2.3.7 Переміщення (прогини) Uk і перекоси поверхів (відношення різниці горизонтальних переміщень верху і низу k-го поверху до його висоти) Δk = ( Uk – Uk-1) / H пов визначаються від дії сейсмічних навантажень Ski згідно з п. 2.З.1.
Допустимі значення перекосів поверхів треба приймати згідно з таблицею 2.8.
Таблиця 2.8 - Допустимі значення перекосів поверхів
|
Несучі конструкції будівлі |
Допустиме значення перекосу поверхів Δk |
|
Будівлі зі сталевим каркасом |
1/150 |
|
Будівлі із залізобетонним каркасом без вертикальних діафрагм або ядер жорсткості |
1/150 |
|
Будівлі із залізобетонним каркасом з вертикальними діафрагмами або ядрами жорсткості |
1/250 |
|
Будівлі зі стінами з монолітного залізобетону, з великих залізобетонних панелей та з великих блоків |
1/350 |
|
Будівлі зі стінами з кам'яної або цегляної' кладки, каркасно-кам'яні будівлі |
1/400 |
2.3.8 Урахування вищих форм коливань здійснюється за формулою:
де Np - зусилля, напруження або інші силові фактори в елементах конструкцій від сейсмічного
навантаження;
Ni - значення відповідного фактора в перерізі, що розглядається, яке викликане сейсмічними
навантаженнями за і-ою формою коливань;
n - число форм коливань, які враховуються.
2.3.9 Якщо значення періодів i-го чи (і +1)-го тонів власних коливань будівлі (споруди) відрізняються менше ніж на 10 %, то замість формули (2.6) необхідно застосовувати формулу (2.7), яка дає можливість враховувати взаємну кореляцію узагальнених координат:
де значення коефіцієнта сi визначаються за таблицею 2.9 в залежності від співвідношення періодів власних коливань споруди за і-ю та (i+1)-ю формами Тi+1/Тi.
Таблиця 2.9 - Значення коефіцієнтів кореляції
|
Відношення періодів коливань Тi+1 I Ti (Ti>Тi+1) |
Коефіцієнт кореляції ρi |
|
1,0 |
1,0 |
|
0,97 |
0,9 |
|
0,95 |
0,8 |
|
0,93 |
0,7 |
|
0,9 |
0,5 |
2.3.10 Виконуючи розрахунок за просторовими розрахунковими схемами, необхідно визначати суму врахованих модальних мас, які для i-ї форми власних коливань і напрямків вздовж s-ї координатної осі вираховуються за формулою:
cos(Uij, Is) - косинус кута між переміщенням Uij j-гo вузла при власних коливаннях за i-ю формою і напрямком s-ї координатної осі Is (Ч, Х або Ж).
Число форм власних коливань будівлі, які враховуються при визначенні сейсмічних навантажень, необхідно приймати за умови, що сума модальних мас складає не менше 85 % повної суми модальних мас при коливаннях будівлі в горизонтальному напрямку і не менше 75 % цієї суми при коливаннях у вертикальному напрямку.
Розраховані значення зусиль, напружень, переміщень, деформацій визначаються за формулою:
де Nx, Ny, Nz - значення відповідного параметра при сейсмічній дії вздовж осі х, у, z.
Для будівель з рівномірним розподілом жорсткостей і мас по висоті при розрахунках на основі консольної схеми (рисунок 2.1,а) число форм власних коливань, що враховуються, належить приймати не менше трьох, якщо значення періоду першої форми коливань Т1 ≥ 0,4 с, і враховувати тільки першу основну форму коливань, якщо T1< 0,4 с.
2.3.11 Для будівель і споруд, які мають нерівномірний розподіл жорсткостей і мас у плані будівлі та по висоті, сейсмічні навантаження слід визначати за просторовою динамічною моделлю (рисунок 2.1,в і додатки В та Г).
2.3.12 При розрахунку будівель і споруд завдовжки або завширшки понад 30 м, а будівель з несиметричним планом і до 30 м необхідно враховувати крутильне сейсмічне навантаження (сейсмічний момент). Значення розрахункового сейсмічного моменту Мкр k на рівні k-гo поверху допускається визначати за формулою:
де Pk - значення горизонтальних інерційних сил на рівні k-гo поверху;
ek - фактичний ексцентриситет між центром мас і центром жорсткостей k-гo поверху,
але не менше 0,1B, де В - розмір будівлі в напрямку, перпендикулярному до дії сили Ski,
е - додатковий розрахунковий ексцентриситет від обертального руху ґрунту.
Значення е приймається 0,02В; 0,05В; 0,06В при грунтах І, II і III категорій відповідно.
Визначення розрахункового сейсмічного моменту може бути виконано за іншою обгрунтованою методикою, яка узгоджена із спеціалізованими науковими організаціями.
2.4 Прямий динамічний метод розрахунку із застосуванням розрахункових сейсмічних дій як функцій часу
2.4.1 Прямі динамічні методи розрахунку будівель і споруд належить виконувати з використанням розрахункових акселерограм ai(t) = Аі yi(t) , де i - номер складової вектора коливань; Аі -максимальне значення амплітуди прискорень; yi(t) - нормована на одиницю функція, що описує коливання ґрунту в часі.
Примітка. Величина прискорення коливань А0 на максимальній горизонтальній складовій вектора сейсмічних рухів у точці О, яка знаходиться у сейсмічній зоні з інтенсивністю I на відповідній карті загального сейсмічного районування, розраховується за допомогою формули:
де d - відстань від точки О до середини відрізка прямої, проведеної через цю точку так, щоб довжина відрізка D, який відсікається обмежуючими зону ізосейстами, була мінімальною. Значення d додатне, якщо точка О розташована у сторону зростання сейсмічної бальності відносно середини відрізка, і від'ємне - у сторону зменшення;
ΔI - приріст сейсмічної бальності за рахунок впливу місцевих ґрунтових умов майданчика, одержаний при проведенні його сейсмічного мікрорайонування.
2.4.2 Проектуючи особливо важливі об'єкти (перелік об'єктів затверджується регулюючими органами країни) і об'єкти підвищеної небезпеки (визначається Законом України "Про об'єкти підвищеної небезпеки" 18.01.2001 р. № 2245-III) у прямих динамічних розрахунках належить використовувати розрахункові акселерограми, які побудовані для заданої вірогідності неперевищення максимальних сейсмічних дій, що відповідає карті ЗСР. Розрахункові акселерограми будуються на основі інструментальних записів сильних і проміжних за величиною землетрусів, що зареєстровані безпосередньо на будівельному майданчику або в умовах, близьких до умов майданчика будівлі або споруди, яка проектується. Величини Аi у цьому випадку визначаються за допомогою робіт щодо уточнення сейсмічної небезпеки майданчика.
2.4.3 При проектуванні нетипових і відповідальних будівель та споруд у прямих динамічних розрахунках допускається використовувати синтезовані розрахункові акселерограми, побудовані з урахуванням умов майданчика і його положення відносно небезпечних сейсмогенних зон. У разі відсутності інструментальних записів для генерації розрахункових акселерограм можуть використовуватись розрахункові методи і дані щодо приросту сейсмічної бальності за рахунок впливу місцевих ґрунтових умов майданчика - ΔI, що одержані при проведенні його сейсмічного мікрорайонування.
Примітка. Якщо сейсмічне мікрорайонування майданчика не проводилось, прискорення А0 необхідно визначати з урахуванням можливої зміни сейсмічності майданчика внаслідок впливу місцевих ґрунтових умов відповідно до 1.1.3.
2.4.4 Проектуючи будівлі і споруди, які не прив'язані до конкретного майданчика, у прямих динамічних розрахунках рекомендується застосовувати пакет трикомпонентних синтезованих акселерограм, що наведені в таблиці 2.10, і які були побудовані на основі записів коливань ґрунтів, зареєстрованих у різних регіонах України за допомогою цифрових сейсмостанцій.
Амплітуди синтезованих акселерограм в залежності від сейсмічності майданчика (6,7,8 і 9 балів) необхідно множити у всіх випадках при виконанні прямих динамічних розрахунків будівель і споруд на масштабний коефіцієнт К відповідно 0,5; 1,0; 2,0 і 3,3.
2.4.5 Максимальні значення прискорень відносяться до горизонтальних складових коливань. У разі відсутності інструментальних записів значення вертикальних прискорень основи допускається приймати рівними 0,7 від значень горизонтальних прискорень.
2.4.6 При проведенні прямих динамічних розрахунків із використанням набору синтезованих акселерограм за таблицею 2.10 необхідно приймати в якості розрахункових акселерограми, переважаючі періоди яких близькі до періодів власних коливань будівель за першою формою.
Таблиця 2.10 - Рекомендовані трикомпонентні синтезовані акселерограмм
|
Шифр акселерограмм |
Діапазон переважаючих періодів Тпр , с |
|
Vb1r Vb1t Vb1z |
0,1-0,3 |
|
|
0,1-0,3 |
|
|
0,1-0,3 |
|
Vb2r Vb2t Vb2z |
0,2-0,4 |
|
|
0,3-0,5 |
|
|
0,3-0,9 |
|
Vb3r Vb3t Vb3z |
0,4-0,7 |
|
|
0,4-0,7 |
|
|
0,2-0,4 |
|
Vb4r Vb4t Vb4z |
0,2-0,3 |
|
|
0,6-0,9 |
|
|
0,7-0,9 |
|
Vb5r Vb5t Vb5z |
0,3-0,7 |
|
|
0,2-0,7 |
|
|
0,6-0,8 |
|
Vb6r Vb6t Vb6z |
0,9-1,5 |
|
|
0,5-1,4 |
|
|
0,5-0,9 |
|
Vb7r Vb7t Vb7z |
1,0-1,7 |
|
|
1,0-1,7 |
|
|
1,0-1,7 |
|
Vb8r Vb8t Vb8z |
1,1-2,0 |
|
|
1,1-2,0 |
|
|
0,4-1,0 |
|
Примітка 1. r, t, z - відповідно компоненти горизонтальна радіальна (напрямок майданчик - осередок землетрусу), горизонтальна тангенціальна (перпендикулярна до радіальної) і вертикальна. Примітка 2. Набір акселерограм із зазначенням їх основних параметрів (тривалість, крок дискретизації тощо) додається на електронному носії. |
2.4.7 Значення сейсмічних навантажень, переміщень і деформацій конструкцій належить визначати з урахуванням особливостей нелінійного деформування конструкцій.
2.4.8 У разі роздільного використання у розрахунках будівель та споруд на дію горизонтальних і вертикальних компонент акселерограм належить приймати найбільш небезпечні напрямки сейсмічних дій.
2.4.9 Прямі динамічні розрахунки будівель із системами сейсмоізоляції, з адаптивними системами сейсмозахисту (з в'язями, що включаються і виключаються), динамічними гасителями коливань, демпфірувальними пристроями та іншими сейсмозахисними елементами слід виконувати при науковому супроводі та за участю організацій, які мають ліцензію на виконання такого виду робіт.
2.4.10 При оцінці сейсмостійкості та розрахунках кріплення обладнання, що встановлене на перекриттях будівлі або споруди, а також при визначенні сейсмічних навантажень на сталеві конструкції верхніх надбудованих поверхів необхідно виконувати розрахунок поповерхових акселерограм і поповерхових спектрів відгуку.
Виконання вказаних розрахунків допускається проводити з використанням в основі споруд дій у вигляді синтезованих акселерограм, які рекомендовані в таблиці 2.10.
2.4.11 Розрахунок спектрів відгуку осциляторів належить виконувати з кроком за частотою, наведеним у таблиці 2.11. У якості розрахункового значення спектра відгуку осцилятора необхідно приймати максимальне значення його прискорення з усього часового інтервалу дії поповерхової акселерограми.
Таблиця 2.11 -Значення кроку за частотою в частотних діапазонах при розрахунку спектрів відгуку осциляторів
|
Частотні діапазони, Гц |
Крок за частотою у відповідному діапазоні, Гц |
|
0,2-3,0 |
0,10 |
|
3,0-3,6 |
0,15 |
|
3,6-5,0 |
0,20 |
|
5,0-8,0 |
0,25 |
|
8,0-15,0 |
0,50 |
|
15,0-18,0 |
1,00 |
|
18,0-22,0 |
2,00 |
|
22,0-34,0 |
3,00 |
|
Примітка. |
Додатково необхідно розраховувати спектри відгуку для частоти, що дорівнює власній частоті обладнання або конструкцій надбудованих поверхів. |
2.4.12 При прямих динамічних розрахунках системи основа - фундамент - споруда рекомендується приймати експериментальні значення логарифмічних декрементів коливань грунту і конструкцій. У випадку відсутності дослідних даних допускається приймати наступні значення декрементів коливань:
- залізобетонні, кам'яні, дерев'яні конструкції: δ = 0,3;
- сталеві конструкції: δ = 0,15.
Коефіцієнти жорсткості та демпфування основи допускається визначати за методикою СНиП 2.02.05-87 "Фундаменты машин с динамическими нагрузками". При цьому відносне демпфування основи належить приймати не більше 10 % від критичного затухання коливань (логарифмічний декремент коливань δ ≤ 0,6).
2.5 Розрахунки елементів конструкцій
2.5.1 Підбір перерізів елементів конструкцій, їх вузлів і з'єднань здійснюється за несучою здатністю у припущенні статичного прикладення сейсмічних навантажень.
У випадках, обгрунтованих технологічними вимогами, допускається виконувати розрахунок за другою групою граничних станів. Розрахунки металевих конструкцій будівель і споруд належить виконувати з урахуванням нелінійного деформування матеріалу.
