 |
2.3. Методы расчетов и их применение
|
|
|
|
2. 3. Методы расчетов и их применение
Расчеты сооружений на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий следует выполнять с использованием:
- спектрального метода;
- прямого динамического метода с применением инструментальных записей ускорений грунта при землетрясениях или стандартного набора синтезированных акселерограмм.
Применяемые методы расчета на сейсмические воздействия приведены в таблице 2. 3. 1. Расчеты по спектральному методу следует выполнять для всех зданий и сооружений. В случае несовпадения результатов расчета по спектральному методу и прямому динамическому методу следует принимать более невыгодное решение (при этом расчетные сейсмические нагрузки принимаются не ниже нагрузок, определенных по спектральному методу).
Таблица 2. 3. 1
Для зданий и сооружений простой геометрической формы с симметричным и регулярным расположением масс и жесткостей расчетные сейсмические нагрузки следует принимать действующими горизонтально в направлении, как правило, продольной и поперечной оси плана здания или сооружения. Действие сейсмических нагрузок в указанных направлениях следует принимать раздельно.
При расчете сооружений с несимметричным и нерегулярным расположением масс и жесткостей следует учитывать наиболее опасные для данной конструкции или ее элементов направления действия сейсмических нагрузок. В тех случаях, когда определение опасного направления действия сейсмической нагрузки вызывает затруднения, рекомендуется выполнять независимые расчеты конструкции при трех взаимно ортогональных направлениях действия сейсмических сил.
2. 4. Спектральный метод расчета
|
|
|
При определении расчетных значений горизонтальных сейсмических нагрузок на здания и сооружения высотой Н, превышающей в два и более раз
его ширину В и длину L допускается принимать расчетную схему (рисунок 2. 4. 1, а) в виде многомассового упруго-деформируемого консольного стержня, жестко заделанного в основании, несущего сосредоточенные массы весом Qk, на уровне перекрытий, и совершающего колебательное движение по одному из направлений (х или у) [22].
Рисунок 2. 3. 1 - Расчетные схемы зданий и сооружений
a - в виде многомассового консольного стержня;
б - в виде многомассовой перекрестной системы;
в - в виде пространственной динамической модели.
При ширине сооружения В, меньшей в три и более раз двух других его размеров (Н и L) допускается принимать расчетную схему (рисунок 2. 4. 1, б) в виде многомассовой упруго-деформируемой перекрестной системы с сосредоточенными в узлах массами, расположенными на уровне перекрытий.
Как правило, рекомендуется использовать пространственные расчетные динамические модели с сосредоточенными в узлах массами (рисунок 2. 4. 1, в).
Расчетное значение горизонтальной сейсмической нагрузки Sik, приложенной к точке k и соответствующее i-ой форме собственных колебаний здания или сооружения, следует определять по формулам (1) и (2) [1]. В этих формулах используется коэффициент допускаемых повреждений k1 , физический смысл которого – величина, обратная коэффициенту допускаемых повреждений 1/k1 , есть мера резерва несущей способности сооружения.
2. 5. Прямой динамический метод расчета с применением
расчетных сейсмических воздействий как функций времени
Прямые динамические расчеты зданий и сооружений следует выполнять с использованием расчетных акселерограмм ai(t) = Аi уi(t), где i - номер составляющей вектора колебаний; Аi -максимальное значение амплитуды ускорений; y(t) - нормированная на единицу функция, описывающая колебание грунта во времени.
|
|
|
При проектировании особо важных объектов в прямых динамических расчетах следует использовать расчетные акселерограммы, построенные для заданной вероятности непревышения максимальных сейсмических воздействий, соответствующей карте ОСР. Расчетные акселерограммы строятся на основе инструментальных записей сильных и промежуточных по величине землетрясений, зарегистрированных непосредственно на строительной площадке, либо в условиях, близких к условиям площадки проектируемого здания или сооружения. Величины Аi в этом случае определяются с помощью работ по уточнению сейсмической опасности площадки [22].
При проектировании нетиповых и ответственных зданий и сооружений в прямых динамических расчетах допускается использование синтезированных расчетных акселерограмм, построенных с учетом условий площадки и ее положения, относительно опасных сейсмогенных зон. При отсутствии инструментальных записей для генерации расчетных акселерограмм могут использоваться расчетные методы и данные о приращении сейсмической балльности за счет влияния местных грунтовых условий площадки, полученные при проведении ее сейсмического микрорайонирования.
При проектировании зданий и сооружений, не привязанных к конкретной площадке, в прямых динамических расчетах рекомендуется использовать пакет трехкомпонентных синтезированных акселерограмм, которые были построены на основе записей колебаний грунтов, зарегистрированных в разных регионах страны с помощью цифровых сейсмостанций.
Амплитуды синтезированных акселерограмм в зависимости от сейсмичности площадки необходимо умножать во всех случаях при выполнении прямых динамических расчетов зданий и сооружений на масштабный коэффициент К соответственно.
Максимальные значения ускорения относятся к горизонтальным составляющим колебаний. При отсутствии инструментальных записей значения вертикальных ускорений основания допускается принимать равными 0, 7 от значений горизонтальных ускорений.
При проведении прямых динамических расчетов с использованием набора синтезированных акселерограмм необходимо принимать в качестве расчетных акселерограммы, преобладающие периоды которых близки к периодам собственных колебаний здания по первой форме.
|
|
|
Рекомендации по выбору расчетных акселерограмм должны учитывать соответствия для конкретной площадки по основным сейсмологическим параметрам:
- магнитуде;
- эпицентральному расстоянию;
- глубине и механизму очага;
- грунтовым условиям и др.
Значения сейсмических нагрузок, перемещений и деформаций конструкций следует определять с учетом особенностей нелинейного деформирования конструкций.
При раздельном использовании в расчетах зданий и сооружений на действие горизонтальных и вертикальных компонент акселелограмм следует принимать наиболее опасные направления сейсмических воздействий.
Прямые динамические расчеты зданий с системами сейсмоизоляции, с адаптивными системами сейсмозащиты, динамическими гасителями колебаний, демпфирующими устройствами и другими сейсмозащитными элементами следует выполнять при научном сопровождении и при участии организаций, имеющих лицензию на выполнение такого вида работ.
|
|
|
