Основные положения расчета сооружений на сейсмические воздействия

2.4 Основные положения расчета сооружений на сейсмические воздействия.

Нормы предусматривают учет сейсмических воздействий в тех случаях, когда величина расчетной сейсмичности I^РАС на площадке строительства составляет 7 баллов и более. Сейсмические воздействия включаются в состав особых сочетаний нагрузок. Гидросооружения, в зависимости от их группы сейсмостойкости и уровня расчетного землетрясения (ПЗ или МВЗ), рассчитываются на сейсмические воздействия методами динамической теории (ДТ) или линейно-спектральной теории (ЛСТ). Cхема использования различных методов расчета сооружений на сейсмические воздействия дана в таблице 2.3

Таблица 2.3 Схема использования методов расчета гидросооружений

на сейсмические воздействия

2.4.1 Сооружения 1-ой группы

Гидросооружения 1-ой группы сейсмостойкости рассчитываются на ПЗ и МВЗ методами динамической теории (ДТ) сейсмостойкости. В этом случае сейсмическое ускорение основания задается РА, представляющей собой в общем случае однокомпонентную, двухкомпонентную или трехкомпонентную (j=1,2,3) функцию времени . Сейсмические воздействия могут задаваться также велосиграммами либо сейсмограммами. Расчеты на ПЗ в рамках ДТ выполняются, как правило, с применением линейного динамического анализа, а на МВЗ - линейного или нелинейного временного динамического анализа.

При выполнении расчетов по ДТ деформации, напряжения и усилия определяются на всем временном интервале сейсмического воздействия на сооружение. При этом в случае применения линейного динамического анализа максимальные и минимальные значения этих величин за весь рассматриваемый временной интервал суммируются со начениями деформаций, напряжений и усилий, полученными от остальных нагрузок и воздействий, входящих в состав особого сочетания нагрузок, включающего сейсмические воздействия.

В расчетах сейсмостойкости сооружений по ДТ используются параметры затухания z, установленные на основе динамических исследований поведения сооружений при сейсмических воздействиях. При отсутствии экспериментальных данных о величинах параметров затухания z допускается применять значения параметров затухания, не превышающими:

0.05 - для бетонных и железобетонных сооружений;

0.15 - для сооружений из грунтовых материалов;

0.08 - для скальных пород оснований;

0.12 - для полускальных и нескальных грунтов оснований.

2.4.2 Сооружения 2-ой группы

Сооружения 2-ой группы сейсмостойкости рассчитываются на ПЗ методами линейно-cпект-ральной теории (ЛСТ). В этих расчетах материалы сооружения и основания считаются линейно-упругими; в поведении системы "сооружение-основание" отсутствует геометрическая или конструктивная нелинейность. Сейсмическое ускорение основания задано постоянным вектором, модуль которого определяется по формуле:

 = k_А^ПЗg A_{500 (}2-3)

где k_А^ПЗ, g, A₅₀₀ - то же, что и в формуле (2-1).

В случаях, когда при расчете сейсмостойкости по ЛСТ система "сооружение-основание" разбита на отдельные дискретные объемы, то в качестве сейсмических нагрузок используются узловые инерционные силы - P_ikj, действующие на элемент сооружения, отнесенный к узлу k, в направлении j при i - ой форме собственных колебаний. В общем случае значения компонент узловых сил P_ikj по трем (j=1, 2,3) взаимно ортогональным направлениям определяются как:

P_ikj = k_f k_H k_y m_k b_i h_ikj (2-4)

где: k_f - коэффициент ответственности сооружения и недопустимости в нем повреждений; k_H - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности сооружения; k_y - коэффициент, учитывающий демпфирующие свойства конструкций; m_k - масса элемента плотины, отнесенная к узлу k, (с учетом присоединенной массы воды).

Для всех гидросооружений принимается k_f =0,50.

Для водоподпорных сооружений принимаются значения коэффициента k_H: 1.0 для сооружений высотой 100 м и более; 0.8 для сооружений высотой 60 м и менее; по интерполяции между значениями 1,0 и 0,8 для сооружений высотой 60 - 100 м.

Значения коэффициента k_yдля бетонных, ж-б и сооружений из грунтов (в скобках): 1,00 (0,70) - при расчетной сейсмичности строительства I^РАС не более 8 баллов; 0,80 (0,65) - при расчетной сейсмичности строительства I^РАС свыше 8 баллов.

Для других видов гидросооружений значения коэффициентов, учитывающих конструктивные особенности и демпфирующие свойства сооружений, допускается принимать на основе опыта проектирования этих сооружении с учетом сейсмических воздействий.  - сейсмическое ускорение основания, определяемое по формуле (2-3); h_ikj - коэффициент формы собственных колебаний сооружения по i-ой форме колебаний:

h_ikj =U_ikj (2-5)

где U_ikj - проекции по направлениям j смещений узла k по i-ой форме колебаний; cos (U_ikj, ) - косинусы углов между направлениями вектора воздействия и перемещениями U_ikj.

b (T_i) (или b_i) - коэффициент динамичности, соответствующий периоду собственных колебаний сооружения T_i по i-ой форме колебаний;

Значения коэффициента динамичности b (T_i) определяются по зависимостям (2-6) - (2-8) или по графикам на рисунке 2-1:

b (T_i) = 1 + T_i (b₀ - 1) /T₁, 0 < T_i <=T₁; (2-6)

b (T_i) = b_0, T₁ < T_i <=T_2; (2-7)

b (T_i) = b_{0 [}T_i/T₂] ^2/3, T₂<T_i; (2-8)

где b_0, T₁, T₂ - параметры, значения которых даны в таблице 2-4.

Примечание: Значение произведения k_yb_ш должно составлять не менее 0,80.

Рис.2-1. Коэффициент динамичности b (T_i) для трех категорий грунтов основания. Обозначения: Кривая 1 - для грунтов I категории; кривая 2 - для грунтов I-II и II категорий; кривая 3 - для грунтов II-III и III категорий

Таблица 2.4 Значения параметров b₀, T_1, T₂

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:

 (2-9)

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

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

q - число учитываемых в расчетах форм собственных колебаний.

Похожие работы

Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС

Скачать

193255

15

1

... , чрезвычайные ситуации на которых могут привести к большим человеческим жертвам и значительному материальному ущербу. 2.  Для расчета последствий чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях Павловской ГЭС, проведена оценка состояния сооружений и рассмотрено местоположение данного объекта. Показано, что некоторые сооружения Павловского гидроузла находятся в изношенном состоянии, ...

Гидротехнические водохозяйственные сооружения

Скачать

43932

3

0

... гидротехнических сооружений: - обеспечение безопасного забора воды из источника водоснабжения, наблюдение и уход за гидротехническими сооружениями и обеспечение их сохранности (от воздействий льда, воды, деформаций грунта и пр.); - Ремонт, восстановление, реконструкция гидротехнических сооружений; - борьба с потерями воды в прудах и каналах; - разработка и осуществление мероприятий по пропуску

Тактика спасательных работ и ликвидации последствий при прорыве плотины водохранилища

Скачать

129772

36

15

... ; Защита личного состава формирований Ее организуют, чтобы не допустить поражения (травмирования) людей при ликвидации последствий затопления после прорыва плотины водохранилища и обеспечить выполнение поставленных задач. В основном задача решается путем соблюдения мер безопасности в ходе спасательных, восстановительных и других неотложных работ. Основными из них являются: разведка, инженерное ...