Державні будівельні норми України. Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Будівництво у сейсмічних районах України

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:

, (5.6)

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;

k_А- коефіцієнт, що враховує ймовірність сейсмічної події протягом призначеного строку служби споруди Т_сл, а 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 k_А, що відповідають нормативним періодам повторюваності 500 (карта А) і 5000 (карта С) років, наведені 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 k_А

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 _ik , що діють на елемент системи, віднесений до вузла k, при і-й формі власних коливань.

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

, (5.7)

де: k_f – коефіцієнт, який відображає ступінь неприйнятності пошкоджень у споруді;

k_ψ – коефіцієнт, який враховує демпферуючі властивості конструкції;

m_k – маса елемента споруди, віднесеного до вузла k (з урахуванням приєднаної маси води;

– сейсмічне прискорення основи;

β_i – коефіцієнт динамічності, який відповідає періоду власних коливань споруди T_i за i-ю формою коливань;

η_ikj – коефіцієнт форми власних коливань споруди за i-ю формою коливань:

, (5.8)

де U_ikj – проекції за напрямками j зміщень вузла k за i-ю формою власних коливань споруди;

– косинуси кутів між переміщеннями U_ikj та напрямками вектора сейсмічної дії

Примітка. Вказані у пункті 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 k_f приймається 0,45.

Значення коефіцієнта k_ψ приймається: 0,9 - для бетонних і залізобетонних споруд; 0,7 - для споруд із ґрунтових матеріалів.

Для інших видів гідротехнічних споруд значення коефіцієнта k_ψ допускається приймати на основі досвіду проектування цих споруд з урахуванням сейсмічних дій.

4. Значення коефіцієнта динамічності β_i визначаються за графіками на рисунку 2.2.

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

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.

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.

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 ґрунтів.

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. 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.

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.

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.

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.

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 обґрунтуванні 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, ґрунтові
  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
ґрунту. 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.