Расчетные сейсмические воздействия. Условия расчетов гидротехнических сооружений на сейсмические воздействия

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 19 из 37Следующая ⇒

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

I^beg, баллы

I^des, баллы

А

I^des, баллы

А

I^des, баллы

А

I^des, баллы

А

I^des, баллы

А

I

-

-

-

-

0,12

0,24

0,48

I - II

-

-

0,08

0,16

0,32

-

-

II

-

-

0,10

0,20

0,40

-

-

II - III

0,06

0,13

0,25

-

-

-

-

III

0,08

0,16

0,32

-

-

-

-

Примечания

1 I^beg имеет значения: , и .

2 I^des 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(T_i) = β₀, T₁ < T_i ≤ T₂;

(24)

0179S10-10798

(25)

где β₀, T₁, Т₂ - параметры, значения которых даны в таблице 13.

Примечания

1 Значения произведения k_ψβ_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

β₀

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

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры