Страница 11: ДБН В.1.1-12:2006. Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Будівництво у сейсмічних районах України (40672)

5.3.3 За наявності в основі, боковій засипці або тілі гідротехнічної споруди водонасичених незв'язаних або слабозв'язаних ґрунтів належить виконувати дослідження для оцінки області та ступеня можливого зрідження цих грунтів при сейсмічних діях.

5.3.4 Розрахунок сейсмостійкості споруд на повторні сейсмічні дії необхідно виконувати за вторинними схемами.

На попередніх стадіях проектування (за відсутності оцінок вірогідності виникнення повторних поштовхів на майданчику гідровузла, що розглядається) допускається виконувати перевірку сейсмостійкості у разі повторних землетрусів з інтенсивністю, зменшеною в порівнянні з інтенсивністю розрахункового землетрусу на 1 бал.

5.3.5 Для визначення напружено-деформованого стану ГТС при сейсмічних діях належить застосовувати, як правило, розрахункові схеми, які відповідають таким, як і для розрахунку споруди на навантаження і дії основного сполучення. При цьому слід враховувати напрям сейсмічної дії відносно споруди і просторовий характер коливань споруди при землетрусі.

Для ряду споруд допускається використовувати двомірні розрахункові схеми: для гравітаційних і ґрунтових гребель у широких створах, підпірних стін та інших масивних споруд - розрахунки за схемою плоскої деформації; для аркових гребель і аналогічних до них конструкцій — розрахунки при схематизації вказаних споруд оболонками середньої товщини, а також пластинами, що працюють у серединній площині як згинальні плити.

В окремих випадках при спеціальному обгрунтуванні також допускається використовувати одномірні схеми, які застосовуються для конструкцій стрижньового типу.

У розрахунках враховується маса рідини, якa знаходиться у внутрішніх порожнинах і резервуарах споруд. 5.3.6 Розміри розрахункової області основи у сукупності з іншими ґрунтовими масивами повинні призначатися так, щоб при збільшенні цих розмірів можна було знехтувати подальшим уточненням результатів розрахунку. Розміри розрахункової області, зайнятої ґрунтовими масивами, повинні давати можливість проявитись граничним станам, що характерні як для споруди, так і для ґрунтових масивів.

Для споруд, що входять до складу напірного фронту, розрахункова область основи, як правило, по своїй нижній границі повинна мати розміри не менше 5Н, а по глибині від підошви споруди -не менше 2Н, де Н- характерний розмір споруди (для водрпідпірних споруд Н- висота споруди).

Для інших видів гідротехнічних споруд розміри розрахункової області основи приймаються проектними організаціями на підставі досвіду проектування подібних споруд.

Примітка. Якщо на глибині менше 2Н знаходяться породи, що характеризуються швидкостями

розповсюдження пружних зсувних хвиль не менше 1100 м/с, то допускається уміщувати підошву розрахункової області основи з покрівлею вказаних порід.

5.3.7 На змочених поверхнях споруд необхідно враховувати їх взаємодію з водою при сейсмічних коливаннях. Таке врахування здійснюється шляхом розв'язання зв'язаної задачі гідропружності дога системи споруда - основа - водойма або шляхом приєднання до маси споруди, віднесеної до точки k на змоченій поверхні споруди, відповідної маси води, що коливається. Приєднана маса води визначається для кожної із компонент вектора зміщень у прийнятій розрахунковій схемі споруди.

Сейсмічний тиск води на споруду допускається не враховувати, якщо глибина водойми біля споруди менше 10м.

З метою наближення розрахункової схеми до реальних динамічних процесів в системі споруда -основа - шар рідини прямі динамічні розрахунки на акселерограму рекомендується виконувати з урахуванням інерційних та хвильових властивостей системи за участі науково-дослідних організацій, що мають розробки в даній галузі.

5.3.8 У розрахунках міцності ГТС з урахуванням сейсмічних дій у випадку контакту бокових граней споруди з грунтом (в тому числі наносами) належить враховувати вплив сейсмічних дій на величину бокового тиску ґрунту. Конкретні методи визначення бокового тиску грунту при врахуванні сейсмічної дії в розрахунках міцності споруд приймаються проектними організаціями з урахуванням особливостей конструкції споруди і умов її експлуатації.

5.3.9 Перевірка стійкості ГТС та їх основ з урахуванням сейсмічних навантажень повинна здійснюватись відповідно до положень норм проектування конкретних споруд.

У тих випадках, коли за розрахунковою схемою при втраті стійкості споруда зсувається спільно з частиною ґрунтового масиву, в розрахунках стійкості споруд та їх основ належить враховувати сейсмічні сили у частині розрахункової області основи, яка зсувається.

У всіх випадках ґрунтові області, що зсуваються (укоси споруд із ґрунтових матеріалів, ґрунтові масиви, що складають основу, схили і засипка підпірних стін, а також наноси), визначаються з умови граничної рівноваги цих областей з урахуванням всіх навантажень і дій особливого сполучення, яке включає сейсмічні дії.

Конкретні методи визначення граничного стану ґрунтових масивів, що зсуваються, у тому числі й у випадку визначення бокового тиску грунту при зсуві, приймаються проектними організаціями з урахуванням особливостей конструкції та умов експлуатації споруд.

Примітка. Якщо грунтові масиви примикають до бокових граней споруди з двох сторін, то в розрахунках стійкості належить приймати, що сейсмічні сили в обох ґрунтових масивах діють в одному напрямку і тим самим збільшують загальний тиск ґрунту на одну із бокових граней споруди і одночасно зменшують тиск на протилежну грань.

5.3.10 У тих випадках, коли прогнозується відкладення наносів у верховій грані споруд, належить враховувати вплив цих наносів у розрахунках міцності та стійкості споруди при сейсмічних діях. Особлива увага повинна приділятися встановленню можливого розрідження ґрунтів наносів при сейсмічних діях і розмірів зони цього явища.

5.3.11 У створі споруди, в зоні водосховища і нижньому б'єфі підлягають перевірці на стійкість ділянки берегових схилів, потенційно небезпечних щодо можливості обвалення при землетрусах великих мас гірських споруд і окремих скельних масивів, результатом чого можуть бути пошкодження основних споруд гідровузла, утворення хвиль переливу та затоплення населених пунктів або промислових підприємств, різного роду порушення нормальної експлуатації гідротехнічної споруди.

Для берегових схилів "призначений термін служби" має дорівнювати максимальному для споруд даного гідровузла.

5.3.12 У розрахунках стійкості гідротехнічних споруд, їх основ і берегових схилів належить враховувати додатковий (динамічний) перовий тиск, що виникає під впливом сейсмічних дій, а також зміни деформаційних, характеристик міцності та інших характеристик грунту у відповідності 35.3.3.

5.3.13 Висоту гравітаційної хвилі Δh, м, яка враховується при призначенні перевищення гребеня греблі над розрахунковим горизонтом води, у випадку можливості сейсмотектонічних деформацій (зрушень) дна водосховища при землетрусах інтенсивністю І = 6÷9 балів належить визначати за формулою:

5.4 Прямий динамічний метод

5.4.1 Сейсмічне прискорення основи задається розрахунковою аксслерограмою землетрусу, яка у загальному випадку є трикомпонентною (j =1,2,3) функцією прискорення коливань у часі

При цьому зміщення (деформації, напруження і зусилля) визначаються на всьому часовому інтервалі сейсмічної дії на споруду.

Розрахункові акселерограми, на додаток до параметра аП, повинні також відповідати всім іншим параметрам, що характеризують розрахункову сейсмічну дію, і вказані у 5.2.2. Якщо наявних сейсмологічних даних недостатньо для установлення пікових значень розрахункових прискорень аП, то на попередній стадії проектування допускається приймати, що значення аП визначається у відповідності з вказівками 5.5.1.

Примітка. У якості вихідної сейсмічної дії можуть задаватися як акселерограми, так і велосиграми або сейсмограми.

5.4.2 Розрахунок на ПЗ здійснюється, як правило, із застосуванням лінійного часового динамічного аналізу, а на МРЗ - нелінійного або лінійного часового динамічного аналізу.

Часовий динамічний аналіз (лінійний і нелінійний) здійснюється із застосуванням покрокового інтегрування диференційних рівнянь, лінійний динамічний аналіз також допускається виконувати методом розкладення рішення в ряд за формами власних коливань.

5.4.3 Значення максимального пікового прискорення в основі споруди

повинно бути не менше прискорень, які визначаються при відповідній розрахунковій сейсмічності за картами сейсмічного зонування території країни або з використанням карт загального сейсмічного районування за вказівками 5.5.1.

5.4.4 Розрахунок гідротехнічних споруд виконується на спільну дію трьох компонент акселерограми. Результати розрахунку (зміщення, деформації, напруження, зусилля) визначаються для всіх моментів часу періоду дії акселерограми і з них вибираються екстремальні значення. При цьому отримані величини, що характеризують стан споруди при її коливаннях за напрямками осей X, Y, Z, підсумовуються за формулою (2.8).

5.4.5 Число форм власних коливань q, які враховуються у розрахунках із застосуванням розкладення рішення за вказаними формами, вибирається так, щоб виконувались умови:

ωq ≥ 3ω1, (5.4)

ωq ≥ 3ωc, (5.5)

де ωq - частота останньої форми власних коливань, які враховуються;

ω1 - мінімальна частота власних коливань;

ωc - частота, що відповідає піковому значенню на спектрі дій розрахункової акселерограми. При цьому число використаних форм коливань повинно складати не менше 3.

5.4.6 При виконанні динамічного аналізу сейсмостійкості належить використовувати значення параметрів затухання ς, установлені на основі динамічних досліджень поведінки споруд при сейсмічних діях.

За відсутності експериментальних даних про реальні величини параметрів затухання в розрахунках сейсмостійкості допускається застосовувати наступні значення логарифмічних декрементів коливань:

- залізобетонні і кам'яні конструкції: δ = 0,3;

- сталеві конструкції: δ = 0,15.

5.4.7 Напружено-деформований стан підземних споруд слід визначати виходячи з єдиного динамічного розрахунку системи, що включає ґрунтове середовище, яке вміщує підземну споруду, і саму споруду. У розрахунках підземних споруд типу гідротехнічних тунелів належить враховувати сейсмічний тиск води.

5.5 Лінійно-спектральний метод

5.5.1 У розрахунках споруд за лінійно-спектральним методом (ЛСМ) матеріали споруди і основи вважаються лінійно-пружними.

Сейсмічне прискорення основи задається постійною у часі векторною величиною, модуль якої визначається за формулою:

де а0 - розрахункова амплітуда прискорення основи (в частках g), визначена з урахуванням реальних ґрунтових умов на майданчику будівництва для землетрусів із періодом повторюваності; значення наведено в таблиці 5.2;

kA - коефіцієнт, що враховує ймовірність сейсмічної події протягом призначеного строку служби споруди Тcл також перехід від нормативного періоду повторюваності

до періоду повторюваності, прийнятому для ПЗ або МРЗ відповідно до вказівок 5.1.3;

для комплекту карт, наведених у додатку Б, значення kA, що відповідають нормативним періодам повторюваності 500 (карта А) і 5000 (карта С) років, наведеш у таблиці 5.3; g - прискорення вільного падіння (9,81 м/с2).

Таблиця 5.2 - Значення розрахункової амплітуди а0 (в долях g)

Таблиця 5.3 - Значення коефіцієнта kA

5.5.2 У тих випадках, коли при розрахунку сейсмостійкості споруди система основа — споруда розбита на окремі дискретні об'єми, то як сейсмічні навантаження використовуються вузлові інерційні сили , що діють на елемент системи, віднесений до вузла k, при і-й формі власних коливань.