необходимо определять при значении коэффициента k1 = 0,5.
2. При определении усилий в конструкциях, подлежащих расчету с учетом вертикальныхсейсмических нагрузок, следует учитывать одновременное действие вертикальных и горизонтальныхсейсмических нагрузок.

Направление вертикальной нагрузки (вверх или вниз) следует принимать наиболее невыгодным для напряженного состояния рассматриваемого элемента.

1. При расчете зданий высотой и более следует учитывать дополнительный момент отвертикальных нагрузок (статической и сейсмической) вследствие перемещений Хk, возникающих врезультате деформаций сооружения и основания при сейсмических воздействиях, и которые определяются при расчете системы здание-основание. Жесткостные и демпфирующие характеристикинеобходимо определять согласно 2.4.12.
2. Перемещения (прогибы) Uk и перекосы этажей (отношение разности горизонтальных

перемещении верха и низа k-го этажа к его высоте) определяются от действия

сейсмических нагрузок Ski по п.2.3.1.

Допустимые значения перекосов этажей следует принимать по таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Допустимые значения перекосов этажей

2.3.8 Учет высших форм колебаний производится по формуле:

(2.6)

где Np - усилия, напряжения или иные силовые факторы в элементах конструкций от сейсмической нагрузки;

Ni - значения соответствующего фактора в рассматриваемом сечении, вызываемые сейсмическими нагрузками по і-ой форме колебаний;

n - число учитываемых форм колебаний.

2.3.9 Если значения периодов i-го и (i+1)-го тонов собственных колебаний здания (сооружения) отличаются менее чем на 10 %, то вместо формулы (2.6) необходимо применять формулу (2.7), позволяющую учитывать взаимную корреляцию обобщенных координат:

(2.7)

где значения коэффициента ρі, определяются по таблице 2.9 в зависимости от соотношения периодов собственных колебаний сооружения по i-ой и (і+1)-ой формам Ті+1/Ті.

Таблица 2.9 - Значения коэффициентов корреляции

2.3.10 При расчетах по пространственным расчетным схемам необходимо определять сумму учтенных модальных масс, которые для i-й формы собственных колебаний и направления вдоль s-й координатной оси вычисляются по формуле:

, (2.8)

где ;

cos (Utj , Is) - косинус угла между перемещением Utj j-гο узла при собственных колебаниях по i-ой форме и направлением s-й координатной оси Is (Χ, Υ или Ζ).

Число учитываемых форм собственных колебаний здания при определении сейсмических нагрузок необходимо принимать из условия, чтобы сумма модальных масс была не менее 85 % полной суммы модальных масс при колебаниях здания в горизонтальном направлении и не менее 75 % этой суммы при колебаниях в вертикальном направлении.

Вычисленные значения усилий, напряжений, перемещений, деформаций определяются по формуле:

, (2.9)

где Nx, Ny, Nz — значения соответствующего параметра при сейсмическом воздействии по оси х, у, z.

Для зданий с равномерным распределением жесткостей и масс по высоте при расчетах на основе консольной схемы (рисунок 2.1,а) число учитываемых форм собственных колебаний следует принимать не менее трех, если значение периода первой формы колебаний T1 ≥ 0,4 с, и учитывать только первую основную форму колебаний, если T1 < 0,4 с.

1. Для зданий и сооружений, имеющих неравномерное распределение жесткостей и масс вплане здания и по высоте, сейсмические нагрузки следует определять по пространственной динамической модели (рисунок 2.1, в и приложения В и Г).
2. При расчете зданий и сооружений длиной или шириной более , а зданий с несимметричным планом и до необходимо учитывать крутильную сейсмическую нагрузку (сейсмический момент).

Значения расчетного сейсмического момента на уровне k-го этажа допускается определять по формуле:

,(2.10)

где Рk - значения горизонтальных инерционных сил на уровне к-то этажа;

еk - фактический эксцентриситет между центром масс и центром жесткостей k-го этажа, но не менее 0,1В, где В - размер здания в направлении, перпендикулярном к действию силы Ski;

е - дополнительный расчетный эксцентриситет от вращательного движения грунта.

Значение е принимается равным 0,02В; 0,05В; 0,06В при грунтах I, II и III категорий соответственно.

Определение расчетного сейсмического момента может быть выполнено по другой обоснованной методике, согласованной со специализированными научными организациями.

2.4 Прямой динамический метод расчета с применением расчетных сейсмических воздействий как функций времени

2.4.1 Прямые динамические расчеты зданий и сооружений следует выполнять с использованием расчетных акселерограмм ai(t) = Аi уi(t), где i - номер составляющей вектора колебаний; Аi -максимальное значение амплитуды ускорений; y(t) - нормированная на единицу функция, описывающая колебание грунта во времени.

Примечание: Величина ускорения колебаний Ао на максимальной горизонтальной составляющей вектора сейсмических движений в точке О, находящейся в сейсмической зоне с интенсивностью I на соответствующей карте общего сейсмического районирования, рассчитывается с помощью формулы:

(2.11)

где d - расстояние от точки О до середины отрезка прямой, проведенной через эту точку так, чтобы длина отрезка D, отсекаемого ограничивающими зону изосейстами, была минимальной. Значение d - положительно, если точка О расположена, относительно середины отрезка в сторону возрастания сейсмической балльности, и отрицательно - в сторону уменьшения; ΔI - приращение сейсмической балльности за счет влияния местных грунтовых условий площадки, полученное при проведении ее сейсмического микрорайонирования.

1. При проектировании особо важных объектов (перечень объектов утверждается регулирующими органами страны) и объектов повышенной опасности (определяется Законом Украины"Об объектах повышенной опасности" 18.01.2001 г. № 2245-III) в прямых динамических расчетахследует использовать расчетные акселерограммы, построенные для заданной вероятности непревышения максимальных сейсмических воздействий, соответствующей карте ОСР. Расчетные акселерограммы строятся на основе инструментальных записей сильных и промежуточных по величине землетрясений, зарегистрированных непосредственно на строительной площадке, либо в условиях, близких к условиям площадки проектируемого здания или сооружения. Величины Аi в этом случае определяются с помощью работ по уточнению сейсмической опасности площадки.
2. При проектировании нетиповых и ответственных зданий и сооружений в прямых динамических расчетах допускается использование синтезированных расчетных акселерограмм, построенных с учетом условий площадки и ее положения, относительно опасных сейсмогенных зон. При отсутствии инструментальных записей для генерации расчетных акселерограмм могут использоваться расчетные методы и данные о приращении сейсмической балльности за счет влияния местных грунтовых условий площадки - ΔI, полученные при проведении ее сейсмического микрорайонирования.

Примечание: Если сейсмическое микрорайонирование площадки не проводилось, ускорение Ао необходимо определять с учетом возможного изменения сейсмичности площадки за счет влияния местных грунтовых условий согласно 1.1.3 .

2.4.4При проектировании зданий и сооружений, не привязанных к конкретной площадке, впрямых динамических расчетах рекомендуется использовать пакет трехкомпонентных синтезированных акселерограмм, приведенных в таблице 2.10, которые были построены на основе записейколебаний грунтов, зарегистрированных в разных регионах Украины с помощью цифровых сей-смостанций.

Амплитуды синтезированных акселерограмм в зависимости от сейсмичности площадки (6, 7, 8 и 9 баллов) необходимо умножать во всех случаях при выполнении прямых динамических расчетов зданий и сооружений на масштабный коэффициент К соответственно 0,5; 1,0; 2,0 и 3,3.

2.4.5Максимальные значения ускорения относятся к горизонтальным составляющим колебаний.При отсутствии инструментальных записей значения вертикальных ускорений основания допускается принимать равными 0,7 от значений горизонтальных ускорений.

2.4.6При проведении прямых динамических расчетов с использованием набора синтезированных акселерограмм по таблице 2.10 необходимо принимать в качестве расчетных акселерограммы, преобладающие периоды которых близки к периодам собственных колебаний здания попервой форме.

Таблица 2.10 - Рекомендуемые трехкомпонентные синтезированные акселерограммы

1. Значения сейсмических нагрузок, перемещений и деформаций конструкций следует определять с учетом особенностей нелинейного деформирования конструкций.
2. При раздельном использовании в расчетах зданий и сооружений на действие горизонтальных и вертикальных компонент акселелограмм следует принимать наиболее опасные направления сейсмических воздействий.
3. Прямые динамические расчеты зданий с системами сейсмоизоляции, с адаптивными системами сейсмозащиты (включающимися и выключающимися связями), динамическими гасителямиколебаний, демпфирующими устройствами и другими сейсмозащитными элементами следует выполнять при научном сопровождении и при участии организаций, имеющих лицензию на выполнениетакого вида работ.

2.4.10При оценке сейсмостойкости и расчетах крепления оборудования, установленного наперекрытиях здания или сооружения, а также при определении сейсмических нагрузок на стальныеконструкции верхних надстроенных этажей необходимо выполнять расчет поэтажных акселерограмми поэтажных спектров ответа.

Выполнение указанных расчетов допускается проводить с использованием в основании сооружений воздействий в виде синтезированных акселерограмм, рекомендуемых в таблице 2.10.

2.4.11 Расчет спектров ответа осцилляторов следует выполнять с шагом по частоте, приведенным в таблице 2.11. За расчетное значение спектра ответа осциллятора необходимо принимать максимальное значение его ускорения из всего временного интервала действия поэтажной акселерограммы.

Таблица 2.11 - Значения шага по частоте в частотных диапазонах при расчетах спектров ответа осцилляторов