|
ДБН В.1.1-12:2006
ДЕРЖАВНІ БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ УКРАЇНИ
Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі
БУДІВНИЦТВО У СЕЙСМІЧНИХ РАЙОНАХ УКРАЇНИ
ДБН В.1.1-12:2006
Видання офіційне
Міністерство будівництва, архітектури
та житлово-комунального господарства України
Київ 2006
ДБН В.1.1-12:2006
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ УКРАИНЫ
Защита от опасных геологических процессов, вреднык эксплуатационных влияний, от пожара
СТРОИТЕЛЬСТВО СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ УКРАИНЫ
ДБН В.1.1-12:2006
Издание официальное Министерство строительства, архитектуры
и жилищно-коммунального хозяйства Украины
Киев 2006
РАЗРАБОТАНЫ: ВНЕСЕНЫ И ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ: УТВЕРЖДЕНЫ:
НИИСК (д-р техн. наук, проф. Немчинов Ю.И.; кандидаты техн. наук Марьенков Н.Г., Хавкин А.К., Бамбура А.Н, Тарасюк В.Г., Шарапов Г.В., Поклонский В.Г.; Кисиль А. И., Критов В.А., Матвеев И.В.; инженеры Крищук А.Б., Недзведская О.Г., Бабик К.Н., Богдан В.М., Рыжов Д.И.); ОАО КиевЗНИИЭП (кандидаты техн. наук Гудков Б.П., Поляков Г.П.; инж. Докторова Г.В.); КрымНИИпроект (канд. техн. наук Кукунаев B.C.); Институтом геофизики им. Субботина НАНУ (канд. ф-м. наук А.В. Кендзера; канд. г-м. наук Омельченко В.Д.); Крымским экспертным советом по оценке сейсмической опасности и прогнозу землетрясений (д-р ф-м. наук Пустовитенко Б.Г.; канд. ф-м. наук Кульчицкий В.Е.; м.н.с. Пустовитенко А.А.); НИИАСС (д-р техн. наук, проф. Городецкий А.С; канд. техн. наук Стрелец-Стрелецкий Е.Б.); Одесской государственной академией строительства и архитектуры (д-р техн. наук, проф. Дорофеев B.C.; кандидаты техн. наук Егупов К.В., Шеховцов И.В.); ЧерноморНИИпроект (д-р техн. наук, проф. Пойзнер М.Б.; канд. техн. наук Стецюк В.А.; инженеры Лень СП, Мищенко А.В., Гололобов А.Л., Солодпнкин А.А., Кац А.Д.); ГосДорНИИ (кандидаты техн. наук Коваль П.Н., Ковалев П.Н.); При участии:
Минстроя Украины (арх. Авдиенко А.П., к.т.н. Нечепорчук А.А., инж. Барзилович В.Д.); НИИ Проектреконструкция (д-р экон. наук Онищук Г.И.; инж. Красовский Л.Т.); Крымской академии природоохранного и курортного строительства (д-р ф-м. наук, проф. Бугаевский Г.Н.; Панюков Э.Ф.); СКАД СОФТ (д-р техн. наук, проф. Перельмутер А.В.); Киевсоюздорпроекта (канд. техн. наук Фукс Г.Б.); Института гидромеханики НАНУ (д-р техн. наук, проф. Сеймов В.М.; кандидаты техн. наук Островерх Б.Н., Савицкий О,А.); Института строительной механики (д-ра техн. наук, проф. Баженов В.А., Лизунов П.П.; д-р техн. наук Фиалко С.Ю.); УкрНИИпроектстальконструкция им. В.Н. Шимановского (кандидаты техн. наук Кондра М.П., Лебедич Й.М.; инж. Маньшин М.М.), КрымГИИНТИЗ (канд. техн. наук Кильвандер Э.Я.);
Рабочей группы МНТКС СНГ: Россия (Айзенберг Я.М., Бронштейн В.И., Назаров Ю.П., Уломов В.И., Шестоперов Г.С.); Азербайджан (Оруджев Ф.М.); Армения (Хачиян Э.Е.); Грузия (Габричидзе Г.К.); Казахстан (Ашимбаев М.У., Ицков И.Е); Молдова (Золотков А.С.), Узбекистан (Хакимов Ш.А.); Украина (Гудков Б.П., Немчинов Ю.И.)
Комплект карт общего сейсмического районирования ОСР-2004 - АО, А, В, С разработан Институтом геофизики НАН Украины и утверждён для внедрения в Государственные строительные нормы "Строительство в сейсмических районах Украины" на совместном заседании Межведомственной комиссии по сейсмическому мониторингу и научного совета по проблемам геодинамики и прогнозу землетрясений (протокол №1 от 16 февраля 2006 г.).
Министерством охраны окружающей природной среды Украины (письмо №10061/21/1-5 от 21.10. 2005 г.)
Государственным департаментом промышленной безопасности, охраны труда и горного надзора (письмо № 06-6а/5266 от 20.10.2005 г.) Государственным департаментом пожарной безопасности МЧС Украины (письмо № 21/3/732 от 03.03. 2006 г.)
Управлением технического регулирования в строительстве и Управлением архитектурно-конструктивных и инженерных систем зданий и сооружений
Приказом Минстроя Украины от 23.08.06 № 282
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ УКРАИНЫ
Защита от опасных геологических процессов, вредных эксплуатационных влияний, от пожара
Строительство в сейсмических районах Украины Взамен СНиП 11-7-81*
Дата введения с 2007-01-02
Настоящие Нормы распространяются на проектирование, строительство, реконструкцию и восстановление железобетонных, металлических, каменных, деревянных конструкций зданий и сооружений, возводимых или расположенных на площадках с сейсмичностью 6 баллов и выше.
Требования настоящих Норм обязательны для органов управления, контроля и экспертиз всех уровней.
Требования настоящих Норм не распространяются на проектирование атомных станций.
Настоящие Нормы предусматривают обеспечение сохранности конструкций, выход из строя которых угрожает обрушением здания или его частей. При этом возможны повреждения элементов конструкций, не угрожающие безопасности людей или утрате материальных и культурных ценностей.
При проектировании зданий и сооружений необходимо учитывать требования пожарной безопасности согласно ДБН В Л. 1-7-2002.
Требования настоящих Норм являются минимальными. По требованию заказчика уровень расчетных нагрузок и конструктивных мероприятий может быть повышен по сравнению с требованиями настоящих Норм.
1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Сейсмическая опасность. Учет влияния грунтовых условий
1.1.1 Интенсивность сейсмических воздействий в баллах для района строительства следует принимать на основе списка населенных пунктов Украины (приложение А) и комплекта карт общего сейсмического районирования (ОСР-2004) территории Украины, представленных Институтом геофизики НАН Украины и Крымским экспертным советом по оценке сейсмической опасности и прогнозу землетрясений (приложение Б).
Комплект включает карты:
- карты ОСР: А; В; С - для всей территории Украины в масштабе 1:2500000;
- детальные карты ОСР: АО; А; В; С для территорий АР Крым и Одесской области в масштабе 1:1000000 (врезки к картам ОСР-2004 территории Украины).
Указанная на картах сейсмическая интенсивность относится к участкам со средними по сейсмическим свойствам грунтами (II категории согласно таблице 1.1).
Комплект карт ОСР-2004 территории Украины состоит из трех карт:
- карта ОСР-2004-А соответствует 10 %-й вероятности превышения расчетной сейсмической интенсивности в течение 50 лет и средним периодам повторения таких интенсивностей один раз в 500 лет. Карту следует применять для проектирования и строительства объектов и сооружений массового гражданского, промышленного назначения, различных жилых объек тов в городской и сельской местности;
- карта ОСР-2004-В соответствует 5 %-й вероятности превышения расчетной сейсмической интенсивности в течение 50 лет и средним периодам повторения таких интенсивностей один раз в ЮОо яет- Карту" следует применять при проектировании и строительстве объектов и сооружений повышенного уровня ответственности, имеющих коэффициент надежности по
ответственности не менее 1,1 в соответствии с ГОСТ 27751-88, повреждения или разрушения которых при воздействии землетрясения может привести к чрезвычайной ситуации регионального уровня;
- карта ОСР-2004-С соответствует 1 %-й вероятности превышения расчетной интенсивности в течение 50 лет и средним периодам повторения таких интенсивностей один раз в 5000 лет. Карту следует применять при проектировании и строительстве особо ответственных объектов и сооружений, имеющих коэффициент надежности по ответственности не менее 1,2 в соот ветствии с ГОСТ 27751-88, повреждения или разрушения которых при воздействии зем летрясения может привести к чрезвычайной ситуации государственного уровня;
- детальная карта ОСР-2004-А0 соответствует 39 %-й вероятности превышения расчетной сейсмической интенсивности землетрясения в течение 50 лет и средним периодам повторения таких интенсивностей один раз в 100 лет. Соответствующие карты следует применять при проектировании и строительстве только в АР Крым и Одесской области для малоответ ственных зданий и сооружений. Аналогичные объекты на других территориях Украины про ектируются с использованием карты ОСР-А для территории Украины.
Определение перечня объектов, к которым применяются карты ОСР-2004-В и С, производится центральными органами исполнительной власти и органами самоуправления в пределах их компетенции в соответствии с действующим законодательством про объекты повышенной опасности.
Решение о выборе карты при проектировании конкретного объекта и отнесение объекта к конкретному уровню ответственности принимается генеральным проектировщиком по согласованию с заказчиком. Интенсивность сейсмического воздействия для объектов, имеющих особо важное хозяйственное и (или) социальное значение и не учтенных в таблице 2.4, принимается в зависимости от сочетаний для данного района расчетной сейсмической интенсивности по картам А и В по таблице 2.5.
1.1.2 Сейсмическую интенсивность площадки строительства следует определять с учетом ре зультатов сейсмического микрорайонирования (СМР), выполняемого для районов с сейсмичностью 6 и более баллов в соответствии с составом работ, указанных в нормативных документах по инже нерным изысканиям для строительства (для различных объектов сейсмического микрорайониро вания). Скорость распространения сейсмических волн в грунте определяется аккредитованными лабораториями и специализированными организациями во время выполнения работ по СМР с учетом требований РСН 65-87.
В отчетах об инженерно-геологических изысканиях следует указывать категорию грунта по сейсмическим свойствам.
1.1.3 При отсутствии карт сейсмического микрорайонирования для объектов массового граж данского, промышленного и сельского строительства допускается упрощенное определение сей смичности площадки строительства на основе материалов инженерно-геологических изысканий согласно таблице 1.1.
Уменьшение сейсмичности площадки строительства, указанной на карте СМР, по материалам общих инженерно-геологических изысканий с применением таблицы 1.1 не допускается.
Уточнение сейсмичности площадок строительства, нормативная балльность которых определяется по картам В и С, выполняется на основе специальных исследований.
Таблица 1.1 Сейсмичность площадки строительства в зависимости от категории грунтов
Категория грунта по сейсмическим свойствам
Грунты
Сейсмичность площадки строительства при сейсмичности района, баллов
Скорости распространения сейсмических волн в грунте, Vs, м/с
6
7
8
9
1
Скальные грунты всех видов невыветрелые и слабовыветрелые; крупнообломочные грунты плотные маловлажные из магматических пород, содержащие до 30 % песчано-глинистого заполнителя
5
6
7
8
Vs>800
II
Скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые; крупнообломочные грунты за исключением отнесенных к I категории; пески гра-велистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные; пылевато-глинистые грунты с показателем текучести 4<0,5 при коэффициенте пористости е < 0,9 -для глин и суглинков и е < 0,7 - для супесей
6
7
8
9
500<l/s<800
III
Пески рыхлые независимо от степени влажности и крупности; пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности водонасыщенные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности влажные и водонасыщенные; пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,5; пылевато-глинистые грунты с показателем текучести 4<0,5 при коэффициенте пористости е>0,9 - для глин и суглинков и е>0,7 - для супесей
7
8
9
10
200<Vs<500
IV
Пески рыхлые водонасыщенные, склонные к разжижению; насыпные грунты; плывуны, биогенные грунты и илы
По результатам специальных исследований
l/s<200
Примечание 1. В случае неоднородного состава грунты площадки строительства относятся к более неблагоприятной категории грунта по сейсмическим свойствам, если в пределах десятиметрового слоя грунта, считая от планировочной отметки в случае выемки и черной отметки в случае насыпи, суммарная мощность слоев, относящаяся к этой категории, превышает 5 м. Примечание 2. При прогнозировании подъема уровня грунтовых вод и (или) обводнения грунтов в процессе эксплуатации сооружения категории грунта следует определять в зависимости от свойств грунта (степени влажности, показателя текучести) в замоченном состоянии (за исключением локального аварийного замачивания, влияние которого при уточнении сейсмичности площадки не учитывается).
Примечание 3. Пылевато-глинистые грунты (в т.ч. просадочные) при коэффициенте пористости е> 0,9 -для глин и суглинков и е>0,7 - для супесей могут быть отнесены к II категории по сейсмическим свойствам, если нормативное значение их модуля деформации Е>15 МПа, а при эксплуатации сооружений будут обеспечены условия неподтопления грунтов оснований. При отсутствии данных о консистенции или влажности глинистые и песчаные грунты при положении уровня грунтовых вод выше 5 м относятся к III категории. Примечание 4. Преобладающий период собственных колебаний грунтовой толщи определяется по результатам микросейсморайонирования. В случае отсутствия данных микросейсморайониро-вания допускается определять период собственных колебаний грунтовой толщи по приложению Д.
1.1.4 Проектирование зданий и сооружений для строительства на площадках при наличии в основании сооружений просадочных грунтов следует осуществлять с учетом требований ДБН В. 1.1-5-2000, часть П.
Выбор конструктивно-планировочных решений зданий и сооружений, а также назначение состава и объема защитных мероприятий, обеспечивающих прочность и эксплуатационную пригодность объектов, должны производиться исходя из расчетной сейсмичности площадки строительства, мощности просадочной толщи, прогноза замачивания грунтов оснований в пределах всей или части просадочной толщи и ожидаемой величины просадки грунтов основания.
Расчет зданий и сооружений на сейсмические воздействия и воздействия, обусловленные деформациями основания при замачивании просадочных грунтов, следует выполнять на основе пространственных расчетных моделей.
1.1.5 На площадках, сейсмичность которых превышает 9 баллов, строительство в каждом конк ретном случае допускается только при специальном обосновании по разрешению органа регули рования Украины по строительству.
1.1.6 Без достаточного обоснования не следует размещать сооружения на участках, небла гоприятных в сейсмическом отношении, к которым относятся следующие площадки строительства:
- расположенные в зонах возможного проявления тектонических разломов на поверхности;
- с осыпями, обвалами, оползнями, карстом, горными выработками;
- с крутизной склонов более 15°;
- расположенные в зонах возможного прохождения селевых потоков;
- расположенные на цунамиопасных участках;
- сложенные грунтами IV категории по сейсмическим свойствам.
На площадках сейсмичностью 9 баллов с неблагоприятными грунтовыми условиями, а также на грунтах IV категории не допускается многоэтажная жилая застройка, строительство промышленных предприятий и энергетических объектов, не связанных с обслуживанием населения, проживающего в данной местности, а также строительство объектов, в которых возможно большое скопление людей (школ, детских садов, больниц, торговых центров, театров, кинотеатров). На этих площадках допускается размещать общегородские зоны отдыха, зеленые массивы, складские помещения, автобазы, гаражи, ремонтные мастерские, временные сельскохозяйственные, производственные и другие одноэтажные помещения.
Примечание. При необходимости строительства зданий и сооружений на площадках с крутизной склона дневной поверхности более 15° следует принимать дополнительные меры по обеспечению устойчивости склонов.
1.2 Общие принципы проектирования сейсмостойких сооружений
1.2.1 Для зданий и сооружений высотой более 50 м, а также для других объектов повышенного уровня ответственности в соответствии с ГОСТ 27751 -88, при проектировании которых должны быть использованы коэффициенты надежности по ответственности уп>, следует применять требования настоящих Норм при сейсмичности площадки строительства 6 баллов и более с учетом положений п.п. 3.12.1-3.12.5.
1.2.2 Новые конструктивные схемы зданий и сооружений в начале процесса проектирования подлежат обязательной экспертной проработке специалистами научно-исследовательских и про ектных организаций, специализирующихся в области сейсмостойкого строительства.
1.2.3 Здания и сооружения и отдельные их элементы должны также удовлетворять требованиям, содержащимся в других нормативных документах по строительству (если иное не оговорено в настоящих Нормах).
1.2.4 Проектную документацию следует разрабатывать, исходя из сейсмической опасности площадки строительства, результатов расчетов, выполненных в соответствии с разделом 2, с учетом общих принципов проектирования и конструктивных требований разделов 3,4, 5 и 6.
1.2.5 При проектировании сейсмостойких зданий и сооружений и при усилении зданий сущест вующей застройки следует:
- принимать объемно-планировочные и конструктивные решения, обеспечивающие, как пра вило, симметричность и регулярность распределения в плане и по высоте здания масс, жест- костей и нагрузок на перекрытия;
- применять материалы, конструкции и конструктивные схемы, обеспечивающие наименьшие значения сейсмических нагрузок (легкие материалы, сейсмоизоляцию, другие системы дина мического регулирования сейсмической нагрузки);
- создавать возможность развития в определенных элементах конструкций допустимых неу пругих деформаций;
- выполнять расчеты металлических конструкций зданий и сооружений с учетом нелинейного деформирования конструкций;
- предусматривать конструктивные мероприятия, обеспечивающие устойчивость и геометри ческую неизменяемость конструкций при развитии в элементах и соединениях между ними неупругих деформаций, а также исключающие возможность хрупкого их разрушения;
- располагать тяжелое оборудование на минимально возможном уровне по высоте здания.
1.2.6 При использовании сейсмоизоляции и других систем динамического регулирования сейсмических нагрузок выбор той или иной системы, а также расчет и конструирование должны производиться с участием специализированных проектных и научных организаций.
1.3 Инженерно-сейсмометрические наблюдения и паспортизация объектов строительства
1.3.1 С целью получения достоверной информации о работе конструкций при землетрясениях и колебаниях прилегающих к зданиям грунтов в проектах характерных основных типов зданий мас совой застройки, зданий с принципиально новыми конструктивными решениями, а также особо ответственных сооружений следует предусматривать размещение станций инженерно-сейсмомет рической службы (ИСС).
Обязательная установка станций ИСС должна предусматриваться на объектах высотой более 70 м и ответственных зданиях и сооружениях, а также на объектах экспериментального строительства.
Расходы на приобретение сейсмометрической аппаратуры, а также на выполнение проектных и строительно-монтажных работ по ее установке должны предусматриваться в сметах на строительство объектов, а эксплуатационные затраты - в бюджетах местных органов самоуправления сей-смоопасных районов.
1.3.2 Паспортизация объектов после завершения строительства, а также обследование и пас портизация существующих объектов должна выполняться в соответствии с действующими норма тивными документами по оценке технического состояния и паспортизации промышленных и граж данских зданий (сооружений), эксплуатируемых в сейсмических районах. Паспорт должен содержать обоснованные данные о применении карты ОСР-2004 с учетом ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87), ГОСТ 27.310-95 и требований действующего законодательства по объектам повышенной опасности.
1.3.3 Динамическая паспортизация зданий и сооружений, указанных в п.п. 1.3.1 и 1.3.2, должна проводиться аккредитованными лабораториями, оснащенными необходимым оборудованием и сей смометрической аппаратурой.
Динамическая паспортизация включает следующие виды работ:
- определение реакции зданий на специальные динамические воздействия в частотном диа пазоне волн от 0,2 Гц до 40 Гц;
- определение частот, форм собственных колебаний зданий и декрементов колебаний и срав нение их с проектными данными;
- формирование динамического паспорта здания на основе периодических динамических об следований, а также в обязательном порядке при обследовании после прошедших земле трясений средней и сильной интенсивности (6 баллов и выше).
Динамическая паспортизация для зданий и сооружений, как правило, проводится для категорий сооружений, указанных в п.п. 1-4 таблицы 2.4, а также для корпусов ТЭЦ, центральных узлов доменных печей, резервуаров для нефти и нефтепродуктов, жилых и гражданских зданий более 16 этажей, а также гидротехнических сооружений в соответствии с требованиями НД 31.3.002-2003.
2 РАСЧЕТЫ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
2.1 Сочетания нагрузок
2.1.1 При проектировании зданий и сооружений для строительства в сейсмически опасных районах, помимо расчетов на основное сочетание нагрузок, следует выполнять также расчеты на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий - проектных землетрясений (ПЗ) и максимальных расчетных землетрясений (МРЗ).
ДБН В.1.1-12:2006
Сейсмические нагрузки, соответствующие ПЗ, должны использоваться при проектировании и строительстве зданий и сооружений массового гражданского, промышленного и сельского строи-
тельства с применением карт ОСР-А и В (для территории Украины) или детальных карт ОСР-А и В (для территорий АР Крым и Одесской области).
Сейсмические нагрузки, соответствующие МРЗ, должны использоваться при проектировании ответственных объектов (крупные гидротехнические сооружения, экологически опасные объекты и др.) с применением карты ОСР-С (для территории Украины) или детальной карты ОСР-С (для территории АР Крым и Одесской области).
При этом в особое сочетание нагрузок входят постоянные, возможные длительные и кратковременные нагрузки, сейсмические воздействия, а также воздействия, обусловленные деформациями основания при замачивании просадочных грунтов. В последнем случае особое сочетание представляет собой комбинацию сейсмической нагрузки, действующей в направлении, наиболее опасном для данной конструкции (или сооружения в целом), с возможными вариантами просадок под действием собственного веса грунтов.
При расчете зданий и сооружений (кроме транспортных и гидротехнических) на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий к расчетным значениям нагрузок вводятся коэффициенты сочетаний по таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Значения коэффициентов сочетаний
Виды нагрузок
Значение коэффициента сочетаний, пс
1 Постоянные для железобетонных, каменных и деревянных конструкций
0,9
2 То же для металлических конструкций
0,95
3 Временные длительные
0,8
4 Кратковременные (на перекрытия и покрытия)
0,5
2.1.2 При расчете на особое сочетание температурные климатические воздействия, ветровые нагрузки, динамические воздействия от оборудования и транспорта, тормозные и боковые усилия от движения кранов при этом не учитываются.
При определении расчетной вертикальной сейсмической нагрузки следует учитывать вес моста крана, вес тележки, а также вес груза, равного грузоподъемности крана, с коэффициентом 0,3.
Расчет сооружений и конструкций, имеющих массы на гибких подвесках, следует проводить на основе специальных научных исследований.
Расчетную горизонтальную сейсмическую нагрузку от веса мостов и тележек кранов следует учитывать в направлении, перпендикулярном к оси подкрановых балок. Снижение крановых нагрузок, предусмотренное нормативными документами по нагрузкам и воздействиям, при этом не учитывается.
Возможность расположения двух кранов на однокрановом пути в смежных шагах колонн здания при этом не учитывается.
2.2 Методы расчетов и их применение
2.2.1 Расчеты сооружений на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий следует выполнять с использованием:
- спектрального метода (2.3.1-2.3.12);
- прямого динамического метода с применением инструментальных записей ускорений грунта при землетрясениях или стандартного набора синтезированных акселерограмм (2.4.1-2.4.12).
2.2.2 Применяемые методы расчета на сейсмические воздействия приведены в таблице 2.2. 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 прини маются не ниже нагрузок, определенных по спектральному методу в соответствии с 2.3).
2.2.3 Для зданий и сооружений простой геометрической формы с симметричным и регулярным расположением масс и жесткостей (согласно п.1,а таблицы 2.2) расчетные сейсмические нагрузки
следует принимать действующими горизонтально в направлении, как правило, в направлении 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 вьшолнять независимые расчеты конструкции при трех взаимно ортогональных направлениях действия сейсмических сил, а расчетные значения внутренних сил найти по рекомендациям 2.3.12.
Таблица 2.2 - Применяемые методы расчета
№
п/п
Метод расчета
Типы сооружений
1
а) Спектральный метод с применением упрощенных расчетных моделей сооружений с учетом поступательных колебаний согласно 2.3.1-2.3.10;
б) Спектральный метод с учетом, помимо поступательных, крутильных сейсмических воздействий (сейсмического момента, неравномерного поля колебаний грунта) согласно 2.3.11-2.3.12
Здания и сооружения простой геометрической формы с симметричным и регулярным расположением масс и жесткостей, с наименьшим размером в плане не более 30 м
Здания и сооружения несимметричные в плане или по высоте;
Здания каркасные высотой более 50 м в районах сейсмичностью 6 баллов
2
Прямой динамический метод согласно пп. 2.4.1-2.4.10 (при этом расчетные сейсмические нагрузки и моменты принимаются не ниже нагрузок, определенных по спектральному методу, согласно п.1,6 настоящей таблицы).
Здания и сооружения с принципиально новыми конструктивными решениями, не прошедшие экспериментальной проверки
Объекты повышенного уровня ответственности в соответствии с ГОСТ 27751-88 при использовании коэффициентов надежности уп>1
Здания и сооружения высотой более 50 м и сооружения с пролетами более 30 м
Здания и сооружения, оснащенные системой сейсмо-изоляции и другими системами регулирования сейсмической реакции
2.2.4 Вертикальную составляющую сейсмического воздействия необходимо учитывать при расчете:
- горизонтальных и наклонных консольных конструкций;
- рам, арок, ферм к пространственных покрытий зданий и сооружений при пролетах: 24 м и более - для площадки сейсмичностью 7 баллов; 18 м и более - для площадки сейсмичностью 8 баллов; 12 м я более для площадки сейсмичностью 9 баллов;
- прочности несущих стен из каменной кладки;
- сооружений и фундаментов на устойчивость, опрокидывание и скольжение;
- свайных конструкций с высоким ростверком;
- опорных элементов сейсмоизоляции;
- перекрытий и фундаментных плит, проверяемых на продавливание (перекрытия в составе безригельных каркасов, фундаментные плиты высотных зданий со сквозными нижними эта жами и др.);
- зданий и сооружений на устойчивость против опрокидывания или скольжения.
ДБН В. 1.1-12:2006
2.3 Спектральный метод расчета
2.3.1 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 2.1,а) в виде многомассового упруго-деформируемого консольного стержня, жестко заделанного в основании, несущего сосредоточенные массы весом Qb на уровне перекрытий, и совершающего колебательное движение по одному из направлений (х или у).
При ширине сооружения В, меньшей в три и более раз двух других его размеров (Н и L). допускается принимать расчетную схему (рисунок 2.1,6) 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 2.1 ,в).
а - в виде многомассового консольного стержня; б - в виде многомассовой перекрестной системы; в - в виде пространственной динамической модели.
Рисунок 2.1 - Расчетные схемы зданий и сооружений
Расчетное значение горизонтальной сейсмической нагрузки Ski, приложенной к точке к и соответствующее /-ой форме собственных колебаний здания или сооружения, следует определять по формуле:
Ski =krk2-k3-Sm, (2.1)
- коэффициент, учитывающий неупругие деформации и локальные повреждения элементов здания, принимается по таблице 2.3;
- коэффициент ответственности сооружений, принимается по таблице 2.4;
- коэффициент, учитывающий этажность здания свыше 5 этажей, определяемый по формуле:
къ =1+0,06-(и-5), (2.2)
- количество этажей в здании. Максимальное значение къ принимается не более 2,0 (в том числе для рамных, рамно-связевых и связевых систем), а для стеновых и каркасно-стеновых
конструктивных систем - не более 1,8;
- горизонтальная сейсмическая нагрузка по z'-ой форме собственных колебаний сооружения, которая определяется в предположении упругого деформирования конструкций по формуле:
soki=Qk-ao-Kp-Pi-T)u> (2.3)
где Qk - нагрузка, отвечающая массе, принятой в качестве сосредоточенной в точке к и определяемая с учетом коэффициентов согласно 2.1.1.
а0 - относительное ускорение грунта, которое принимается равным 0,05; 0,1; 0,2 и 0,4 соответственно для районов сейсмичностью 6, 7, 8 и 9 баллов; при использовании карт А и В - в зависимости от расчетных значений а0 согласно таблице 2.5;
кгр - коэффициент, учитывающий нелинейное деформирование грунтов, вводится, если определение сейсмичности площадки выполнено на основе материалов инженерно-геологических изысканий согласно таблице 1.1, и принимается по таблице 2.6;
рг- - спектральный коэффициент динамичности, соответствующий г-ой форме собственных колебаний здания или сооружения, принимается согласно 2.3.2;
уи - коэффициент, зависящий от формы собственных колебаний здания или сооружения и от места расположения нагрузки (рисунок 2.1); определяется по формуле:
а) для консольной расчетной схемы:
№
п/п
Конструктивные решения систем и несущих элементов
Значения *i при сейсмичности площадки, баллов
6
7-8
9
1
Сооружения, в которых повреждения или неупругие деформации не допускаются, а также при определении дополнительных моментов от вертикальных нагрузок (см. 2.3.6, 2.3.7)
1,0
2
Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые:
0,25
- со стальным каркасом;
0,25
0,3
- с железобетонным каркасом без вертикальных диафрагм или ядер жесткости;
0,35
0,45
-с железобетонным каркасом с вертикальными диафрагмами или ядрами жесткости;
0,3
0,4
- со стенами из монолитного железобетона и из крупных железобетонных панелей;
0,25
0,35
- с несущими стенами из крупных блоков и каркасно-каменными;
0,35
0,4
- с несущими стенами из каменной или кирпичной кладки;
0,4
0,45
- на несущих опорах систем сейсмоизоляции*'
0,6
0,7
3
Элементы зданий, рассчитываемые на "местные" сейсмические нагрузки (заполнение каркасов и перегородки при расчетах из плоскости, парапеты, козырьки и т.п.)
0,4
0,5
0,55
4
Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены значительные остаточные дЭформации, трещины, повреждения отдельных элементов, их смещения, врем^нно приостанавливающие нормальную эксплуатацию при обеспечении безопа?ности людей
0,2
0,2
0,3
*' При расчете выш#лежаш.их этажей значение к^ принимается в соответствии с конструктивными решениями этих этажей.
Таблица 2.4 - Коэффициент ответственности сооружений к2
№ п/п
Характеристика сооружений
Значения к2
1
Особо ответственные и уникальные сооружения, в том числе производственные корпуса, складские здания химической промышленности с токсичными и отравляющими веществами, взрывоопасные корпуса химико-фармацевтической промышленности и сооружения нефтехимической промышленности
1,5
2
Сооружения с одновременным пребыванием большого числа людей (крупные вокзалы, аэропорты, театры, цирки, музеи, выставочные и концертные залы с числом мест более 1000 чел, крытые рынки и стадионы)
Здания и сооружения, функционирование которых необходима при землетрясении или при ликвидации его последствий (системы энерго- и водоснабжения, системы пожаротушения, телефонной и телеграфной связи, производственные корпуса тяжелой промышленности с непрерывным циклом работы, банки, государственные и местные административные органы и т.п.)
1,4
3
Здания и сооружения больниц на 100 коек и более, родильных домов, акушерских корпусов, станций скорой помощи, школ, детских садов, высших учебных заведений, магистральных железных и автомобильных дорог и искусственных сооружений транспорта
1,3
4
Здания гостиниц, спальных корпусов учреждений отдыха на 250 мест и более
1,2
5
Высотные сооружения небольших размеров в плане (башни, мачты, дымовые трубы, отдельно стоящие шахты лифтов и т.п.) при отношении высоты сооружения Н к его ширине В, равном или более 5, и большепролетные сооружения (/.>30 м)
1,4
6
Каркасные здания, стеновое заполнение которых не оказывает влияния на их деформатив-ность, при отношении высоты стоек Л к их поперечному размеру Ь в направлении действия сейсмической нагрузки, равном или более 25
1,4
7
То же, но при hlb, равном или менее 15
1,0
8
Жилые, общественные и производственные здания, не указанные в п.п. 1-7
1,0
9
Здания и сооружения, разрушение которых не связано с гибелью людей, утратой материальных и культурных ценностей и не вызывает прекращения непрерывных технологических процессов или загрязнения окружающей среды (склады, крановые и ремонтные эстакады, предприятия торговли и бытового обслуживания со сроком службы не более 20 лет, небольшие мастерские, временные здания и сооружения, торговые павильоны и др.)
0,5
Примечание 1. Объекты по п.1 утверждаются регулирующими органами страны. Примечание 2. При промежуточных значениях hlb значение /^ принимается по интерполяции. Примечание 3. Коэффициент к^ должен приниматься только один раз для зданий, указанных в пп. 3, 4, 5. Примечание 4. При использовании карты АО для малоответственных зданий и сооружений (п. 8) значение коэффициента к2 принимается равным 1,0.
Таблица 2.5 - Значения относительных ускорений а^ для данной площадки (населенного пункта) в зависимости от сочетаний расчетной сейсмической интенсивности на картах А и В
Номер сочетания
Интенсивность на картах, баллы шкапы MSK-64
Расчетные значения
«0
А
В
1
6
6
0,05
2
6
7
0,08
3
7
7
0,10
4
7
8
0,15
5
8
8
0,20
6
8
9
0,30
7
9
9
0,40
Таблица 2.6 Значения коэффициента кгр, учитывающего нелинейное деформирование грунта при интенсивных сейсмических колебаниях
Категория грунта
Сейсмичность площадки строительства в баллах
6
7
8
9
I
1,0
1,2
1,3
1,4
II
1,0
1,0
1,0
1,0
III
1,0
0,8
0,75
0,7
IV
По данным специальных исследований
Рисунок 2.2 - Значения спектрального коэффициента динамичности (3, в зависимости от категории (I-III) грунта по сейсмическим свойствам
Таблица 2.7 - Значения коэффициента р
2.3.2 Значения спектрального коэффициента динамичности Р(-, зависящие от категории грунта по сейсмическим свойствам (таблица 1.1) и от периода i-го тона собственных колебаний сооружения, определяются по графикам (рисунок 2.2) или по таблице 2.7.
2.3.3 При расчете высоких сооружений небольших размеров в плане, таких как башни, мачты, дымовые трубы, отдельно стоящие шахты лифтов и т.п., а также железобетонных каркасных зданий значения коэффициента к2 следует принимать по таблице 2.4.
2.3.4 Вертикальную сейсмическую нагрузку в случаях, предусмотренных п.2.2.4, следует опре делять по формулам (2.1), (2.2) и (2.3), при этом, значения относительных ускорений грунта а0 следует принимать с множителем 0,7. При расчете зданий на стойкость против опрокидывания или сколь жения, а также при расчете конструкций на прочность и деформативность вертикальные сейсми ческие нагрузки необходимо определять при значении коэффициента кх = 0,5.
2.3.5 При определении усилий в конструкциях, подлежащих расчету с учетом вертикальных сейсмических нагрузок, следует учитывать одновременное действие вертикальных и горизонтальных сейсмических нагрузок.
Направление вертикальной нагрузки (вверх или вниз) следует принимать наиболее невыгодным для напряженного состояния рассматриваемого элемента.
2.3.6 При расчете зданий высотой 70 м и более следует учитывать дополнительный момент от вертикальных нагрузок (статической и сейсмической) вследствие перемещений Хь возникающих в результате деформаций сооружения и основания при сейсмических воздействиях, и которые опре деляются при расчете системы здание-основание. Жесткостные и демпфирующие характеристики необходимо определять согласно 2.4.12.
2.3.7 Перемещения (прогибы) Uk и перекосы этажей (отношение разности горизонтальных перемещении верха и низа лг-го этажа к его высоте) Ак =-------- ^-^- определяются от действия
сейсмических нагрузок SM по п.2.3.1.
Допустимые значения перекосов этажей следует принимать по таблице 2.8.
Таблица 2.8 Допустимые значения перекосов этажей
Несущие конструкции здания
Допустимое значение перекоса этажей Д*
Здания со стальным каркасом
1/150
Здания с железобетонным каркасом без вертикальных диафрагм или ядер жесткости
1/150
Здания с железобетонным каркасом с вертикальными диафрагмами или ядрами жесткости
1/250
Здания со стенами из монолитного железобетона и из крупных железобетонных панелей и из крупных блоков
1/350
Здания со стенами из каменной или кирпичной кладки, каркасно-каменные здания
1/400
2.3.8 Учет высших форм колебаний производится по формуле:
Таблица 2.9 - Значения коэффициентов корреляции
Отношение периодов колебаний Т/+1 /7} (Т/ >Г/+1)
Коэффициент корреляции р,
1,0
1,0
0,97
0,9
0,95
0,8
0,93
0,7
0,9
0,5
2.3.10 При расчетах по пространственным расчетным схемам необходимо определять сумму учтенных модальных масс, которые для i-й формы собственных колебаний и направления вдоль 5-й координатной оси вычисляются по формуле:
где pf ??
cos(Ujj, Is) - косинус угла между перемещением U^j-ro узла при собственных колебаниях по i-ой форме и направлением 5-й координатной оси Is (X, Y или Z).
Число учитываемых форм собственных колебаний здания при определении сейсмических нагрузок необходимо принимать из условия, чтобы сумма модальных масс была не менее 85 % полной суммы модальных масс при колебаниях здания в горизонтальном направлении и не менее 75 % этой суммы при колебаниях в вертикальном направлении.
Вычисленные значения усилий, напряжений, перемещений, деформаций определяются по формуле:
(2.9)
где Nx, Ny, Nz- значения соответствующего параметра при сейсмическом воздействии по оси х, у, z.
Для зданий с равномерным распределением жесткостей и масс по высоте при расчетах на основе консольной схемы (рисунок 2.1,а) число учитываемых форм собственных колебаний следует принимать не менее трех, если значение периода первой формы колебаний Тх > 0,4 с, и учитывать только первую основную форму колебаний, если Т{ < 0,4 с.
2.3.11 Для зданий и сооружений, имеющих неравномерное распределение жесткостей и масс в плане здания и по высоте, сейсмические нагрузки следует определять по пространственной дина мической модели (рисунок 2.1, в и приложения В и Г).
2.3.12 При расчете зданий и сооружений длиной или шириной более 30 м, а зданий с несим метричным планом и до 30 м необходимо учитывать крутильную сейсмическую нагрузку (сейсми ческий момент).
Значения расчетного сейсмического момента М*р на уровне к-то этажа допускается определять по формуле:
Mf=Pk(ek+e), (2.10)
где Рк - значения горизонтальных инерционных сил на уровне &-го этажа;
ек - фактический эксцентриситет между центром масс и центром жесткостей к-то этажа, но не менее 0,1В, где В -размер здания в направлении, перпендикулярном к действию силы S^,
е - дополнительный расчетный эксцентриситет от вращательного движения грунта.
Значение е принимается равным 0,02В; 0,05В; 0,06В при грунтах I, П и Ш категорий соответственно.
Определение расчетного сейсмического момента может быть выполнено по другой обоснованной методике, согласованной со специализированными научными организациями.
2.4 Прямой динамический метод расчета с применением расчетных сейсмических воздействий как функций времени
2.4.1 Прямые динамические расчеты зданий и сооружений следует выполнять с использова нием расчетных акселерограмм at(t) = A^fi), где / - номер составляющей вектора колебаний; А{ - максимальное значение амплитуды ускорений; y(t) - нормированная на единицу функция, описы вающая колебание грунта во времени.
Примечание: Величина ускорения колебаний Ао на максимальной горизонтальной составляющей вектора сейсмических движений в точке О, находящейся в сейсмической зоне с интенсивностью / на соответствующей карте общего сейсмического районирования, рассчитывается с помощью формулы:
|
