Страница 5: ДСТУ-Н Б EN 1998-6:20ХХ. Проектування сейсмостійких споруд. Частина 6. Башти, щогли і димові труби (59365)

(3)Р Коефіцієнти комбінації _Ei, запропоновані в EN 1998-1:2004, 3.2.4(2)Р, вираз (3.17), для обчислення інерційних ефектів сейсмічного впливу, повинні бути прийняті рівними коефіцієнтам комбінації _2i для квазіпостійного значення змінного впливу q_i, наведеним у EN 1990:2002, Додаток А3.

(4)Р Маса кабелів і відтяжок повинна бути включена в модель.

(5) Якщо маса кабелю або відтяжки значна по відношенню до маси вежі або щогли, то кабель або щогла повинні моделюватися у вигляді системи зосереджених мас.

(6)Р Повна ефективна маса зануреної частини прийомних веж повинна бути прийнята рівною сумі наступних складових:

- фактичної маси стовбура вежі (без урахування плавучості),

- маси води, що можливо міститься в башті (для порожніх веж),

- приєднаної маси зовні захопленої води.

ПРИМІТКА За відсутності ретельного аналізу, приєднану масу захопленої води можна розрахувати відповідно до Довідкового
Додатку F стандарту EN 1998-2:2005.

4.2.3 Жорсткість

(1) В бетонних елементах властивості жорсткості слід оцінювати, враховуючи ефект розтріскування. Якщо проектування засновано на значенні коефіцієнта q вище 1, з відповідним проектним спектром, ці властивості жорсткості повинні відповідати межі текучості і можуть бути визначені відповідно до EN 1998-1:2004, 4.3.1(6) і (7). Якщо розрахунок заснований на значенні q = 1 і пружному спектрі відповіді або відповідному поданні динаміки зміни руху ґрунту в часі, то жорсткість бетонних елементів слід розраховувати за властивостями поперечного перетину з тріщиною, які відповідають рівню напружень при сейсмічному впливі.

(2) Слід врахувати ефект підвищеної температури на жорсткість і міцність сталі або залізобетону в сталевих або бетонних димових трубах, відповідно

(3) Якщо весь кабель моделюється у вигляді однієї пружини, а не ряду зосереджених мас, з’єднаних пружинами, то жорсткість однієї пружини повинна враховувати провисання кабеля. Цього можна досягти, використовуючи наступний еквівалентний модуль пружності:

(3)P The combination coefficients _Ei introduced in EN 1998-1:2004, 3.2.4(2)P, expression (3.17), for the calculation of the inertial effects of the seismic action shall be taken as equal to the combination coefficients _2i for the quasi-permanent value of variable action q_i as given in
EN 1990:2002, Annex A3.

(4)P The mass of cables and guys shall be included in the model.

(5) If the mass of the cable or guy is significant in relation to that of the tower or mast, the cable or guy should be modelled as a lumped mass system.

(6)P The total effective mass of the immersed part of intake towers shall be taken as equal to the sum of:

- the actual mass of the tower shaft (without allowance for buoyancy),

- the mass of the water possibly enclosed within the tower (hollow towers),

- the added mass of the externally entrained water.

NOTE In the absence of rigorous analysis, the added mass of entrained water may be estimated according to Informative Annex F of EN 1998-2:2005.

4.2.З Stiffness

(1) In concrete elements the stiffness properties should be evaluated taking into account the effect of cracking. If design is based on a value of the q factor greater than 1, with the corresponding design spectrum, these stiffness properties should correspond to incipient yielding and may be determined in accordance with EN 1998-1:2004, 4.3.1(6) and (7). If design is based on a value of q = 1 and the elastic response spectrum or a corresponding time-history representation of the ground motion, the stiffness of concrete elements should be calculated from the cracked cross-section properties that are consistent with the level of stress under the seismic action.

(2) The effect of the elevated temperature on the stiffness and strength of the steel or of reinforced concrete, in steel or concrete chimneys, respectively, should be taken into account.

(3) If a cable is modelled as a single spring for the entire cable, instead of a series of lumped masses connected through springs, the stiffness of the single spring should account for the sag of the cable. This may be done by using the following equivalent modulus of elasticity:

(4.1)

де:

E_eq еквівалентний модуль пружності,

 питома вага кабелю, включаючи вагу будь-якого навантаження від обмерзання на кабель в сейсмічній проектній ситуації,

 розтягуюча напруга в кабелі,

l довжина кабелю,

E_c модуль пружності матеріалу кабелю.

(4) Для пасмів, що складаються з намотаних тросів або дротів, E_c зазвичай нижче, ніж модуль пружності E в єдиній струні. За відсутності особливих даних від виробника можна прийняти наступне зменшення:

where:

E_eq is the equivalent modulus of elasticity,

 is the unit weight of the cable, including the weight of any ice load on the cablein the seismic design situation,

 is the tensile stress in the cable,

l is the cable length,

E_c is the modulus of elasticity of the cable material.

(4) For strands consisting of wrapped ropes or wires, E_c is generally lower than the modulus of elasticity E in a single chord. In the absence of specific data from the manufacturer, the following reduction may be taken:

(4.2)

де  кут намотування однієї струни.

(5) Якщо попередній натяг кабелю такий, що провисання незначне, або якщо вежа нижче 40 м, то кабель можна моделювати як лінійну пружину.

ПРИМІТКА Масу кабелю слід повністю враховувати відповідно до 4.2.2(4)Р.

4.2.4 Демпфування

(1) Якщо аналіз виконується відповідно до п. 3.3(3) на підставі пружного спектру відповіді з EN 1998-1:2004, 3.2.2.2, можна використовувати в'язке демпфування, відмінне від 5 %. В цьому випадку можна застосувати модальний аналіз спектру відповіді, при цьому коефіцієнт демпфування відрізняється в кожній моді коливань.

ПРИМІТКА Процедура модального аналізу спектру відповіді з урахуванням модального демпфування приведена в Додатку B.

4.2.5 Взаємодія «ґрунт-споруда»

(1) Для конструкцій, що спираються на м'які ґрунтові відкладення, до ефектів взаємодії ґрунт-конструкція застосовується EN 1998-1:2004, 4.3.1(9)Р.

ПРИМІТКА 1 В Додатку С даються вказівки з обліку взаємодії ґрунт-конструкція при аналізі.

ПРИМІТКА 2 У високих конструкціях, наприклад, з висотою, яка більш ніж у п'ять разів перевищує максимальний розмір фундаменту, відповідні коливання ґрунту є важливими і можуть значно збільшити ефекти другого порядку.

where  is the wrapping angle of the single chord.

(5) If the preload of the cable is such that the sag is negligible, or if the tower is shorter than 40 m, then the cable may be modelled as a linear spring.

NOTE The mass of the cable should be fully accounted for in accordance with 4.2.2(4)P.

4.2.4 Damping

(1) If the analysis is performed in accordance with 3.3(3) on the basis of the elastic response spectrum of
EN 1998-1:2004, 3.2.2.2, viscous damping different from 5 % may be used. In that case, a modal response spectrum analysis may be applied with damping ratio taken to be different in each mode of vibration.

NOTE A modal response spectrum analysis procedure accounting for modal damping is given in Informative Annex B.

4.2.5 Soil-structure interaction

(1) For structures founded on soft soil deposits, EN 1998-1:2004, 4.3.1(9)P applies for the effects of soil-structure interaction.

NOTE 1 Informative Annex С provides guidance for taking soil-structure interaction into account in the analysis.

NOTE 2 In tall structures, e.g. with height being greater than five times the maximum base dimension, the rocking compliance of the soil is important and may significantly increase the second order effects.

4.3 Методи аналізу

4.3.1 Методи, що застосовуються

(1) Дії сейсмічного впливу та дії інших впливів, включених в сейсмічну проектну ситуацію, можуть бути визначені, виходячи з лінійно - пружної поведінки споруди.

(2) Застосовується EN 1998-1:2004, 4.3.3.1(2)Р, (3), (4) і (5).

ПРИМІТКА Застосовується примітка до
EN 1998-1:2004, 4.3.3.1(4).

(3)Р Для того, щоб припущення «жорсткої діафрагми» було застосовано до сталевих башт, повинні бути передбаченічені системи горизонтальних розпірок, здатні забезпечити необхідний вплив жорсткої діафрагми.

(4)Р Для того, щоб припущення «жорсткої діафрагми» було застосовано до сталевих димарів, повинні бути передбачені горизонтальні кільця жорсткості з щільним розміщенням.

(5) Якщо умови застосовності припущення «жорсткої діафрагми» не виконуються, слід виконати тривимірний динамічний аналіз, здатний зафіксувати деформування конструкції в горизонтальних площинах.

4.3.2 Метод поперечної сили

4.3.2.1 Загальні положення

(1) Цей тип аналізу придатний до споруд, які одночасно відповідають наступним двом умовам:

(а) Поперечна жорсткість і розподіл маси приблизно симетричні в плані по відношенню до двох ортогональних горизонтальних осей, так що можна використовувати незалежну модель уздовж кожної з цих двох ортогональних осей.

(b) Відповіді не роблять істотного впливу на розподіл вищих мод коливань.

2) Для дотримання умови (1)b) основний період в кожному з двох горизонтальних напрямків з (1)a) повинен задовольняти EN 1998-1:2004: 4.3.3.2.1(2)a. Крім того, поперечна жорсткість, маса і горизонтальні розміри споруди повинні залишатися постійними або поступово зменшуватися від основи до верхівки без різких змін.

ПРИМІТКА Докладні або додаткові умови для аналізу методом поперечної сили, що застосовуються в країні, можна знайти в її Національному Додатку. Рекомендованими додатковими умовами є загальна висота, H, не більше 60 м і клас важливості I або II.

(3) Якщо відносний рух між опорами трубопроводу і устаткування, що підтримується в різних точках, важливий для перевірки трубопроводів і обладнання, слід використовувати модальний аналіз спектру відповіді, щоб врахувати внесок вищих мод на величину цього відносного руху.

ПРИМІТКА Аналіз методів поперечної сили може давати занижену оцінку величини відносного руху між різними точками споруди.

4.3.2.2 Сейсмічні зусилля

(1) Аналіз по визначенню ефектів дії сейсмічного впливу виконується шляхом застосування горизонтальних сил F_i,
i = 1, 2 … n до n зосереджених мас, до яких була дискретизована споруда, включаючи маси фундаменту. Сума цих зусиль дорівнює зсуву фундаменту і приймається рівною:

4.3 Methods of analysis

4.3.1 Applicable methods

(1) The seismic action effects and the effects of the other actions included in the seismic design situation may be determined on the basis of linear-elastic behaviour of the structure.

(2) EN 1998-1:2004, 4.3.3.1(2)P, (3), (4) and (5) apply.

NOTE The Note to EN 1998-1:2004, 4.3.3.1(4) applies.

(3)P For the "rigid diaphragm" assumption to be applicable to steel towers, a horizontal bracing system capable of providing the required rigid diaphragm action, shall be provided.

(4)P For the "rigid diaphragm" assumption to be applicable to steel chimneys, horizontal stiffening rings shall be provided at close spacing.

(5) If the conditions for the applicability of the "rigid diaphragm" assumption are not met, a three-dimensional dynamic analysis should be performed, capable of capturing the distortion of the structure within horizontal planes.

4.3.2 Lateral force method

4.3.2.1 General

(1) This type of analysis is applicable to structures that meet both of the following two conditions

(a) The lateral stiffness and mass distribution are approximately symmetrical in plan with respect to two orthogonal horizontal axes, so that an independent model can be used along each one of these two orthogonal axes.

(b) The response is not significantly affected by contributions of higher modes of vibration.

(2) For condition (l)b) to be met, the fundamental period in each one of the two horizontal directions of (l)a) should satisfy EN 1998-1:2004: 4.3.3.2.1(2)a. In addition, the lateral stiffness, the mass and the horizontal dimensions of the structure should remain constant or reduce gradually from the base to the top, without abrupt changes.

NOTE The detailed or additional conditions for the lateral force method of analysis to be applied in a country may be found in its National Annex.
The recommended additional conditions are: a total height, H_, not greater than 60 m and an importance class I or II.

(3) If the relative motion between the supports of piping and equipment supported at different points is important for the verification of the piping or the equipment, a modal response spectrum analysis should be used, to take into account the contribution of higher modes to the magnitude of this relative motion.

NOTE The lateral force method of analysis might underestimate the magnitude of the differential motion between different points of the structure.

4.3.2.2 Seismic forces

(1) The analysis for the determination of the effects of the seismic action is performed by applying horizontal forces F_i, i = 1, 2 … n to the n lumped masses to which the structure has been discretised, including the masses of the foundation. The sum of these forces is equal to the base shear, taken as equal to:

(4.3)

де S_d(T) ордината відповіді проектного спектру, визначена в
EN 1998-1:2004, 3.2.2.5, для основного періоду коливань T в горизонтальному напрямку поперечних сил. Якщо період T не оцінюється, як в
EN 1998-1:2004, 4.3.3.2.2(2), то у виразі (4.3) слід використовувати спектральну величину S_d(T_С).

(2) Розподіл горизонтальних зусиль F_iдо n зосереджених мас слід прийняти у відповідності з EN 1998-1:2004, 4.3.3.2.3.

ПРИМІТКА Метод поперечних сил зазвичай завищує оцінку дії сейсмічних впливів у вежах, що звужуються, в яких розподіл маси істотно зменшується з висотою.

4.3.3 Модальний аналіз спектру відповіді

4.3.3.1 Загальні положення

(1) Даний метод аналізу може застосовуватися до кожної конструкції, при цьому сейсмічний вплив визначається спектром відповіді.

4.3.3.2 Кількість мод

(1)Р Застосовується EN 1998-1:2004, 4.3.3.3.1 (2)Р.

(2) Вимоги, зазначені в (1)Р, можуть вважатися виконаними, якщо сума ефективних модальних мас для врахованих мод становить не менше 90 % повної маси споруди.

ПРИМІТКА 1 Додаткова інформація та вказівки щодо використання (2) представлені в довідковому Додатку D.

ПРИМІТКА 2 Кількість мод, необхідне для обчислення сейсмічних впливів зверху споруди, зазвичай більше, ніж достатньо для оцінки перекидуючого моменту або загального зсуву фундаменту споруди.

ПРИМІТКА 3 Майже осесиметричні споруди зазвичай мають дуже близько розташовані моди, що заслуговує особливої уваги.

where: S_d(T) is the ordinate of the design response spectrum as defined in EN 1998-1:2004, 3.2.2.5, for the fundamental period of vibration T the horizontal direction of the lateral forces. If the period T is not evaluated as in EN 1998-1:2004, 4.3.3.2.2(2), the spectral value S_d(T_С) should be used in expression (4.3).

(2) The distribution of the horizontal forces F_ito the n lumped masses should be taken in accordance with EN 1998-1:2004, 4.3.3.2.3.

NOTE The lateral force method normally overestimates the seismic action effects in tapered towers where the mass distribution substantially decreases with elevation.

4.3.3 Modal response spectrum analysis

4.3.3.1 General

(1) This method of analysis may be applied to every structure, with the seismic action defined by a response spectrum.

4.3.3.2 Number of modes

(1)P EN 1998-1:2004, 4.3.3.3.1 (2)P applies.

(2) The requirements specified in (1)P may be deemed to be satisfied if the sum of the effective modal masses for the modes taken into account amounts to at least 90 % of the total mass of the structure.

NOTE 1 Informative Annex D provides further information and guidance for the application of (2).

NOTE 2 The number of modes which is necessary for the calculation of seismic actions at the top of the structure is generally higher than what is sufficient for evaluating the overturning moment or the total shear at the base of the structure.

NOTE 3 Nearly axisymmetric structures normally have very closely spaced modes which deserve special consideration.