АН ГРУЗИНСКОЙ ССР

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ИНСТРУКЦИЯ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ, АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Москва— ! 9 6 2

Настоящая инструкция разработана на основе главы Н-АЛ2-62 СНиП «Строительство в сейсмических районах» и выпускается в качестве рекомендаций при расчете сооружений, предназначенных для сейсмических районов.

Инструкция составлена в лаборатории сейсмостойкости ЦНИИ строительных конструкций АСиА СССР (заведующий лабораторией д-р техн. наук В. А. Быховский) инж. В. С. Павлык под руководством д-ра техн. наук проф. И. Л. Корчин-ского.

В работе над инструкцией приняли участие Институт строительной механики и сейсмостойкости АН Грузинской ССР, Армянский научно-исследовательский институт стройматериалов и сооружений, Институт геофизики и инженерной сейсмологии АН Армянской ССР, проектный институт № 5 Минстроя РСФСР, НИИ бетона и железобетона АСиА СССР, Научно-исследовательский институт по строительству АСиА СССР в Ташкенте и ряд других научно-исследовательских и проектных организаций.

Инструкция рассмотрена и одобрена секцией теории сооружений и методов экспериментальных исследований Ученого Совета ЦНИИСКАа¹.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

S_lk — сейсмическая сила в точке k, соответствующая /-й форме свободных колебаний сооружения, в т;

S_ka—сейсмическая нагрузка, приходящаяся на а-ю конструкцию в уровне к, в т;

К_с — коэффициент сейсмичности;

—коэффициент динамичности сооружения, соответствующий /-му тону свободных колебаний;

т] _ik — коэффициент формы колебаний сооружения по /-му тону в точке k\

Q_k — вертикальная нагрузка (вес массы), принятая сосредоточенной на уровне k, в т;

m_k — масса, принятая сосредоточенной в уровне k, в т сек²/м]

g —ускорение силы земного тяготения в м/сек²] X_ik — амплитуда /-й формы свободных колебаний сооружения в уровне k\ р_;—частота /-го тона свободных колебаний в 1/сек.;

а_г—коэффициент частоты колебаний для /-го тона;

Г _f—период /-го тона свободных колебаний в сек.,

т —    .

Y —коэффициент относительной потери энергии при колебаниях сооружения (Ч^г«2б, где б — логарифмический декремент затухания колебаний) ; ²

G —модуль упругости материала при сдвиге в т/м²;

Е — то же, при сжатии в г/ж²;

С _г— коэффициент упругого равномерного сжатия грунта в г/ж³³;

С₉ — коэффициент упругого неравномерного сжатия грунта в г/ж³³;

С_х — коэффициент упругого равномерного сдвига грунта в т/л³³³;

т_с — коэффициент условий работы, учитывающий непродолжительное действие сейсмической нагрузки;

б_kJ —перемещение конструкции (сооружении) в точке k под действием единичной силы, приложенной в точке /, в м/т; с _А —общая жесткость сооружения в уровней в т/м; 1

^ck = -j—\ ^bkk

с_ка—жесткость конструкции а в уровне k в т/м;

К₉ —жесткость основания сооружения при повороте в вертикальной плоскости в тм;

К _х— жесткость основания при сдвиге в т/м; f(_kv — жесткость сооружения в уровне k при повороте в горизонтальной плоскости в тм;

Н — полная высота сооружения в м; х j—высота от основания сооружения до уровня У в м\

у_м—расстояние в плане от крайней оси до центра массы сооружения в каком-либо уровне в м; Уж — расстояние от крайней оси до центра жесткости сооружения в каком-либо уровне в м;

У а—расстояние конструкции а до крайней оси сооружения в м; d_kj—расстояние в м между центром жесткости сооружения в уровне k и его центром тяжести в уровне / (/>£);

I _а—расстояние в плане от центра жесткости соору-

жения до конструкции а по направлению оси У в м;

J — момент инерции площади сечения элемента конструкции или всего сооружения в м⁴\ hj — высота /-го этажа (яруса) сооружения в м; /у—суммарная погонная жесткость стоек /-го яруса рамы или каркаса в гм; г_у—суммарная погонная жесткость ригелей /-го яруса рамы или каркаса в тм\

F —площадь сечения конструкции (сооружения) в плане в м²\

Тпр — коэффициент, учитывающий повышенную де-форматйвность стен (панелей) вследствие наличия в них проемов; k_t — коэффициент, учитывающий зависимость деформаций конструкции при сдвиге от формы и размеров ее сечения.

СЕЙСМИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА

А. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.    Конструкции зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, должны быть рассчитаны кроме обычных нагрузок на действие сейсмических сил.

2.    Расчетная сейсмическая нагрузка представляет собой условные статически приложенные силы 5, вызывающие в конструкциях сооружения усилия, близкие к тем, какие возникают в них под действием максимальных инерционных сил во время землетрясения.

Сейсмические силы действуют на каждый элемент конструкции, так как все они обладают весом. Кроме веса конструкций и непосредственно на них расположенной нагрузки величина сейсмических сил зависит от сейсмичности района строительства и динамических характеристик сооружения или конструкции (периодов и форм свободных колебаний и затухания колебаний).

3.    Сейсмичность района, для которого проектируется сооружение, характеризует возможную наибольшую силу землетрясения на данной территории и устанавливается по картам сейсмического районирования, учитывающим обычные средние грунтовые условия, встречающиеся в местах застройки (см. главу П-А. 12-62 СНиП).

В одном и том же районе землетрясение проявляется в местностях со слабыми и водонасыщенными грунтами с большей интенсивностью, а в местностях, имеющих плотные и скальные грунты, с меньшей (рис. 1). Плотность грунта основания существенно влияет на величину сейсмической нагрузки на сооружение. Поэтому при наличии материалов по микросейсморайониро-

ванию они должны быть использованы для уточнения сейсмичности строительной площадки.

4. Сейсмические силы могут иметь любое направление в пространстве.

Рис. 1. Примеры влияния плотности грунта на интенсивность сейсмического воздействия при землетрясении (заштрихованы сооружения, подвергающиеся большему сейсмическому воздействию) / — более плотный грунт; 2 — менее плотный; 5—скала

При расчете зданий и сооружений в целом (отсеков каменных или каркасных зданий, башен, мачт и др.) и при расчете их основных конструкций (стен, таро-стенков, конструкций каркаса или его заполнения и т. п.) сейсмические силы, как правило, принимаются действующими горизонтально в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Принято считать, что сейсмическая нагрузка в обоих направлениях действует независимо одна от другой.

Вертикальное воздействие сейсмических сил на сооружение обычно является менее опасным, так как в отличие от горизонтального воздействия оно не вызывает существенного изменения того характера распределения усилий в конструкциях, который устанавливается под

15

действием обычной вертикальной нагрузки. Кроме того, вследствие непродолжительного действия сейсмической нагрузки повышается несущая способность большинства строительных материалов, благодаря чему конструкции, рассчитанные на обычную вертикальную нагрузку, усиливать не требуется.

Б. НАГРУЗКА НА СООРУЖЕНИЯ

5.    Расчет зданий и сооружений на действие сейсмических сил должен производиться в направлениях главных осей (в продольном и поперечном) и соответственно в этих направлениях должна быть определена сейсмическая нагрузка.

Если периоды свободных колебаний сооружения Н продольном и поперечном направлениях отличаются друг от друга на незначительную величину (примернр 10%), то можно считать, что сейсмическая нагрузка на такое сооружение в обоих направлениях одинакова.

6.    Сейсмическая нагрузка является результатом действия инерционных сил, возникающих при колебаниях сооружения, и зависит от периодов и форм его свободных колебаний, которые определяются методами динамики сооружений. Некоторые наиболее распространенные из этих методов, а также готовые формулы для основных типов сооружений приведены в приложении II.

7.    Периоды и формы свободных колебаний сооружения в каком-либо направлении так же, как и соответствующая сейсмическая нагрузка, вычисляются на основе динамической расчетной схемы сооружения. Такая расчетная схема представляется в виде консольной упругой системы, на которой выявлены распределение веса (массы) сооружения по высоте и жесткость его основных конструкций в рассматриваемом направлении. Нагрузка и горизонтальная жесткость определяются, как правило, для всего сооружения в целом. Если же здание или сооружение расчленено на отдельные отсеки, то рассчитывается каждый отсек в отдельности (рис. 2).

Обычно в динамической расчетной схеме вес сооружения принимают сосредоточенным в нескольких уровнях, которые определяются характером конструкций и расположением нагрузок. В этом случае рассматриваются горизонтальные поступательные колебания одного направления, поэтому количество сосредоточенных масс

16

определяет число степеней свободы системы. На рис. 3 изображена расчетная схема одного из отсеков четырехэтажного здания, представляющая собой систему с пятью степенями свободы. Сосредоточенные массы приняты в уровнях этажных перекрытий. Каждая нагрузка Q_k включает в себя вес конструкций соответствующего перекрытия, вес временной нагрузки на него, вес стен, перегородок и других конструкций в пределах половины высоты примыкающих этажей (верхнего и нижнего)

Жесткость в горизонтальном направлении вертикальных конструкций, соединяющих массы, соответственно равна на каждом уровне общей горизонтальной жесткости стен, перегородок и колонн отсека.

С целью упрощения вычислительной работы за расчетную схему сооружения целесообразно принимать систему по возможности с меньшим числом степеней

2 Зак. 612

свободы, однако при этом не должны искажаться динамические особенности сооружения.

8. Сейсмическая сила S_k (t) в какой-либо точке сооружения k, где сосредоточена масса весом Q*, может быть представлена формулой (1) как сумма сил, соот

а)	■ А ’ \ 4*	1 ,1-	; t _J. ■** / / Sft . ^	1 j*	i		Рис. 4. Три низ-шие формы свободных колебаний \ дымовой трубы и / схемы соответст-вующей им сей-Т" смической нагруз-*** ки
♦ * •Г ' f _	г,		*	\Т	* \ \ л?		а — расчетная схема дымовой трубы; б. г — первая, вторая н
-ТГГГГ/У77Г			Г7Ш$£*'			свободных колебан»!

ветствующих всем формам свободных колебаний системы (рис. 4), количество которых равно числу ее степеней свободы

s* т = Ж (О = Ж «с р, w ч»,    (I)

i    i

где    S_lk(t)—действующая в точке k и изменяющаяся

во времени сейсмическая сила, соответствующая г-му главному направлеиию (i-й форме свободных колебаний системы);

Q_k—вес массы, вызывающей инерционную силу (вертикальная нагрузка), сосредоточенной, согласно расчетной схеме, в точкеk\

К_с—коэффициент сейсмичности, значение которого принимается по табл, 2;

|З_г(^)—коэффициент динамичности, соответствующий каждой форме свободных колебаний рассчитываемого сооружения и изменяющийся во времени;

18

ij_iA — коэффициент формы колебаний, который учитывает, что точки, расположенные на разной высоте х,, имеют неодинаковую амплитуду колебаний X_i} (рис. 5) и, следовательно, разные ускорения; коэффициент r_lik зависит от формы деформации сооружения (системы) при его свободных колебаниях по ■/-й форме, а также от уровня рассматриваемой точки k и определяется по формуле

]QjXij

=-Г¹->    (2)

в которой X_ik и Хц — отклонения системы от положения равновесия л,ри свободных колебаниях в рассматриваемой точке k и во всех точках /, где 1в соответствии с расчетной схемой сооружения принята сосредоточенной его масса.

Коэффициенты *q_ik представляют разложение в ряд по формам свободных. колебаний i сейсмической (инерционной) нагрузки, действующей на сооружение в уровне к Поэтому имеет место равенство

=    (3)

9. Максимальная сейсмическая сила в точке k, соответствующая какому-либо одному i-му тону свободных колебаний сооружения, определяется по формуле

S_ik~Q_kK_СР*>Ь*.    (!')

Здесь Q_k — вес массы, вызывающей инерционную силу, которая принята сосредоточенной в точке к

Нагрузка Q_k складывается из веса элементов сооружения, полезной нагрузки на конструкции, собственного веса постоянного оборудования, нагрузки от снега и т. п. При вычислении величины Q_k принимаются следующие значения коэффициента перегрузки (табл. 1).

2*

Таблица 1 Значения коэффициента перегрузки

№ п/п Вид нагрузки Коэффициент перегрузки 1 Собственный вес (включая постоянное обо- 1 рудование) ............. 2 Снеговая нагрузка . . . . ........ 0,8 3 Полезная нагрузка: 1 а) хранилища, склады, элеваторы . . б)    жилые и общественные здания . - в)    промышленные здания (кроме пос- 0,8 тоянного оборудования) ...... 0,8

Во всех неоговоренных в табл. 1 случаях коэффициент перегрузки принимается равным 0,8. При достаточном обосновании значение коэффициента перегрузки для полезных нагрузок может быть изменено.

К_с — коэффициент сейсмичности, принимаемый в зависимости от расчетной сейсмичности сооружения по табл. 2.

Т абл ица 2 Значения коэффициента сейсмичности

Расчетная сейсмичность в баллах 7 8 9 Значение Кс............ 0,025 0,05 0,1

Расчетная сейсмичность сооружения определяется по табл. 3 в зависимости от сейсмичности строительной площадки и назначения сооружения.

— коэффициент динамичности, отвечающий максимальному значению р, (t) в формуле (1). Величина зависит от периода г-го тона свободных колебаний сооружения Т,, а также от затухания колебаний в конструкциях и грунте.

Для большинства сооружений, в конструкциях которых при колебаниях преобладают деформации сдвига (благодаря чему они имеют сравнительно большой коэффициент потери энергии пои колебаниях—^ *0,6), ко

го

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая инструкция составлена как дополнение и разъяснение раздела II главы II-A.12-62 СНиП, в котором изложена методика расчета сооружений на действие сейсмических сил. Эта методика основана на динамической теории сейсмостойкости, поэтому, чтобы определить сейсмическую нагрузку на сооружение, необходимо, как правило, знать его основные динамические характеристики — периоды и формы свободных колебаний, а также затухание колебаний в конструкциях. В СНиП же вошли только принципиальные положения по определению расчетной сейсмической нагрузки, усилий в конструкциях и их несущей способности в условиях сейсмического воздействия.

Определение свободных колебаний сооружений часто требует большой вычислительной работы, а результаты расчета вследствие условностей расчетной схемы и значений характеристик упругости конструкций могут получаться недостаточно точными. Как показывает опыт, именно эта часть общего расчета сооружений на действие сейсмических сил вызывает основные затруднения в практической работе проектировщиков.. Поэтому, кроме указаний и разъяснений положений СНиП в части самой методики расчета, выбора расчетных схем сооружений, определения жесткости конструкций, распределения сейсмических сил, вычисления амплитуд колебаний и др., в инструкцию включены общие сведения по определению периодов и форм свободных колебаний упругих систем, а для наиболее распространенных типов сооружений рекомендуются необходимые для этого готовые формулы.

Величина и распределение сейсмической нагрузки по высоте сооружения определяются с учетом ее динами-

з

ческого воздействия. Дальнейший расчет конструкций производится в предположении, что расчетные сейсмические силы действуют статически. В частности, расчет на прочность производится обычным порядком в соответствии с главами СНиП, относящимися к расчету тех или иных типов конструкций. Поэтому в инструкции, как и в примерах расчета, вопросы расчета на прочность подробно не рассматриваются; даются лишь общие указания на их особенность.

Перемещение грунта основания при землетрясении вызывает колебания сооружений, а возникающие при этом инерционные силы являются причиной деформации конструкций. Расчетная сейсмическая нагрузка представляет собой статически действующие силы, вызывающие в конструкциях усилия, близкие к тем, какие возникают в них под действием максимальных инерционных сил во время землетрясения.

Сейсмические силы могут иметь произвольное направление в пространстве. Это необходимо учитывать при выборе конструкций проектируемого сооружения, при решении отдельных узлов и соединений, а также при расчете элементов, не относящихся к основным несущим конструкциям сооружения, и их крепления. Рассчитывая же сооружение в целом, т. е. при определении сейсмической нагрузки, действующей на основные несущие конструкции, как правило, достаточно принимать во внимание только горизонтальное воздействие сейсмических сил. Вертикальное сейсмическое воздействие на сооружение приводит главным образом лишь к изменению величины вертикальной нагрузки на конструкции, но общий характер распределения усилий в них остается в основном таким же, какой имеет место при действии обычных эксплуатационных вертикальных статических сил. Кроме того, наибольшая величина возможного увеличения вертикальной нагрузки при сейсмическом воздействии (в соответствии со СНиП) составляет около 30%, вместе с тем вследствие сравнительно небольшой продолжительности действия сейсмических сил на 20—40% увеличивается и расчетная несущая способность строительных материалов. Поэтому в большинстве случаев вертикальная составляющая сейсмических сил может быть воспринята конструкциями, рассчитанными на обычную вертикальную статическую нагрузку, без их усиления. ⁴

В отдельных случаях, как, например, при расчете вантовых и других большепролетных конструкций, .выполняемых из материалов, обладающих хрупким разрушением или малым затуханием колебаний, вертикальное действие сейсмических сил может вызывать усилия, превышающие несущую способность материала, и поэтому его учитывать необходимо. При расчете консолей сейсмические силы также .принимаются действующими вертикально.

Сейсмическое воздействие может быть направлено под произвольным углом к сооружению в плане. В этом случае его колебания могут быть разложены по двум взаим.но-перпендикулярным направлениям. При расчете целесообразно рассматривать колебания сооружения в направлениях продольной и поперечной осей (в плоскостях его наибольшей и наименьшей жесткости).

Колебания сооружения в каждой вертикальной плоскости могут быть представлены как ряд независимых друг от друга гармонических колебаний — колебаний по главным формам, которым соответствуют свободные колебания сооружения. При таком представлении деформации можно и общую инерционную нагрузку на сооружение выразить как результат действия инерционных сил, соответствующих отдельным формам свободных колебаний. Именно так определяется сейсмическая нагрузка по методике, принятой в СНиГТ: находятся сейсмические силы, соответствующие отдельным формам свободных колебаний сооружения, и усилия от них, а затем как результат их совместного действия вычисляются расчетные сейсмические усилия в конструкциях.

Для того чтобы найти периоды и формы свободных колебаний сооружения, а также определить действующие на сооружение сейсмические силы, необходимо выяснить его динамическую схему. Динамическая расчетная схема, изображаемая обычно в виде консольной системы, должна представлять распределение массы по высоте сооружения и жесткость основных конструкций, определяющих его деформацию в плоскости колебаний. Обычно в динамических расчетных схемах сооружений массу принимают сосредоточенной в отдельных точках, расположение которых может, в частности, определяться уровнями сосредоточенных нагрузок.

Предполагается, что сооружение (отсек) колеблется

5

как единая система⁵, поэтому масса и горизонтальная жесткость конструкций в динамической расчетной схеме должны учитываться для всего сооружения в целом. Часто, рассчитывая каркасное здание, рассматривают колебания отдельной рамы, не учитывая жесткость стеновых конструкций (заполнения) и, в частности, торцовых стен. Это приводит к заниженной расчетной сейсмической нагрузке на все сооружение и к недооценке сейсмических усилий в отдельных конструкциях. Если сооружение в том или ином направлении представляет собой ряд одинаковых полос (с точки зрения величины и размещения массы и жесткости конструкций), то может производиться расчет одной такой полосы.

Количество сосредоточенных масс, принятое в расчетной схеме, характеризует число степеней свободы динамической системы, подлежащей расчету. В частности, когда рассматриваются только поступательные колебания в одном направлении, а обычно именно такие условия принимают при расчете сооружений на сейсмические воздействия, то число степеней свободы системы равно количеству ее сосредоточенных масс. Большинство зданий и сооружений представляют собой системы более, чем с одной степенью свободы, благодаря чему обладают несколькими частотами и формами свободных колебаний, Каждой форме колебаний соответствует характерная ей деформация сооружения, а следовательно, особая величина и распределение сейсмических сил.

Полная сейсмическая сила, действующая в одной из точек рассчитываемой системы, может быть представлена как сумма сил, соответствующих всем формам ее свободных колебаний. Эти силы, изменяющиеся во времени, имеют различные частоты и случайный (также изменяющийся во времени) сдвиг фаз. Последнее обстоятельство существенно затрудняет учет их одновременного действия. В СНиП расчетное сейсмическое усилие при учете высших форм колебаний принято определять на основе теории вероятностей как среднеквадратичную величину из усилий, вызываемых в конструкции действием сейсмических сил, соответствующих отдельным формам.

При этом усилия, не являющиеся в данном сечении максимальными, принимаются с коэффициентом 0,7.

Таким образом, основной частью раечета сооружения на сейсмостойкость является определение сейсмических сил, соответствующих отдельным формам его свободных колебаний.

Сейсмическая сила, действующая в какой-либо точке расчетной схемы сооружения k и соответствующая г-му тону свободных колебаний, определяется формулой

Sik ⁼ Qk «с ^т|,7г:

где Q_k—вес массы, которая принята сосредоточенной в точке k]

К с— коэффициент расчетной сейсмичности сооружения.

Коэффициенты р, и t\_ik находятся в зависимости от динамических характеристик конструкций. При расчете сооружения в целом, когда учитывается только горизонтальное действие сейсмических сил, коэффициенты Р_г и i\_ik определяются свободными горизонтальными колебаниями сооружения.

Коэффициент динамичности Р,- зависит от периода г-го тона свободных колебаний сооружения T_t, а также от затухания колебаний в конструкциях и грунте. Чем более жестко сооружение, чем меньше его период свободных колебаний, тем большее значение коэффициента р,- и тем большими будут расчетные сейсмические силы. Приведенный в СНиП и в инструкции график для р_г (см. рис. 6) относится к расчету сооружений, которые обладают сравнительно большим затуханием колебаний, обусловленным преобладанием в конструкциях деформаций сдвига. Колебания ' гибких высоких сооружений (мачт, башен, дымовых труб) определяются прежде всего деформациями изгиба, вследствие чего имеют меньшее затухание. Сейсмическое воздействие, на них будет сказываться в большей степени, чем на сооружения, имеющие такие же периоды колебаний, но конструкции которых при деформации работают главным образом на сдвиг. Поэтому при расчете гибких сооружений определяемый по графику коэффициент Р_г принято увеличивать в 1,6 раза. Коэффициент формы колебаний ч\_1к учитывает то обстоятельство, что точки сооружения, расположенные на разных уровнях, имеют различное ускорение, так как амплитуды их колебаний неодим -

?

ковы. Это значит, что на одинаковые ,массы, расположенные в сооружении на разной высоте, действуют различные сейсмические силы. Коэффициент ^определяется формой свободных колебаний сооружения и в какой-либо точке k для каждой формы i имеет свое особое значение. Форму первого (основного) тона колебаний можно считать подобной фо-рме статической деформации сооружения под действием сил веса, приложенных горизонтально.

Сейсмическим силам, соответствующим второй и более высоким формам колебаний, на отдельных уровнях сооружения характерно взаимно противоположное направление. Вместе с тем сейсмические усилия в нижних уровнях большинства сооружений определяются главным образом силами, соответствующими первой форме колебаний, по всей высоте направленными в одну сторону. Так, например, для работающей на сдвиг системы постоянного по высоте сечения поперечная сила в основании при- учете одной первой формы колебаний составляет более 95% от усилия, полученного с учетом всех форм.

Влияние высших форм колебаний .на величину сейсмических усилий возрастает в верхних уровнях сооружений, а для тех из них, у которых период основного тона колебаний больше 0,5 сек., сейсмические усилия, отвечающие высшим формам, на верху конструкции могут быть даже больше усилий, определяемых первой формой. В сооружениях, жесткость которых внизу намного больше жесткости в верхних уровнях, высшие тона колебаний могут иметь значительное влияние также на сейсмические усилия в основании конструкции.

Практически при определении усилий от действия сейсмической нагрузки для большинства сооружений достаточно учитывать две-три низшие формы свободных колебаний.

Расчет сооружений на действие сейсмических сил обьшнс производится после того, как выполнены расчеты на основные вертикальные нагрузки и определены сечения элементов несущих конструкций. Значения расчетных усилий определяются при .условии одновременного действия основных нагрузок и сейсмической с учетом приведенных в СНиП коэффициентов перегрузки. Прочность конструкций вычисляется с учетом дополнительного коэффициента условий работы, который зависит от

8

способности материала работать на непродолжительную повторную нагрузку.

Проверку прочности конструкций на действие горн зонтальных сейсмических сил следует производить в двух взаимно-перпендикулярных направлениях в соответствии с найденной для сооружения нагрузкой. Учитывая то, что жесткость стен в своей плоскости значительно больше жесткости из плоскости стены, при расчете зданий с каменными несущими стенами можно считать, что сейсмические силы полностью воспринимаются стенами, расположенными в направлении действия сил.

Расчетные схемы сооружения в направлениях продольной и поперечной осей могут отличаться одна от другой. Однако если жесткости сооружения относительно этих осей близки между собой, то расчетную сейсмическую нагрузку в обоих направлениях можно принять одинаковой. В таких случаях сейсмические силы достаточно определить в направлении одной из осей сооружения и принять их такими же в направлении другой.

Проектируя сооружение, следует всегда стремиться создать жесткие монолитные диски-вдрекрытия, так как подобная.конструкция в значительной мере увеличивает сейсмостойкость сооружения. В этом случае при симметричном решении сооружения в плане и симметричной нагрузке сейсмические силы распределяются между отдельными вертикальными конструкциями пропорционально их жесткости. Если перекрытия почему-либо не являются жесткими дисками, то сейсмическая нагрузка передается на отдельные конструкции по их грузовым площадям. При расчете сооружений, у которых центр жесткости не совпадает в плане с центром масс, необходимо учитывать, что кроме поступательных перемещений сейсмическое воздействие вызывает также и поворот сооружения, благодаря чему распределение сейсмических сил между конструкциями будет иным, чем в случае, если бы вращение не учитывалось.

В каркасных сооружениях сейсмическая нагрузка распределяется между каркасом и заполнением (ограждающими конструкциями) пропорционально их жесткости. Обладая большой жесткостью, заполнение каркаса часто имеет недостаточную прочность для восприятия приходящейся на него сейсмической нагрузки, причем обеспечить необходимую прочность часто бывает трудно. Так как повреждение заполнения или даже частичное

его разрушение при условии сохранности каркаса не является опасным для сооружения, то здания, не связанные с пребыванием в них людей, размещением ценного оборудования и т. п., можно проектировать в предположении возможного повреждения (частичного разрушения) заполнения. Заполнение каркаса целесообразно проектировать возможно менее жестким, для чего рекомендуется устройство сплошных лент проемов с гибкими импостами, проектирование навесных стеновых панелей с шарнирным креплением, исключающим влияние жесткости панелей на деформацию каркаса, и других конструкций заполнения, уменьшающих горизонтальную жесткость здания.

Проектируя сооружения для сейсмических районов, целесообразно выбирать такие материалы и конструкции, которые до разрушения допускали бы развитие значительных пластических деформаций. Такие конструкции являются более сейсмостойкими и дополнительный коэффициент условий работы, учитываемый при определении прочности, имеет для них большее значение.

Расчет на действие сейсмических сил целесообразно выполнять в следующей последовательности:

1)    устанавливается сейсмичность строительной площадки и расчетная сейсмичность сооружения;

2)    принимается динамическая расчетная схема сооружения и определяются периоды и формы его свободных колебаний;

3)    вычисляется расчетная сейсмическая нагрузка;

4)    производится распределение сейсмической нагрузки между конструкциями, работающими на горизонтальные силы;

5)    вычисляются расчетные сейсмические усилия и усилия при расчетном сочетании нагрузок (основной и сейсмической);

6)    производится проверка несущей способности элементов конструкций и их соединений.

1

В дальнейшем предполагается выпустить разделы инструкции по расчету на действие сейсмических сил дорожных искусственных и гидротехнических сооружений, разработанные Институтом строительной механики и сейсмостойкости АН Грузинской ССР и Грузинским политехническим институтом им. Ленина при учаг гии Тбилисского научно-исследовательского института гидроэнергетического строительства, а также разработанные в ЦНИИСКе разделы по расчету трубопроводов и резервуаров,, наполненных жидкостью.

2

3

Значения коэффициентов C_z% С₉ и С_х могут определяться в соответствии с п. 19 «Технических условий проектирования фунда³ ментов под машины с динамическими нагрузками» (GH 18—58).

4

5

В значительной степени это обусловливается монолитностью перекрытий. Во всяком случае при проектировании и на строительстве по возможности следует стремиться к созданию в отдельных уровнях сооружений монолитных прочных обвязок или жестких дисков-перекрытий.