 |
2.6. Определение сейсмической нагрузки
|
|
|
|
2. 6. Определение сейсмической нагрузки
Расчетное значение горизонтальной сейсмической нагрузки определяется по согласно СП14. 13330. 2011 «Строительство в сейсмических районах»
| (2. 12) |
где: 
– коэффициент, учитывающий назначения сооружения и его ответственность (таблица 3 СП14. 13330. 2011);
– коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений; для ж/б каркаса с диафрагмами и связями (таблица 5 СП14. 13330. 2011);
– значение сейсмической нагрузки для i- формы собственных колебаний, определяемое в предположении упруго деформированных конструкциях, где k–номер изучаемой массы.
| (2. 13) |
– масса, сосредоточенная в перекрытии с номером i;
– ускорение свободного падения;
– коэффициент, зависящий от расчетной сейсмичности строительной площадки (0, 1; 0, 2; 0, 4 для расчетной сейсмичности 7, 8, 9 баллов соответственно);
– коэффициент, зависящий от расчетной сейсмичности;
– коэффициент динамичности, соответствующий k–й форме собственных колебаний, зависящий от периода k-формы колебаний:
| Для грунтов I, II категорий | Для грунтов III категории |
При 
| При
|
– коэффициент, учитывающий способность здания рассеивать энергию (таблица 6 СП14. 13330. 2011);
– коэффициент, зависящий от формы деформации здания при его собственном колебании по k-форме.
Для зданий, рассчитываемых по консольной схеме:
| (2. 14) |
– коэффициент формы, соответствующий i-ой массе при k-ой форме колебаний;
2. 7. Особенности расчета зданий и сооружений с системами активной
сейсмозащиты
Методы расчета зданий и сооружений с системами активной сейсмозащиты базируются на анализе динамических уравнений колебаний моделей при сейсмических воздействиях. Развитие методов расчета неразрывно связано с эволюцией расчетных динамических моделей РДМ и моделей сейсмических воздействий РМВ [22].
|
|
|
На первом этапе большинство подходов были связаны с анализом систем с одной степенью свобод. Это позволило изучить качественные особенности работы систем, выявить физические закономерности и границы их устойчивого деформирования параметры моделей систем и воздействий, определяющих реакции конструкций. На основании исследования одномассовых моделей проанализированы эффекты снижения инерционных нагрузок и повышения диссипативных характеристик, даны оценки технико-экономической эффективности проектных решений зданий и сооружений с новыми системами сейсмозащиты. Преимущества использования одномассовых моделей заключаются также в возможности последующей разработки расчетных алгоритмов и процедур, основанных на спектральном подходе к определению расчетных сейсмических нагрузок на конструкции сооружений. В этом случае представляется возможным свести расчет к привычным для проектировщиков процедурам, принятым в нормативных документах (с определением условных статических расчетных нагрузок по спектральным коэффициентам динамичности β ).
Вместе с тем необходимость математического описания существенно нелинейных эффектов, присущи многим системам сейсмозащиты (сухого и нелинейного трения, геометрической и физической нелинейности работы конструкций, взаимных соударений, мгновенного изменения жесткостных характеристик и др. ) потребовало введения уже на первом этапе специальных зависимостей типа «восстанавливающая сила - перемещение»; дополнительных граничных и начальных условий при переходах от одной стадии работы к другой; проверки устойчивости состояний равновесия и колебаний систем; оценок чувствительности параметров реакции к изменениям параметров моделей и входных воздействий. Например, для систем с выключающимися связями предложены различные, как правило, кусочно-линейные диаграммы деформирования, для систем с кинематическими фундаментами - аналитические выражения для учета гравитационной составляющей восстанавливающих сил. Анализ зданий с системами скользящих и многослойных опор потребовал формулировок граничных и начальных условий перехода от состояний движения (скольжения) к остановкам (залипанию) и наоборот [22].
|
|
|
Дальнейшее развитие методов расчета связано с рассмотрением двух - и трехмассовых моделей, а затем и многомассовых моделей при одно- и двухкомпонентном возбуждении (в горизонтальной плоскости). Временной динамический анализ таких моделей выявил в ряде случаев и существенно скорректировал количественные оценки параметров реакции зданий с системами сейсмозащиты. Уч е т пространственного характера деформирования зданий и сооружений с многомерным представлением сейсмических воздействий встречается лишь в отдельных работах.
Использование такого подхода значительно усложняет процедуры расчета, требует введения дополнительной исходной информации и является задачей будущих исследований.
По результатам расчетов предложены (в аналитической, графической или табличной форме) зависимости параметров реакции систем несущих конструкций (сейсмических нагрузок, ускорений, абсолютных и остаточных перемещений, подвижек в опорах, необратимо расходуемой энергии и др. ) от параметров зданий и элемента сейсмозащиты, динамических характеристик при разных сейсмических воздействиях.
Параллельно развивались вероятностные методы расчета зданий с системами сейсмозащиты при входных воздействиях в виде " белого шума", в виде искусственно смоделированных акселерограмм и других динамических процессах, а также методы расчета с учетом высших форм колебаний.
В соответствии с разработанными рекомендациями по проектированию зданий и сооружений с системами активной сейсмозащиты расчет экспериментальных объектов следует, как правило, выполнять с использованием динамического анализа и записей колебаний грунта при землетрясениях.
|
|
|
Особо следует отметить, что надежность зданий и сооружений, оснащенных системами сейсмоизоляции, в значительной степени зависит от качества выполнения работ.
Для совершенствования методов расчета зданий с системами сейсмоизоляции актуальным вопросом является расширение объема исходной сейсмологической и сейсмометрической информации, в том числе выбор расчетных спектральных и временных воздействий, отражающие особенности конкретных строительных площадок, и учет длиннопериодных колебаний грунтов, а также остаточных явлений в грунтах после землетрясения. Применяемые при расчетах конструкций зданий акселерограммы неполно отражают характер сейсмического воздействия, в этих акселерограммах не содержатся длиннопериодные составляющие.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое собственные колебания?
2. Определение частот собственных колебаний многоэтажного здания.
3. Что такое коэффициенты формы собственных колебаний?
4. Виды расчетных схем, применяемые при сейсмическом расчете зданий.
5. Какие методы расчета на сейсмические воздействия существуют? Их основные принципы.
6. Определение горизонтальной сейсмической нагрузки в уровне перекрытия здания.
|
|
|
