Эти спектры могут быть как специально установленными для площадки строительства, так и стандартными с учетом сейсмичности площадки.

Лекция №5.

ЗАДАНИЕ ИСХОДНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В СОВРЕМЕННЫХ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТАХ

Общие положения

Исходное сейсмическое воздействие должно быть задано сглаженными спектрами отклика - коэффициентами динамичности, учитывающими неопределенности при прогнозировании параметров воздействий от ожидаемых расчетных землетрясений.

Кроме спектров ответов, в качестве расчетных воздействий задаётся одна акселерограмма или набор трехкомпонентных акселерограмм, совместимых с расчетными спектрами отклика.

В каждом наборе должны быть приняты в расчет две ортогональные горизонтальные и одна вертикальная компонента движения на свободной поверхности площадки.

Исходное сейсмическое воздействие должно соответствовать геологическим и сейсмологическим условиям площадки строительства. При определении исходного сейсмического воздействия необходимо учесть локальные особенности гидрогеологических условий оснований сооружений.

1.4. В дополнение к спектрам отклика задаются максимальные (пиковые) значения ускорения, скорости и перемещения, а также продолжительность движения грунтов, длительность участков нарастания интенсивности колебаний, примерного постоянства и затухания колебаний.

Информация о стандартных сейсмических воздействиях

Информация о стандартных сейсмических воздействиях включает следующие данные:

- сейсмичность площадки в баллах по шкале MSK-64;

- магнитуды и эпицентральные расстояния одного или нескольких расчетных землетрясений;

- максимальные ускорения грунта на свободной поверхности площадки для каждого расчетного землетрясения;

- максимальные (пиковые) значения скорости и перемещения на свободной поверхности площадки для каждого расчетного землетрясения;

- графики коэффициентов динамичности для каждого расчетного землетрясения;

- набор синтезированных трехкомпонентных акселерограмм грунта на свободной поверхности площадки (не менее одной для каждого расчетного землетрясения).

При отсутствии обоснованных данных значения максимальных ускорений грунта на свободной поверхности площадки по двум горизонтальным направлениям принимаются одинаковыми, а значение вертикального ускорения - равным 2/3 от горизонтального.

Сейсмичность площадки строительства в соответствии с СП 14 13330 « Строительство в сейсмических районах» допускается определять согласно литологическим признакам грунта (Таблицы 1).

Спектры откликов (коэффициенты динамичности) на свободной поверхности строительной площадки

3.1. Общие требования

Исходные спектры отклика (динамические коэффициенты) сейсмического воздействия могут быть как специальными (учитывающими сейсмотектонические условия площадки), так и стандартными. В любом случае необходимо применять широкополосный спектр или несколько узкополосных спектров отклика, учитывающих неопределенности при определении доминирующих частот сейсмического воздействия.

Для строительных площадок, для которых в число расчетных землетрясений включены как землетрясение с удаленным эпицентром (в данном случае доминирующими являются низкочастотные спектры отклика воздействия), так и землетрясение с не удаленным эпицентром (с доминирующими высокочастотными спектрами ответа воздействия), расчеты сооружений необходимо выполнять при указанных разных типах воздействий.

Приемлемая консервативная альтернатива заключается в определении огибающих от узкополосных спектров отклика разных типов воздействий от различных возможных источников землетрясений и в выполнении расчетов системы на единое обобщенное воздействие.

Специальные спектры отклика (коэффициенты динамичности)

Специальные спектры отклика сейсмических воздействий необходимо использовать в случае выполнения хотя бы одного из следующих условий:

- для площадок сейсмичностью 7 и выше баллов по шкале MSK-64;

- эпицентральное расстояние площадки от очага расчетного землетрясения не превышает 15 км;

- скорость поперечных волн в грунте при малых деформациях, усредненная по глубине 30 м от свободной поверхности площадки, составляет не более 250 м/с;

- пиковые значения спектральных ускорений расположены в области частот выше 33 Гц.

Пример. Стандартные горизонтальные спектры отклика (коэффициенты динамичности)

В тех случаях, когда в соответствии с требованиями пункта 3.2 не требуется определять специальный спектр отклика, можно применять расчетные спектры, удовлетворяющие требованиям пункта 3.1.

Ординаты горизонтальных расчетных стандартных спектров ускорений с учетом категории грунтов площадки (I, II, III) определяются умножением коэффициента динамичности, представленного на рисунке 3.1 для коэффициента демпфирования колебаний 5% от критического, на максимальное (пиковое) значение горизонтальных ускорений колебаний грунтов на свободной поверхности площадки.

Пиковые ускорения колебаний грунта А в долях g:

- А=0.1 при землетрясении 7 баллов,

- А=0.2 при землетрясении 8 баллов,

- А=0.4 при землетрясении 9 баллов,

Рисунок 3.1. Стандартные графики коэффициента динамичности сейсмических воздействий в зависимости от категории грунтов (I, II, III) строительной площадки при 5% затухания колебаний

Численные значения ординаты коэффициента динамичности в зависимости от частоты линейного осциллятора и категории грунтов площадки при различных значениях коэффициента демпфирования колебаний в долях критического приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1-Численные значения ординат спектров отклика (коэффициентов динамичности) в зависимости от частоты линейного осциллятора и категории грунтов строительной площадки при различных значениях коэффициента демпфирования колебаний в долях критического

Категории грунтов	Частота колебаний, Гц	Значения коэффициента затухания колебания в долях критического
0, 01	0, 02	0, 04	0, 05	0, 07	0, 10	0, 20
I	0, 2	0, 18	0, 14	0, 11	0, 1	0, 09	0, 07	0, 05
4, 0	5, 50	4, 20	3, 30	3, 00	2, 64	2, 20	1, 64
12, 0	5, 50	4, 20	3, 30	3, 00	2, 64	2, 20	1, 64
33, 0	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00
II	0, 2	0, 28	0, 21	0, 17	0, 15	0, 13	0, 11	0, 08
3, 0	5, 00	3, 85	3, 03	2, 75	2, 42	2, 02	1, 50
9, 0	5, 00	3, 85	3, 03	2, 75	2, 42	2, 02	1, 50
33, 0	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00
III	0, 2	0, 37	0, 28	0, 22	0, 20	0, 17	0, 14	0, 11
2, 0	4, 58	3, 50	2, 75	2, 50	2, 20	1, 84	1, 37
8, 0	4, 58	3, 50	2, 75	2, 50	2, 20	1, 84	1, 37
33, 0	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00

Требования к заданию сейсмической информации

Решение о выборе карты для оценки сейсмичности площадки при проектировании конкретного объекта принимается заказчиком по представлению генерального проектировщика, при необходимости основываясь на заключениях специализированной научно-исследовательской организации, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах.

Количественную оценку сейсмичности площадки строительства с учетом грунтовых и гидрогеологических условий следует производить на основании сейсмического микрорайонирования, которое является составной частью инженерных изыскании и выполняется с соблюдением требований соответствующих нормативных документов.

На площадках строительства, где не проводилось сейсмическое микрорайонирование, в виде исключения допускается определять сейсмичность согласно табл. 1.

Площадки строительства, расположенные вблизи плоскостей тектонических разломов, с крутизной склонов более 15°, с нарушением пород физико-геологическими процессами, с просадочными и набухающими грунтами, осыпями, обвалами, плывунами, оползнями, карстом, горными выработками, селями являются неблагоприятными в сейсмическом отношении.

Системы сейсмоизоляции следует предусматривать с применением одного или нескольких типов сейсмоизолирующих и/или демпфирующих устройств, в зависимости от конструктивного решения и назначения сооружения (жилые и общественные здания, архитектурные и исторические памятники, промышленные сооружения и др.), вида строительства – новое строительство, реконструкция, усиление, а также от сейсмологических и грунтовых условий площадки.

Здания и сооружения с использованием систем сейсмоизоляции следует возводить, как правило, на грунтах I и II категории по сейсмическим свойствам. В случае необходимости строительства на площадках, сложенных грунтами III категории, необходимо специальное обоснование.

Проектирование зданий и сооружений с системами сейсмоизоляции должно выполняться по специальным техническим условиям, согласованным в установленном порядке, при обязательном научном сопровождении, осуществляемом специализированной организацией, имеющей опыт применения сейсмоизоляции.

С целью получения достоверной информации о работе конструкций при интенсивных землетрясениях и колебаниях прилегающих к зданиям и сооружениям грунтов в проектах зданий и сооружений повышенного уровня ответственности, перечисленных в п. 1 табл. 3 документа СП 14.13330, а также в случаях, оговоренных в специальных технических условиях, следует предусматривать установку станций наблюдений за динамическим поведением конструкций.

Рекомендаций по сейсмическому, геотехническому и геодинамическому мониторингу природной среды в процессе строительства, и эксплуатации сооружения.

Рекомендации по учету изменения состояния и свойств геологической среды.

Расчет конструкций и оснований зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, должен выполняться на основные и особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий, отвечающих картам ОСР-97 (А, В и С).

7.2. При выполнении расчетов сооружений с учетом сейсмических воздействий следует использовать две расчетные ситуации:

а) сейсмические нагрузки соответствуют уровню ПЗ (проектное землетрясение). Целью расчетов на воздействие ПЗ является предотвращение частичной или полной потери эксплуатационных свойств сооружением. Расчетные модели сооружений следует принимать соответствующими упругой области деформирования.

б) сейсмические нагрузки соответствуют уровню МРЗ (максимальное расчетное землетрясение). Для определения расчетных сейсмических нагрузок следует использовать карты ОСР-97-В для сооружений, перечисленных в п.2 табл. 3, и карты ОСР-97-С для сооружений, перечисленных в п. 1 табл. 3 документа СП 14.13330. Формирование расчетных моделей сооружений следует производить с учетом возможности развития в несущих и ненесущих элементах конструкций неупругих деформаций и локальных хрупких разрушений.

Расчеты на сейсмические нагрузки, соответствующие ПЗ, следует выполнять для всех зданий и сооружений. Расчеты на сейсмические нагрузки, соответствующие МРЗ, следует применять для зданий и сооружений, перечисленных в п.п. 1 и 2 табл. 3 документа СП 14.13330.

Целью расчетов на воздействие МРЗ является предотвращение глобального обрушения сооружения или его частей, создающего угрозу безопасности людей. Расчеты, соответствующие МРЗ, следует выполнять во временной области с использованием инструментальных или синтезированных акселерограмм. В расчетах на МРЗ следует осуществлять проверку несущей способности конструкций, включая общую устойчивость сооружения или его частей, при максимальных горизонтальных перемещениях, с учетом вертикальной составляющей сейсмических ускорений.

Каменных конструкций.

7.6. При определении расчетных сейсмических нагрузок на здания и сооружения следует принимать расчетные динамические модели конструкций (РДМ), соответствующие расчетным статическими моделям конструкций и учитывающие особенности распределения нагрузок, масс и жесткостей зданий и сооружений в плане и по высоте, а также пространственный характер деформирования конструкций при сейсмических воздействиях.

Таблица 3 – Коэффициенты К₀, определяемые назначением сооружения

№	Назначение сооружения или здания	Величина коэффициента К₀
	Монументальные здания и другие сооружения; крупные театры, дворцы и т.п., правительственные здания повышенной ответственности, радиостанции с общей мощностью передатчиков в одном здании более 500 Вт	2, 0
	Здания и сооружения: - функционирование которых необходимо при землетрясении и ликвидации его последствий (здания правительственной связи; службы МЧС и милиции; системы энерго- и водоснабжения; сооружения пожаротушения, газоснабжения; сооружения, содержащие большое количество токсичных или взрывчатых веществ, которые могут быть опасными для населения; медицинские учреждения, имеющие оборудование для использования в аварийных ситуациях); - в которых возникает опасность для находящихся в них людей (больницы, школы, дошкольные учреждения, вокзалы, аэропорты, музеи, театры, цирки, концертные и спортивные залы, крытые рынки, торговые комплексы с одновременным пребыванием в них более 300 человек, многоэтажные здания высотой более 16 этажей); - другие здания и сооружения, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям	1, 5
	Другие здания и сооружения, не указанные в п.п.1 и 2	1, 0
	Временные постройки со сроком эксплуатации до 3 лет	0, 75

8.1. На стадии предварительного проектирования железнодорожной трассы допускается устанавливать сейсмичность района по карте ОСР-97 для грунтов II категории по сейсмическим свойствам (таблица 2.1). Сейсмичность площадки определяется по сейсмичности района с учетом влияния грунтовых условий площадки. Для грунтов II категории допускается определять на основе карт ОСР-97:

- для ПЗ по карте ОСР-97-A;

- для МРЗ по карте ОСР-97-С (D).

Для прогнозируемого в процессе эксплуатации сооружения подъема уровня грунтовых вод и обводнения грунтов (в том числе просадочных) категорию грунта по сейсмическим свойствам следует определять в зависимости от его свойств (влажности, консистенции) в замоченном состоянии.

На многолетнемерзлых нескальных грунтах, если зона оттаивания распространяется до подстилающего незамерзшего грунта, грунты основания сооружения следует рассматривать как немноголетнемерзлые (по фактическому состоянию их после оттаивания).

8.6. Глинистые и песчаные грунты относятся к грунтам III категории по сейсмическим свойствам, если уровень грунтовых вод находится на глубине менее 5 м от планировочной поверхности и отсутствуют данные о консистенции или влажности.

8.7. При размещении площадки в пределах зон ВОЗ на грунтах I категории по сейсмическим свойствам снижение сейсмичности площадки на 1 балл по отношению к сейсмичности района размещения объекта при определении сейсмичности площадки по МРЗ не допускается.

Данные, представленные в таблице 2.1, необходимо использовать для предварительного уточнения сейсмичности района прохождения трассы и расположения сооружения с учетом грунтовых условий площадки и их возможных изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения. Окончательно сейсмичность площадки должна определяться по результатам сейсмического микрорайонирования (СМР).

Таблица 5 – Коэффициенты К₁, учитывающие допускаемые повреждения зданий и сооружений (Актуализированный СНИП)

Тип здания или сооружения	Значения К₁
1. Здания и сооружения, в конструкциях которых повреждения или неупругие деформации не допускаются
2. Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию, при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые: из деревянных конструкций со стальным каркасом без вертикальных диафрагм или связей то же, с диафрагмами или связями	0.15 0.25 0.22
из железобетонных крупнопанельных или монолитных конструкций	0, 25
из железобетонных объёмно блочных конструкций	0, 30
с железобетонным каркасом без вертикальных диафрагм или связей	0, 35
то же, с диафрагмами или связями	0, 30
из кирпичной или каменной кладки	0, 40
3. Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены значительные остаточные деформации, трещины, повреждения отдельных элементов, их смещения, временно приостанавливающие нормальную эксплуатацию при обеспечении безопасности людей	0, 12

Лекция №5.

ЗАДАНИЕ ИСХОДНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В СОВРЕМЕННЫХ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТАХ

Общие положения

12 3 4 Следующая ⇒