Рисунок В.2 - Зависимости спектральных коэффициентов от отношения длины здания L к скорости сейсмической волны в грунте vs; M1 - для поступательных, М2 - для крутильных, М3 - для изгибающих в плане колебаний зданий или сооружений
Направление движения волны
Направление движения.
волны
Направление
движения
волны
а - поступательные колебания; б - вращательные колебания; в - изгибающие колебания в плане Рисунок В.З - Схемы действия бегущей сейсмической волны длиной λ на здания регулярного типа
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(рекомендуемое)
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД (С УЧЕТОМ КРУЧЕНИЯ). РАСЧЕТНЫЕ МОДЕЛИ СООРУЖЕНИЯ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
Г.1 В расчетах, как правило, должны использоваться расчетные модели:
а)сооружения, в том числе расчетные статические модели (РСМ) и расчетные динамическиемодели (РДМ);
б)расчетная модель воздействия (РМВ).
Г.2 Расчетная статическая модель сооружения представляет собой безинерционную упругую систему, сформированную из любого типа конечных элементов и моделирующую жесткость несущих конструкций сооружения.
В общем случае узлы конечных элементов могут иметь шесть степеней свободы: три перемещения и три угла поворота.
РСМ служит для определения жесткостных характеристик сооружения и построения матрицы жесткостей (или податливости).
Расчетная динамическая модель представляет собой упругую систему, содержащую инерционные элементы. РДМ служит для решения задач динамики сооружения.
При переходе от пространственных РСМ к пространственным РДМ следует стремиться к тому, чтобы динамические модели были геометрическим аналогом РСМ. В этом случае массы конечных элементов приводятся к узлам модели.
Г.3 Для сооружений простой геометрической формы с симметричным расположением масс и жесткостей с наименьшим размером в плане не более допускается использование упрощенных РСМ и РДМ, представляющих собой невесомую вертикальную многоэтажную консоль с сосредоточенными массами, расположенными в уровнях перекрытий (рисунок Г.1).
Элементы консоли моделируют принятые вертикальные конструктивные системы здания: каркас, диафрагмы, несущие стены или ограждающие конструкции, участвующие в работе, и т.п.
Г.4 Сейсмическое воздействие является случайным не только во времени, но и в пространстве. Оно должно быть определено в той области пространства, в которой определена РДМ сооружения.
Параметрами, определяющими сейсмическое воздействие, являются:
При расчете сооружений возможны два способа определения пространственных моделей воздействия:
При расчетах по интегральной модели принимается следующая пространственная РМВ:
а)параметры воздействия относятся к некоторой области пространства ("массиву") с геометрическими размерами, соизмеримыми с размерами сооружения в плане;
б)движение "массива" как единого целого определяется двумя интегральными характеристиками:
(j=1,2,3)
Рисунок Г. 1- Упрощенная расчетная схема в виде невесомой вертикальной многоэлементной консоли
в) интенсивность угловых ускорений ротации принимается равной
,(Г.1)
где =2??10-2; 6??10-2 и 9??10-2 (м-1) для грунтов соответственно I, II и III категорий по сейсмическим свойствам согласно таблице 1.1.
Значения χ с определяются по графикам на рисунке Г.2 или вычисляются по формуле:
, (Γ.2)
где В - меньший размер сооружения в плане;
?? = -8??10-4, -4,8??10-3 и -1,2??10-2 (1/м-1) для грунтов I, II и III категорий согласно таблице 1.1;
г) спектральный состав воздействия учитывается спектром реакции сооружения, характеристики которого принимаются одинаковыми для поступательного и вращательного движения "массива";
у) ускорения поступательного и вращательного движения зависят от геометрических размеров "массива" и учитываются согласно указаниям Г.6;
Рисунок Г.2 - График значений ??
Г. 5 Значение крутильной сейсмической нагрузки (сейсмического момента) Mijk по i-ой форме колебаний в точке k по j-му направлению определяется по формуле:
, (Г.3)
где k1, k2, А, ??i -согласно п. 2.3.1;
g - ускорение силы тяжести;
- коэффициент формы колебаний для крутильной составляющей, определяемый по Г.7;
- момент инерции массы k-ой точки относительно j-ой оси;
Kz - коэффициент, учитывающий размеры сооружения в плане.
Г.6 Коэффициент Κz определяется по рисунку Г.З или вычисляется по формуле:
,(Г.4)
где В ≥ - меньший размер сооружения в плане;
?? = -7,2??10-3, -1??10-2 і -1,6??10-2 (м-1) для I, II и III категорий грунтов по сейсмическим свойствам.
Рисунок Г.З - График значений коэффициента Κz
Г.7 Коэффициенты форм колебаний и вычисляются по формулам:
, , (Г.5)
где і - соответственно перемещения и углы поворота k-й (k = 1, 2,..., n) массы по j-му (j = 1, 2, 3) направлению при i-ой форме колебаний;
(Г.6)
де Zijp - суммарное (с учетом поступательного движения и ротации) перемещение р-й массы по направлению j-й координаты оси при колебаниях по i-й форме, которое определяется как
(Г.7)
символы, определяющие растановку компонентов следующим образом:
1, 2, 3 – для j = 1; 2, 3, 1 – для j = 2; 3, 1, 2 для j = 3;
xjp (j = 1, 2, 3, p = 1, 2,…, n) – координаты р-ой массы;
и (j = 1, 2, 3) - направляющие косинусы векторов ускорения поступательного движения и вращения грунтового основания, удовлетворяющие следующим условиям нормирования:
і . (Г.8)
Система координат, в которой задаются значения хjр, имеет начало на уровне поверхности земли в точке, расположенной в середине контура опорной системы здания (например, в центре тяжести его фундаментной плиты).
Направляющие косинусы и определяют ориентацию векторов сейсмического воздействия и в пространстве и принимаются в расчет из условия наиболее опасного для конкретной конструкции сооружения направления воздействия.
Г.8 Для всех сооружений, кроме указанных в п.п. 1,а) таблицы 2.2, расчетное значение крутильной сейсмической нагрузки, приходящейся на сооружение в точке k, следует определять по формуле:
Lk = Kz Lok,(Г.9)
где Lok - значение "суммарного момента" в точке k сооружения от системы крутильных сейсмических нагрузок (сейсмических моментов), определенных согласно Г.5.
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
(рекомендуемое)
ЗНАЧЕНИЯ ПРЕОБЛАДАЮЩЕГО ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ
НЕОДНОРОДНЬІХ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ, ЕСЛИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РАЗЛИЧНЫХ СЛОЕВ МАЛО ОТЛИЧАЮТСЯ ДРУГ ОТ ДРУГА
При расчете системы сооружение - фундамент - основание период собственных колебаний грунтовой толщи при отсутствии экспериментальных данных допускается определять по формулам:
Т0 = 4Н или (Д.1)
T0 = , V= , (Д.2)
где Н - общая мощность неоднородной многослойной толщи (до коренных пород c vs > 800 м/сек);
Hk, ??k, Gk, Vsk = - соответственно мощность, плотность, модуль сдвига и скорость распространения поперечных волн k-ого слоя;
hk = (h0 = 0, hn = H);
n - число слоев.
За расчетное значение Т0 принимается наибольшее из двух значений, рассчитанных по форму-лам (Д.1) и (Д.2).
ПРИЛОЖЕНИЕ Ε
(рекомендуемое)
УЧЕТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ РАСЧЕТЕ УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ
а0 - по таблице 5.2;
kА - по таблице 5.3;
kf- - принимать равным 0,3 при 7-8 баллах и 0,45 - при 9 баллах;
kΨ - 0,7 как для грунтовых сооружений;
βη = 1.
5.Расчет противооползневых сооружений ведется по двум схемам:
При этом положительные значения вертикальной компоненты принимаются для активной части склона, отрицательные - для контрфорсной части.
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (справочное)
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Ж.1. Акселерограмма землетрясений - запись процесса изменения во времени ускорения колебаний грунта (основания) для определенного направления.
Ж.2. Антисейсмические мероприятия - совокупность конструктивных и планировочных решений, основанных на выполнении указаний норм, которая обеспечивает определенный, регламентированный нормами уровень сейсмостойкости сооружений.
Ж.3. Воздействие сейсмическое - вектор сейсмической силы, определяемой расчетным путем по формулам (2.1) и (2.2) или через экспериментальное наблюдение сейсмического ускорения.
Ж.4. Высота здания - разность отметок низшего уровня отмостки или спланированной поверхности земли, примыкающей к зданию, и низа верхнего перекрытия.
Ж. 5. Изосейсты - одинаковые уровни интенсивности землетрясений (в баллах), отраженные на карте территорий в виде линий.
Ж.6. Интенсивность землетрясения - энергетическая оценка воздействия землетрясения в баллах 12-балльной шкалы, определяемая по макросейсмическим описаниям разрушений и повреждений природных объектов, грунта, зданий и сооружений, движений тел, а также по наблюдениям и ощущениям людей.
Ж.7. Каркасные здания - здания с несущими рамами (каркасом), полностью воспринимающими вертикальные и горизонтальные нагрузки. Взаимодействующие элементы рам (колонны, столбы и ригели) сопротивляются осевым нагрузкам, перерезывающим силам и изгибающим моментам.
Ж.8. Каркасно-каменные здания - здания с монолитными железобетонными каркасами, при возведении которых используется специфическая технология: вначале возводится кладка, которая используется в качестве опалубки при бетонировании элементов каркаса.
Ж.9. Каркас с заполнением - несущая система, состоящая из рам, заполненных целиком или частично кладкой с применением естественных и искусственных камней, которая воспринимает вертикальные нагрузки совместно с элементами каркаса. Распределение усилий между рамами и заполнением производится в зависимости от конкретных конструктивных решений с использованием известных методов теории сооружений строительной механики и сопротивления материалов.
Ж.10. Комплексная конструкция - стеновая конструкция из кладки, выполненной с применением кирпича, бетонных блоков, пильного известняка или других естественных или искусственных камней и усиленная железобетонными включениями, которые не образуют рамы (каркас).
Ж.11. Логарифмический декремент колебаний - логарифм натуральный отношения амплитуд собственных колебаний здания δ =InUk /Uk-1.
Ж.12. Линейно-спектральный метод (ЛСМ) расчета сейсмостойкости - метод, в котором величины сейсмических нагрузок определяются по спектрам ответа в зависимости от частот и форм собственных колебаний конструкций.
Ж.13. Максимальное расчетное землетрясение (МРЗ) - землетрясение, вызывающее на площадке строительства сотрясение максимальной интенсивности за период 5000 лет.
Ж.14. Малоответственные здания и сооружения - 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 другие 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.
Ж. 15. Монолитно-каменные здания - здания с трехслойными или многослойными стенами, в которых бетонирование основного несущего слоя из монолитного железобетона производится с использованием двух наружных слоев кладки с применением естественных или искусственных камней, использующихся в качестве несъемной опалубки. В необходимых случаях устраиваются дополнительные термоизолирующие слои.
Ж. 16. Осциллятор - одномассовая линейно-упругая динамическая система, состоящая из массы, пружины и демпфера.
Ж. 17. Паспорт динамический площадки строительства, здания, сооружения - документ, удостоверяющий ответ (отклик) объекта на механическое воздействие в момент наблюдения.
Ж. 18. Поэтажная акселерограмма - акселерограммы-ответов (откликов) отдельных высотных отметок здания на механическое или сейсмическое воздействие.
Ж. 19. Проектное землетрясение (ПЗ) - землетрясение, вызывающее на площадке строительства сотрясение максимальной интенсивности за период 500 - 1000 лет.
Ж.20. Прямой динамический метод (ПДМ) расчета сейсмостойкости - метод численного интегрирования уравнений движения, применяемый для анализа вынужденных колебаний конструкций при сейсмическом воздействии, заданном акселерограммами землетрясений.
