Страница 4: ДСТУ-Н Б EN 1998-5:20ХХ. Проектування сейсмостійких споруд. Частина 5. Фундаменти, утримуючі конструкції! геотехнічні аспекги (60523)

3 ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТУ

3.1 Параметри міцності

(1) Як правило, можна використовувати значення параметрів міцності ґрунту, застосовувані в статичному не дренованому стані. Для зв'язних ґрунтів відповідним параметром міцності є не дренований опір на зсув c_u, враховуючий для швидкості відношення навантаження і циклічних ефектів деградації під дією сейсмічних навантажень, коли таке коригування необхідне і обґрунтоване відповідними експериментальними даними. Для незв'язного ґрунту відповідним параметром міцності є циклічний не дренований опір на зсув _cy,u, який має враховувати можливість зростання порового тиску.

(2) В якості альтернативи можна використовувати ефективні параметри міцності з відповідним тиском порової води, що створюється в процесі циклічного навантаження. Для скельних порід можна використовувати міцність при простому стиску необмеженому з боків, q_u.

(3) Відносні коефіцієнти (_M) для властивостей матеріалу c_u, _cy,u та q_u позначаються _cu, _cyта _qu, а для tan  позначаються _.

ПРИМІТКА Значення, що задаються для _cu, _cy, _qu та _, для використання в конкретній країні можна знайти в її Національному додатку. Рекомендовані значення _cu =1,4, _cy =1,25, _qu =1,4 і _ = 1,25.

3 GROUND PROPERTIES

3.1 Strength parameters

(1) The value of the soil strength parameters applicable under static undrained conditions may generally be used. For cohesive soils the appropriate strength parameter is the undrained shear strength c_u, adjusted for the rapid rate of loading and cyclic degradation effects under the earthquake loads when such an adjustment is needed and justified by adequate experimental evidence. For cohesionless soil the appropriate strength parameter is the cyclic undrained shear strength _cy,u which should take the possible pore pressure build-up into account.

(2) Alternatively, effective strength parameters with appropriate pore water pressure generated during cyclic loading may be used. For rocks the unconfined compressive strength, q_u, may be used.

(3) The partial factors (_M) for material properties c_u, _cy,u and q_u are denoted as _cu, _cy and _qu, and those for tan  are denoted as _.

NOTE The values ascribed to _cu, _cy, _qu and _, for use in a country may be found in its National Annex. The recommended values are _cu = 1,4, _cy = 1,25, _qu = 1,4 and _ = 1,25.

3.2 Параметри жорсткості і демпфування

(1) Завдяки своєму впливу на проектні сейсмічні впливи основним параметром жорсткості грунту при навантаженнях від землетрусу є модуль зсуву G, що обчислюється за формулою

3.2 Stiffness and damping parameters

(1) Due to its influence on the design seismic actions, the main stiffness parameter of the ground under earthquake loading is the shear modulus G, given by

G = v_s² (3.1)

де  питома маса і v_s швидкість поширення поперечної хвилі в ґрунті.

(2) Критерії для визначення v_s, включаючи її залежність від рівня деформації ґрунту, наведено в 4.2.2 і 4.2.3.

(3) Демпфування слід розглядати в якості додаткової властивості ґрунту у випадках, коли потрібно врахувати ефекти взаємодії «ґрунт-конструкція», зазначені в Розділі 6.

(4) Внутрішнє демпфування, викликане непружною роботою ґрунту під впливом циклічного навантаження, і демпфування випромінюванням, викликане розповсюдженням сейсмічних хвиль у напрямку від фундаменту, слід розглядати окремо.

where  is the unit mass and v_s is the shear wave propagation velocity of the ground.

(2) Criteria for the determination of v_s, including its dependence on the soil strain level, are given in 4.2.2 and 4.2.3.

(3) Damping should be considered as an additional ground property in the cases where the effects of soil-structure interaction are to be taken into account, specified in Section 6.

(4) Internal damping, caused by inelastic soil behaviour under cyclic loading, and radiation damping, caused by seismic waves propagating away from the foundation, should be considered separately.

4 ВИМОГИ ДО РОЗМІЩЕННЯ І ДО ҐРУНТІВ ОСНОВИ

4.1 Розміщення

4.1.1 Загальні положення

(1)Р Оцінка ділянки будівництва здійснюється для визначення характеру ґрунтової основи, щоб звести до мінімуму небезпеку розлому, нестійкості схилу, розрідження і високої схильності до ущільнення у разі землетрусу.

(2)Р Можливість виникнення цих негативних явищ повинна бути досліджена, як зазначено в наступних параграфах.

4 REQUIREMENTS FOR SITING AND FOR FOUNDATION SOILS

4.1 Siting

4.1.1 General

(1)P An assessment of the site of construction shall be carried out to determine the nature of the supporting ground to ensure that hazards of rupture, slope instability, liquefaction, and high densification susceptibility in the event of an earthquake are minimised.

(2)P The possibility of these adverse phenomena occurring shall be investigated as specified in the following subclauses.

4.1.2 Близькість до сейсмічноактивних розломів

(1)Р Будівлі класів відповідальності II, III, IV, визначених у EN 1998-1:2004, 4.2.5, не повинні зводитися в безпосередній близькості від тектонічних розломів, які визнані сейсмічно активними в офіційних документах, виданих компетентними державними органами.

(2) Відсутність руху в Піздньочетвертичному періоді може використовуватися для визначення неактивних розломів для більшості будівель, які не є важливими для громадської безпеки.

(3)Р Для цілей міського планування і для важливих будівель, що зводяться поблизу потенційно активних розломів у зонах високої сейсмічності здійснюються спеціальні геологічні дослідження, щоб визначити подальші небезпеки, пов'язані з розломом ґрунту та інтенсивністю струсу ґрунту.

4.1.2 Proximity to seismically active faults

(1)P Buildings of importance classes II, III, IV defined in EN 1998-1:2004, 4.2.5, shall not be erected in the immediate vicinity of tectonic faults recognised as being seismically active in official documents issued by competent national authorities.

(2) An absence of movement in the Late Quaternary may be used to identify nonactive faults for most structures that are not critical for public safety.

(3)P Special geological investigations shall be carried out for urban planning purposes and for important structures to be erected near potentially active faults in areas of high seismicity, in order to determine the ensuing hazard in terms of ground rupture and the severity of ground shaking.

4.1.3 Стійкість схилу

4.1.3.1 Загальні положення

(1)Р Необхідно виконати перевірку стійкості ґрунту для будівель, що зводяться на природних або штучних схилах або поблизу них, з метою забезпечення безпеки і/або експлуатаційної надійності будівель при проектному землетрусі.

(2)Р В умовах навантаження при землетрусі граничним станом для схилів є такий, після якого мають місце неприйнятно великі залишкові переміщення ґрунтового масиву у межах глибини, що є значною як для конструктивних, так і функціональних впливів на будівлі.

(3) Перевірку стійкості можна не проводити для будівель класу відповідальності I, якщо з порівняльного досвіду відомо, що грунт на будівельному майданчику є стійким.

4.1.3 Slope stability

4.1.3.1 General requirements

(1)P A verification of ground stability shall be carried out for structures to be erected on or near natural or artificial slopes, in order to ensure that the safety and/or serviceability of the structures is preserved under the design earthquake.

(2)P Under earthquake loading conditions, the limit state for slopes is that beyond which unacceptably large permanent displacements of the ground mass take place within a depth that is significant both for the structural and functional effects on the structures.

(3) The verification of stability may be omitted for buildings of importance class I if it is known from comparable experience that the ground at the construction site is stable

4.1.3.2 Сейсмічний вплив

(1)Р При перевірці стійкості проектний сейсмічний вплив повинен відповідати визначенням, наведеним у 2.1.

(2)Р При перевірці стійкості ґрунту на схилах або поблизу них для будівель з коефіцієнтом відповідальності _I більше 1,0 необхідно збільшувати сейсмічний вплив до проектного значення за допомогою топографічного коефіцієнту.

ПРИМІТКА Деякі вказівки по значенням топографічного коефіцієнта збільшення наведені в довідковому Додатку А.

(3) Сейсмічний вплив може бути спрощен, як зазначено в 4.1.3.3.

4.1.3.2 Seismic action

(1)P The design seismic action to be assumed for the verification of stability shall conform to the definitions given in 2.1.

(2)P An increase in the design seismic action shall be introduced, through a topographic amplification factor, in the ground stability verifications for structures with importance factor _I greater than 1,0 on or near slopes.

NOTE Some guidelines for values of the topographic amplification factor are given in Informative
Annex A.

(3) The seismic action may be simplified as specified in 4.1.3.3.

4.1.3.3 Методи розрахунку

(1)Р Реакція ґрунтових схилів на проектний землетрус повинна бути обчислена шляхом використання відомих методів динамічного розрахунку, таких як моделі на основі кінцевих елементів або жорстких блоків, або за допомогою спрощених псевдостатичних методів за умови обмежень (3) та (8) цього підпункту.

(2)P При моделюванні механічної поведінки ґрунтового середовища повинно бути прийняте до уваги пом'якшення реакції зі збільшенням рівня деформації, а також можливі ефекти зростання порового тиску під впливом циклічного навантаження.

(3) Перевірка стійкості може здійснюватися за допомогою спрощених псевдостатичних методів, коли топографія поверхні і стратиграфія ґрунту не представляють дуже різких порушень.

(4) Псевдостатичні методи розрахунку стійкості подібні до методів, зазначених у EN 1997-1:2004, 11.5, крім включення горизонтальних і вертикальних сил інерції, прикладених до кожної частини ґрунтового масиву і врахування впливу гравітаційних навантажень, діючих на верхню частину схилу.

(5)Р Проектні сейсмічні сили інерції F_H і F_V, діючі на ґрунтовий масив, відповідно в горизонтальному і вертикальному напрямках, при псевдостатичному розрахунку записуються у вигляді:

4.1.3.3 Methods of analysis

(1)P The response of ground slopes to the design earthquake shall be calculated either by means of established methods of dynamic analysis, such as finite elements or rigid block models, or by simplified pseudo-static methods subject to the limitations of (3) and (8) of this subclause.

(2)P In modelling the mechanical behaviour of the soil media, the softening of the response with increasing strain level, and the possible effects of pore pressure increase under cyclic loading shall be taken into account.

(3) The stability verification may be carried out by means of simplified pseudo-static methods where the surface topography and soil stratigraphy do not present very abrupt irregularities.

(4) The pseudo-static methods of stability analysis are similar to those indicated in EN 1997-1:2004, 11.5, except for the inclusion of horizontal and vertical inertia forces applied to every portion of the soil mass and to any gravity loads acting on top of the slope.

(5)P The design seismic inertia forces F_H and F_V acting on the ground mass, for the horizontal and vertical directions respectively, in pseudo-static analyses shall be taken as:

F_H = 0,5  S  W, (4.1)

F_V = 0,5F_H якщо співвідношення а_vg/а_g більш, ніж 0,6

F_V = 0,5F_H if the ratio а_vg/а_g
is greater than 0,6

(4.2)

F_V = 0,33F_H якщо співвідношення а_vg/а_g не більш, ніж 0,6

F_V = 0,5F_H if the ratio а_vg/а_g
is not greater than 0,6

(4.3)

де

 відношення проектного прискорення ґрунту типу A, a_g, до прискорення сили тяжіння g;

where

 is the ratio of the design ground acceleration on type A ground, a_g to the acceleration of gravity g;

а_vg проектне прискорення ґрунту у вертикальному напрямку;

а_g проектне прискорення ґрунту для ґрунту типу А;

S параметр ґрунту по EN 1998-1:2004, 3.2.2.2;

W вага сковзаючого масиву.

Для а_g повинен бути врахований топографічний коефіцієнт збільшення відповідно до 4.1.3.2 (2).

(6)Р Умова граничного стану повинна бути перевірена для найменш безпечної потенційної поверхні ковзання.

(7) Умова граничного стану за експлуатаційної надійності може бути перевірена шляхом обчислення залишкового переміщення сковзаючего масиву з використанням спрощеної динамічної моделі, складеної з жорстких блоків ковзання з протидіючими силами тертя на схилі. У цій моделі сейсмічний вплив має бути представлений змінним у часі відповідно до 2.2 і заснован на проектному прискоренні без зменшення.

(8)Р Спрощені методи, такі як псевдостатичні спрощені методи, згадані в з (3) до (6) Р цього підпункту, не повинні використовуватися для грунтів, у яких можливе виникнення високих величин порового тиску води або значне ослаблення жорсткості під дією циклічного навантаження.

(9) Зростання порового тиску має бути оцінено з використанням відповідних випробувань. За відсутністю таких випробувань і з метою попереднього проектування це може бути оцінено за допомогою емпіричних кореляцій.

а_vg is the design ground acceleration in the vertical direction;

а_g is the design ground acceleration for type A ground;

S is the soil parameter of
EN 1998-1:2004, 3.2.2.2;

W is the weight of the sliding mass.

A topographic amplification factor for a_g shall be taken into account according to 4.1.3.2 (2).

(6)P A limit state condition shall then be checked for the least safe potential slip surface.

(7) The serviceability limit state condition may be checked by calculating the permanent displacement of the sliding mass by using a simplified dynamic model consisting of a rigid block sliding against a friction force on the slope. In this model the seismic action should be a time history representation in accordance with 2.2 and based on the design acceleration without reductions.

(8)P Simplified methods, such as the pseudo-static simplified methods mentioned in (3) to (6)P in this subclause, shall not be used for soils capable of developing high pore water pressures or significant degradation of stiffness under cyclic loading.

(9) The pore pressure increment should be evaluated using appropriate tests. In the absence of such tests, and for the purpose of preliminary design, it may be estimated through empirical correlations.