Страница 8: ДСТУ-Н Б EN 1998-5:20ХХ. Проектування сейсмостійких споруд. Частина 5. Фундаменти, утримуючі конструкції! геотехнічні аспекги (60523)

6 ВЗАЄМОДІЯ «ҐРУНТ-БУДІВЛЯ»

(1)Р Впливи динамічної взаємодії «ґрунт-конструкція» повинні враховуватися в:

а) будівлях, в яких впливи Р- (2-го порядку) відіграють значну роль;

b) будівлі з масивними або заглибленими фундаментами, такі як опори мостів, морські кесони та силоси;

c) тонкі високі споруди, такі як башти і димові труби, розглянуті в
EN 1998-6:2004;

d) будівлі, що спираються на дуже м'які грунти при середній швидкості поперечної хвилі v_s,max (як визначено в Таблиці 4.1) менше 100 м/с, таких як ґрунти основи типу S₁.

ПРИМІТКА Інформація по загальним впливам і важливості динамічної взаємодії «ґрунт-будівля» наведена в довідковому Додатку D.

(2)Р Вплив взаємодії грунт-будівля на палі повинен бути оцінений відповідно до 5.4.2 для всіх будівель.

6 SOIL-STRUCTURE INTERACTION

(1)P The effects of dynamic soil-structure interaction shall be taken into account in:

a) structures where P- (2nd order) effects play a significant role;

b) structures with massive or deep-seated foundations, such as bridge piers, offshore caissons, and silos;

c) slender tall structures, such as towers and chimneys, covered in EN 1998-6:2004;

d) structures supported on very soft soils, with average shear wave velocity v_s,max
(as defined in Table 4.1) less than 100 m/s, such as those soils in ground type S₁.

NOTE Information on the general effects and significance of dynamic soil-structure interaction is given in Infonnative Annex D.

(2)P The effects of soil-structure interaction on piles shall be assessed according to 5.4.2 for all structures.

7 ПІДПІРНІ КОНСТРУКЦІЇ

7.1 Загальні положення

(1)Р Підпірні конструкції повинні бути запроектовані так, щоб виконувались їх функції під час та після землетрусу без виникнення значних пошкоджень конструкції.

(2) Залишкові переміщення у формі комбінації ковзання і нахилу, останнє через залишкові деформації ґрунту основи, можуть допускатися, якщо показано, що вони відповідають функціональним та/або естетичним вимогам.

7 EARTH RETAINING STRUCTURES

7.1 General requirements

(1)P Earth retaining structures shall be designed to fulfil their function during and after an earthquake, without suffering significant structural damage.

(2) Permanent displacements, in the form of combined sliding and tilting, the latter due to irreversible deformations of the foundation soil, may be acceptable if it is shown that they are compatible with functional and/or aesthetic requirements.

7.2 Вибір і загальні принципи проектування

(1)Р Вибір типу конструкції повинен бути заснований на нормальних умовах експлуатації згідно загальним принципам EN 1997-1:2004, Розділ 9.

(2)Р Належну увагу необхідно приділити тому факту, що відповідність додатковим сейсмічним вимогам може призвести до коригування, а іноді до більш належного вибору типу конструкції.

(3)Р Матеріал зворотньої засипки за конструкцією повинен бути ретельно просіяний і ущільнений на місці, щоб досягти якомога більшої цілісності з існуючим ґрунтовим масивом.

(4)Р Дренажні системи за конструкцією повинні бути здатні поглинати несталі і постійні коливання без порушення своїх функцій.

(5)Р Зокрема, в разі водомістких незв'язних ґрунтів, дренаж повинен бути ефективним для джерела розташованого нижче потенційної поверхні руйнування.

(6)P Повинно бути забезпечено, щоб підтримуючий ґрунт мав збільшений запас міцності проти розрідження при проектному землетрусі.

7.2 Selection and general design considerations

(1)P The choice of the structural type shall be based on normal service conditions, following the general principles of
EN 1997-1:2004, Section 9.

(2)P Proper attention shall be given to the fact that conformity to the additional seismic requirements may lead to adjustment and, occasionally, to a more appropriate choice of structural type.

(3)P The backfill material behind the structure shall be carefully graded and compacted in situ, so as to achieve as much continuity as possible with the existing soil mass.

(4)P Drainage systems behind the structure shall be capable of absorbing transient and permanent movements without impairment of their functions.

(5)P Particularly in the case of cohesionless soils containing water, the drainage shall be effective to well below the potential failure surface behind the structures.

(6)P It shall be ensured that the supported soil has an enhanced safety margin against liquefaction under the design earthquake.

7.3 Методи розрахунку

7.3.1 Загальні методи

(1)Р Будь-який загальноприйнятий метод, заснований на процедурах динаміки конструкції і грунту та підтверджений досвідом і спостереженнями, в принципі застосовується для оцінки безпеки підпірної конструкції.

(2) Повинні бути враховані наступні аспекти:

а) нелінійна поведінка ґрунту в цілому в процесі його динамічної взаємодії з підпірною конструкцією;

b) інерційні впливи, пов'язані з масами ґрунту конструкції і всі інші гравітаційні навантаження, які можуть брати участь у процесі взаємодії;

c) гідродинамічні впливи, викликані присутністю води в ґрунті за стіною та/або водою на зовнішній поверхні стіни;

d) сумісність між деформаціями ґрунту, стіни і відтяжками, якщо вони є.

7.3 Methods of analysis

7.3.1 General methods

(1)P Any established method based on the procedures of structural and soil dynamics, and supported by experience and observations, is in principle acceptable for assessing the safety of an earth-retaining structure.

(2) The following aspects should be accounted for:

a) the generally non-linear behaviour of the soil in the course of its dynamic interaction with the retaining structure;

b) the inertial effects associated with the masses of the soil, of the structure, and of all other gravity loads which might participate in the interaction process;

c) the hydrodynamic effects generated by the presence of water in the soil behind the wall and/or by the water on the outer face of the wall;

d) the compatibility between the deformations of the soil, the wall, and the tiebacks, when present.

7.3.2. Спрощені методи: псевдо-статичний розрахунок

7.3.2.1 Базові моделі

(1)Р Базова модель для псевдо-статичного розрахунку повинна складатися з підпірної конструкції і її фундаменту, ґрунтової призми за конструкцією, яка, як вважається, знаходиться в стані активної граничної рівноваги (якщо конструкція достатньо гнучка), будь-якого перевантаження, діючого на ґрунтову призму, і, можливо, ґрунтового масиву у підошви стіни, яка, як вважається, знаходиться в стані пасивної рівноваги.

7.3.2 Simplified methods: pseudo-static analysis

7.3.2.1 Basic models

(1)P The basic model for pseudo-static analysis shall consist of the retaining structure and its foundation, of a soil wedge behind the structure supposed to be in a state of active limit equilibrium (if the structure is flexible enough), of any surcharge loading acting on the soil wedge, and, possibly, of a soil mass at the foot of the wall, supposed to be in a state of passive equilibrium.

(2) Для отримання активного стану ґрунту необхідно, щоб в процесі проектного землетрусу відбувся істотний рух стіни, що може бути можливим при гнучкій конструкції при згинанні, а для масивних конструкцій – при зсуві або повороті. Рух стіни, необхідний для розвитку активного гранично стану, див. EN 1997-1:2004, 9.5.3.

(3) Для жорстких конструкцій, таких як підвальні або масивні стіни, заснованих на скелі або палях, розвиваються величини тиску більше активного, і більш доцільно вважати ґрунт в стані спокою, як показано в E.9. Це слід також передбачати для заанкерованих підпірних стін, якщо рух не допускається.

(2) To produce an active soil state, a sufficient amount of wall movement is necessary to occur during the design earthquake, which can be made possible for a Flexible structure by bending, and for gravity structures by sliding or rotation. For the wall movement needed for development of an active limit state, see
EN 1997-1:2004, 9.5.3.

3) For rigid structures, such as basement walls or gravity walls founded on rock or piles, greater than active pressures develop, and it is more appropriate to assume an at rest soil state, as shown in E.9. This should also be assumed for anchored retaining walls if no movement is permitted.

7.3.2.2 Сейсмічний вплив

(1)Р В цілях псевдо-статичного розрахунку, сейсмічний вплив має бути представлений набором горизонтальних і вертикальних статичних зусиль, рівних добутку сил тяжіння і сейсмічного коефіцієнта.

(2)Р Вертикальна сейсмічний вплив повинен розглядатися, як діюча вгору або вниз сила, щоб створити найбільш несприятливий ефект.

(3) Інтенсивність таких еквівалентних сейсмічних зусиль для даної сейсмічної зони залежить від обсягу залишкового переміщення, одночасно прийнятного та фактично допустимого для прийнятого конструктивного рішення

(4)Р За відсутності спеціальних досліджень, горизонтальний (k_h) і вертикальний (k_v) сейсмічні коефіцієнти, що впливають на всі маси, повинні розглядатися як:

7.3.2.2 Seismic action

(1)P For the purpose of the pseudo-static analysis, the seismic action shall be represented by a set of horizontal and vertical static forces equal to the product of the gravity forces and a seismic coefficient.

(2)P The vertical seismic action shall be considered as acting upward or downward so as to produce the most unfavourable effect.

(3) The intensity of such equivalent seismic forces depends, for a given seismic zone, on the amount of permanent displacement, which is both acceptable and actually permitted by the adopted structural solution.

(4)P In the absence of specific studies, the horizontal (k_h) and vertical (k_v) seismic coefficients affecting all the masses shall be taken as:

(7.1)

якщо а_vg /а_g більше 0,6,

k_v =  0,5k_h

if а_vg /а_g is larger than 0,6

(7.2)

в інших випадках

k_v =  0,33k_h,

otherwise

(7.3)

де

коефіцієнт r приймає значення, наведені в Таблиці 7.1, в залежності від типу підпірної конструкції. Для стін не вище
10 м сейсмічний коефіцієнт має прийматися постійним по висоті.

where

the factor r takes the values listed in
Table 7.1 depending on the type of retaining structure. For walls not higher than 10 m, the seismic coefficient shall be taken as being constant along the height.

Таблиця 7.1 — Значення коефіцієнта r для обчислення горизонтального сейсмічного коефіцієнта

Table 7.1 — Values of factor r for the calculation of the horizontal seismic coefficient

Тип підпірної конструкції

Type of retaining structure

r

Вільні масивні стіни, які допускають переміщення до d_r= 300   S (мм)

Free gravity walls that can accept a displacement up to d_r = 300   S (mm)

2

Вільні масивні стіни, які допускають переміщення до d_r = 200   S (мм)

Free gravity walls that can accept a displacement up to d_r = 200   S (mm)

1,5

Гнучкі залізобетонні стіни, стіни заанкеровані або з обв’язкою, залізобетонні стіни на вертикальних палях, обмежені стіни підвалів та мостів

Flexural reinforced concrete walls, anchored or braced walls, reinforced concrete walls founded on vertical piles, restrained basement walls and bridge

1

(5) При наявності насичених незв'язних ґрунтів, чутливих до розвитку високого порового тиску:

а) коефіцієнт r у Таблиці 7.1 не повинен прийматися більше 1,0;

b) коефіцієнт безпеки проти розрідження не повинен бути менше 2.

ПРИМІТКА Значення коефіцієнта безпеки 2 випливає із застосування пункту 7.2 (6)Р у рамках спрощеного методу пункту 7.3.2.

(5) In the presence of saturated cohesionless soils susceptible to the development of high pore pressure:

a) the r factor of Table 7.1 should not be taken as being larger than 1,0;

b) the safety factor against liquefaction should not be less than 2.

NOTE The value of 2 of the safety factor results from the application of clause 7.2 (6)P within the framework of the simplified method of clause 7.3.2.

(6) Для підпірних конструкцій висотою більше 10 м та для додаткової інформації по коефіцієнту r див. E.2.

(7) Для немасивних підпірних стін впливом вертикального прискорення можна знехтувати.

(6) For retaining structures more than 10 m high and for additional information on the factor r, see E.2.

(7) For non-gravity walls, the effects of vertical acceleration may be neglected for the retaining structure.

7.3.2.3 Проектний тиск ґрунту і води

(1)Р Загальна проектна сила, діюча на стіну в сейсмічних умовах, розраховується шляхом розгляду умов граничної рівноваги моделі, описаної в 7.3.2.1.

(2) Ця сила може бути оцінена згідно з Додатком Е.

7.3.2.3 Design earth and water pressure

(1)P The total design force acting on the wall under seismic conditions shall be calculated by considering the condition of limit equilibrium of the model described in 7.3.2.1.

(2) This force may be evaluated according to Annex E.

(3) Проектну силу, згадану в (1)Р цього підпункту, слід розглядати як результуюче зусилля статичного і динамічного тиску ґрунту.

(4)Р Точка докладання сили завдяки динамічному тиску ґрунту повинна бути розташована на середині висоти стіни, за відсутності більш докладного дослідження з урахуванням відносної жорсткості, тип руху та відносної маси підпірної конструкції.

(5) Для стін, що вільно обертаються навколо своєї підошви, можна прийняти, що точка дії динамічної сили збігається з точкою дії статичної сили.

(6)Р Розподіл тиску на стіну від статичної та динамічної дії повинно бути прийняте, як діюче під кутом по відношенню до нормального напрямку до стіни; який не перевищує (2/3) для активного стану і дорівнює нулю для пасивного стану.

(7)Р Для ґрунту, нижче рівня ґрунтових вод, слід розрізняти динамічно сприйнятливі умови, при яких внутрішня вода вільно переміщається по відношенню до твердої структури, та динамічно несприйнятливі умови, при яких по суті дренування неможливо при сейсмічному впливі.

(8) Для найбільш загальних випадків та для ґрунтів з коефіцієнтом проникності менше 510^-4 м/с, порова вода не може вільно переміщатися по відношенню до твердої структури, сейсмічна дія відбувається в практично недренованих умовах та ґрунт можна розглядати як однофазну середу.

(9)Р Для динамічно несприйнятливих умов застосовуються всі попередні положення за умови, що питома вага ґрунту і горизонтальний сейсмічний коефіцієнт відповідним чином скориговані.

(3) The design force referred to in (1)P of this subclause should be considered to be the resultant force of the static and the dynamic earth pressures.

(4)P The point of application of the force due to the dynamic earth pressures shall be taken to lie at mid-height of the wall, in the absence of a more detailed study taking into account the relative stiffness, the type of movements and the relative mass of the retaining structure.

(5) For walls which are free to rotate about their toe the dynamic force may be taken to act at the same point as the static force.

(6)P The pressure distributions on the wall due to the static and the dynamic action shall be taken to act with an inclination with respect to a direction normal to the wall not greater than (2/3) for the active state and equal to zero for the passive state.

(7)P For the soil under the water table, a distinction shall be made between dynamically pervious conditions in which the internal water is free to move with respect to the solid skeleton, and dynamically impervious ones in which essentially no drainage can occur under the seismic action.

(8) For most common situations and for soils with a coefficient of permeability of less than 510^-4 m/s, the pore water is not free to move with respect to the solid skeleton, the seismic action occurs in an essentially undrained condition and the soil may be treated as a single-phase medium.

(9)P For the dynamically impervious condition, all the previous provisions shall apply, provided that the unit weight of the soil and the horizontal seismic coefficient are appropriately modified.

(10) Коригування для динамічно несприйнятливих умов можуть бути виконані у відповідності з E.6 та Е.7.

(11)Р Для динамічно сприйнятливої зворотньої засипки впливи, викликані сейсмічною дією в ґрунті та воді повинні вважатися незв'язаними.

(12) Внаслідок цього, гідродинамічний тиск води слід додати до гідростатичного тиску води у відповідності з Е.7. Точка прикладання сили від гідродинамічного тиску води повинна бути обрана на глибині нижче поверхні насиченого шару, що дорівнює 60% потужності такого шару.

(10) Modifications for the dynamically impervious condition may be made in accordance with E.6 and E.7.

(11)P For the dynamically pervious backfill, the effects induced by the seismic action in the soil and in the water shall be assumed to be uncoupled effects.

(12) Therefore, a hydrodynamic water pressure should be added to the hydrostatic water pressure in accordance with E.7.
The point of application of the force due to the hydrodynamic water pressure may be taken at a depth below the top of the saturated layer equal to 60% of the height of such a layer.

7.3.2.4 Гідродинамічний тиск на зовнішню поверхню стіни

(1)Р Повинні бути враховані максимальні (позитивні або негативні) коливання тиску по відношенню до діючого гідростатичного тиску, завдяки вібрації води з боку лицьової сторони стіни.

(2) Цей тиск може бути оцінений у відповідності з Е.8.

7.3.2.4 Hydrodynamic pressure on the outer face of the wall

(1)P The maximum (positive or negative) pressure fluctuation with respect to the existing hydrostatic pressure, due to the oscillation of the water on the exposed side of the wall, shall be taken into account.

(2) This pressure may be evaluated in accordance with E.8.