У загальному випадку значення компонент вузлових сил S ik , за трьома (j = 1, 2, 3) взаємно ортогональними напрямками визначаються за формулою:

де kf - коефіцієнт, який відображає ступінь неприпустимості пошкоджень у споруді;

kψ - коефіцієнт, який враховує демпфуючі властивості конструкції;

mk - маса елемента споруди, віднесеного до вузла k (з урахуванням приєднаної маси води);

- сейсмічне прискорення основи;

βі - коефіцієнт динамічності, який відповідає періоду власних коливань споруди Tі за i-ю

формою коливань;

ηikj — коефіцієнт форми власних коливань споруди за i-ю формою коливань:

де Ujki - проекції за напрямками у' зміщень вузла k за i-ю формою власних коливань споруди;

cos(Ujki , )- косинуси кутів між переміщеннями Utkj та напрямками вектора сейсмічної дії.

Примітка. Вказані у пушсті коефіцієнти належить враховувати аналогічним чином у розрахунках за Методиками, які дозволяють визначати зміщення, деформації, напруження і зусилля, що виникають у споруді під впливом сейсмічної дії, без попереднього визначення сейсмічних навантажень.

5.5.3 Для всіх гідротехнічних споруд kf приймається 0,45.

Значення коефіцієнта kψ приймається: 0,9 — для бетонних і залізобетонних споруд; 0,7 - для

споруд із ґрунтових матеріалів.

Для інших видів гідротехнічних споруд значення коефіцієнта kψ допускається приймати на

основі досвіду проектування цих споруд з урахуванням сейсмічних дій.

5.5.4 Значення коефіцієнта динамічності βi визначаються за графіками на рисунку 2.2.

5.5.5 Напрям сейсмічної дії при розрахунках ЛСМ повинен вибиратися так, щоб дія була найбільш небезпечною для споруди. При цьому водопідпірні ГТС належить розраховувати на сейсмічні дії, у яких вектор належить вертикальній площині, нормальній до поздовжньої осі споруди, а контрфорсні та аркові греблі - також і на дії, у яких вектор лежить в одній площині з поздовжньою віссю споруди.

За відсутності даних щодо співвідношення горизонтальної та вертикальної компонент сейсмічної дії допускається розглядати два значення кута між вектором і горизонтальною площиною: 0° і 30°.

Протяжні тунелі допускається розраховувати на сейсмічну дію у площині, нормальній до осі тунелю.

Окремо розташовані гідротехнічні споруди, схематизовані стрижнями, розраховуються на горизонтальні сейсмічні дії у площинах найбільшої та найменшої жорсткості.

5.5.6 Допускається виконувати розрахунки з таким числом форм власних коливань, що враховуються:

- у розрахунках за одномірною (консольною) схемою — не менше 3...4;

- у розрахунках за двомірними схемами — не менше 10... 15 для бетонних споруд і 15... 18 - для споруд із ґрунтових матеріалів;

- число форм, які приймаються у розрахунках за просторовими схемами, встановлюється у кожному конкретному випадку з урахуванням рекомендацій 2.3.10, але не менше 20 форм для бетонних споруд і 25 - для споруд із ґрунтових матеріалів.

5.5.7 Розрахункові значення зміщень (деформацій, напружень і зусиль), що виникають у споруді з урахуванням всіх форм власних коливань споруди, які враховуються при розрахунку, належить визначати за формулою (2.6).

5.6 Заходи щодо підвищення сейсмостійкості гідротехнічних споруд

5.6.1 За необхідності розташування споруд на ділянці тектонічного розлому основні споруди гідровузла (греблі, будівлі ГЕС, водоскиди) належить розміщувати на структурно єдиному тектонічному блоці, в межах якого виключена можливість взаємних зрушень частин споруди. За неможливості виключення взаємних зрушень частин споруди у проекті повинні бути розроблені спеціальні конструктивні заходи, що дозволяють сприймати диференційовані зрушення без шкоди для безпеки споруди.

5.6.2 Будівництво водопідпірних та інших споруд, що входять до складу напірного фронту, на зсувонебезпечних ділянках допускається тільки у разі вжиття заходів, які виключають утворення зсувних деформацій в основі споруди і берегових схилах у створі споруди. Сейсмічні дії при розрахунку стійкості схилів на зсувонебезпечних ділянках рекомендується визначати за додатком Е.

5.6.3 У разі можливості порушень стійкості споруди, а також розвитку надмірних деформацій у тілі споруди і в основі внаслідок розрідження та інших деструктивних змін стану ґрунтів у основі або тілі споруди під впливом сейсмічних дій належить передбачати штучне ущільнення або закріплення цих грунтів.

5.6.4 Для кам'яно-земляних гребель у сейсмічних районах із верхової сторони ядер і екранів належить передбачати влаштування фільтрів (перехідних шарів); при цьому підбір складу першого шару фільтру повинен забезпечувати кольматацію (самозалічування) тріщин, які можуть утворюватися у протифільтраційному елементі при землетрусі.

5.6.5 Верхові водонасичені призми гребель із ґрунтових матеріалів слід проектувати із вели-козернистих ґрунтів з підвищеними коефіцієнтами неоднорідності і фільтрації (кам'яна накидка, гравелисті, галькові ґрунти тощо), яким властива обмежена здатність до розрідження при сейсмічних діях. При необхідності зменшення об'єму великозернистого матеріалу в тілі верхової призми допускається введення горизонтальних шарів із великозернистих (великоуламкових) сильно дренуючих матеріалів.

Примітка. Вказівки даного пункту не розповсюджуються на гідротехнічні споруди із ґрунтових матеріалів з екраном.

5.6.6 3 метою підвищення стійкості верхової упорної призми гребель із ґрунтових матеріалів з ядрами або діафрагмами при сейсмічних діях належить розробляти заходи, які забезпечують зниження надлишкового порового тиску в ґрунтах, зокрема, максимальне ущільнення незв'язних ґрунтів, укріплення укосів кам'яною накидкою, влаштування додаткових дренуючих шарів тощо.

5.6.7 При проектуванні гребель та інших водопідпірних споруд у сейсмічних районах підвищення їх сейсмостійкості належить виконувати за допомогою заходів (одного або декількох) із нижченаведеного переліку, здійснюючи вибір на основі їх техніко-економічного порівняння:

1) уширення поперечного профілю греблі;

2) полегшення верхньої частини споруд шляхом застосування оголовків мінімальної ваги, влаштування верхньої частини споруди у вигляді стінки контрфорсної або рамної конструкції, влаштування пустот у пригребеневій зоні споруди тощо;

3) заглиблення підошви споруди до скельних порід;

4) закріплення основи, складеної нескельними ґрунтами, шляхом ін'єктування цих ґрунтів;

5) обтискання бетону біля верхової грані бетонних гребель за допомогою напружуваних анкерів;

6) захист напірної грані греблі з ґрунтових матеріалів водонепроникним екраном;

7) використання для масивних гравітаційних гребель клинової (токтогульської) розрізки споруди на секції;

8) застосування просторово працюючих масивних гравітаційних гребель;

9) улаштування периметрального шва для аркових гребель;

10) використання здвоєних контрфорсів або розташування розпірних балок між контрфорсами для контрфорсної греблі;

11) створення перед бетонною греблею стаціонарної повітряної подушки, що знижує інтенсивність гідродинамічного тиску на споруду, яка коливається;

12) улаштування антисейсмічних поясів;

13) використання "армованого ґрунту" для зведення земляних гребель.

5.6.8 Для підвищення сейсмостійкості гребель, що експлуатуються, які мають дефіцит сейсмостійкості, належить розглядати заходи 1, 2, 5,10, 11 із переліку, наведеного в 5.6.7, а також ін'єкцію упорних призм ґрунтових гребель цементними або іншими розчинами.

5.6.9 Портові загороджувальні споруди при розрахунковій сейсмічності майданчика 8 і 9 балів належить зводити з накидки каменя, звичайних і фасонних масивів або масивів-гігантів. Кути нахилу укосів цих споруд при сейсмічності 8 і 9 балів слід зменшувати відповідно не менше ніж на 10 % і 20 % відносно допустимих у несейсмічних районах.

5.6.10 При спеціальному обгрунтуванні портові загороджувальні споруди у вигляді конструкцій безрозпірного типу допускається зводити із розробкою заходів, що підвищують їх сейсмостійкість.

5.6.11 Проектуючи портові загороджуючі споруди, доцільно приймати технічні рішення, які підвищують їх сейсмостійкість, а саме:

- розташування споруд на основах, складених більш міцними ґрунтами;

- уширення підошви і надання поперечним перерізам цих споруд симетричного профілю (відносно вертикальної поздовжньої площини);

- улаштування за довжиною споруд антисейсмічних швів, у межах яких конструкція, грунтові умови, глибини, навантаження тощо незмінні.

5.6.12 Портові причальні споруди при розрахунковій сейсмічності майданчика будівництва 8 і 9 балів належить, як правило, зводити у вигляді конструкцій, які не зазнають одностороннього тиску грунту. За неможливості дотримання цієї умови перевагу належить надавати заанкереним стінкам із металевого шпунта при нескельних основах і стінкам із масивів-гігантів — при скельних основах.

Для підвищення сейсмостійкості конструкцій причалів і набережних типу збірних гравітаційних стін належить, як правило, укрупнювати розміри збірних елементів, а омонолічування конструкцій виконувати зі зварюванням випусків арматури або закладних деталей. При розрахунковій сейсмічності будівельного майданчика, що не перевищує 8 балів, допускається застосування збірних гравітаційних стін у вигляді кладки з елементів типу звичайних масивів із виконанням конструктивних заходів для створення умов спільної роботи цих елементів.

5.6.13 Для конструкцій причалів естакадного типу в якості опор належить застосовувати сталеві труби, коробки із шпунта, попередньо напружені центрифуговані залізобетонні оболонки.

Застосування призматичних залізобетонних паль допускається при спеціальному обґрунтуванні.

Горизонтальну жорсткість естакад за необхідності належить забезпечувати застосуванням похилих паль або введенням додаткових діагональних в'язей між окремими конструктивними елементами.

Конструкція в'язей між окремими секціями повинна виключати можливість крихкого руйнування цих в'язей при сейсмічних коливаннях. Доцільність з'єднання між собою окремих секцій спеціальними в'язями встановлюється за розрахунками на основне і особливе сполучення навантажень.

5.6.14 Для підвищення сейсмостійкості причалів у вигляді заанкерених стін із металевого шпунта доцільно у якості анкерних опор використовувати козлові системи. У разі застосування у якості опор анкерних плит або анкерних стінок належить передбачати додаткові заходи щодо забезпечення їх сейсмостійкості (ретельного ущільнення ґрунту передними, улаштування призм із великоуламкових матеріалів тощо).

При розрахунковій сейсмічності майданчика будівництва 7 і більше балів доцільно застосовувати спеціальні компенсатори для вирівнювання зусиль у анкерних тяжах і лицьових шпунтових стінах. Кранові колії за шпунтовими стінами належить улаштовувати на пальовій основі.

5.6.15 Для підвищення сейсмостійкості конструкцій причалів гравітаційного типу належить, як правило, укрупнювати розміри збірних елементів. При цьому замонолічення окремих конструктивних елементів виконувати із зварюванням випусків арматури або сталевих закладних деталей.

При розрахунковій сейсмічності будівельного майданчика, що не перевищує 8 балів, допускається застосування збірних конструкцій у вигляді кладки зі звичайних або порожнистих масивів при виконанні конструктивних заходів для створення умов їх спільної роботи.

5.6.16 При спорудженні причалів у вигляді заанкерених шпунтових стін або конструкцій з масивів-гігантів або інших збірних елементів повинні передбачатись заходи, які сприяють зменшенню осідань територій. Улаштування територій з мілкого піску шляхом рефулювання не допускається.

5.6.17 Покриття новоутворених територій повинні влаштовуватись зі збірних залізобетонних плит.

5.6.18 Ступінь сейсмостійкості портових ГТС, які експлуатуються, повинен оцінюватись за результатами інженерного обстеження на основі експериментального визначення фактичних динамічних характеристик споруд із наступними повірочними розрахунками на сейсмічні дії відповідно до нормативних вимог.

5.6.19 Для портових ГТС, що розташовані на майданчиках із розрахунковою сейсмічністю 7 і 8 балів і низкою повторюваністю землетрусів розрахункової інтенсивності, при оцінці доцільності антисейсмічних підсилень конструкцій попередньо виконують розрахунки економічної ефективності підсилень.

5.6.20 Для портових ГТС, що розташовані на майданчиках із розрахунковою сейсмічністю 7 балів, при оцінці їх сейсмостійкості достатньо виконати перевірку загальної стійкості споруд з урахуванням сейсмічної дії.

5.6.21 Паспорти портових ГТС, розташованих у сейсмічне активних зонах, розробляються у відповідності з нормативними вимогами НД 31.3.002-2003.

5.6.22 За спеціального обгрунтування проект капітального ремонту портових ГТС, розташованих у сейсмічне активних зонах і псрвісно не запроектованих з врахуванням сейсмічних навантажень, може розроблятися без урахування сейсмічних дій.

5.7 Геодинамічний моніторинг гідротехнічних споруд

5.7.1 У проектах водопідпірних споруд І і II класів при розрахунковій сейсмічності майданчика будівництва для ПЗ 7 балів і вище, а також при можливості небезпечних проявів інших геодинамічних процесів (сучасних тектонічних рухів, зсувів, різких змін напружено-деформованого стану або гідрогеологічного режиму верхніх частин вміщуваного геологічного середовища тощо) належить передбачати створення комплексної системи геодинамічного моніторингу, яка включає:

- сейсмологічний моніторинг за природними і техногенними землетрусами на ділянці греблі та поза зоною водосховища;

- інженерно-сейсмометричний моніторинг на спорудах і берегових приляганнях;

- геофізичний моніторинг фізико-механічних властивостей і напружено-деформованого стану споруди та основи, а також району розташування гідровузла;

- геодезичний моніторинг деформаційних процесів, що відбуваються у споруді і основі, а також земній поверхні в районі водосховища;