Страница 12: ДБН В.1.1-12:2006. Государственные строительные нормы Украины. Защита от опасных геологических процессов, вредных эксплуатационных влияний, от пожара. Строительство в сейсмических районах Украины (56275)

, (5.4)

, (5.5)

где ω_q - частота последней учитываемой формы собственных колебаний; ω₁ - минимальная частота собственных колебаний;

ω_с - частота, соответствующая пиковому значению на спектре действия расчетной акселеро­граммы. При этом число используемых форм колебаний должно составлять не менее 3.

5.4.6 При выполнении динамического анализа сейсмостойкости следует использовать значения
параметров затухания ς, установленные на основе динамических исследований поведения сооружений при сейсмических воздействиях.

При отсутствии экспериментальных данных о реальных величинах параметров затухания в расчетах сейсмостойкости допускается принимать следующие значения логарифмических декре­ментов колебаний:

• железобетонные и каменные конструкции: δ = 0,3;

• стальные конструкции: δ = 0,15.

5.4.7 Напряженно-деформированное состояние подземных сооружений следует определять исходя из единого динамического расчета системы, включающей вмещающую подземное сооружение
грунтовую среду и само сооружение. В расчетах подземных сооружений типа гидротехнических
тоннелей следует учитывать сейсмическое давление воды.

5.5 Линейно-спектральный метод

5.5.1В расчетах сооружений по линейно-спектральному методу (ЛСМ) материалы сооружения и основания считаются линейно-упругими.

Сейсмическое ускорение основания задается постоянной во времени векторной величиной, модуль которой определяется по формуле:

, (5.6)

где a₀ - расчетная амплитуда ускорения основания (в долях g), определенная с учетом реальных грунтовых условий на площадке строительства для землетрясений с периодом повторя­емости ; значения даны в таблице 5.2;

k_А - коэффициент, учитывающий вероятность сейсмического события в течение назначенного срока службы сооружения T_сл, а также переход от нормативного периода повторяемости к периоду повторяемости, принятому для ПЗ или МРЗ в соответствии с указаниями 5.1.3; для комплекта карт, приведенных в приложении Б, значения k_A, соответствующие норматив­ным периодам повторяемости 500 (карта-А) и 5000 (карта-С) лет, приведены в таблице 5.3;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²).

Таблица 5.2 - Значения расчетной амплитуды а₀ (в долях g)

Таблица 5.3 - Значения коэффициента k_А

5.5.2 В тех случаях, когда при расчете сейсмостойкости сооружения система сооружение -основание разбита на отдельные дискретные объемы, то в качестве сейсмических нагрузок ис­пользуются узловые инерционные силы _ik, действующие на элемент системы, отнесенный к узлу k, при i-ой форме собственных колебаний.

В общем случае значения компонент узловых сил S_ik по трем (j=1,2,3) взаимно ортогональным направлениям определяются по формуле:

, (5.7)

где k_f - коэффициент, отражающий степень недопустимости в сооружении повреждений;

k_ψ- коэффициент, учитывающий демпфирующие свойства конструкций;

m_k - масса элемента сооружения, отнесенного к узлу к (с учетом присоединенной массы воды);

- сейсмическое ускорение основания;

β_i - коэффициент динамичности, соответствующий периоду собственных колебаний соору­жения Т_i по i-й форме колебаний;

η_ikj - коэффициент формы собственных колебаний сооружения по i-й форме колебаний:

, (5.8)

где U_jkj - проекции по направлениям j смещений узла k по i-й форме собственных колебаний сооружения;

- косинусы углов между перемещениями U_ikj и направлениями вектора

сейсмического воздействия.

Примечание. Указанные в пункте коэффициенты следует учитывать аналогичным образом в расчетах по методикам, позволяющим определять смещения, деформации, напряжения и усилия, возникающие в сооружении под влиянием сейсмического воздействия, без предварительного нахождения сейсмических нагрузок.

5.5.3 Для всех гидротехнических сооружений k_f принимается равным 0,45.

Значение коэффициента k_ψ принимается: 0,9 - для бетонных и железобетонных сооружений; 0,7 - для сооружений из грунтовых материалов.

Для других видов гидротехнических сооружений значения коэффициента k_ψ допускается при­нимать на основе опыта проектирования этих сооружений с учетом сейсмических воздействий.

4. Значения коэффициента динамичности β_i, определяются по графикам на рисунке 2.2.

4. Направление сейсмического воздействия при расчетах ЛСМ должно выбираться так,
   чтобы воздействие оказалось наиболее опасным для сооружения. При этом водоподпорные ГТС
   следует рассчитывать на сейсмические воздействия, в которых вектор принадлежит вертикальной

плоскости, нормальной к продольной оси сооружения, а контрфорсные и арочные плотины - также и на воздействия, у которых вектор лежит в одной плоскости с продольной осью сооружения.

При отсутствии данных о соотношении горизонтальной и вертикальной компонент сейсми­ческого воздействия допускается рассматривать два значения угла между вектором и гори­зонтальной плоскостью: 0° и 30°.

Протяженные тоннели допускается рассчитывать на сейсмическое воздействие в плоскости, нормальной к оси тоннеля.

Отдельно стоящие гидротехнические сооружения, схематизируемые стержнями, рассчитыва­ются на горизонтальные сейсмические воздействия в плоскостях наибольшей и наименьшей жест­кости.

5.5.6 Допускается выполнять расчеты с числом учитываемых форм собственных колебаний:

• в расчетах по одномерной (консольной) схеме - не менее 3...4;

• в расчетах по двумерным схемам - не менее 10...15 для бетонных сооружений и 15...18 - для
  сооружений из грунтовых материалов;

• число форм, принимаемых в расчетах по пространственным схемам, устанавливается в каж­дом конкретном случае с учетом рекомендаций 2.3.10, но не менее 20 форм для бетонных
  сооружений и 25 - для сооружений из грунтовых материалов.

5.5.7 Расчетные значения возникающих в сооружении смещений (деформаций, напряжений и
усилий) с учетом всех учитываемых в расчете форм собственных колебаний сооружения следует
определять по формуле (2.6).

5.6 Мероприятия по повышению сейсмостойкости гидротехнических сооружений

1. При необходимости размещения сооружений на участке тектонического разлома основные сооружения гидроузла (плотины, здания ГЭС, водосбросы) следует размещать на структурно
   едином тектоническом блоке, в пределах которого исключена возможность взаимных подвижек
   частей сооружения. При невозможности исключения взаимных подвижек частей сооружения в
   проекте должны быть разработаны специальные конструктивные мероприятия, позволяющие воспринять дифференцированные подвижки без ущерба для безопасности сооружения.

2. Строительство водоподпорных и других сооружений, входящих в состав напорного фронта,
   на оползнеопасных участках допускается только при осуществлении мероприятий, исключающих
   образование оползневых деформаций в основании сооружения и береговых склонах в створе соору­жения. Сейсмические воздействия при расчете устойчивости склонов на оползнеопасных участках
   рекомендуется определять по приложению Е.

3. При возможности нарушения устойчивости сооружения, а также развития чрезмерных
   деформаций в теле сооружения и в основании вследствие разжижения и других деструктивных
   изменений состояния грунтов в основании или теле сооружения под влиянием сейсмических воз­действий следует предусматривать искусственное уплотнение или укрепление этих грунтов.

4. Для каменно-земляных плотин в сейсмических районах с верховой стороны ядер и экранов
   следует предусматривать устройство фильтров (переходных слоев), при этом подбор состава первого
   слоя фильтра должен обеспечивать кольматацию (самозалечивание) трещин, которые могут образоваться в противофильтрационном элементе при землетрясении.

5. Верховые водонасыщенные призмы плотин из грунтовых материалов следует проектировать из крупнозернистых грунтов с повышенными коэффициентами неоднородности и фильтрации
   (каменная наброска, гравелистые, галечниковые грунты и др.), которые обладают ограниченной
   способностью к разжижению при сейсмических воздействиях. При необходимости уменьшения
   объема крупнозернистого материала в теле верховой призмы допускается введение горизонтальных
   слоев из крупнозернистых (крупнообломочных) сильно дренирующих материалов.

Примечание. Указания данного пункта не распространяются на гидротехнические сооружения из грунтовых материалов с экраном.

6. С целью повышения устойчивости верховой упорной призмы плотин из грунтовых материалов с ядрами или диафрагмами при сейсмических воздействиях надлежит разрабатывать мероприятия, обеспечивающие снижение избыточного порового давления в грунтах, в частности, максимальное уплотнение несвязных грунтов, крепление откосов каменной наброской, устройство дополнительных дренирующих слоев и т.д.

7. При проектировании плотин и других водоподпорных сооружений в сейсмических районах
   повышение их сейсмостойкости следует производить с помощью одного (или нескольких) из мероприятий нижеследующего перечня, осуществляя выбор на основании их технико-экономического
   сопоставления:

1. уширение поперечного профиля плотины;

2. облегчение верхней части сооружений за счет применения оголовков минимального веса,
   устройства верхней части сооружения в виде стенки контрфорсной или рамной конструкции,
   устройство полостей в пригребневой зоне сооружения и т. д.;

3. заглубление подошвы сооружения до скальных пород;

4. укрепление основания, сложенного нескальными грунтами, путем инъектирования этих
   грунтов;

5. обжатие бетона у верховой грани бетонных плотин с помощью напрягаемых анкеров;

6. защита напорной грани плотины из грунтовых материалов водонепроницаемым экраном;

7. использование для массивных гравитационных плотин клиновой (токтогульской) разрезки
   сооружения на секции;

8. применение пространственно работающих массивных гравитационных плотин;

9. устройство периметрального шва для арочных плотин;

10. использование сдвоенных контрфорсов либо размещение распорных балок между контр­
    форсами для контрфорсной плотины;

11. создание перед бетонной плотиной стационарной воздушной подушки, снижающей интен­
    сивность гидродинамического давления на колеблющееся сооружение;

12. устройство антисейсмических поясов;

13. использование "армированного грунта" для возведения земляных плотин.

8. Для повышения сейсмостойкости эксплуатируемых плотин, имеющих дефицит сейсмостойкости, следует рассматривать мероприятия 1, 2, 5, 10, 11 из перечня, приведенного в 5.6.7, а также инъекцию упорных призм грунтовых плотин цементными или иными растворами.

9. Портовые оградительные сооружения при расчетной сейсмичности площадки 8 и 9 баллов
   следует возводить из наброски камня, обыкновенных и фасонных массивов или массивов-гигантов.
   Углы наклона откосов этих сооружений при сейсмичности 8 и 9 баллов следует уменьшать соответственно не менее чем на 10 и 20 % относительно допускаемых в несейсмических районах.