(19)
где
При горизонтальном направлении сейсмического воздействия
;
при наклонном направлении сейсмического воздействия
,
р — плотность грунта;
Н — глубина рассматриваемой точки грани стены ниже поверхности грунта;
?? — угол наклона грани стены к вертикали;
?? — угол наклона поверхности грунта к горизонту;
?? — угол внутреннего трения грунта;
?? — угол трения грунта по стене;
?? = artgAK1 - угол отклонения от вертикали равнодействующей плотности грунта р и сейсмической сипы рgAK1;
g — ускорение силы тяжести.
В случае определения активного qc и пассивного qc* давления водонасыщенного грунта на подпорные стены в формулы следует вводить вес взвешенного грунта (р — pв)g, сейсмическую силу (рнас gАК1) следует определять по плотности насыщенного грунта; при этом угол отклонения равнодействующей равен
где pb — плотность воды.
Давление насыщающей грунт воды на стену следует определять так же, как а статическом расчете.
В случае расположения грунта под водой следует учитывать сейсмическое давление воды на его поверхность, равное сейсмическому давлению воды на стену на той же глубине. При углах а менее 10° допускается приближенно принимать (р рв)gH+p вместо (р рв)gH, где р — давление воды на поверхность грунта.
П р и м е ч а н и е . При определении активного давления р > 0, а при определении пассивного давления р < 0.
5.21. Для сооружений, расчет которых производится по одномерной (консольной) схеме, следует учитывать не менее трех форм собственных колебаний, а для сооружений, расчет которых производится по двухмерной схеме, следует учитывать не менее 10 форм колебаний для бетонных плотин и не менее 15 форм — для плотин из грунтовых материалов.
5.22. Для определения сейсмических нагрузок при обосновании строительства гидротехнических сооружений I и II классов и при проектировании сооружений III и IV классов допускается учет только низшего тока колебаний и приближенной формы деформации сооружений, отвечающей этому тону.
Сейсмическую нагрузку на сооружения, расчет которых производится по одномерной (консольной) схеме, следует определять по формулам (1) и (2), при этом коэффициенты ??ik допускается вычислять по формуле (6).
5.23. В расчетах устойчивости сооружений инерционные нагрузки на сдвигаемую часть нескального основания следует определять при ускорениях перемещения основания, равных АК1.
5.24. Для гидротехнических сооружений из грунтовых материалов должна производиться проверка устойчивости откосов на сдвиг по круглоцилиндрическим, ломаным или другим поверхностям скольжения согласно нормам проектирования этих сооружений. При расчетах сейсмических нагрузок на сооружения по двухмерным и трехмерным схемам для проверки устойчивости откосов допускается использовать расчетные ускорения apkj в точках k сооружения, определяемые по формуле
(20)
5.25. В расчетах гидротехнических сооружений на сейсмическое воздействие при определении периодов собственных колебаний и сейсмических нагрузок следует учитывать инерционное влияние воды.
5.26. Горизонтальную присоединенную массу воды тв для гидротехнических сооружений (кроме перечисленных в п. 5.27), приходящуюся на единицу площади их поверхности, следует определять по формуле
mb = pb h???? (21)
где рв — плотность воды;
h — глубина воды у сооружения;
?? — безразмерный коэффициент присоединенной массы воды, определяемый по табл. 11;
?? — коэффициент, учитывающий ограниченность длины водоема и принимаемый для l/h ?? 3 равным 1, а для l/h < 3 — по табл. 12;
l — расстояние между сооружением и противоположным ему берегом водоема (для шлюзов и аналогичных сооружений — между противоположными стенками конструкции) на глубине 2/3 h от свободной поверхности воды.
П р и м е ч а н и я : 1. Для предварительного выбора характера колебаний сооружения по табл. II следует учитывать для бетонных и железобетонных плотин на нескальном основании колебания вращения и сдвига сооружения как жесткого тела, на скальном основании — деформации изгиба и сдвига, а для плотин из грунтовых материалов - деформации сдвига. В качестве расчетного следует принимать характер колебаний, приводящих к получению максимального значения присоединенной массы воды.
2. Если вода находится с двух сторон сооружения присоединенную массу следует принимать равной сумме присоединенных масс воды, определяемых для каждой из сторон сооружения.
5.27. Для отдельно стоящих сооружений типа водозаборных башен, опор мостов и свай присоединенную массу воды, приходящуюся на единицу длины конструкции, следует определять по формуле
тв = рв d2 ?? (22)
где d — диаметр круглого или размер стороны квадратного поперечного сечения сооружения, м;
?? — коэффициент, определяемый по табл. 11.
П р и м е ч а н и е . Присоединенную массу воды тв на единицу длины сваи при поперечных ее колебаниях допускается принимать равной массе воды, эквивалентной объему единицы длины сваи.
5.28. В расчетах прочности и устойчивости безнапорных сооружений допускается учитывать сейсмическое давление воды, определяемое по формулам:
а) для жестких массивных оградительных и причальных портовых гидротехнических сооружений:
(23)
б) для отдельно стоящих сооружений, перечисленных в п. 5.27:
(24)
где р — ординаты эпюры гидродинамического давления, отнесенного к единице площади поверхности сооружения;
ро — то же, отнесенного к единице высоты отдельно стоящего сооружения;
Р — суммарное гидродинамическое давление на единицу длины сооружения;
Pо — то же, на отдельно стоящее сооружение;
hо — глубина погружения точки приложения равнодействующей гидродинамического давления;
D, ??, ?? — коэффициенты, определяемые по табл. 11.
П р и м е ч а н и е . Если вода находится с двух сторон сооружения, гидродинамическое давление следует принимать равным сумме абсолютных значений гидродинамических давлений, определенных для каждой из сторон сооружения.
5.29. В напорных водоводах гидродинамическое давление Рмакс следует определять по формуле
(25)
где Св — скорость звука в воде, равная 1300 м/с;
То — преобладающий период сейсмических колебаний грунта, величина которого принимается равной 0,5 с.
5.30. При расчете гидротехнических сооружений на вертикальную составляющую сейсмического воздействия следует учитывать дополнительное сейсмическое давление воды Рдоп (ординаты давления) на наклонные грани сооружений, определяемое по формуле
(26)
где z — расстояние от рассматриваемого сечения до водной поверхности;
?? — угол наклона напорной грани к вертикали.
??h = 0,4+0,76 (J — 6) (27)
5.32. При расчете гидротехнических сооружений с учетом сейсмического воздействия, направленного вдоль напорного фронта сооружения, влияние водной среды допускается не учитывать.
РАЗМЕЩЕНИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
5.33. Подпорные гидротехнические сооружения, возводимые в сейсмических районах, следует располагать на участках, удаленных от тектонических разломов, по которым могут возникнуть относительные подвижки скальных массивов, образующих основание сооружения.
5.34. Основные сооружения гидроузлов (плотины, здания ГЭС, водосбросы) следует размешать на скальном массиве, в пределах которого возможность возникновения указанных в п. 5.33 подвижек исключена.
5.35. Возведение бетонных подпорных гидротехнических сооружений I и II классов на участках, в пределах которых противоположные береговые склоны сложены породами, резко различающимися по механическим свойствам, допускается только при специальном обосновании.
5.36. При наличии в основании сооружений слоя слабых грунтов (илов, мягкопластичных глин и др.) следует удалять эти грунты либо предусматривать специальные меры к их уплотнению или закреплению.
Возможность использования таких грунтов в качестве оснований гидротехнических сооружений без указанных выше мероприятий должна обосновываться специальными исследованиями.
При строительстве гидротехнических сооружений на скальных грунтах следует обращать особое внимание на тщательность выполнения мероприятий по укреплению грунта и улучшению контакта сооружений с основанием.
5.37. При наличии в основании или теле сооружения водонасыщенных несвязных грунтов следует производить оценку возможности их разжижения при сейсмическом воздействии.
При возможности разжижения грунтов в теле сооружения или в основании следует предусматривать искусственное уплотнение или укрепление грунтов.
5.38. В качестве водоупорных элементов плотин из местных материалов следует применять пластичные или полужесткие ядра. Для плотин высотой до 50 м следует, как правило, применять асфальтобетонные экраны и диафрагмы, а высотой от 50 до 100 м, как правило, — асфальтобетонные диафрагмы.
При этом особое внимание следует уделять обеспечению надежности сопряжения противофильтрационных элементов с основанием и береговыми склонами.
5.39. Верховые водонасыщенные призмы плотин следует проектировать из крупнозернистых грунтовых материалов (каменная наброска, гравелистые и галечниковые грунты и др.), не способных к разжижению при сейсмических воздействиях. При отсутствии таких материалов в тело верховой призмы целесообразно введение горизонтальных слоев из крупнообломочных сильнодренирующих материалов.
П р и м е ч а н и е. Указания этого пункта не распространяются на гидротехнические сооружения с верховыми экранами.
5.40. С целью повышения устойчивости откосов в плотинах из грунтовых материалов при сейсмических воздействиях следует предусматривать максимальное уплотнение наружных призм, особенно в зоне, расположенной близко к гребню плотины, а также крепление откосов каменной набросной или железобетонными плитами.
5.41. При выборе схемы разрезки бетонных плотин температурными и конструктивными швами следует учитывать наличие ослабленных зон в основании плотины или в береговых склонах, предусматривая конструкции, допускающие относительное смещение частей сооружений без нарушений водонепроницаемости напорного фронта.
5.42. Портовые оградительные сооружения (молы, волноломы) при сейсмичности площадки 8 и 9 баллов следует возводить из наброски камня, обыкновенных и фасонных массивов или из массивов-гигантов. При этом углы наклона откоса в этих сооружениях при сейсмичности 8 и 9 баллов следует уменьшать соответственно на 10 или 20% против допускаемых в несейсмических районах.
Таблица 11
|
Характер движения |
Коэффициенты |
|||
|
сооружения |
?? |
D |
?? |
?? |
|
1. Колебания вращения недеформируемого сооружения с вертикальной напорной гранью на податливом основании при zc ?? h |
|
|
|
|
|
2. Горизонтальные поступательные перемещения недеформируемых сооружений: |
|
|
|
|
|
с вертикальной напорной гранью |
R |
R |
0,543 |
0,6 |
|
с наклонной напорной гранью |
Rsin3 ?? |
Rsin2 ?? |
0,543 Rsin ?? |
0,6 |
|
3. Горизонтальные поступательные перемещения недеформируемых сооружений с вертикальной напорной гранью в V-образном ущелье |
??1 |
D = ??1 |
- |
- |
|
4. Горизонтальные изгибные колебания сооружений консольного типа с вертикальной напорной гранью |
R+C1(??-1) 1+C3(??-1) |
R+C1(??-1) |
- |
- |
|
5. Горизонтальные сдвиговые колебания сооружений консольного типа с вертикальной напорной гранью |
|
??R-C2(??-1) |
- |
- |
|
6. Горизонтальные колебания отдельностоящих вертикальных сооружений типа водозаборных башен, опор мостов, свай с круглой формой поперечного сечения |
|
|
|
|
|
7. То же, с квадратной формой поперечного сечения |
|
|
|
|
П р и м е ч а н и я : 1. Коэффициенты R, G, ??1, С1, С2, С3 — принимаются по табл. 13; z — ордината точки напорной грани, для которой вычисляется величина присоединенной массы воды (начало координат принимается на уровне водной поверхности); zс — ордината центра вращения, определяемая из расчета сооружения без учета влияния водной среды; ?? — угол наклона напорной грани к горизонтали; d1 — диаметр поперечного сечения, м; d2 — сторона квадрата поперечного сечения, м; ?? — отношение ускорения гребня, определяемого из расчета плотины без учета влияния водной среды, к величине AK1.
