- будівель і споруд на стійкість проти перекидання і ковзання.
2.3 Спектральний метод розрахунку
2.3.1 При визначенні розрахункових значень горизонтальних сейсмічних навантажень на будівлі та споруди висотою H, яка перевищує у два і більше разів її ширину В і довжину L допускається приймати розрахункову схему (рисунок 2.1,а) у вигляді багатомасового пружно-деформованого консольного стрижня, жорстко закріпленого на основі, який несе зосереджені маси вагою Qk розташовані на рівні перекриттів, і здійснює коливальний рух за одним із напрямків (х або у).
При ширині будівлі В, яка в три і більше разів менша від двох інших її розмірів (Н і L), допускається приймати розрахункову схему (рисунок 2.1,6) у вигляді багатомасового пружно-деформованої перехресної системи із зосередженими у вузлах масами, розташованими на рівні перекриттів.
Як правило, рекомендується використовувати просторові розрахункові динамічні моделі із зосередженими у вузлах масами (рисунок 2.1,в).
а - у вигляді багатомасового консольного стрижня; б - у вигляді багатомасової перехресної системи; в - у вигляді просторової динамічної моделі
Рисунок 2.1 - Розрахункові схеми будівель і споруд
Розрахункове значення горизонтального сейсмічного навантаження Ski, прикладеного до точки k і яке відповідає і-ій формі власних коливань будівлі або споруди, треба визначати за формулою:
Ski = k1• k2•k3•S0ki , (2.1) де k1 - коефіцієнт, що враховує непружні деформації і локальні пошкодження елементів будівлі
і приймається за таблицею 2.3;
k2 - коефіцієнт відповідальності споруди, приймається за таблицею 2.4;
k3 - коефіцієнт, що враховує поверховість будівлі більше 5 поверхів, визначається за формулою:
k3=1+0,06•(n – 5), (2.2)
де n - кількість поверхів в будівлі. Максимальне значення k3 приймається не більше 2,0 (в тому
числі для рамних, рамно-в'язевих и в'язевих систем), а для стінових и каркасно-стінових конструктивних систем - не більше 1,8;
S0ki - горизонтальне сейсмічне навантаження за і-ою формою власних коливань споруди, що визначається у припущенні пружного деформування конструкцій за формулою:
S0ki = Qk • a0 • kгр • βi • ηki, (2.3)
де Qk - навантаження, що відповідає масі, прийнятій у якості зосередженої у точці k і визначається з урахуванням коефіцієнтів згідно з 2.1.1.
а0 - відносне прискорення грунту, яке приймається рівним 0,05; 0,1; 0,2 і 0,4 відповідно для районів сейсмічністю 6,7,8 і 9 балів; при використанні карт А і В, - в залежності від розрахункових значень а0 згідно з таблицею 2.5;
kгр - коефіцієнт, що враховує нелінійне деформування ґрунтів, вводиться, якщо визначення сейсмічності майданчика виконане на основі матеріалів інженерно-геологічних вишукувань відповідно до таблиці 1.1, і приймається за таблицею 2.6;
βi - спектральний коефіцієнт динамічності, що відповідає i-ій формі власних коливань будівлі або споруди; приймається відповідно до 2.3.2;
ηki - коефіцієнт, що залежить від форми власних коливань будівлі або споруди і від місця розташування навантаження (рисунок 2.1); визначається за формулою:
а) для консольної розрахункової схеми:
де Ui(zk) i Ui(z j) - переміщення будівлі або споруди при власних коливаннях за i-ю формою;
n - число зосереджених навантажень;
б) для перехресної та просторової розрахункових схем:
де cos (Uki, U0) - косинуси кутів між напрямками переміщення Uki і вектора сейсмічної дії U0.
Таблиця 2.3 - Коефіцієнт k1, що враховує непружні деформації та локальні пошкодження елементів будівель
|
Ч.ч.
|
Конструктивні рішення систем і несучих елементів
|
Значення k1 при сейсмічності майданчика, балів |
||
|
|
|
6 |
7-8 |
9 |
|
1 |
Споруди, в яких пошкодження або непружні деформації не допускаються, а також при визначенні додаткових моментів від вертикальних навантажень (див. 2.3.6, 2.3.7) |
|
1,0 |
|
|
2
|
Будівлі і споруди, в конструкціях яких можуть бути допущені залишкові деформації та пошкодження, що утруднюють нормальну експлуатацію при забезпеченні безпеки людей і збереженні обладнання, які зводяться: |
0,25 |
|
|
|
|
- зі сталевим каркасом; |
|
0,25 |
0,3 |
|
|
- із залізобетонним каркасом без вертикальних діафрагм або ядер жорсткості; |
|
0,35 |
0,45 |
|
|
- із залізобетонним каркасом з вертикальними діафрагмами або ядрами жорсткості; |
|
0,3 |
0,4 |
|
|
- зі стінами з монолітного залізобетону та з великих залізобетонних панелей; |
|
0,25 |
0,35 |
|
|
- з несучими стінами із крупних блоків і каркасно-кам'яними; |
|
0,35 |
0,4 |
|
|
- з несучими стінами з кам'яної або цегляної кладки; |
|
0,4 |
0,45 |
|
|
- на несучих опорах систем сейсмоізоляції*) |
|
0,6 |
0,7 |
|
3 |
Елементи будівель, що розраховуються на "місцеві" сейсмічні навантаження (заповнення каркасів і перегородки при розрахунках із площини, парапети, козирки тощо) |
0,4 |
0,5 |
0,55 |
|
4 |
Будівлі і споруди, в конструкціях яких можуть бути допущені значні залишкові деформації, тріщини, пошкодження окремих елементів, їх зміщення, що тимчасово призупиняє нормальну експлуатацію при забезпеченні безпеки людей |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
|
*) При розрахунку вище розташованих поверхів значення k1, приймається у відповідності з конструктивними рішеннями цих поверхів. |
Таблиця 2.4 - Коефіцієнт відповідальності споруд k2
|
Ч.ч. |
Характеристика споруд |
Значення, k2 |
|
1 |
Особливо відповідальні та унікальні споруди, в тому числі виробничі корпуси, складські будівлі хімічної промисловості з токсичними і отруйними речовинами, вибухонебезпечні корпуси хіміко-фармацевтичної промисловості і споруди нафтохімічної промисловості |
1,5 |
|
2 |
Споруди з одночасним перебуванням великої кількості людей (великі вокзали, аеропорти, театри, цирки, музеї, виставкові і концертні зали з числом місць більше 1000 чоловік , криті ринки та стадіони) Будівлі та споруди, функціонування яких необхідне при землетрусі або при ліквідації його наслідків (системи енерго- і водозабезпечення, системи пожежогасіння, телефонного і телеграфного зв'язків, виробничі корпуси важкої промисловості з безперервним циклом роботи, банки, державні і місцеві адміністративні органи тощо) |
1,4 |
|
3 |
Будівлі і споруди лікарень на 100 ліжок и більше, пологових будинків, акушерських корпусів, станцій швидкої допомоги, шкіл, дитячих садків, вищих навчальних закладів, магістральних залізниць і автомобільних доріг та штучних споруд транспорту |
1,3 |
|
4 |
Будівлі готелів, спальних корпусів закладів відпочинку на 250 місць і більше |
1,2 |
|
5 |
Висотні споруди невеликих у плані розмірів (башти, щогли, димові труби, шахти ліфтів, що стоять окремо, тощо) при відношенні висоти споруди H до її ширини В, що дорівнює або більше 5, і великопрогонові споруди (L ≥30 м) |
1,4 |
|
6 |
Каркасні будівлі, стінове заповнення яких не впливає на їх деформативність, при відношенні висоти стояків h до їх поперечного розміру b в напрямку дії сейсмічного навантаження, що дорівнює або більше 25 |
1,4 |
|
7 |
Те саме, але при h / b, що дорівнює або менше 15 |
1,0 |
|
8 |
Житлові, громадські та виробничі будівлі, що не вказані у пп. 1-7 |
1,0 |
|
9 |
Будівлі та споруди, руйнування яких не пов'язано із загибеллю людей, втратою матеріальних і культурних цінностей і не викликає припинення безперервних технологічних процесів або забруднення навколишнього середовища (склади, кранові та ремонтні естакади, підприємства торгівлі і побутового обслуговування з терміном служби не більше 20 років, невеликі майстерні, тимчасові будівлі та споруди, торговельні павільйони тощо) |
0,5 |
Примітка 1. Об'єкти за п. 1 затверджуються регуляторними органами держави.
Примітка 2. При проміжних значеннях h / b значення k2 приймається за iнтерполяцією.
Примітка 3. Коефіцієнт k2 повинен прийматися тільки один раз для будівель, вказаних в пп. З, 4, 5. Примітка 4. При використанні карти А0 для маловідповідальних будівель і споруд (п. 8) значення коефіцієнта k2 приймається 1,0.
Таблиця 2.5 - Значення відносних прискорень a0 для даного майданчика (населеного пункту) залежно від сполучень розрахункової сейсмічної інтенсивності на картах А і В
|
Номер сполучення |
Інтенсивність за картами, бали шкали MSK-64 |
Розрахункові значення a0 |
|
|
|
А |
В |
|
|
1 |
6 |
6 |
0,05 |
|
2 |
6 |
7 |
0,08 |
|
3 |
7 |
7 |
0,10 |
|
4 |
7 |
8 |
0,15 |
|
5 |
8 |
8 |
0,20 |
|
6 |
8 |
9 |
0,30 |
|
7 |
9 |
9 |
0,40 |
Таблиця 2.6 - Значення коефіцієнта kгр, який враховує нелінійне деформування ґрунту при інтенсивних сейсмічних коливаннях
|
Категорія грунту |
Сейсмічність майданчика будівництва в балах |
|||
|
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|
I |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
II |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
III |
1,0 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
|
IV |
За даними спеціальних досліджень |
2.3.2 Значення спектрального коефіцієнта динамічності βi, що залежать від категорії грунту за сейсмічними властивостями (таблиця 1.1) і від періоду i-го тону власних коливань споруди, визначаються за графіками (рисунок 2.2) або за таблицею 2.7.
Рисунок 2.2 - Значення спектрального коефіцієнта динамічності βi в залежності від категорії (І-ІІІ) ґрунту за сейсмічними властивостями
Таблиця 2.7 - Значення коефіцієнта βi
|
Категорія грунтів за сейсмічними властивостями |
Ділянка графіка βi призначенні Ti |
Значення βi або формула для розрахунку βi (Ti) |
|
I |
При Ti ≤ 0,1 с |
1 + 15 Ti |
|
|
При 0,1 с < Ti ≤0,4 c |
2.5 |
|
|
При Ti > 0,4 с |
1,35 / T⅔i |
|
II |
При Ti ≤ 0,1 с |
1 + 15 Ti |
|
|
При 0,1 с < Ti ≤ 0,6 с |
2,5 |
|
|
При Ti > 0,6 с |
1,8 / T⅔i |
|
III |
При Ti ≤ 0,1 с |
1 +15Ti |
|
|
При 0,1 с < Ti ≤ 1,2 с |
2,5 |
|
|
При Ti > 1,2 с |
3 / Ti |
|
IV |
За результатами спеціальних досліджень |
|
|
Примітка. Значення коефіцієнтів βi належить приймати не менше 0,8 і не більше 2,5. |
2.3.3 Розраховуючи високі споруди невеликих розмірів у плані, таких як башти, щогли, димові труби, окремо розташовані шахти ліфтів, а також залізобетонні каркасні будівлі, значення коефіцієнта k2 належить приймати за таблицею 2.4.
2.3.4 Вертикальне сейсмічне навантаження у випадках, передбачених 2.2.4, належить визначати за формулами (2.1) і (2.2); значення відносних прискорень ґрунту а0 належить приймати із множником 0,7. При розрахунку будівель на стійкість проти перекидання або проти ковзання, а також при розрахунках конструкцій на міцність і деформативність вертикальні сейсмічні навантаження треба визначати при значенні коефіцієнта kl = 0,5.
2.3.5 Визначаючи зусилля у конструкціях, які підлягають розрахунку з урахуванням вертикальних сейсмічних навантажень, треба враховувати одночасну дію вертикальних і горизонтальних сейсмічних навантажень. Напрямок вертикального навантаження (вверх або вниз) треба приймати найбільш невигідним для напруженого стану елемента, що розглядається.
2.3.6 При розрахунках будівель заввишки 70 м треба враховувати додатковий момент від вертикальних навантажень (статичного і динамічного) внаслідок переміщень Xk, що виникають у результаті деформацій споруди і основи при сейсмічних діях і які визначаються при розрахунку системи будівля-основа. Жорсткісні та демпфувальні характеристики необхідно приймати згідно з 2.4.12.
