Страница 11: ДБН В .1.1-12:2006. Строительство в сейсмических районах украины (32498)

Допускается для ряда сооружений использовать двумерные расчетные схемы: для гравитационных и грунтовых плотин в широких створах, подпорных стен и других массивных сооружений -расчеты по схеме плоской деформации; для арочных плотин и аналогичных им конструкций - расчеты при схематизации указанных сооружений оболочками средней толщины, а также пластинами, работающими в срединной плоскости как изгибаемые плиты.

В отдельных случаях при специальном обосновании допускается использовать также одномерные расчетные схемы, применяемые для конструкций стержневого типа.

В расчетах учитывается масса жидкости, находящейся во внутренних полостях и резервуарах сооружений.

5.3.6Размеры расчетной области основания в совокупности с другими грунтовыми массивамидолжны назначаться так, чтобы при увеличении этих размеров возможно было пренебречь дальнейшим уточнением результатов расчета. Размеры расчетной области, занятой грунтовыми массивами, должны позволить проявиться предельным состояниям, характерным как для сооружения, таки для грунтовых массивов.

Для сооружений, входящих в состав напорного фронта, расчетная область основания, как правило, по своей нижней границе должна иметь размеры не менее 5Н, а по глубине от подошвы сооружения - не менее 2Н, где Η - характерный размер сооружения (для водоподпорных сооружений Н - высота сооружения).

Для других видов гидротехнических сооружений размеры расчетной области основания принимаются проектными организациями на основе опыта проектирования подобных сооружений.

Примечание. Если на глубине менее 2H находятся породы, характеризуемые скоростями распространения упругих сдвиговых волн не менее 1100 м/с, то допускается совместить подошву расчетной области основания с кровлей указанных пород.

5.3.7На смоченных поверхностях сооружений следует учитывать их взаимодействие с водой присейсмических колебаниях. Такой учет осуществляется путем решения связанной задачи гидроупругости для системы сооружение - основание - водоем или путем присоединения к массе сооружения, отнесенной к точке k на смоченной поверхности сооружения, соответствующей массы колеблющейся воды. Присоединенная масса воды определяется для каждой из компонент вектора смещений в принятой расчетной схеме сооружения.

Сейсмическое давление воды на сооружение допускается не учитывать, если глубина водоема у сооружения менее .

С целью приближения расчетной схемы к реальным динамическим процессам в системе сооружение - основание - слой жидкости прямые динамические расчеты на акселерограмму рекомендуется выполнять с учетом инерционных и волновых свойств системы при участии научно-исследовательских организаций, имеющих разработки в данной области.

1. В расчетах прочности ГТС с учетом сейсмических воздействий в случае контакта боковыхграней сооружения с грунтом (в том числе наносами) следует учитывать влияние сейсмическихвоздействий на величину бокового давления грунта. Конкретные методы определения боковогодавления грунта при учете сейсмического воздействия в расчетах прочности сооружений принимаются проектными организациями с учетом особенностей конструкции сооружения и условий ихэксплуатации.
2. Проверка устойчивости ГТС и их оснований с учетом сейсмических нагрузок должнапроизводиться в соответствии с указаниями норм проектирования конкретных сооружений.

В тех случаях, когда по расчетной схеме при потере устойчивости сооружение сдвигается совместно с частью грунтового массива, в расчетах устойчивости сооружений и их оснований следует учитывать сейсмические силы в сдвигаемой части расчетной области основания.

Во всех случаях сдвигаемые грунтовые области (откосы сооружений из грунтовых материалов, грунтовые массивы, слагающие основание, склоны и засыпку подпорных стен, а также наносы) определяются из условия предельного равновесия этих областей с учетом всех нагрузок и воздействий особого сочетания, включающего сейсмические воздействия.

Конкретные методы определения предельного состояния сдвигаемых грунтовых массивов, в том числе и в случае нахождения бокового давления грунта при сдвиге, принимаются проектными организациями с учетом особенностей конструкций и условий эксплуатации сооружений.

Примечание. Если грунтовые массивы примыкают к боковым граням сооружения с двух сторон, то в расчетах устойчивости следует принимать, что сейсмические силы в обоих грунтовых массивах действуют в одном направлении и тем самым увеличивают общее давление грунта на одну из боковых граней сооружения и одновременно уменьшают давление на противоположную грань.

5.3.10В тех случаях, когда прогнозируется отложение у верховой грани сооружения наносов,следует учитывать влияние этих наносов в расчетах прочности и устойчивости сооружения присейсмических воздействиях. Особое внимание должно обращаться на установление возможностиразжижения грунтов наносов при сейсмических воздействиях и размеров зоны этого явления.

5.3.11В створе сооружения, в зоне водохранилища и нижнем бьефе подлежат проверке наустойчивость участки береговых склонов, потенциально опасные в отношении возможности обрушения при землетрясениях больших масс горных пород и отдельных скальных массивов, результатомчего могут быть повреждения основных сооружений гидроузла, образование волн перелива и затопление населенных пунктов или промышленных предприятий, разного рода нарушения нормальнойэксплуатации гидротехнического сооружения.

Для береговых склонов "назначенный срок службы" принимается равным максимальному для сооружений данного гидроузла.

1. В расчетах устойчивости гидротехнических сооружений, их оснований и береговых склонов следует учитывать возникающие под влиянием сейсмических воздействий дополнительное(динамическое) поровое давление, а также изменения деформационных, прочностных и другиххарактеристик грунта в соответствии с 5.3.3.
2. Высоту гравитационной волны Δh, м, учитываемую при назначении превышения гребняплотины над расчетным горизонтом воды, в случае возможности сейсмотектонических деформаций (подвижек) дна водохранилища при землетрясениях интенсивностью I = 6 ÷ 9 баллов, следуетопределять по формуле:

Δh = 0,4 + 0,76(I - 6).(5.2)

5.4 Прямой динамический метод

5.4.1Сейсмическое ускорение основания задается расчетной акселерограммой землетрясения,представляющей собой в общем случае трехкомпонентную (j = 1, 2, 3) функцию ускорения колебаний во времени . При этом смещения (деформации, напряжения и усилия) определяются на

всем временном интервале сейсмического воздействия на сооружение.

Расчетные акселерограммы, в дополнение к параметру ап, должны соответствовать также всем остальным параметрам, характеризующим расчетное сейсмическое воздействие, и указанным в 5.2.2. Если имеющихся сейсмологических данных недостаточно для установления пиковых значений расчетных ускорений ап, то на предварительной стадии проектирования допускается принимать, что значение ап определяется в соответствии с указаниями 5.5.1.

Примечание. В качестве исходного сейсмического воздействия могут задаваться как акселерограммы, так и велосиграммы либо сейсмограммы.

5.4.2Расчет на ПЗ производится, как правило, с применением линейного временного динамического анализа, а на МРЗ - нелинейного или линейного временного динамического анализа.

Временной динамический анализ (линейный и нелинейный) производится с применением пошагового интегрирования дифференциальных уравнений, линейный динамический анализ допускается выполнять также методом разложения решения в ряд по формам собственных колебаний.

5.4.3Значения максимального пикового ускорения в основании сооружения

(5.3)

должны быть не меньше ускорений, определяемых при соответствующей расчетной сейсмичности по картам сейсмического зонирования территории страны или с использованием карт общего сейсмического районирования по указаниям 5.5.1.

1. Расчет гидротехнических сооружений производится на совместное действие трех компонент акселерограммы. Результаты расчета (смещения, деформации, напряжения, усилия) определяются для всех моментов времени периода действия акселерограммы и из них выбираютсяэкстремальные значения. При этом вычисленные величины, характеризующие состояние сооружения при его колебаниях по направлениям осей Χ, Υ, Ζ, суммируются по формуле (2.8).
2. Число форм собственных колебаний q, учитываемых в расчетах с использованием разложения решения по указанным формам, выбирается так, чтобы выполнялись условия:

, (5.4)

, (5.5)

где ωq - частота последней учитываемой формы собственных колебаний; ω1 - минимальная частота собственных колебаний;

ωс - частота, соответствующая пиковому значению на спектре действия расчетной акселерограммы. При этом число используемых форм колебаний должно составлять не менее 3.

5.4.6При выполнении динамического анализа сейсмостойкости следует использовать значенияпараметров затухания ς, установленные на основе динамических исследований поведения сооружений при сейсмических воздействиях.

При отсутствии экспериментальных данных о реальных величинах параметров затухания в расчетах сейсмостойкости допускается принимать следующие значения логарифмических декрементов колебаний:

• железобетонные и каменные конструкции: δ = 0,3;
• стальные конструкции: δ = 0,15.

5.4.7Напряженно-деформированное состояние подземных сооружений следует определять исходя из единого динамического расчета системы, включающей вмещающую подземное сооружениегрунтовую среду и само сооружение. В расчетах подземных сооружений типа гидротехническихтоннелей следует учитывать сейсмическое давление воды.

5.5 Линейно-спектральный метод

5.5.1В расчетах сооружений по линейно-спектральному методу (ЛСМ) материалы сооружения и основания считаются линейно-упругими.

Сейсмическое ускорение основания задается постоянной во времени векторной величиной, модуль которой определяется по формуле:

, (5.6)

где a0 - расчетная амплитуда ускорения основания (в долях g), определенная с учетом реальных грунтовых условий на площадке строительства для землетрясений с периодом повторяемости ; значения даны в таблице 5.2;

kА - коэффициент, учитывающий вероятность сейсмического события в течение назначенного срока службы сооружения Tсл, а также переход от нормативного периода повторяемости к периоду повторяемости, принятому для ПЗ или МРЗ в соответствии с указаниями 5.1.3; для комплекта карт, приведенных в приложении Б, значения kA, соответствующие нормативным периодам повторяемости 500 (карта-А) и 5000 (карта-С) лет, приведены в таблице 5.3;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2).

Таблица 5.2 - Значения расчетной амплитуды а0 (в долях g)

Таблица 5.3 - Значения коэффициента kА

5.5.2 В тех случаях, когда при расчете сейсмостойкости сооружения система сооружение -основание разбита на отдельные дискретные объемы, то в качестве сейсмических нагрузок используются узловые инерционные силы ik, действующие на элемент системы, отнесенный к узлу k, при i-ой форме собственных колебаний.

В общем случае значения компонент узловых сил Sik по трем (j=1,2,3) взаимно ортогональным направлениям определяются по формуле:

,(5.7)

где kf - коэффициент, отражающий степень недопустимости в сооружении повреждений;

kψ -коэффициент, учитывающий демпфирующие свойства конструкций;

mk - масса элемента сооружения, отнесенного к узлу к (с учетом присоединенной массы воды);

- сейсмическое ускорение основания;

βi - коэффициент динамичности, соответствующий периоду собственных колебаний сооружения Тi по i-й форме колебаний;