Расчетные сейсмические воздействия. Условия расчетов гидротехнических сооружений на сейсмические воздействия

8.4.1 Водоподпорные сооружения и морские нефтегазопромысловые сооружения следует рассчитывать методами ДТ. Водоподпорные сооружения классов III и IV допускается рассчитывать методами ЛCT.

Безнапорные гидротехнические сооружения допускается рассчитывать методами ЛCT.

Примечание - Перечень сооружений, относящихся к водоподпорным сооружениям в составе напорного фронта, может быть расширен по усмотрению проектной организации за счет зданий ГЭС, напорных трубопроводов большого диаметра и иных объектов, разрушение которых по своим последствиям идентично прорыву напорного фронта.

8.4.2 Для оценки сейсмостойкости сооружений при действии MPЗ следует формировать особое сочетание нагрузок и воздействий, включающее в себя нагрузки и воздействия основного сочетания и особую нагрузку от сейсмического воздействия интенсивностью, отвечающей MPЗ. При этом оценки прочности и устойчивости должны выполнять по специально разработанным проектной организацией критериям, обеспечивающим выполнение требований 8.2.3. В этих случаях допускается принимать для всех сооружений значение коэффициента надежности по ответственности сооружения, равное 1, 1.

Для оценки сейсмостойкости сооружений при действии ПЗ следует формировать особое сочетание нагрузок и воздействий, включающее в себя нагрузки и воздействия основного сочетания и особую нагрузку от сейсмического воздействия интенсивностью, отвечающей ПЗ. При этом оценки прочности и устойчивости выполняют с применением критериев, принятых в нормативных документах на проектирование гидротехнических сооружений отдельных видов и соответствующих требованиям, предъявляемым к сооружениям при расчете их на ПЗ (8.2.3).

Допускается также применять вероятностные методы для оценки сейсмостойкости сооружений.

8.4.3 В расчетах сейсмостойкости гидротехнических сооружений с применением динамической теории сейсмическое ускорение основания следует задавать расчетной акселерограммой землетрясения, представляющей собой в общем случае однокомпонентную, двухкомпонентную или трехкомпонентную (j = 1, 2, 3) функцию времени (t). При этом смещения (деформации, напряжения и усилия) определяют на всем временном интервале сейсмического воздействия на сооружение.

В случае применения линейного динамического анализа максимальные и минимальные значения указанных величин за весь рассматриваемый временной интервал следует суммировать со значениями смещений (деформаций, напряжений и усилий), полученными от остальных нагрузок и воздействий, входящих в состав особого сочетания нагрузок и воздействий, включающего сейсмические воздействия.

Примечание - В качестве исходного сейсмического воздействия можно использовать также велосиграммы либо сейсмограммы.

8.4.4 Гидротехнические сооружения следует рассчитывать по ДТ на MPЗ с применением нелинейного или линейного временного динамического анализа, а на ПЗ, как правило, - линейного временного динамического анализа.

Временной динамический анализ (линейный и нелинейный) производят с применением пошагового интегрирования дифференциальных уравнений; линейный динамический анализ допускается выполнять также методом разложения решения в ряд по формам собственных колебаний.

8.4.5 Расчеты гидротехнических сооружений по ДТ должны выполняться на расчетные акселерограммы с максимальными пиковыми ускорениями а_р в основании сооружения

(14)

Значения соответствующих ускорений ( при расчете сооружений на MPЗ и при расчете сооружений на ПЗ) для сооружений со сроком службы более 50 лет не должны быть меньше определяемых по нижеследующим формулам:

при расчете на MPЗ:

ВСФ классов I и II

(15)

ВСФ класса III и МНГС

(16)

ВСФ класса IV и безнапорные гидротехнические сооружения

(17)

при расчете на ПЗ:

ВСФ классов I и II и МНГС

(18)

ВСФ класса III

(19)

ВСФ класса IV и безнапорные сооружения

(20)

В формулах (15 - 20) через A₅₀₀, А₁₀₀₀ и А₅₀₀₀ обозначены значения расчетных ускорений основания в долях g (g = 9, 81 м/с²), определенные для землетрясений с расчетными периодами повторяемости , и соответственно. Значения ускорений A₅₀₀, А₁₀₀₀ и А₅₀₀₀ в зависимости от значения исходной сейсмичности площадки строительства I^beg, расчетной сейсмичности I^des и реальных грунтовых условий на конкретной площадке приведены в таблице 12.

Для сооружений со сроком службы не более 50 лет значения и , определенные по формулам (15 - 20), следует умножить на коэффициент 0, 9.

Таблица 12 - Значения ускорений

Категория грунта	Ibeg, баллы
	6		7		8		9		10
	Ides, баллы	А	Ides, баллы	А	Ides, баллы	А	Ides, баллы	А	Ides, баллы	А
I	-	-	-	-	7	0, 12	8	0, 24	9	0, 48
I - II	-	-	7	0, 08	8	0, 16	9	0, 32	-	-
II	-	-	7	0, 10	8	0, 20	9	0, 40	-	-
II - III	7	0, 06	8	0, 13	9	0, 25	-	-	-	-
III	7	0, 08	8	0, 16	9	0, 32	-	-	-	-
Примечания 1 Ibeg имеет значения: , и . 2 Ides имеет значения: , и . 3 А имеет значения: А500, А1000 и A5000.

8.4.6 На предварительной стадии проектирования в качестве расчетных ускорений следует использовать ускорения, определенные в 8.4.5.

8.4.7 При выполнении динамического анализа сейсмостойкости гидротехнических сооружений следует применять значения параметров затухания ζ , установленные на основе динамических исследований поведения сооружений при сейсмических воздействиях.

При отсутствии экспериментальных данных о реальных значениях параметров затухания в расчетах сейсмостойкости допускается применять значения параметров затухания ζ , не превышающие:

0, 01 - для стальных сооружений и стальных элементов сооружений;

0, 05 - для бетонных и железобетонных сооружений и бетонных и железобетонных элементов сооружений;

0, 15 - для сооружений из грунтовых материалов;

0, 08 - для скальных пород оснований;

0, 12 - для полускальных и нескальных грунтов оснований.

8.4.8 В расчетах сооружений по ЛСТ материалы сооружения и основания считаются линейно-упругими; в поведении системы «сооружение - основание» отсутствует геометрическая, конструктивная или физическая нелинейность.

Сейсмическое ускорение основания задается постоянной во времени векторной величиной , модуль которой принимается равным значению максимального пикового ускорения а_р (см. формулу (14)), а конкретные значения величин и определяют в соответствии с указаниями 8.4.5.

8.4.9 В тех случаях, когда при расчете сейсмостойкости сооружения по ЛСТ расчетная область системы «сооружение - основание» разбита на конечные элементы, то в качестве сейсмических нагрузок используют узловые инерционные силы , действующие на элемент сооружения, отнесенный к узлу k, при i-й форме собственных колебаний.

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

0179S10-10798

(21)

где k_f - коэффициент, зависящий от степени повреждений, допускаемых в сооружении при землетрясении;

k₂ - коэффициент, учитывающий влияние высоты сооружения на значение узловых инерционных сил;

k_ψ - коэффициент, учитывающий демпфирующие свойства конструкций;

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

- сейсмическое ускорение основания;

β (T_i) (или β _i) - коэффициент динамичности, соответствующий периоду собственных колебаний сооружения T_i по i-й форме колебаний;

η _ikj - коэффициент формы собственных колебаний сооружения по i-й форме колебаний

0179S10-10798

(22)

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

- косинусы углов между направлениями вектора сейсмического воздействия и перемещениями U_ikj;

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

8.4.10 Для всех гидротехнических сооружений k_f принимают равным 0, 45.

Для водоподпорных сооружений всех типов коэффициент k₂ принимают равным:

0, 8 - для сооружений высотой до 60 м;

1, 0 - для сооружений высотой более 100 м;

в интервале между этими значениями высот - по линейной интерполяции;

1, 0 - для всех других гидротехнических сооружений.

Для водоподпорных сооружений значение коэффициента k_ψ следует принимать:

0, 9 - для бетонных и железобетонных сооружений;

0, 7 - для сооружений из грунтовых материалов.

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

8.4.11 Значения коэффициента динамичности β (T_i) определяют по зависимостям (23 - 25) или по графикам на рисунке 3:

0179S10-10798	(23)
β (Ti) = β 0, T1 < Ti ≤ T2;	(24)
0179S10-10798	(25)

где β ₀, T₁, Т₂ - параметры, значения которых даны в таблице 13.

Примечания

1 Значения произведения k_ψ β _i должны составлять не менее 0, 80.

2 В дополнение к расчетам, выполненным с применением указанных функций β (T_i), допускается проводить расчеты, в которых применяют спектры отклика однокомпонентных расчетных акселерограмм, вычисленные при регламентируемых в 8.4.5 значениях параметров затухания колебаний.

Таблица 13 - Параметры для определения коэффициента динамичности

Категория грунтов по сейсмическим свойствам	β 0	T1	Т2
I, I - II и II	2, 5	0, 10	0, 40
II - III и III	2, 5	0, 10	0, 80

0179S10-10798

1 - кривая для грунтов категорий I, I - II и II; 2 - кривая для грунтов категорий II - III и III

Рисунок 3 - Коэффициенты динамичности β (T_i)

8.4.12 При расчете сейсмостойкости сооружений по ЛСТ расчетные значения возникающих в сооружении смещений (деформаций, напряжений и усилий) с учетом всех учитываемых в расчете форм собственных колебаний сооружений следует определять по формуле

(26)

где W - обобщенное значение расчетных смещений (деформаций, напряжений или усилий), возникающих в рассматриваемых точках или сечениях под влиянием сейсмических воздействий;

W_i - обобщенное значение смещений (деформаций, напряжений или усилий), возникающих в рассматриваемых точках или сечениях под влиянием сейсмических нагрузок (сил), соответствующих i-й форме собственных колебаний;

q - число учитываемых в расчетах форм собственных колебаний.

8.4.13 Плотность материалов сооружений и грунтов оснований следует определять по СП 23.13330, СП 39.13330, СП 40.13330, СП 41.13330. При этом плотность материалов и грунтов устанавливается с учетом степени их водонасыщения.

8.4.14 Динамические деформационные и прочностные характеристики материалов сооружений и грунтов оснований при расчете сейсмостойкости гидротехнических сооружений классов I и II следует определять экспериментально; для сооружений классов III и IV допускается применение справочных данных.

Для всех сооружений можно применять данные натурных исследований, в том числе:

результаты геофизического мониторинга тела и основания плотины (В.3 приложения В), при этом известные корреляционные зависимости применяют для перехода от данных, отвечающих частотному спектру колебаний при геофизических изысканиях, к прогнозируемому частотному спектру колебаний в расчетном сейсмособытии;

фактические собственные частоты колебаний сооружения, измеренные в ходе тестовых динамических испытаний (8.6.2) или в процессе стационарных инженерно-сейсмометрических наблюдений (В.3 приложения В);

данные прочностных испытаний и неразрушающего контроля для образцов, выбуренных из тела плотины и основания.

В случаях отсутствия соответствующих экспериментальных данных допускается применять корреляционные связи между значениями статического модуля общей деформации Е₀ (или статического модуля упругости E_st) и динамического модуля упругости E_dyn определяемого геофизическими методами. Допускается также применение статических прочностных характеристик материалов сооружения и грунтов основания; при этом следует вводить дополнительные коэффициенты условий работы, устанавливаемые нормами проектирования соответствующих сооружений для учета влияния на эти характеристики кратковременных динамических воздействий.

8.4.15 При наличии в основании, боковой засыпке или теле гидротехнического сооружения водонасыщенных несвязных или слабосвязных грунтов следует учитывать влияние возможных при сейсмических воздействиях разжижения грунтов, локальных разуплотнений и разрушений грунта (например, при наличии в указанных элементах сооружения глинистых тиксотропных грунтов - возможность текучести этих грунтов).

8.4.16 Для сооружений из грунтовых материалов, а также для береговых склонов предельные значения допустимых остаточных деформаций и повреждений (осадки, смещения, трещины и т.д.), соответствующие состояниям сооружений, указанным в 8.2.3, должны назначаться в результате специального обоснования с учетом природных условий площадки строительства, особенностей конструкции и условий эксплуатации сооружения.

Сейсмостойкость сооружений на повторные сейсмические воздействия следует рассчитывать по вторичным схемам.

На предварительных стадиях проектирования (при отсутствии оценок вероятности возникновения значимых повторных толчков на площадке рассматриваемого гидротехнического сооружения) допускается проводить проверку сейсмостойкости при повторных землетрясениях с интенсивностью, уменьшенной по сравнению с интенсивностью расчетного землетрясения на 1 балл.

8.4.17 Для определения напряженно-деформированного состояния гидротехнического сооружения при сейсмических воздействиях следует применять расчетные схемы, как правило, соответствующие таковым для расчета сооружения на нагрузки и воздействия основного сочетания. При этом следует учитывать направление сейсмического воздействия относительно сооружения и пространственный характер колебаний сооружения при землетрясении.

Допускается для ряда сооружений применять двумерные расчетные схемы:

расчеты по схеме плоской деформации - для гравитационных плотин, подпорных стен и других массивных сооружений;

расчеты при схематизации указанных сооружений оболочками средней толщины, а также пластинами, работающими в срединной плоскости как изгибаемые плиты - для арочных плотин и аналогичных им конструкций.

При специальном обосновании допускается применять также одномерные расчетные схемы для конструкций стержневого типа.

8.4.18 Размеры расчетной области основания в совокупности с другими грунтовыми массивами должны назначаться таким образом, чтобы при принятых размерах области основания была обеспечена необходимая точность результатов расчета. Размеры расчетной области, занятой грунтовыми массивами, должны позволить проявиться предельным состояниям, характерным как для сооружений, так и для грунтовых массивов.

Для сооружений, входящих в состав напорного фронта, расчетная область основания, как правило, по своей нижней границе должна иметь плановые размеры не менее 5H, а по глубине от подошвы сооружения - не менее 2H, где H - характерный размер сооружения (для водоподпорных сооружений H - высота сооружения).

Для гидротехнических сооружений других видов размеры расчетной области основания принимают проектные организации на основе опыта проектирования подобных сооружений.

Примечание - Если на глубине менее 2Н находятся породы, характеризуемые скоростями распространения упругих сдвиговых волн не менее 1100 м/с, то допускается совмещать подошву расчетной области основания с кровлей указанных пород.

8.4.19 В расчетах сейсмостойкости по ДТ для каждой из компонент вектора смещения в принятой расчетной схеме сейсмические воздействия определяют в виде акселерограмм, построенных по компонентам РА (с учетом их пространственной ориентации). Расчет проводят на совместное действие учитываемых компонент РА. При этом вычисленные значения (смещения, деформации, напряжения, усилия), характеризующие состояние сооружения при его колебаниях по каждой компоненте вектора смещения в принятой расчетной схеме, суммируют алгебраически во все моменты времени расчетного периода τ ^DLE или τ ^SLE.

В расчетах сейсмостойкости сооружений по ЛСТ направление сейсмического воздействия должно выбираться таким образом, чтобы воздействие оказалось наиболее опасным для сооружения.

При этом водоподпорные гидротехнические сооружения 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°. При определении вертикальной составляющей принимать β _iη _ikj = 1.

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

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

8.4.20 Число форм собственных колебаний q, учитываемых в прочностных расчетах с применением разложения решения по указанным формам, должно выбираться таким образом, чтобы выполнялись условия:

ω q ≥ 3ω 1;	(27)
ω q ≥ 2ω c;	(28)

где ω _q - частота последней учитываемой формы собственных колебаний;

ω ₁ - минимальная частота собственных колебаний;

ω _с - частота, соответствующая пиковому значению на спектре отклика расчетной акселерограммы.

При этом число применяемых форм колебаний должно составлять не менее 25.

Примечание - На ранних стадиях проектирования при соответствующем обосновании допускается учитывать меньшее число форм колебаний, чем указано в настоящем пункте.

8.4.21 В расчетах прочности гидротехнических сооружений с учетом сейсмических воздействий в случае контакта боковых граней сооружения с грунтом (в том числе - наносами) следует учитывать влияние сейсмических воздействий на значение бокового давления грунта.

Конкретные методы определения бокового давления грунта при учете сейсмического воздействия в расчетах прочности сооружений принимают проектные организации с учетом особенностей конструкции сооружений и условий их эксплуатации.

8.4.22 Устойчивость гидротехнических сооружений и их оснований с учетом сейсмических нагрузок должны проверять в соответствии с указаниями СП 23.13330 и СП 39.13330.

В тех случаях, когда по расчетной схеме при потере устойчивости сооружение сдвигается совместно с частью грунтового массива, в расчетах устойчивости сооружений и их оснований следует учитывать грунтовые сейсмические силы в сдвигаемой части расчетной области основания. Избрание иных схем учета грунтовых сейсмических сил требует соответствующего обоснования.

При расчете устойчивости откосов сооружений из грунтовых материалов и склонов с применением ЛCT сейсмические силы, действующие на сдвигаемую часть откосов и склонов, допускается определять инженерными методами (с учетом примененных методов проверки устойчивости).

Во всех случаях сдвигаемые грунтовые области (откосы сооружений из грунтовых материалов, склоны берегов и котлованов, засыпка подпорных стен, наносы, а также грунтовые массивы, слагающие основание) определяют из условия предельного равновесия этих областей с учетом всех нагрузок и воздействий особого сочетания, включающего в себя сейсмические воздействия.

Конкретные методы определения предельного состояния сдвигаемых грунтовых массивов, в том числе и в случае бокового давления грунта при сдвиге, принимают проектные организации с учетом особенностей конструкций и условий эксплуатации сооружений.

Примечание - Если грунтовые массивы примыкают к боковым граням сооружения с двух сторон, то в расчетах устойчивости следует принимать, что сейсмические силы в обоих грунтовых массивах действуют в одном направлении и тем самым увеличивают общее давление грунта на одну из боковых граней сооружения и одновременно уменьшают давление на противоположную грань.

8.4.23 В тех случаях, когда при проектировании гидротехнического сооружения прогнозируется отложение у верховой грани сооружения наносов, следует учитывать влияние этих наносов в расчетах прочности и устойчивости сооружения при сейсмических воздействиях.

При этом следует принимать во внимание характерные особенности наносов как объекта расчета:

переменная высота слоя наносов на разных временных этапах эксплуатации сооружения;

возможность существенной неоднородности слагающих наносы грунтов и их физико-механических свойств по высоте слоя наносов;

возможность изменения во времени состава и свойств грунтов, слагающих наносы.

Все основные характеристики состояния наносов у верховой грани сооружения для различных временных этапов эксплуатации сооружения должны быть определены при проектировании сооружения и уточняться в процессе эксплуатации объекта по данным натурных наблюдений и исследований. Особое внимание должно обращаться на установление возможности разжижения грунтов наносов при сейсмических воздействиях и размеров зоны этого явления.

8.4.24 В створе сооружения, в зоне водохранилища и нижнем бьефе подлежат проверке на устойчивость участки береговых склонов, потенциально опасные в отношении возможности обрушения при землетрясениях.

Для береговых склонов «назначенный срок службы» принимают равным максимальному для сооружений данного гидроузла.

8.4.25 В расчетах устойчивости гидротехнических сооружений, их оснований и береговых склонов следует учитывать возникающие под влиянием сейсмических воздействий дополнительное (динамическое) поровое давление, а также изменения деформационных, прочностных и других характеристик грунта в соответствии с 8.4.14 и 8.4.15.

8.4.26 Подземные сооружения классов I и II на сейсмические воздействия на уровнях MPЗ и ПЗ должны рассчитывать по ДТ. В этих случаях напряженно-деформированное состояние сооружения следует определять из единого динамического расчета системы, включающей грунтовую среду, подземное сооружение и само сооружение.

Расчет подземных сооружений классов III и IV допускается проводить по ЛСТ. При этом следует учитывать раздельно:

а) сейсмическое давление грунта, вызванное прохождением в грунтовой среде сейсмических волн сжатия-растяжения и сдвига;

б) инерционные сейсмические нагрузки от массы конструкции подземного сооружения и массы породного свода.

В расчетах подземных сооружений, как по ДТ, так и ЛCT, следует учитывать сейсмическое давление воды.

8.4.27 В расчетах гидротехнических сооружений на сейсмические воздействия при определении периодов собственных колебаний и сейсмических нагрузок следует учитывать инерционное влияние колеблющейся совместно с сооружением части жидкости.

С этой целью к массе сооружения, отнесенной к точке к на смоченной поверхности сооружения, добавляют массу колеблющейся воды. Присоединенную массу воды определяют для каждой из компонент вектора смещений в принятой расчетной схеме сооружения.

Сейсмическое давление воды на сооружение допускается не учитывать, если глубина водоема у сооружения менее 10 м.

8.4.28 При расчете гидротехнических сооружений на горизонтальную составляющую сейсмического воздействия присоединенную массу воды m_w, приходящуюся на единицу площади их поверхности, следует определять по формуле

mw = ρ whμ ψ ,

(29)

где ρ _w - плотность воды;

h - глубина воды у сооружения;

μ - безразмерный коэффициент присоединенной массы воды, определяемый по таблице 14;

ψ - коэффициент, учитывающий ограниченность длины водоема и принимаемый для l/h ≥ 3 равным 1, а для l/h < 3 - по таблице 15;

l - расстояние между сооружением и противоположным ему берегом водоема (для шлюзов и аналогичных сооружений - между противоположными стенками конструкции) на глубине 2/3h от свободной поверхности воды.

Примечания

1 Для предварительного выбора характера колебаний сооружения по таблице 14 следует учитывать для бетонных и железобетонных плотин на нескальном основании колебания вращения и сдвига сооружения как жесткого тела, а для плотин из грунтовых материалов - деформации сдвига. В качестве расчетного следует использовать характер колебаний, приводящих к получению максимального значения присоединенной массы воды.

2 Если вода находится с двух сторон сооружения, ее присоединенную массу следует принимать равной сумме присоединенных масс воды, определяемых для каждой из сторон сооружения.

8.4.29 Для отдельно стоящих сооружений типа водонапорных башен и свай присоединенную массу воды, приходящуюся на единицу длины конструкции, следует определять по формуле

mw = ρ wd2μ ,

(30)

где d - диаметр круглого или размер стороны квадратного поперечного сечения сооружения, м;

μ - коэффициент, определяемый по таблице 14.

8.4.30 В расчетах прочности и устойчивости безнапорных сооружений допускается учитывать сейсмическое давление воды, определяемое по формулам:

а) для жестких массивных оградительных и причальных портовых гидротехнических сооружений:

p= Akfρ wghDψ ,
P= Akfρ wgh2Ω ψ ,	(31)
h0 = hχ ;

б) для отдельно стоящих сооружений, перечисленных в 8.4.29:

p0 = Akfρ wgd2D,
P0 = Akfρ wgd2Ω h,	(32)
h0 = hχ ,

где р - ординаты эпюры гидродинамического давления, отнесенные к единице площади поверхности сооружения;

р₀ - ординаты эпюры гидродинамического давления, отнесенные к единице высоты отдельно стоящего сооружения;

Р - суммарное гидродинамическое давление на единицу длины сооружения;

Р₀ - суммарное гидродинамическое давление на отдельно стоящее сооружение;

h₀ - глубина погружения точки приложения равнодействующей гидродинамического давления;

D, Ω , χ - безразмерные коэффициенты, определяемые по таблице 14;

k_f - см. формулу (21).

Примечание - Если вода находится с двух сторон сооружения, гидродинамическое давление следует принимать равным сумме абсолютных значений гидродинамических давлений, определенных для каждой из сторон сооружения.

8.4.31 В напорных водоводах гидродинамическое давление Р_max следует определять по формуле

0179S10-10798

(33)

где C_w - скорость звука в воде, равная 1300 м/с;

T₀ - преобладающий период сейсмических колебаний грунта, значение которого принимается равным 0, 5 с.

8.4.32 При расчете гидротехнических сооружений на вертикальную составляющую сейсмического воздействия следует учитывать дополнительное сейсмическое давление воды p_{w, ad} (ординаты давления) на наклонные грани сооружений, определяемое по формуле

pw, ad = 0, 5ρ wgzAkfsinΘ ,

(34)

где z - расстояние от рассматриваемого сечения до водной поверхности;

Θ - угол наклона напорной грани к вертикали.

8.4.33 Если в результате землетрясения могут произойти остаточные деформации (смещения) дна водохранилища или есть опасность склоновых смещений больших объемов грунта на берегах водохранилища, то при назначении превышения гребня плотины над расчетным горизонтом водохранилища следует учитывать возможность возникновения на поверхности водохранилища волн сейсмического происхождения.

Остаточные смещения горных пород дна водохранилища, как правило, возможны при наличии в зоне водохранилища тектонических нарушений, особенно - активных разломов. При этом оценивать высоту волн следует с учетом прогноза характера сейсмотектонического движения (остаточного смещения) бортов тектонического разлома.

В тех случаях, когда по линии разлома при землетрясении преимущественно возможны субгоризонтальные подвижки структурно-тектонических блоков дна (совместно с сооружением), высоту волны Δ h, м, определяют по формуле

0179S10-10798

(35)

где А - значения, приведены в таблице 12;

k_f - см. формулу (21);

Т₀ - преобладающий период сейсмических колебаний ложа водохранилища, определяемый по данным сейсмологических исследований, а при их отсутствии принимаемый равным Т₀ = 0, 5 с;

g - ускорение свободного падения тел;

h - глубина водохранилища, м.

Таблица 14 - Расчет коэффициентов по характеру движения сооружения

Характер движения сооружения	Коэффициенты
	μ	D	Ω	χ
1 Колебания вращения недеформируемого сооружения с вертикальной напорной гранью на податливом основании при zc ≠ h
2 Горизонтальные поступательные перемещения недеформируемых сооружений:
с вертикальной напорной гранью	R	R	0, 543	0, 6
с наклонной напорной гранью	Rsin3θ	Rsin2θ	0, 543Rsinθ	0, 6
3 Горизонтальные поступательные перемещения недеформируемых сооружений с вертикальной напорной гранью в V-образном ущелье	μ 1	D = μ 1	-	-
4 Горизонтальные изгибные колебания сооружений консольного типа с вертикальной напорной гранью		R + C1(a - 1)	-	-
5 Горизонтальные сдвиговые колебания сооружений консольного типа с вертикальной напорной гранью		aR - C2(a - 1)	-	-
6 Горизонтальные колебания отдельно стоящих вертикальных сооружений типа водозаборных башен, опор мостов, свай с круглой формой поперечного сечения
7 Горизонтальные колебания отдельно стоящих вертикальных сооружений типа водозаборных башен, опор мостов, свай с квадратной формой поперечного сечения
Примечания 1 Коэффициенты R, G, μ 1, С1, С2, С3 - принимаются по таблице 16; z - ордината точки напорной грани, для которой вычисляется величина присоединенной массы воды (начало координат принимается на уровне водной поверхности); zc - ордината центра вращения, определяется из расчета сооружения без учета влияния водной среды; θ - угол наклона напорной грани к горизонтали; d1 - диаметр поперечного сечения, м; d2 - сторона квадрата поперечного сечения, м; а - отношение ускорения гребня, определяемого из расчета плотины без учета влияния водной среды, к величине Akf. 2 В случае, когда угол наклона напорной грани θ ≥ 75°, значения безразмерных коэффициентов принимают как для вертикальной напорной грани. 3 Значение безразмерного коэффициента μ 1 для ключевого сечения симметричных арочных плотин принимают по таблице 16. Для остальных сечений арочной плотины значение этого коэффициента увеличивается линейно до 1, 3μ 1 в пятах. 4 Для случаев, не предусмотренных таблицей 14, присоединенную массу воды определяют специальными расчетами.

Таблица 15 - Коэффициент, учитывающий ограниченность длины водоема

Отношение l/h	0, 2	0, 4	0, 6	0, 8	1, 0	0, 2	1, 4	1, 6	1, 8	2, 0	2, 5	3, 0
Коэффициент ψ	0, 26	0, 41	0, 53	0, 63	0, 72	0, 78	0, 83	0, 88	0, 90	0, 93	0, 96	1, 00

Таблица 16 - Значения коэффициентов, принимаемые в зависимости от отношения z/h

Безразмерные коэффициенты			Отношение z/h
			0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1
R			0, 23	0, 36	0, 47	0, 55	0, 61	0, 66	0, 70	0, 72	0, 74	0, 74
G			0, 12	0, 23	0, 34	0, 45	0, 55	0, 64	0, 72	0, 79	0, 83	0, 85
μ 1	θ = 90°	b/h = 3	0, 22	0, 38	0, 47	0, 53	0, 57	0, 59	0, 61	0, 62	0, 63	0, 64
		b/h = 2	0, 22	0, 35	0, 41	0, 46	0, 49	0, 52	0, 53	0, 54	0, 54	0, 55
		b/h = 1	0, 21	0, 29	0, 35	0, 38	0, 41	0, 43	0, 44	0, 45	0, 45	0, 44
	θ = 30° при всех отношениях b/h		0, 08	0, 15	0, 18	0, 22	0, 23	0, 23	0, 22	0, 20	0, 18	0, 15
С1			0, 07	0, 09	0, 10	0, 10	0, 09	0, 08	0, 07	0, 07	0, 06	0, 06
С2			0, 04	0, 09	0, 13	0, 18	0, 23	0, 28	0, 34	0, 38	0, 42	0, 43
С3			0, 86	0, 73	0, 59	0, 46	0, 34	0, 23	0, 14	0, 06	0, 02	0
Примечание - Параметр b - ширина ущелья на уровне водной поверхности.

Если по линии тектонического разрыва в зоне водохранилища следует ожидать субвертикально ориентированные остаточные смещения, то высота возможной гравитационной волны определяется в зависимости от магнитуды М землетрясения (при этом высота волны практически не зависит от глубины водохранилища):

при 5 ≤ М < 7:

Δ h = 0, 5 +1, 15 (М - 5);

(36)

при 7 ≤ М ≤ 8, 5:

0179S10-10798

(37)

где М - магнитуды землетрясений по поверхностным волнам с эпицентром в зоне водохранилища; значение магнитуд устанавливают по данным сейсмологических исследований. При отсутствии таких данных значение М допускается принимать по формуле

М = 0, 67I + 2, 33lgH0 - 2,

(38)

где I - расчетная сейсмичность района водохранилища (в баллах шкалы MSK-64);

Н₀ - глубина очага землетрясения, км.

Определение высоты волны, возникающей при обвалах береговых склонов при землетрясениях, требует рассмотрения вероятных условий обрушения и учета большого числа других факторов. По этим причинам для определения высоты таких волн рекомендуется обращаться в специализированные проектные или исследовательские организации.

При определении высоты сейсмических волн на поверхности водохранилища допускается не учитывать дополнительно подъем уровня воды при взаимодействии такой волны с сооружением.

8.4.34 При выполнении расчетов на сейсмические воздействия плотин высотой более 100 м рекомендуется учитывать такие факторы, как сжимаемость воды и поглощение энергии дном верхнего бьефа.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: