«СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ УКРАИНЫ ДБН В.1.1-12-201X (Проект, первая редакция) Издание официальное Киев Министерство регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Украины 201Х ДБН ...»

10.1.3 Проверку устойчивости можно не проводить для зданий класса последствий (ответственности) СС3, если известно, что грунты основания на строительной площадке являются устойчивыми.

10.2.1 Реакция грунтовых склонов на проектное землетрясение должна быть определена путем использования известных методов динамического расчета, таких как модели на основе конечных элементов или жестких блоков, или с помощью упрощенных методов.

10.2.2 При моделировании механического поведения грунта должно быть принято во внимание смягчение реакции с увеличением деформации, а также возможные эффекты роста давления под влиянием циклического нагружения.

10.2.3 Проверка устойчивости может осуществляться с помощью упрощенных ДБН В.1.1-12-201Х методов, когда топография поверхности и стратиграфия грунта не представляют очень резких нарушений.

10.2.4 Условие предельного состояния должно быть проверено для наименее безопасной потенциальной поверхности скольжения.

10.2.5 Условие предельного состояния по эксплуатационной надежности может быть проверено путем вычисления остаточного перемещения массива обрушения с использованием упрощенной динамической модели, составленной из жестких блоков обрушения с противодействующими силами трения и сцепления на склоне. В этой модели сейсмическое влияние должно быть представлено переменным во времени.

Упрощенные методы не должны применяться для грунтов, в которых возможно возникновение высоких величин порового давления воды или значительное ослабление жесткости под действием циклической нагрузки.

10.2.6 Рост порового давления должен быть оценен с использованием соответствующих испытаний. При отсутствии таких испытаний и с целью предварительного проектирования это может быть оценено с помощью эмпирических зависимостей.

10.2.7 Для водонасыщенных грунтов необходимо рассмотреть возможное ослабление прочности и роста порового давления при циклической нагрузке.

Потенциально разжижаемые грунты 10.3.1 Снижение прочности на сдвиг и/или жесткости, вызванное увеличением порового давления воды в насыщенных несвязных грунтах в процессе колебаний основания при землетрясении, которые приводят к значительным остаточным деформациям или даже к состоянию почти нулевого эффективного напряжения в грунте, приводит к разжижению грунта.

10.3.2 Оценка склонности к разжижению грунта должна производиться, если грунты имеют протяжные слои или толстые линзы рыхлого песка, которые содержат мелкие фракции ила/глины ниже уровня грунтовых вод, а также когда уровень грунтовых вод находится близко к поверхности грунтов. Такая оценка должна выполняться для свободных полевых условий площадки.

10.3.3 Для проведения исследований потенциального разжижения грунта рекомендуется проведение на площадке стандартных испытаний методом динамического зондирования (SPT) или испытаний методом статичного зондирования (CPT), а также лабораторных исследований кривых распределения размера зерен грунта.

10.3.4 Для стандартных испытаний методом динамического зондирования измеренные значения количества ударов NSPT, выраженные в ударах/ 30 см, должны быть нормируемые по номинальному давлению верхних пластов пород 100 кПа и по отношению энергии удара к теоретической энергии свободного падения равного 0,6.

Для глубин менее 3 м измеренные значения NSPT следует уменьшить на 25 %.

10.3.5 Рекомендуется осуществлять оценку влияния эффектов верхних пород путем умножения измеренного значения NSPT на коэффициент (100 / 'vo)0,5, где 'vo (КПа) – эффективное давление верхних пород, действующее на глубине, на которой выполнялось измерение при стандартных испытаниях. Значение указанного коэффициента должно быть не менее 0,5, но не более 2.

10.3.6 Определение энергии требует умножения значения количества ударов NSPT на коэффициент ER / 60, где ER - величина, в сто раз превышающая коэффициент использования энергии, характерный для испытательного оборудования.

10.3.7 Для зданий с фундаментами мелкого заложения оценку склонности к разжижению можно не проводить, если насыщенные песчаные грунты находятся на глубинах свыше 15 м от поверхности грунта.

10.3.8 Опасностью разжижения можно пренебречь, если а0S 10;

- пески имеют содержимое ила больше 35%, и, в то же время, количество ударов при испытаниях стандартным методом, нормализованное для эффектов верхних пластов и коэффициенту использования энергии, - пески являются чистыми при количестве ударов при стандартных испытаниях, нормализованное для эффектов верхних пластов и коэффициенту использования энергии, N1 (60) > 30.

10.3.9 Если опасностью разжижения нельзя пренебречь, её необходимо оценить общепринятыми методами инженерной геотехники на основании корреляции между измерениями на месте и критическими циклическими напряжениями при сдвиге, которые проявляли разжижение во время прошлых землетрясений.

10.3.10 Если грунты признаны склонными к разжижению и считается, что последующие эффекты способны повлиять на несущую способность или устойчивость фундаментов, для обеспечения устойчивости фундамента должны быть приняты меры по улучшению характеристик грунта и использованию свайного ростверка.

10.3.11 Улучшение грунта против разжижения заключается или в уплотнении почвы для увеличения сопротивления проникновению за пределы опасного диапазона, или в использовании дренажа для уменьшения чрезмерного давления поровой воды, создаваемой сотрясением почвы.

10.3.12 Использование только свайных фундаментов следует рассматривать с осторожностью в связи с большими усилиями, которые могут возникать в сваях в связи с потерей способности к сопротивления грунта в разжижаемом слое или слоях грунта Повышенные осадки грунтов при циклических нагрузках 10.4.1 Склонность грунтов основания к уплотнению и чрезмерному оседанию, вызванным циклическими напряжениями при землетрясении, должны быть учтены, если на небольшой глубине имеются протяжённые слои или толстые линзы сыпучих грунтов, ненасыщенных, несвязных материалов.

10.4.2 Чрезмерное осадка может также происходить в очень мягких глинах через циклическое ослабление их прочности на сдвиг под воздействием длительного сотрясения грунтов основания.

10.4.3 Возможное уплотнение грунтов основания должно выполняться имеющимися методами инженерной геотехники.

10.4.4 Если осадки, вызванные уплотнением или циклическим ослаблением, оказываются способными повлиять на устойчивость фундаментов, следует уделять внимание способам улучшения свойств грунтового основания.

11 ВОССТАНОВЛЕНИЕ, УСИЛЕНИЕ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ И

СООРУЖЕНИЙ

11.1 Требования настоящего раздела распространяются на здания и сооружения:

а) получившие повреждения во время землетрясения;

б) возведенные без соответствующих антисейсмических мероприятий или при их ДБН В.1.1-12-201Х недостаточности, а также в случаях изменения расчетной сейсмичности территории;

в) реконструируемые объекты.

11.2 Восстановление, усиление и реконструкция здания или сооружения производится:

а) для переустройства с целью частичного или полного изменения объемно – планировочного решения и (или) функционального назначения;

б) для повышения сейсмостойкости или приведения в соответствие с требованиями действующих норм;

в) при повышении эксплуатационных нагрузок на несущие элементы здания или сооружения;

г) при истечении нормативного срока эксплуатации.

11.3 При выборе способов усиления несейсмостойких жилых, общественных и промышленных зданий необходимо руководствоваться общими принципами проектирования для сейсмических районов, изложенными в настоящих нормах.

Элементы здания с недостаточной несущей способностью выявляются расчетом. При разработке проекта усиления, вне зависимости от результатов расчёта, следует учитывать конструктивные требования, изложенные в разделе 7.

11.4 В случаях, когда полное выполнение конструктивных требований настоящих норм невозможно или их выполнение приводит к экономической нецелесообразности усиления, допускается реализация обоснованных расчетом технических решений усиления здания при неполном соответствии требованиям данных норм с их согласованием в установленном порядке. При этом принятый уровень выполнения требований данных норм должен быть обоснован в зависимости от экономической целесообразности и необходимого срока службы здания (сооружения).

11.5 Восстановление, усиление и реконструкция несущих конструкций может иметь следующие уровни:

а) восстановление состояния конструкций до уровня, предшествующего повреждению;

б) повышение сейсмовооруженности до уровня выше первоначального;

в) усиление несущих конструкций до уровня, соответствующего требованиям действующих строительных норм.

11.6 Решения о восстановлении или усилении зданий (сооружений) должны приниматься с учетом их физического или морального износа и социально – экономической целесообразности мероприятий по восстановлению или усилению.

В целях определения степени повреждения или физического износа, установления возможности дальнейшей эксплуатации зданий (сооружений) должна производиться оценка их технического состояния и несущей способности конструкций.

11.7 Уровень восстановления, усиления и реконструкции назначается заказчиком в зависимости от ответственности здания и его функционального назначения, а также на основании результатов обследования и указывается в задании на проектирование.

11.8 Проект повышения сейсмостойкости зданий и сооружений следует разрабатывать на основе проектной документации и материалов детального натурного обследования грунтового основания и конструктивных элементов здания. В проекте следует использовать, как правило, следующие технические мероприятия:

а) изменение объемно–планировочных решений путем разделения зданий сложных конструктивных схем на отсеки простой формы антисейсмическими швами, разборки верхних этажей здания, устройства дополнительных элементов жесткости для обеспечения симметричного расположения жесткостей в пределах отсека и уменьшения расстояния между ними;

б) усиление стен, рам, вертикальных связей для обеспечения восприятия усилий от статических и от расчетных сейсмических воздействий;

в) увеличение жесткости дисков перекрытия и надежности соединения их элементов, устройство или усиление антисейсмических поясов;

г) обеспечение надежных связей между стенами различных направлений, между стенами и перекрытиями;

д) усиление элементов соединения сборных конструкций стен;

е) усиление конструктивной схемы здания (сооружения), в том числе путем введения системы дополнительных конструктивных элементов;

ж) уменьшение сейсмических нагрузок, в том числе путем снижения массы здания (сооружения) и элементов усиления;

з) использование гасителей колебаний, сейсмоизоляции и других методов регулирования сейсмической реакции;

и) изменение функционального назначения (снижение уровня ответственности).

При восстановлении несущей способности железобетонных конструкций с трещинами до уровня от 0,7 до 0,9 от первоначальной величины допускается применение инъектирования строительными растворами на цементном вяжущем.

11.9 Определение несущей способности конструкций должно производиться по результатам их обследования и оценки технического состояния путем выполнения расчета здания (сооружения) на расчетное сейсмическое воздействие с учетом данных инструментальных измерений фактической прочности материалов конструкции. При этом расчетное значение прочности материалов должно определяться на основе статистического анализа «разброса» измеренных ее величин в пределах этажа здания как минимальное значение в доверительном интервале нормального распределения с обеспеченностью 0,95.

Усиление конструкций должно назначаться на основе оценки несущей способности главных конструктивных элементов, ответственных за общую устойчивость здания или сооружения.

11.10 При проектировании восстановления, усиления или повышения сейсмостойкости должно предусматриваться максимальное сохранение существующих конструкций без повреждений или элементов, для которых в результате расчета на сейсмические нагрузки несущая способность окажется выше действующих усилий. В подобных случаях не рекомендуется назначать технические решения, ухудшающие однородность и целостность конструкции, например, использование железобетонных стоек путем прорезания каменной кладки, нарушая при этом ее монолитность.

11.11 При оценке несущей способности сохраняемых конструкций следует учитывать:

а) пространственную работу;

б) действительную работу узлов сопряжения элементов, в том числе каркаса и стенового заполнения;

в) перераспределение усилий за счет развития пластических деформаций, в том числе трещинообразования;

г) соответствие конструктивной и расчетной схем;

д) совместную работу элементов каркаса и перекрытия;

ДБН В.1.1-12-201Х е) податливость грунтового основания.

Обобщение наиболее распространенных способов восстановления, усиления и реконструкции приведено в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Классификация способов реконструкции конструкций Восстановление Усиление сейсмостойкости Основание Инъектирование Инъектирование Дополнительное Фундаменты Инъектирование Устройство обойм Устройство обойм Уширение Стены и Инъектирование Улучшение Улучшение регулярности Демонтаж Перекрытия Инъектирование Устройство Увеличение жесткости Замена Крыши Восстановление Увеличение сечения Изменение конструктивной Замена 11.12 При реконструкции, особенно в случаях пристроек и (или) надстроек, принятые технические решения должны обеспечивать требуемую сейсмостойкость всего здания в целом.

11.13 При использовании принципиально новых конструктивных решений усиления или восстановления зданий и сооружений разработка проектной документации должна производиться при научном сопровождении и с участием специализированных научно – исследовательских и проектных организаций в соответствии с ДБН В.1.2-5.

11.14 Восстановленные, усиленные и реконструируемые объекты подлежат обязательной приемке в установленном для обычных объектов порядке с обязательным составлением паспорта о техническом состоянии и классе (уровне) сейсмостойкости.

12 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СЕЙСМОИЗОЛЯЦИИ

12.1 Общие положения 12.1.1 Настоящий раздел содержит общие положения по проектированию системы сейсмоизоляции зданий и сооружений различного назначения.

12.1.2 В разделе рассматривается пассивная система сейсмоизоляции зданий и сооружений, не требующая дополнительных источников энергии для обеспечения гашения колебаний.

12.1.3 Под сейсмоизоляцией подразумевается изоляция зданий и сооружений от колебаний грунта при сейсмическом воздействии.

12.2.1 Система сейсмоизоляции применяется в сооружениях различного назначения; при этом она может быть использована как при строительстве новых, так и при реконструкции существующих зданий.

12.2.2 Система сейсмоизоляции предназначена для снижения сейсмической реакции зданий и защиты их от землетрясений. Она может также применяться при защите строительных объектов от промышленных вибраций и ударных волн, таких как волны от взрывов на карьерах, вибраций от движений поездов метрополитена, виброактивного промышленного оборудования и др.

12.2.3 Уменьшение сейсмической реакции достигается с помощью увеличения периода колебаний основного тона изолированной системы, уменьшением амплитуд формы основного тона колебаний, увеличением демпфирования системы, а также комбинацией этих процессов.

12.2.4 Систему сейсмоизоляции следует размещать ниже основной массы конструкций, как правило, между фундаментом и верхней частью здания (суперструктурой).

12.2.5 Система сейсмоизоляции состоит из линейных или нелинейных элементов (сейсмоизолирующих блоков), обладающих высокими упругими диссипативными свойствами: пружин, резиновых или резинометаллических блоков, фрикционных демпферов (стальных или пластмассовых блоков скольжения), упруго-пластических (металлических и свинцовых блоков), упруго-вязких гидравлических демпферов и т.д.

Можно применять отдельные элементы или комбинации из них, использовать устройства сопротивления ветровым нагрузкам и устройства по ограничению перемещений.

Основные требования к системе сейсмоизоляции 12.3.1 Системы сейсмоизоляции должны обладать:

- высокой вертикальной жесткостью;

- низкой сдвиговой жесткостью для повышения эффективности сейсмоизоляции в горизонтальном направлении;

- возможностью проявления больших горизонтальных перемещений при - большой диссипацией энергии;

- ограниченными перемещениями в горизонтальном направлении при несейсмических нагрузках;

- высокой надежностью и отсутствием возможности отказа;

- высоким уровнем защиты инженерного оборудования и исключать повреждение несущих элементов.

Основные требования при проектировании системы сейсмоизоляции 12.4.1 При проектировании системы сейсмоизоляции необходимо выполнить следующие требования:

- центр жесткости системы сейсмоизоляции должен совпадать с центром масс надземных частей здания;

ДБН В.1.1-12-201Х схема расположения элементов системы в плане должна соответствовать расположению несущих элементов надземной и подземной части здания;

- места установки сейсмоопор должны располагаться равномерно с учетом конфигурации здания и распределения вертикальных нагрузок;

- упругие элементы сопротивления ветровой нагрузке и ограничители перемещений должны быть расположены по периметру здания симметрично - расстояние между элементами системы сейсмоизоляции под несущими конструкциями здания не должны превышать расчетные.

12.4.2 Между фундаментами и верхней частью конструкцией здания должно быть предусмотрено достаточное пространство для обеспечения осмотра, технического обслуживания и замены элементов системы сейсмоизоляции.

12.4.3 Элементы системы сейсмоизоляции должны быть закреплены как на фундаменте (субструктуре) так и на верхней части конструкции здания (суперструктуре).

12.4.4 Система сейсмоизоляции должна быть спроектирована таким образом, чтобы вертикальные и горизонтальные колебания здания могли регистрироваться специальной аппаратурой (с сейсмометрами и акселерометрами); следует проводить мониторинг на трех уровнях: над и под системой сейсмоизоляции и на верхнем перекрытии здания.

12.4.5 Материалы (металлы, пластмассы, резина и др.), используемые при изготовлении и монтаже элементов сейсмоизоляции, должны соответствовать существующим нормативным документам.

12.4.6 Между грунтом и сейсмоизолированной верхней частью здания необходимо предусмотреть достаточное пространство, чтобы обеспечить перемещение грунта во всех направлениях.

12.4.7 Элементы сейсмоизоляции должны быть защищены от опасного воздействия окружающей среды: огня, агрессивного влияния химических и биологических компонентов. Необходимо предусмотреть противопожарную защиту.

Необходимо также сохранять сейсмические зазоры вокруг сейсмосистемы: элементы следует защищать от осадков, строительного и бытового мусора и т.д.

12.4.8 Служебные коммуникации зданий (трубопроводы, кабели, системы вентиляции и т.д.) должны включать гибкие соединения и специальные компенсаторы, которые обеспечат подвижность наземной части здания.

12.4.9 Сейсмоизолирующие блоки (СБ) следует размещать, как правило, на фундаменте или в уровне цокольных этажей здания.

12.4.10 Фундаменты сооружений должны проектироваться в соответствии с требованиями действующих норм по проектированию оснований и фундаментов.

12.4.11 Фундаменты под СБ могут быть: ленточными, отдельно стоящими столбчатыми, сваи с ростверком и т.п. Отдельно стоящие столбчатые фундаменты должны быть соединены между собой жесткими связями.

12.4.12 Для обеспечения равномерного распределения горизонтальной и вертикальной сейсмической нагрузки, которой подвергаются изоляторы, над и под ними необходимо запроектировать жесткую систему из балок. Система верхних балок должна быть жестко связана с надземной частью сооружения. Возникновение крутящих моментов в конструктивных элементах верхней системы балок недопустимо.

12.4.13 Система сейсмоизоляции может быть запроектирована: из сейсмоизолирующих блоков с применением специальных демпфирующих устройств, а также устройств по ограничению перемещений при горизонтальных нагрузок (уровни, возникающих колебаний в здании, должны отвечать требованиям санитарных норм).

12.4.14 Места устройства систем изоляции в плане следует располагать равномерно с учётом конфигурации здания и распределения вертикальных нагрузок.

Расстояния между сейсмическими изоляторами под несущими стенами не должны превышать 3 м. Рекомендуется размещать вертикальные сейсмоизоляторы на одном горизонтальном уровне.

12.4.15 Минимальный зазор между зданием с изоляцией и окружающими подпорными стенами или другими сооружениями должен быть не менее максимального расчетного горизонтального перемещения сейсмоизолированной части здания.

12.4.16 При устройстве нескольких СБ на одном опорном элементе, расстояние между двумя сейсмозащитными блоками должно обеспечивать их установку и последующую замену.

12.4.17 Следует предусмотреть надежные соединения опорных пластин с надземными конструкциями и фундаментом, а так же конструктивные мероприятия, обеспечивающие восприятие расчетных усилий в узлах.

12.4.18 Требования к размещению оборудования в здании и сооружении, нормы по обеспечению его безопасности при эксплуатации устанавливаются в проектной документации на основании международных и национальных стандартов.

12.4.19 При проектировании зданий с системой сейсмоизоляции следует предусматривать и проверять расчетом крепление высокого и тяжелого оборудования к несущим конструкциям зданий, а также учитывать сейсмические усилия, возникающие при этом в несущих конструкциях.

12.5 Основные требования при проектировании и расчете элементов системы сейсмоизоляции 12.5.1 Резиновые и резинометаллические элементы должны быть спроектированы и рассчитаны с учетом вертикальной и горизонтальной нагрузки, создаваемой сейсмическим воздействием и ветром, с учетом условий окружающей среды, старения резины, внешней температуры и влияния вредных веществ.

12.5.2 Элементы системы сейсмоизоляции (резиновые и резинометаллические элементы) должны обладать высокой диссипацией энергии.

12.5.3 Конструкция системы сейсмоизоляции должна быть такой, чтобы оставаться устойчивой и сохранить упруго-вязкие характеристики при одновременном действии вертикальной и горизонтальной компоненты сейсмического воздействия одновременно.

12.5.4 При проектировании должна быть выполнена проверка несущей способности элементов системы сейсмоизоляции.

12.5.5 Механические характеристики упруго-вязких элементов системы сейсмоизоляции (для рассматриваемого случая жесткость резиновых блоков на сжатие и сдвиг) не должны отличаться больше чем на 5 % - 10 %.

12.5.6 Элементы системы сейсмоизоляции крепятся к монолитным конструкциям (плитам перекрытия и ростверка) здания, расположенным сверху и снизу системы сейсмоизоляции.

12.5.7 Безопасное функционирование элементов системы сейсмоизоляции необходимо оценивать при следующих положениях:

а) при максимально возможных вертикальных и горизонтальных усилиях сейсмического воздействия, включая также эффекты опрокидывания;

б) суммарное горизонтальное перемещение верхней части здания необходимо рассчитывать с учетом эффектов ползучести, температуры и вертикальной деформации упругих элементов.

ДБН В.1.1-12-201Х 12.5.8 Устойчивость резиновых и резинометаллических упруго-вязких элементов следует проверять при испытании блоков на горизонтальное смещение; его величина должна соответствовать проектному максимальному перемещению при сейсмическом воздействии.

12.6 Основные положения динамического расчета зданий с системой 12.6.1 При расчетах зданий с системой сейсмоизоляции следует применять пространственную или плоскую динамическую расчетную модель системы «основание – фундамент – сейсмоопоры - надземная часть здания (сооружения)» (рисунок 12.1).

При расчетах необходимо соблюдать условие: периоды собственных колебаний здания на РСБ по основной форме должны быть не менее 1 с.

Mj, Ij, Kj, Cj – соответственно, масса, момент инерции массы, жесткость и Рисунок 12.1 - Условная пространственная динамическая модель здания на сейсмоопорах (а) и плоская модель в сечении по высоте (б) 12.6.2 Расчетная пространственная динамическая модель системы «основание – фундамент – сейсмоопоры - надземная часть здания» разрабатывается с учетом нелинейной работы материалов конструкций верхнего строения и фундамента, фактических жесткостных и демпфирующих характеристик сейсмоопор, определенных по результатам испытаний.

Прямые динамические расчеты при этом следует выполнять на на воздействия, заданные акселерограммами площадки строительства, сгенерированные на основании результатов работ по сейсмомикрорайонированию.

12.6.3 Расчет конструкций здания, расположенных выше системы сейсмоизоляции, допускается выполнять по спектральному методу при значении ускорения основания изолированного здания а0из (в уровне верха сейсмоопор). При этом значение а0из определяется по результатам расчета на акселерограммы площадки строительства пространственной модели «основание – фундамент – сейсмоопоры - надземная часть здания» с учетом фактических параметров жесткости и демпфирования сейсмоопор при линейной работе конструкций надземной части здания.

Расчет сейсмических нагрузок на конструкции надземной части здания производится по формулам (6.1) - (6.5) при значении коэффициента k1 =1/R, где коэффициент редукции R определяется по методике Приложения Г.

12.6.4 Требуется выполнять расчетную проверку устойчивости сейсмоизолированного здания против опрокидывания при действии расчетного землетрясения, заданного акселерограммами строительной площадки.

12.6.5 Значительная деформативность сейсмоизоляторов требует расчетного обоснования ширины антисейсмических швов. Так как смежные секции здания могут колебаться асинхронно, минимальная ширина антисейсмических швов в уровне перекрытий должна быть не менее удвоенного перемещения вдоль поперечной и продольной осей секций. Для определения минимально необходимых размеров этих швов выполняется расчет здания на действие эксплуатационных и сейсмических нагрузок, вычисленных по спектральному методу 12.6.2 при коэффициенте k1=1 и на воздействия акселерограмм строительной площадки.

12.6.6 При расчете на ветровые нагрузки расчетное (среднеквадратическое значение) горизонтального ускорения перекрытий не должно превышать допустимого, установленного ДБН и санитарными нормами для жилых зданий.

12.6.7 При разработке проектов зданий для строительства в сейсмоопасных районах рекомендуется выполнять расчет стоимости по двум вариантам (с сейсмоизоляцией и при ее отсутствии) с учетом результатов расчета фундаментов и конструкций надземной части на основные и сейсмические нагрузки. При этом необходимо учитывать дополнительные расходы на изготовление и монтаж РСБ.

12.6.8 При устройстве сейсмоизоляции должен быть обоснован расчетом зазор с грунтом по периметру стен подземных цокольных этажей для возможности свободных колебаний здания на сейсмоопорах.

ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ A

СПИСКИ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ УКРАИНЫ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В

СЕЙСМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ РАЙОНАХ

А.1 В таблице А.1 приведены списки населенных пунктов Украины, расположенных в сейсмически опасных районах с указанием нормативной сейсмической интенсивности в баллах по шкале ДСТУ Б.В.1.1-28 для средних грунтовых условий и трех уровней опасности: 10 % - карта ОСР-2004 - А; 5 % - карта ОСР-2004 - В и 1 % - карта ОСР-2004 - С в течение 50 лет.

А.2 Сейсмичность в баллах для населенных пунктов Украины, не указанных в таблице А.1, определяется непосредственно по картам ОСР-2004 – А0, А, В, С или уточняется разработчиками карт.

Таблица А.1 - Списки населенных пунктов Украины, расположенных в сейсмически Названия населенных Карты ОСР-2004 Названия населенных Карты ОСР-

A B C A B C

Автономная Республика Крым Винницкая область Волынская область Днепропетровская область Донецкая область ДБН В.1.1-12-201Х Продолжение таблицы А. Названия населенных Карты ОСР-2004 Названия населенных Карты ОСР-

A B C A B C

Житомирская область Закарпатская область Запорожская область Ивано-Франковская область г. Киев Киевская область Кировоградская область Луганская область Львовская область Продолжение таблицы А. Названия населенных Карты ОСР-2004 Названия населенных Карты ОСР-

A B C A B C

Николаевская область Одесская область Полтавская область Ровенская область Севастополь (общегосударственное подчинение) Сумская область Тернопольская область Харьковская область ДБН В.1.1-12-201Х Продолжение таблицы А.

A B C A B C

Херсонская область Хмельницкая область Черкасская область Черновицкая область Черниговская область *) Нормативная балльность (г.Измаил) относится к грунтам III категории по сейсмическим свойствам;

**) С учётом типа грунтов для г. Черновцы принимать сейсмичность 7 баллов.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

КАРТЫ ОБЩЕГО СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ (ОСР)

ТЕРРИТОРИИ УКРАИНЫ С ВРЕЗКОЙ КАРТ АВТОНОМНОЙ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ И

ОДЕССКОЙ ОБЛАСТИ

Б.1 Приложение содержит карты общего сейсмического районирования (ОСР) территории Украины с врезкой карт Автономной Республики Крым и Одесской области с периодами повторяемости один раз в течение 500 лет (карта ОСР-2004-А), 1000 лет (карта ОСР-2004-В) и 5000 лет (карта ОСР-2004-С) для средних грунтовых условий и вероятности превышения расчетной интенсивности в течение 50 лет 10 %, 5 % и 1 %, соответственно.

Б.2 Врезки карт ОСР территории АР Крым и Одесской области, кроме карт А, В, С дополнены картами ОСР-2004-А0 для среднего периода повторяемости 100 лет с вероятностью превышения заданных интенсивностей 39 % в течение 50 лет.

Примечание. Указанные на картах ОСР-2004 баллы по шкале MSK-64 соответствуют баллам шкалы сейсмической интенсивности согласно ДСТУ Б В.1.1-28.

ДБН В.1.1-12-201Х ДБН В.1.1-12-201Х ДБН В.1.1-12-201Х ДБН В.1.1-12-201Х ДБН В.1.1-12-201Х ДБН В.1.1-12-201Х ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ЗНАЧЕНИЯ ПРЕОБЛАДАЮЩЕГО ПЕРИОДА КОЛЕБАНИЙ НЕОДНОРОДНЫХ

ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ

В.1 Данное приложение рекомендуется использовать при определении значения преобладающего периода колебаний неоднородных грунтовых оснований, когда характеристики различных слоев основания мало отличаются друг от друга.

В.2 При расчете системы «основание – фундамент - надземная часть здания (сооружения)» период собственных колебаний грунтовой толщи при отсутствии экспериментальных данных допускается определять по формулам:

где Нs – общая мощность неоднородной многослойной толщи (до коренных пород с n – число слоев.

За расчетное значение Т0 принимается наибольшее из двух значений, рассчитанных по формулам (В.1) и (В.2).

ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ РЕДУКЦИИ И ПОДАТЛИВОСТИ

ПРИ РАСЧЕТЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

НА ОСНОВЕ МЕТОДА СПЕКТРА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Нелинейный статический расчет (НСР) рекомендуется применять в следующих случаях:

- в качестве альтернативы прямому динамическому методу с использованием пакета акселерограмм, в связи с возможными сложностями и громоздкостью таких расчетов, а также ввиду значительной неопределенности исходных - при проектировании зданий и сооружений с использованием методологии, основанной на изучении состояния конструкций при различных уровнях сейсмического воздействия (т.н. Performance-Based Seismic Design);

- при оценке и восстановлении сейсмостойкости эксплуатирующихся зданий и сооружений с учетом их фактического технического состояния (имеющихся дефектов, повреждений и т.п.).

НСР является инструментом оценки несущей способности конструкций. Он предусматривает монотонное нагружение нелинейных многомассовых систем (ММС) набором распределенных сейсмических горизонтальных сил до достижения определенных границ перемещений в выбранном уровне. ММС может быть нагружена вплоть до разрушения с целью оценки ее конечных деформаций и несущей способности.

НСР представляет собой первый этап двухэтапной процедуры, в результате которого получают кривую (спектр) несущей способности ММС. Спектр несущей способности (СНС) представляет отношение сдвига основания при сейсмическом воздействии к горизонтальной реакции (перемещению) здания. СНС строится в координатах «спектральное ускорение спектральное перемещение» с уровня по высоте здания.

Полученный СНС используется для определения перемещений эквивалентной одномасовой системы (ЭОМС) при конкретном сейсмическом воздействии путем нелинейного динамического расчета ЭОМС. Таким образом, заменяя ММС на эквивалентную ЭОМС, избегают необходимости нелинейного динамического расчета исходной ММС.

Кроме того на основе СНС определяют коэффициенты податливости, а также коэффициенты редукции (снижения сейсмической реакции) зданий и сооружений при сейсмических воздействиях.

Методология, использующая СНС, нашла отражение в нормативных документах США [1-3]и Еврокод 8 (ДСТУ-Н Б EN 1998-1), а также реализована программно в распространенных расчетных комплексах. Современные методики выполнения НСР позволяют учитывать в расчете несимметричность зданий и сооружений в плане и по высоте, влияние высших форм колебаний для высотных зданий и протяженных сооружений, взаимодействие в системе «основание – фундамент – надземная часть здания (сооружения)».

Г.2 Инженерная методика расчета неупругих моделей зданий Алгоритм расчета сейсмической реакции (неупругих перемещений) зданий и сооружений на основе НСР включает следующие этапы:

Г.2.1 С применением программного комплекса формируется многомассовая расчетная пространственная модель здания или сооружения (ММС), отражающая, в необходимой и достаточной для целей расчета степени, геометрические и жесткостные характеристики конструкций (как проектные, так и фактические при оценке сейсмостойкости существующего здания), условия сопряжения конструкций и взаимодействия с основанием, параметры статического вертикального нагружения и т.д.

Г.2.2 Выполняется расчет ММС на сейсмическое воздействие в линейной постановке по спектральной методике, в результате которого определяются:

величины масс, сосредоточенных в каждом i-м уровне расчетной схемы по частоты (периоды) колебаний по j-ой форме;

ординаты j-ой формы колебаний;

распределение инерционных нагрузок Sij для каждого i-го уровня расчетной схемы по высоте по j-ой форме колебаний.

Г.2.3 Для проведения нелинейного статического расчета многомассовой системы в качестве внешнего воздействия принимается распределение инерционных нагрузок Sij по j-ой форме колебаний. Инерционные нагрузки Sij по j-ой форме колебаний пошагово прикладываются в каждый i-й уровень расчетной схемы по высоте. При этом ММС должна отражать нелинейное деформирование материалов конструкций верхнего строения, фундамента, а также нелинейную жесткость и демпфирование грунтового основания.

Г.2.4 В результате нелинейного статического расчета определяют значения перемещений din для каждого из i уровней на каждом n-м шаге нагружения. По этим значениям строят графики зависимостей «поперечная сила Si – перемещение di» для каждого i-го уровня (этажа) расчетной модели.

Г.2.5 Спектр несущей способности ММС для j-й формы колебаний строится в координатах «спектральное ускорение Saj – спектральное перемещение Sdj» (рисунок Г.1, а) с использованием следующих зависимостей:

где mi – масса, сосредоточенная в уровне i-го уровня (этажа) расчетной модели;

dij – горизонтальное перемещение в уровне i-го уровня (этажа) расчетной модели при действии инерционных нагрузок Sij по j-ой форме колебаний.

Г.2.6 Для преобразования СНС в зависимость «нагрузка Sосн – перемещение Sd» (рисунок Г.1, б), значение спектрального ускорения Saj умножается на значение эквивалентной массы ЭОМС, соответствующее j-ой форме, вычисленное по зависимости:

ДБН В.1.1-12-201Х а) в координатах «спектральное ускорение Sa - спектральное перемещение Sd»;

б) спектр, преобразованный для ЭОМС, в координатах «сдвигающая сила Sосн перемещение Sd».

Г.2.7 Нелинейная реакция ММС в виде перемещения верха здания d t* определяется далее с использованием одного из следующих подходов:

2) графического метода на основе неупругих спектров реакций – в Г.2.8 Для полученного значения перемещения d t* определяются перемещения и перекосы в уровне разных отметок (этажей) ММС на основе диаграмм деформирования этажей расчетной модели (см. Г.2.4). Проверяется прочность конструкций здания и соответствие вычисленных перекосов допустимым значениям (см. таблицу 6.8).

Г.2.9 Учет влияния высших форм при определении перемещений и усилий в элементах конструкций здания выполняется по зависимостям раздела 6, или с использованием приведенного распределения горизонтальных сейсмических нагрузок S i, учитывающего вклад каждой учитываемой формы в общую реакцию системы.

Приведенное распределение S i допускается принимать в виде:

где S1i и S i - внешние горизонтальные сейсмические нагрузки, приложенные к i-му уровню здания или сооружения, соответственно, по первой форме и с - коэффициент приведенной формы для i-го уровня:

где – коэффициент j-й формы, определяемый по формуле (6.5).

Использование формул (Г.4) и (Г.5) позволяет построить СНС с учетом влияния высших форм колебаний в результате единственного нелинейного статического расчета ММС.

акселерограммами землетрясений Г.3.1 При наличии акселерограмм строительной площадки или при использовании набора рекомендуемых акселерограмм (см. таблицу 6.10) проводят нелинейный динамический расчет ЭОМС.

Г.3.2 ЭОМС характеризуется следующими параметрами:

эквивалентная масса Мj – определяется по зависимости Г.3;

круговая частота 1 и период Т1 собственных колебаний – определяются по следующим зависимостям:

где К1 – начальная жесткость ЭОМС;

Мj - эквивалентная масса ЭОМС.

Г.3.3 Изменение жесткости ЭОМС определяется спектром несущей способности в координатах «нагрузка Sосн – перемещение Sd», полученным в результате НСР согласно Г.2.6.

Г.3.4 Для удобства применения в расчете данная зависимость может быть представлена в виде идеализированной билинейной зависимости (рисунок Г.2).

Рисунок Г.2 – К определению параметров идеализированной диаграммы состояния Для этого принимается в качестве максимального нелинейного перемещения значение b dm и соответствующий предел текучести эквивалентной одномассовой системы Fy* Fmax. Как видно из рисунка Г.2, перемещение, соответствующее пределу текучести, равно: dT c b a. Площадь трапеции под идеализированной диаграммой зависит от одного неизвестного а:

Неизвестное значение а определяют, исходя из равенства площадей под реальной и идеализированной диаграммами. Для этого реальную диаграмму заменяют кусочно-линейной. Площадь под реальной кривой равна сумме площади одного треугольника S и сумме площадей нескольких трапеций S трi. Равенство площадей под идеализированной и реальной кривыми:

ДБН В.1.1-12-201Х Параметр а определяется из (Г.8). Перемещение, соответствующее пределу текучести равно: dT c b a.

Г.3.5 Результатом нелинейного динамического расчета является сейсмическая реакция ЭОМС в виде перемещения d t*, которое соответствует перемещению ММС в уровне, для которого величина ij=1, где ij – коэффициент j-й формы, зависящий от ее ординат и от места приложения нагрузки (уровень i-го этажа), согласно (6.4) и (6.5).

зданий с использованием СНС Нелинейные перемещения ММС могут быть определены графическим методом, что представляет практический интерес. Метод заключается в сравнении СНС, полученного для ММС в результате нелинейного статического расчета, и спектров реакции нелинейного осциллятора, построенных на основе графиков спектрального коэффициента динамичности для грунтов первой, второй и третьей категории по сейсмическим свойствам (рисунок 6.2).

В Приложении Д (рисунок Д.1) приведены графические зависимости спектральных коэффициентов динамичности осцилляторов от периодов собственных колебаний и различных коэффициентов податливости, полученные на основе графиков спектральных коэффициентов динамичности.

Коэффициент податливости определяется на основе следующего отношения:

где dm - максимальное перемещение ММС по результатам НСР;

dТ – перемещение ММС, соответствующее пределу текучести ММС.

Значения dm и dТ определяются при условии представления ММС в виде идеализированной упругопластической системы (рисунок Г.3). При этом используются следующие положения.

Рисунок Г.3 - Зависимость «нагрузка - перемещение» упругопластической системы (а) и сравнение сейсмических реакций упругопластической системы и соответствующей ей Коэффициент редукции (снижения сейсмической реакции за счет проявления нелинейных свойств) R конструкции определяется по формуле:

где R0 и d0 – упругая реакция и соответствующее ей перемещение при колебаниях здания во время землетрясения. Они также являются максимальными реакциями соответствующей линейной системы (СЛС), имеющей жесткость, равную начальной жесткости упругопластической системы RТ и dТ – предел текучести и соответствующее ему перемещение.

Билинейная идеализация СНС многомассовой системы осуществляется согласно Г.3.4.

Коэффициент неупругой деформации, определенный как отношение между деформациями неупругой и соответствующей линейной системы, связан с и R следующим образом:

Ускорение текучести при известных пределе текучести RТ и модальной массе М равно:

Соотношения между, R и периодом колебаний Ті здания или сооружения имеют следующий вид:

где Tа, Tb и Tс – границы зон (периоды) на графике спектральных коэффициентов динамичности, соответствующие чувствительности динамической системы к амплитудам ускорений, скоростей и перемещений при Графические зависимости, построенные по формуле (Г.14), приведены на рисунке Г.4.

Рисунок Г.4 – Зависимость коэффициента редукции R от коэффициента податливости зданий с различными периодами собственных колебаний Т ДБН В.1.1-12-201Х Соотношения (Г.14) были использованы при построении графиков коэффициентов динамичности (см. Приложение Д), которые позволяют определять сейсмические нагрузки на здания и сооружения с учетом нелинейного деформирования материалов конструкций.

Рисунок Г.5 демонстрирует пример определения нелинейных перемещений и коэффициентов податливости зданий с заданным периодом собственных колебаний Т1 = 0,65с и тремя разными значениями предела текучести, которые определены на основе СНС по результатам нелинейного статического расчета пространственной ММС.

Рисунок Г.5 - Определение нелинейных перемещений в зависимости от коэффициентов податливости трех зданий (A, B и C) с заданными значениями перемещений текучести (dT) по графической зависимости «спектральное ускорение Sa - спектральное перемещения Sd» для грунтов 2-й категории по сейсмическим свойствам и интенсивности землетрясения 7 баллов Радиальные линии на графике «Sa - Sd» соответствуют значениям квадрата круговой частоты, по которой определяется период собственных колебаний ЭОМС.

Период ЭОМС в виде идеализированной упругопластической системы может быть определен по следующей зависимости:

Горизонтальные ветви графиков несущей способности зданий пересекают кривые спектров неупругих реакций в одной или более точках. Разделив перемещения Sd в каждой точке пересечения графиков на перемещения, соответствующее предела текучести здания dТ (зависимость Г.10), получаем значение коэффициентов податливости и нелинейных перемещений:

В одной из точек пересечения расчетный коэффициент согласовывается (близок или равен) значению коэффициента податливости графика спектра неупругой реакции. Таким образом, расчетные коэффициенты податливости зданий с периодом Т1 = 0,65 с и тремя значениями перемещений, соответствующих пределу текучести соответственно.

Полученная точка пересечения двух графиков отвечает нелинейному перемещению d t*. Целевые нелинейные перемещения зданий А, В и С, соответственно, составляют: d1 = 0,0225 м; d2 = 0,0315 м; d3 = 0,024 м.

Значения d t* можно определить на основании следующих зависимостей:

Для зданий с периодами Т1 меньшими или равными Тс (правая крайняя точка горизонтального участка графика спектрального коэффициента динамичности нелинейное перемещение верха здания определяется по Для зданий с периодами Т1 большими Тс нелинейное перемещение определяется по формуле:

Г.5 Методика определения жесткостей железобетонных конструкций с учетом имеющихся трещин Г.5.1 При выполнении оценки сейсмостойкости эксплуатирующихся зданий и сооружений с учетом их фактического технического состояния жесткости плосконапряженных стеновых и стержневых железобетонных конструкций с учетом имеющихся трещин допускается определять методом единичных полосок с использованием теории составных стержней А.Р. Ржаницына [4].

Г.5.2 На рассчитываемую конструкцию наносится реальная схема трещин (рисунок Г.6). С помощью метода сечений вырезается вертикальная единичная полоска (рисунки Г.6 и Г.7), которая рассчитывается по схеме составного стержня с монолитными швами при отсутствии трещин и податливыми швами – при наличии трещин в конструкции. Определяется работа W1 усилий выделенной вертикальной единичной полоски (при использовании метода конечных элементов единичный размер заменяется на значение X ) без наложения схемы трещин, а также определяется работа W2 усилий той же единичной полоски с учетом выявленной схемы трещин от сейсмического воздействия (или схемы «конверта»).

Разность работ W W1 W 2 распределяется на соседние конечные элементы, прилежащие сверху и снизу к трещинам. При этом новые значения толщины b конечных элементов, прилегающих к трещинам, определяются по формуле:

где W i – сумма работ в горизонтальных полосах, прилегающих к трещинам в пределах выделенной вертикальной полоски;

W – полученная разность работ;

b1 – начальная толщина конечного элемента.

Количество вертикальных полосок может быть полным (в пределах всей конструкции) или неполным – достаточно использовать шесть вертикальных полосок, а промежуточные значения b k определяют по линейной интерполяции.

ДБН В.1.1-12-201Х Рисунок Г.6 - К расчету плоско напряженных железобетонных конструкций с оконными и дверными проемами на сейсмические воздействия Г.5.3 Методика позволяет определять жесткости конструкций и этажей зданий и сооружений, состоящих из железобетонных плосконапряженных и стержневых конструкций с трещинами, по двум вариантам.

Г.5.3.1 Первый вариант выполняется без изменения первоначально задаваемого порядка и номеров плоских конечных элементов (КЭ), на которые разбивается плосконапряженная конструкция для расчета по МКЭ. При этом, в КЭ, прилегающих к трещинам-диагоналям, уменьшается толщина, определяемая из условия равенства работ в специально выделяемых единичных полосках по модели составного стержня и по модели эквивалентной плосконапряженной конструкции.

Алгоритм расчета предполагает наличие итерационного процесса, регулируемого достигнутой точностью толщины отмеченных КЭ и динамических характеристик здания и сооружения.

Г.5.3.2 Второй вариант определения жесткости зданий и сооружений с плоско напряженными и стержневыми конструкциями основан на специальном приеме моделирования трещин-щелей, которые располагаются по диагоналям конструкции (см. рис. Г.6 и Г.8). При этом арматурные стержни плосконапряженных конструкций моделируются дополнительными КЭ, а также учитывается раскрытие и закрытие трещин с учетом имеющихся возможностей вычислительных комплексов на основе МКЭ.

б – расчетная модель для уточнения жесткости выделенных зон;

1 – границы горизонтальных полосок; 2 – трещины; 3 – абсолютно жесткие торцевые Рисунок Г.8 - К расчету стержневых железобетонных конструкций на сейсмические Г.5.4 Жесткость стержневых конструкций на участках с наклонными трещинами, в том числе с пересекающимися трещинами (характерными при сейсмических воздействиях для опорных участков и узлов сопряжений) определяется с помощью специальной расчетной модели плосконапряженных конструкций (см. рисунок Г.8).

Жесткость отмеченных участков (полос) заменяется эквивалентной жесткостью:

где W3 - работа усилий выделенного участка (полосы).

Итерационный процесс заканчивается при достижении заданной погрешности B1 ( ).

На участках с нормальными трещинами жесткость стержневых железобетонных конструкций определяется с использованием значения изгибающего момента М и радиуса кривизны, по нормативной методике согласно ДБН В.2.6-98 для соответствующей рассматриваемой i-ой зоны (участок рекомендуется разделять на 4 зон):

ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ГРАФИКИ НЕУПРУГИХ СПЕКТРОВ РЕАКЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

а - для I-й, б - для II-й, в – для III-й категорий грунта по сейсмическим свойствам, Рисунок Д.1 - Зависимости коэффициентов динамичности от периодов собственных колебаний Т и коэффициентов податливости =1, 2, 4, (соответствующие графики 1, 2, 3 и 4) здания или сооружения а - для I-й, б - для II-й, в – для III-й категорий грунта по сейсмическим свойствам, Рисунок Д.2 - Графики «Sa - Sd» при сейсмических воздействиях интенсивностью 7 баллов и разных коэффициентах податливости здания или сооружения ДБН В.1.1-12-201Х а - для I-й, б - для II-й, в – для III-й категорий грунта по сейсмическим свойствам, Рисунок Д.3 - Графики «Sa - Sd» при сейсмических воздействиях интенсивностью 8 баллов и разных коэффициентах податливости здания или сооружения а - для I-й, б - для II-й, в – для III-й категорий грунта по сейсмическим свойствам, Рисунок Д.4 - Графики «Sa - Sd» при сейсмических воздействиях интенсивностью 9 баллов и разных коэффициентах податливости здания или сооружения ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

РАСЧЕТ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МОДЕЛЕЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ СЛОЖНОЙ

КОНФИГУРАЦИИ С УЧЕТОМ НЕРАВНОМЕРНОГО ПОЛЯ КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА

Е.1 Рекомендации настоящего приложения относятся к зданиям преимущественно прямоугольной формы в плане, у которых в связи с наличием диафрагм и податливостью дисков междуэтажных перекрытий возможно появление крутильных и изгибных в плане форм собственных колебаний (рисунок Е.1).

Исследования пространственных моделей зданий различных конструктивных схем показывают, что наиболее распространенные типы форм по высоте и в плане могут быть представлены указанными на рисунке Е.1.

СХЕМА ТРИ ПЕРВЫЕ ФОРМЫ КОЛЕБАНИЙ ЗДАНИЯ

Рисунок Е.1 - Первые три формы колебания зданий различных конструктивных схем Е.2 Определение проекций сейсмический сил Skij на направление j сейсмической нагрузки Ski при i-ой форме колебаний, действующей на элемент весом Qk, отнесенный к точке k модели здания (см. рис. 6.1 в разделе 6), производится по формуле:

6.3.1 настоящих норм.

Коэффициенты форм kij определяются по формуле:

где Ukij - проекции перемещений точек k по трем взаимно ортогональным cos(Ukij, U 0 ) - косинусы углов между направлениями вектора сейсмического fkj – ординаты поля колебаний грунта, определяемые по формулам:

- для горизонтального направления 1 сейсмического воздействия - для горизонтального направления 2 сейсмического воздействия - для вертикального направления 3 сейсмического воздействия M1(t), M2(t), М3(t) - волновые спектральные коэффициенты, определяемые в vs - скорость распространения поперечных сейсмических волн в грунте (м/с); принимается по данным микросейсморайонирования площадки хk, yk - горизонтальные координаты точки k, м;

- соотношение между максимальными ускорениями грунта при вертикальных и горизонтальных колебаниях ( =0,5…0,75);

Е.3 Расчетные графики для Mj(L/vs), осредненные по ансамблям акселерограмм сейсмического воздействия интенсивностью 7 и 8 баллов приведены на рисунке Е.2: M1 - для поступательных, M2 - для крутильных, M3 - для изгибных в плане колебаний.

Е.4 Схема действия бегущей сейсмической волны на здания регулярного типа (каркасные здания рамной конструктивной схемы, жилые крупнопанельные, кирпичные, крупноблочные) приведены на рисунке Е.3.

ДБН В.1.1-12-201Х Таблица Е.1 - Волновые спектральные коэффициенты M1(t), M2(t), М3(t) М1 – для поступательных, М2 – для крутильных, М3 – для изгибных в плане колебаний Рисунок Е.2 – Зависимости волновых спектральных коэффициентов М от отношения длины здания L к скорости сейсмической волны в грунте Vs а) поступательные колебания; б) вращательные колебания;

Рисунок Е.3 – Схемы действия бегущей сейсмической волны длиной ДБН В.1.1-12-201Х Таблица Е.2 - Скорости распространения волн в грунте Скальные Известняки, сланцы, песчаники нарушенные 0,9-1, Полускальные Крупнообломочные Гравийные из кристаллических пород 0,7-1, Песчаные Глинистые Насыпные и почвенные Обводненные

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА НАЗНАЧЕНИЯ УРОВНЕЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ/

КЛАССОВ ПОСЛЕДСТВИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ДБН В.1.1-12 и ДБН В.1.2- ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ И

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД (С УЧЕТОМ КРУЧЕНИЯ)

И.1 В расчетах, как правило, должны использоваться расчетные модели:

а) здания (сооружения), в том числе – расчетные статические модели (РСМ) и расчетные динамические модели (РДМ);

б) расчетная модель воздействия (РМВ).

И.2 Расчетная статическая модель здания (сооружения) представляет собой безинерционную упругую систему, сформированную из любого типа конечных элементов и моделирующую жесткость несущих конструкций здания (сооружения).

В общем случае узлы конечных элементов могут иметь шесть степеней свободы:

три перемещения и три угла поворота.

РСМ служит для определения жесткостных характеристик здания (сооружения) и построения матрицы жесткостей (или податливости).

Расчетная динамическая модель представляет собой упругую систему, содержащую инерционные элементы. РДМ служит для решения задач динамики здания (сооружения).

При переходе от пространственных РСМ к пространственным РДМ следует стремиться к тому, чтобы динамические модели были геометрическим аналогом РСМ.

В этом случае массы конечных элементов приводятся к узлам модели.

И.3 Для зданий (сооружений), простой геометрической формы с симметричным расположением масс и жесткостей с наименьшим размером в плане не более 30 м, допускается использование упрощенных РСМ и РДМ, представляющих собой невесомую вертикальную многоэлементную консоль с сосредоточенными массами, расположенными в уровнях перекрытий (рисунок И.1).

Элементы консоли моделируют принятые вертикальные конструктивные системы здания (сооружения): каркас, диафрагмы, несущие стены или ограждающие конструкции, участвующие в работе, и т.п.

И.4 Сейсмическое воздействие является случайным не только во времени, но и в пространстве. Оно должно быть определено в той области пространства, в которой определена РДМ здания (сооружения).

Параметрами, определяющими сейсмическое воздействие, являются:

- инвариантная (независимая от ориентации в пространстве) интенсивность векторов воздействия;

- спектральный состав;

- ориентация векторов воздействия в пространстве.

При расчете зданий (сооружений) возможны два способа определения пространственных моделей воздействия:

- дифференцированная РМВ, когда отдельно для каждой точки грунтового основания задается вектор перемещений;

- интегральная РМВ, когда в пределах массива грунтового основания выполнено осреднение и его движение в пространстве как единого целого, определено вектором ускорения поступательного перемещения и вектором углового ускорения ротации.

в виде невесомой вертикальной многоэлементной консоли пространственная РМВ:

а) параметры воздействия относятся к некоторой области пространства («массиву») с геометрическими размерами, соизмеримыми с размерами здания (сооружения) в плане;

б) движения "массива" как единого целого определяется двумя интегральными характеристиками:

- вектором ускорения поступательного движения X X (t ), (i = 1, 2, 3);

вектором углового ускорения вращения (ротации) 0 i 0 (t ), (i = 1, 2, 3);

в) интенсивность угловых ускорений ротации принимается равной где w =2 10-2; 6 10-2 и 9 10-2 (м-1) для грунтов, соответственно, I, II и III категорий по сейсмическим свойствам согласно таблицы 5.1.

Значения определяются по графикам рисунка И.2 или вычисляются по формуле:

ДБН В.1.1-12-201Х где В - меньший размер здания (сооружения) в плане;

= -8 10-4, -4,8 10-3 и -1,2 10-2 (1/м-1) для грунтов I, II и III категорий согласно таблице 5.1.

г) спектральный состав воздействия учитывается спектром реакции здания (сооружения), поступательного и вращательного движения «массива»;

д) Ускорения поступательного и вращательного движения зависят от геометрических размеров "массива" и учитываются согласно указаниям И.6;

И.5 Значение крутильной сейсмической нагрузки (сейсмического момента) Mijk по i-ой форме колебаний в точке k по j-му направлению определяется по формуле где k1, k2, А, i – принимаются согласно п. 6.7;

g - ускорение силы тяжести;

- момент инерции массы k-ой точки относительно j-ой оси.

И.6 Коэффициент Кz, учитывающий размеры здания (сооружения) в плане;

определяется по рисунку И.3 или вычисляется по следующей формуле:

где В - меньший размер сооружения в плане;

= -7,2 10-3, -1 10-2 и -1,6 10-2 (м-1) для I, II и III категорий грунтов по сейсмическим свойствам в соответствии с таблицей 5.1.

где Zijp —суммарное (с учетом поступательного движения и ротации) перемещение р-й массы по направлению j-й координатной оси при колебаниях по i-й форме, которое определяется как Символы, определяющие расстановку компонентов следующим образом:

xjp (j = 1, 2, 3, p = 1, 2,…, n) — координаты p-ой массы;

ДБН В.1.1-12-201Х Система координат, в которой задаются значения xjp, имеет начало на уровне поверхности земли в точке, расположенной в середине контура опорной системы здания (сооружения) (например, в центре тяжести его фундаментной плиты).

сейсмического воздействия X 0 и 0 в пространстве и принимаются в расчет из условия наиболее опасного для конкретной конструкции сооружения направления воздействия.

И.8 Для всех сооружений, кроме указанных в 1, а) таблицы 6.2, расчетное значение крутильной сейсмической нагрузки, приходящейся на здание (сооружение) в точке k следует определять по формуле:

где Lok – значение «суммарного момента»2 в точке k здания (сооружения) от системы крутильных сейсмических нагрузок (сейсмических моментов), определенных

ПРИЛОЖЕНИЕ К

УЧЕТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ РАСЧЕТЕ УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ

К.1 При расчете устойчивости склонов учитывается массив, слагающий склон, который предположительно при сейсмическом воздействии может быть неустойчивым и смещаться по различным поверхностям скольжения.

К.2 Учёт сейсмических воздействий при расчёте устойчивости подпорных стен и склонов для сооружений с классом последствий отказа функционирования СС-1, ССдопускается производить по плоским расчетным схемам.

К.3 Категория грунта основания массива по сейсмическим свойствам определяется в пределах 10 метрового слоя, расположенного непосредственно под вероятной поверхностью скольжения.

К.4 При расчете устойчивости склонов сейсмические силы учитываются для районов с сейсмичностью 6 баллов и выше.

К.5 Расчетное значение горизонтальной сейсмической (инерционной) нагрузки S0ki, приложенной в центре тяжести фрагмента грунтового массива определяется по формуле 6.3. Значения спектрального коэффициента динамичности i и коэффициента ki для упрощенных расчетных схем допускается принимать равными 1,0.

К.6 Расчет устойчивости склонов ведется по двум схемам приложения сейсмического воздействия к расчетным блокам:

- горизонтальное сейсмическое воздействие при угле между вектором сейсмического воздействия и горизонтальной плоскостью 0°;

- наклонное сейсмическое воздействие при угле между вектором сейсмического и горизонтальной плоскостью 30.

К.7 Приложение сейсмической нагрузки производится по направлению, увеливающему сдвигающие усилия.

К.8 При наклонном сейсмическом воздействии горизонтальная составляющая сейсмической нагрузки определяется путем умножения значения, полученного по К. на cos 30, а вертикальная составляющая – на sin 30. При этом положительные значения вертикальной составляющей принимаются для активной части склона, отрицательные – для контрфорсной части.

И.9 Общее увеличение сдвигающих сил при наклонном сейсмическом воздействии на склон равно сумме: горизонтальной составляющей сейсмической нагрузки и дополнительных сдвигающих сил, возникающих в следствии пригрузки склона вертикальной составляющей сейсмической нагрузки.

ДБН В.1.1-12-201Х

ПРИЛОЖЕНИЕ Л

БИБЛИОГРАФИЯ

1. ATC-40. Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings - Volume 1 and 2, Applied Technology Council. Report No. SSC 96-01, Seismic Safety Commission, Redwood City, CA. – November 1996. (Оценка и повышение сейсмостойкости бетонных зданий Части 1 и 2. Технический совет Комиссии по сейсмической безопасности штата Калифорния, США) 2. FEMA 273. Federal Emergency Management Agency. NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Washington, D.C. – October 1997. (Руководящие принципы по восстановлению сейсмостойкости зданий. Федеральное агентство США по вопросам чрезвычайных ситуаций) 3. FEMA 356. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings.

American Society of Civil Engineers (ASCE), Washington, D.C. - November 2000.

(Престандарт и замечания относительно восстановления сейсмостойкости зданий.

Американское Общество Гражданских Инженеров, США) 4. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. – М.: Стройиздат, 1986. – 316 с.

5. Перечень видов деятельности и объектов, составляющих повышенную экологическую опасность (утвержден постановлением Кабинета министров Украины от 27.06.1995 г. № 554).

6. Методика оценки убытков от последствий чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера (утверждена постановлением Кабинета Министров Украины от 15.02.2002 г. №175).

7. Положение про паспортизацию потенциально опасных объектов (утверждены приказом МЧС Украины от 18.12.2000 г. №338 и зарегистрированы в Минюсте Украины 01.09.2005 г. под №920/11250.

8. Закон Украины «Про объекты повышенной опасности» от 18.01.2001 г. №2245-ІІІ.

9. Закон Украины «Про Гражданскую оборону Украины».

10. Порядок и правила проведения обязательного страхования гражданской ответственности субъектов хозяйственной деятельности за вред, который может быть причинен пожарами и авариями на объектах повышенной опасности, деятельность которых может привести к аварии экологического и санитарноэпидемиологического характера (утверждены постановлением Кабинета министров Украины от 16.10.2002 г. №1788).

Ключевые слова:

Сейсмические районы Украины, сейсмическая опасность, интенсивность землетрясения, сейсмическое микрорайонирование, сейсмостойкость, здания и сооружения, динамическая паспортизация, линейноспектральный метод, спектральный коэффициент динамичности, прямой динамический метод, акселерограмма, метод спектра несущей способности, сейсмоизоляция и сейсмозащита, транспортные и гидротехнические сооружения, восстановление, усиление и реконструкция зданий первый заместитель директора ГП НИИСК заведующий лабораторией ГП НИИСК