1.2.2 Нормирование сейсмических нагрузок по спектральной методике

Спектральная методика принята в настоящее время в качестве основной в нормативных документах на проектирование и строительство сейсмостойких сооружений. Эта методика регламентируется строительными кодами большинства стран и в частности СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах»[1].

При разработке нормативного варианта спектральной методики в основу расчета положена формула определения инерционных сейсмических нагрузок (2.3). Однако входящие в нее параметры определены эмпирически на основе имеющегося опыта прошлых землетрясений.

В соответствии с действующим СНиП формула для определения инерционных сейсмических нагрузок s_ij на массу m_i, по j-й форме колебаний имеет вид:

(4)

В формулу (4) введены два дополнительных коэффициента:

К_к — конструктивный коэффициент;

K₁ — коэффициент, названный при обосновании последней редакции норм коэффициентом предельных состояний.

Кроме того анализ записей землетрясений и повреждаемости сооружений, эксплуатируемых в различных грунтовых условиях, позволил дифференцировать зависимость β_i (T_j) по грунтам I, II и III категорий (i — категория грунта). Соответствующие зависимости β_i (T_j) приведены на рис. 2.

Рис. 2 – Нормативные кривые динамичности.

Согласно имеющимся теоретическим разработкам коэффициент K_ψ в общем случае должен приниматься различным для разных форм колебаний. Однако в настоящее время отсутствуют апробированные методы задания параметров затухания различных конструктивных элементов сооружений и основания. В связи с этим в действующих СНиП вводится осредненный коэффициент К_ψ одинаковый для всех форм колебаний и назначаемый по опыту прошлых землетрясений.

Конструктивный коэффициент К_к вводится для сооружений, конструктивные особенности которых существенно отличают их работу при землетрясениях от работы сооружений массовой застройки (жилых и промышленных зданий средней этажности).

Оценивая в целом нормативную методику определения сейсмических нагрузок, следует отметить, что несмотря на обилие допущений при ее построении, эта методика удовлетворительно согласуется с имеющимся опытом прошлых землетрясений. Это обусловлено тем, что коэффициент динамичности β и другие расчетные коэффициенты назначены с учетом богатого опыта прошлых землетрясений.

1.3 Динамические методы расчета

С конца 70-х годов благодаря развитию вычислительной техники в расчетах сейсмостойкости сооружений начали применять динамические методы. При этом воздействие задается акселерограммой землетрясения ; значения перемещений, скоростей, ускорений и других факторов определяются для каждого момента времени t. Такого рода расчеты используются обычно при оценке сейсмостойкости АЭС, больших плотин и других ответственных сооружений. С 1978 г. возможность динамического расчета по акселерограммам землетрясений была предусмотрена в СНиП СССР.

Однако использование динамических расчетов сооружений при оценке их сейсмостойкости требует большой осторожности. Для правильного понимания и использования результатов динамических расчетов необходимо представлять три аспекта проблемы:

а) общеинженерный, характеризующей место и возможности динамических расчетов при оценке сейсмостойкости сооружений;

б) инженерно-технический, определяющий требования к заданию исходных данных и воздействия для динамических расчетов;

в) формально-математический, анализирующий методы численного решения уравнений динамики.