истема нормативных документов в строительстве

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Проект

СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

СНиП

Москва 2007

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Настоящая пояснительная записка подготовлена по теме: Пересмотр (актуализация) СНиП 11-7-81* «Строительство в сейсмических районах» согласно договору № 1197/2340-07/СК от 15 июня 2007 г. между ОАО «ЦНС» — Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве и Федеральным государственным унитарным предприятием «Научно-исследовательский центр «Строительство» (ФГУП «НИЦ Строительство»).

Работа выполнена в соответствии с техническим заданием по теме.

При подготовке проекта норм использовался СП 31-114-2004, который содержит положения по пространственным методам расчета на сейсмические воздействия, ранее не входившие в СНиП П-7-81*.

Приложения к СНиП П-7-81* — «Список населенных пунктов» и Карты общего сейсмического районирования территории Российской Федерации — ОСР-97, разработанные ОИФЗ РАН, изменениям не подвергались.

Инженерный анализ последствий сильных землетрясений, происшедших после утверждения СНиП П-7-81*, свидетельствует о том, что в целом действующие нормы обеспечивают сейсмостойкость зданий и сооружений, выполненных качественно и в полном соответствии с проектом. Однако, в ряде случаев, когда уровень сейсмического воздействия был близок к прогнозируемому или несколько превышал его, надежность некоторых зданий обеспечивалась не в полной мере.

Необходимо отметить, что информация о сейсмическом воздействии, подготовленная ОИФЗ АН, является неполной и, в ряде случаев, недостоверной.

Неполной в том смысле, что на картах сейсмического районирования указывается только интенсивность воздействия, а информация о таких параметрах как спектральный состав, эффективная продолжительность колебаний, направление воздействия, а также характеристики углового ускорения вращения (ротации) на картах не даются.

В подготовленной редакции СНиП сохранены основные принципиальные положения действующих норм.

Вместе с тем, в проект включены некоторые положения, учитывающие новую концепцию сейсмостойкости зданий и сооружений, основы которой разработаны в ЦНИИСК им. Кучеренко (филиал ФГУП «НИЦ Строительство»), При подготовке проекта документа учитывались рекомендации международных организаций по сейсмостойкому строительству, положения нормативных документов стран СНГ, а также предложения специалистов, принимавших участие в работе.

СОДЕРЖАНИЕ

Область применения..................................................................... 1

Нормативные ссылки................................................................... 1

1.    Основные положения................................................................2

2.    Расчеты на сейсмические воздействия....................................7

Расчетные модели сооружения и воздействия..................8

Методы расчетов на сейсмические воздействия............ 11

Расчет элементов конструкций........................................ 20

3.    Особые требования к конструктивным решениям.............. 22

Приложение А. Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации ОСР-97 ..........................................................27

СНиП РФ. Проект

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

Дата введения

Область применения

Настоящие нормы следует соблюдать при разработке проектной документации на строительство жилых, общественных, производственных зданий и сооружений, возводимых или расположенных в сейсмических районах Российской Федерации.

Нормативные ссылки

Настоящие нормы разработаны в соответствии со стандартами и нормативными документами Российской Федерации, и в них использованы ссылки на следующие нормативные документы:

1.    СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия

2.    СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений

3.    СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

4.    СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений

5.    СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

6.    СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции

7.    СНиП П-7-81*.Строительство в сейсмических районах

8.    СНиП 11-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции

9.    ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основ

ные положения по расчету

10.    СП 31-114-2004. Правила проектирования жилых и общественных зданий для

строительства в сейсмических районах

11.    СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов

зданий и сооружений

12.    СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов

13.    СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предваритель-

1

СНиП РФ. Проект

14.    СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции

15.    ТСН 31-304-95 (МГСН 4.04-94). Многофункциональные здания и комплексы

16.    МГСН 4.19-2005. Временные нормы проектирования многофункциональных

высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве

17.    МДС 20-1.2006. Временные рекомендации по назначению нагрузок и воз

действий, действующих на многофункциональные высотные здания и комплексы в Москве

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Требования настоящих норм необходимо соблюдать при проектировании жилых, общественных и производственных зданий и сооружений, начальная сейсмостойкость которых в единицах воздействия (например, в баллах) ниже расчетной сейсмичности площадки.

1.1.1.    За начальную сейсмостойкость здания (сооружения) принимается его сейсмостойкость до проведения мероприятий по усилению конструкций в соответствии с расчетными, конструктивными и планировочными требованиями настоящих норм.

1.1.2.    При определении начальной сейсмостойкости сооружения следует руководствоваться алгоритмом, расчетными формулами и параметрами, принятыми в настоящих нормах для определения нагрузок на сооружение или усилий в элементах конструкций при особых сочетаниях нагрузок. В расчетах следует учитывать фактическую (или принятую в проекте) несущую способность конструкций. Допускается использование упрощенных методов определения расчетной сейсмической нагрузки на сооружение, указанных в разделе 2 настоящих норм.

1.1.3.    Оценку начальной сейсмостойкости сооружения следует выполнять с учетом анализа его поведения при землетрясениях различной интенсивности, в соответствии с которым допускается приближенное назначение начальной сейсмостойкости зданий массового применения. Для жилых, общественных и производственных зданий традиционных конструкций начальную сейсмостойкость допускается принимать равной 6 баллам.

1.1.4.    За расчетную сейсмичность площадки строительства принимается прогнозируемая интенсивность сейсмических воздействий согласно картам ОСР-97 (А, В, С) в зависимости от назначенного периода повторяемости сотрясений или вероятности непревышения в течение 50 лет, указанных на картах значений сейсмичес-

2

СНиП РФ. Проект

кой интенсивности. Выбор карты ОСР-97 (А, В, С) осуществляется с учетом согласованной с заказчиком степени ответственности проектируемых сооружений.

1.2. Сейсмическое воздействие представляет собой волновое поле, характеристики которого носят случайный характер и зависят, в частности, от параметра Т — среднего периода повторяемости сотрясений за рассматриваемый срок.

Проектирование сооружений следует осуществлять для двух фиксированных режимов сотрясаемости, для которых реализуются следующие уровни воздействия:

-    наиболее сильное землетрясение, которое может произойти за срок эксплуатации сооружения (ПЗ — проектное землетрясение);

-    наиболее сильное землетрясение, потенциально возможное на данной площадке (MP3 — максимальное расчетное землетрясение).

1.2.1.    Уровень ПЗ принимается по карте ОСР со средним периодом повторяемости — 100 лет. При отсутствии карт ОСР, соответствующих этому периоду повторяемости, допускается использовать карты ОСР-97 «А» с умножением интенсивности воздействия на коэффициент приведения К(Т), определяемый по материалам сейсмического районирования. Для предварительных расчетов значение К(Т) допускается принимать равным 0,7.

На этот уровень рассчитываются все сооружения. При этом в расчетах используются линейно-упругие расчетно-динамические модели сооружений — РДМ-1.

1.2.2.    Уровни MP3 принимаются по картам ОСР-97 (А, В, С) в зависимости от согласованного с заказчиком уровня ответственности сооружений или значения параметра Т.

В расчетах по п. 2.1,а учитываются РДМ-1; в расчетах по п. 2.1,в учитывается РДМ-3.

1.2.3.    Настоящие нормы содержат требования по расчету, конструированию и объемно-планировочным решениям сооружений, обеспечивающие их сейсмостойкость. Требования безопасности и надежности сооружений при сейсмических воздействиях считаются обеспеченными, если их сейсмостойкость выше, чем расчетная сейсмичность площадки строительства, и выполнены указания первого уровня раздела 3 настоящих норм.

При этом следует учитывать, что сейсмостойкость обеспечивается одновременным удовлетворением двух расчетных критериев: для уровней ПЗ и MP3.

1.3.    Расчетную сейсмичность площадки строительства следует определять на основании:

-    сейсмического микрорайонирования (СМР), выполняемого в соответствии с составом работ, указанным в нормативных документах по инженерным изысканиям в строительстве;

3

СНиП РФ. Проект

-    принятой категории ответственности (безопасности) сооружения;

-    вероятностных характеристик воздействия.

При получении новых (уточненных) данных о сейсмической опасности площадки следует, как правило, повторно выполнять работы по СМР на площадке с заменой фрагмента карты СМР и утверждением его в установленном порядке.

Влияние типа фундамента (в том числе, свайного), его конструктивных особенностей и глубины заложения на сейсмичность площадки, указанной на карте СМР, не учитывается.

При отсутствии карт СМР для сооружений, указанных в п. 2.4, допускается упрощенное определение расчетной сейсмичности площадки строительства по материалам инженерно-геологических изысканий и расчетной сейсмичности района строительства согласно табл. 1.1.

Примечание. Корректировка сейсмичности площадки строительства, указанной на карте СМР, по материалам общих инженерно-геологических изысканий с применением табл. 1.1 не допускается.

1.4.    На площадках, расположенных в зонах активных тектонических разломов (разрывов), по которым возможны подвижки при землетрясениях, возводить сооружения не допускается.

1.5.    Для площадок на расстоянии до 10 км от возможных очаговых зон (активных разломов) допускается значения сейсмической интенсивности принимать по данным СМР.

1.6.    Не следует, как правило, размещать сооружения на участках, неблагоприятных в сейсмическом отношении, к которым относятся следующие площадки строительства:

сложенные водонасыщенными грунтами, способными к виброразжижению при землетрясениях;

с возможным проявлением осыпей, обвалов, оползней, карста, провалов и деформаций от горных выработок;

расположенные в зонах возможного прохождения селевых потоков или снежных лавин;

расположенные на цунамиопасных участках.

При необходимости строительства на указанных участках следует:

проводить инженерные мероприятия по улучшению сейсмических свойств грунтов или их замене;

4

СНиП РФ. Проект

принимать меры по укреплению основании;

в проектах зданий предусматривать дополнительное усиление несущих конст

рукций.

Повышение сейсмичности площадки строительства с целью косвенного учета перечисленных выше неблагоприятных факторов не допускается.

1.7.    На площадках, расчетная сейсмичность которых превышает 9 баллов, возводить сооружения, как правило, не допускается.

При соответствующем научно-техническом и экономическом обосновании строительство объекта в каждом конкретном случае может быть допущено по специальным техническим условиям, согласованным с Росстроем, при обязательном научно-техническом сопровождении научно-исследовательской организацией, определенной Росстроем.

1.8.    При проведении специальных инженерных мероприятий по укреплению в основании грунтов III категории по сейсмическим свойствам (уплотнение, цементация, замена на крупнообломочные грунты и др.) уточнение сейсмичности площадки должно осуществляться на основе результатов повторного применения методов сейсмического микрорайонирования.

1.9.    При разработке проектной документации следует:

применять материалы, конструкции и конструктивные схемы, обеспечивающие наименьшие значения сейсмических нагрузок;

принимать объемно-планировочные и конструктивные решения, обеспечивающие, как правило, симметричность и регулярность распределения в плане и по высоте сооружения масс, жесткостей и нагрузок на перекрытия;

назначать сечения элементов конструкций и их соединения с учетом результатов расчетов согласно разделу 2;

конструировать стыковые соединения, опорные элементы и узлы таким образом, чтобы они обеспечивали надежную передачу усилий и совместную работу несущих конструкций во время землетрясения;

создавать возможность развития в определенных элементах допустимых неупругих деформаций;

предусматривать конструктивные мероприятия, обеспечивающие устойчивость и геометрическую неизменяемость конструкций при развитии в элементах или соединениях между ними неупругих деформаций, а также исключающие возможность хрупкого их разрушения;

5

СНиП РФ. Проект

располагать, по возможности, стыки элементов вне зоны максимальных усилий; принимать конструктивные решения сооружений и элементов, обеспечивающие возможно минимальные вертикальные нагрузки на несущие элементы от собственного веса и других статических нагрузок относительно несущей способности этих несущих элементов;

избегать конструктивных решений, уязвимых с точки зрения возможности прогрессирующего разрушения, когда разрушение одного из несущих элементов приводит к разрушению сооружения в целом или его значительной части;

применять материалы и конструкции, обладающие минимальной массой.

1.10. Допускается проектировать сооружения, оснащенные системами сейсмоизоляции или другими системами регулирования динамической реакции, при этом эффективность и целесообразность их применения оценивается с учетом того, насколько при расчетных сейсмических воздействиях снижаются усилия в элементах конструкций, оснащенных системами сейсмоизоляции, по сравнению с упомянутыми усилиями в конструкциях без систем сейсмоизоляции.

Таблица 1.1

Категория грунта по сейсмическим свойствам Г рунты Сейсмичность площадки строительства при сейсмичности района, баллы 6 7 8 9 I Скальные грунты всех видов (в том числе вечномерзлые и вечномерзлые оттаявшие) невыветрелые и сла-бовыветрелые; крупнообломочные грунты плотные маловлажные из магматических пород, содержащие до 30 % песчано-глинистого заполнителя; выветре-лые и сильновыветрелые скальные и нескальные та-вердомерзлые (вечномерзлые) грунты при температуре минус 2 °С и ниже при строительстве и эксплуатации по принципу 1 (сохранение грунтом основания в мерзлом состоянии) 6 7 8 II Скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые, в том числе вечномерзлые, кроме отнесенных к I категории; крупнообломочные грунты, за исключением отнесенных к I категории; пески гравелистые, 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 IL < 0,5 при коэффициенте пористости е < <0,9 — для глин и сугглинков, и е < 0,7 — для супесей; вечномерзлые нескальные грунты пластично-мерзлые или сыпуче-мерзлые, а также твердо-мерзлые при температуре выше минус 2 °С при строительстве и эксплуатации по принципу I 6 7 8 9

6

Таблица 2.1

Виды нагрузок Значение коэффициента сочетаний пс Постоянные 0,9 Временные длительные 0,8 Кратковременные (на перекрытия и покрытия) 0,5

2.2.    Горизонтальные сейсмические нагрузки от масс на гибких подвесках, ветровые и температурно-климатические нагрузки, динамические воздействия от оборудования и транспорта, тормозные и боковые усилия от движения кранов в расчетах на особое сочетание, как правило, не учитываются.

При определении вертикальной сейсмической нагрузки следует учитывать вес крана, вес тележки, а также с понижающим коэффициентом 0,3 вес груза, равный грузоподъемности крана.

Горизонтальную сейсмическую нагрузку от веса мостов и тележек кранов следует учитывать с коэффициентом 0,5. Возможность расположения двух кранов на одном крановом пути в смежных шагах колонн здания допускается не учитывать. Снижение крановых нагрузок, предусмотренное СНиП 2.01.07-85* по нагрузкам и воздействиям, при этом не учитывается.

Расчетные модели сооружения и воздействия

2.3.    В расчетах на особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий должны использоваться расчетные динамические модели сооружения (РДМ) и расчетные модели воздействия (РМВ), учитывающие особенности поведения сооружения при землетрясении и пространственный характер сейсмического воздействия.

2.3.1. При назначении РДМ учитывается следующая схема деформирования конструкций сооружения при землетрясении:

-    стадия 1 — упругая; ей соответствует РДМ-1;

-    стадия 2 — упруго-пластическая; ей соответствует РДМ-2;

-    стадия 3 — упругая в поврежденном сооружении; ей соответствует РДМ-3.

При формировании РДМ-1 используются физико-механические характеристики сооружения (в том числе жесткость и логарифмический декремент колебаний) в состоянии «до землетрясения».

При формировании РДМ-3 используются физико-механические характеристики сооружения в состоянии «в конце землетрясения» (с учетом полученных при землетрясении повреждений и изменений расчетной схемы конструкции).

СНиП РФ. Проект

Сооружение в состоянии «в конце землетрясения», находящееся в предельном (по условиям устойчивости и эксплуатационной безопасности) состоянии, условно называется «ядром» сооружения.

Формирование «ядра» сооружения и его РДМ-3 выполняется по результатам предварительного анализа сооружения и возможных повреждений элементов его конструкций при землетрясении.

Примечания.

1.    Для каркасных зданий с диафрагмами жесткости и заполнением, участвующим в работе, в качестве «ядра» сооружения допускается принимать конструкции каркаса без учета возможной работы заполнения.

2.    Для зданий со стенами из железобетона или каменной кладки в качестве «ядра» допускается принимать здание, для которого характеристики горизонтальной жесткости и логарифмический декремент колебаний принимаются с понижающими коэффициентами А, значения которых рекомендуется принимать по результатам экспериментальных исследований. При этом расчетная схема здания остается как для состояния «до землетрясения».

2.3.2. Для пространственных РДМ в качестве РМВ принимается поле сейсмического движения грунта основания, в зависимости от способа описания которого следует использовать следующие разновидности РМВ:

дифференциальная РМВ — модель, когда для каждой точки грунтового основания сооружения задается вектор ускорения (скорости или перемещения);

интегральная РМВ — модель, когда в пределах массива грунтового основания сооружения выполнено осреднение и движение массива в пространстве как единого целого определяется вектором ускорения поступательного движения и вектором углового ускорения вращения (ротации).

Для обеих моделей векторы сейсмического воздействия являются случайными как во времени, так и в пространстве.

2.4. Для сооружений простой геометрической формы с симметричным расположением масс и жесткостей с наименьшим размером в плане не более 80 м для грунтов I категории, 60 м — для грунтов II категории и 30 — м для грунтов III категории при расчете на горизонтальные сейсмические воздействия допускается использование упрощенных моделей сооружения, представляющих собой невесомую вертикальную консоль с сосредоточенными массами, расположенными в уровнях перекрытий (рис. 1).

9

Рассмотрим новые положения проекта норм.

1.    О понятии «расчетная сейсмичность площадки (района)».

Под сейсмичностью площадки (района) в действующих нормах понимается прогнозируемая интенсивность сейсмического воздействия, выраженная в баллах. Известно, что интенсивность воздействия — величина случайная и существенным образом зависит от повторяемости землетрясений (или от других вероятностных характеристик воздействия). Это обстоятельство учитывается в картах сейсмического районирования тем, что интенсивность сейсмического воздействия принимается различной в зависимости от ее средней повторяемости в данном районе (площадке). Это привело к необходимости введения понятия «расчетной сейсмичности» площадки, значения которой связаны с вероятностными характеристиками воздействия. Например, в проектах необходимо писать «расчетная сейсмичность площадки составляет ххх баллов при повторяемости воздействия один раз в ууу лет».

2.    О новом понятии «начальная сейсмостойкость здания».

Как известно, сейсмическими принято считать районы, где прогнозируются сейсмические воздействия с интенсивностью 7 баллов и более. Почему именно 7 баллов, а не 6 или 5 баллов? Ответ на этот вопрос станет ясен, если проанализировать следующие положения.

Любое здание обладает определенным уровнем сейсмостойкости, даже если его конструкции не подвергались усилению в соответствии со специальным расчетом.

Этот уровень сейсмического воздействия назовем «начальной сейсмостойкостью» здания. Определить его можно путем нахождения сейсмической нагрузки на здание при заданных его характеристиках: РДМ и несущей способности элементов конструкции. Если известна начальная сейсмостойкость здания и расчетная сейсмичность площадки строительства, то, сравнивая эти две величины, можно сделать вывод о возможности или невозможности использовании здания на данной площадке. Иногда при оценке достаточности выполненных усилений конструкции используют понятие «дефицит сейсмостойкости», физический смысл которого в данном случае становится совершенно ясным.

Напомним, что по действующему СНиП район считается сейсмическим, если в нем прогнозируются воздействия с интенсивностью 7 баллов и более. Это связано с тем, что предельные состояния зданий массовой застройки, выполненные по традиционным конструктивным схемам, наступали, как правило, при землетрясениях интенсивностью около 6 баллов. Иными словами, предполагалось, что практически все здания имеют начальную сейсмостойкость, равную примерно 6 баллам.

2

СНиП РФ. Проект

Рис. 1 Упрощенная модель сооружения

2.5.    Сейсмические воздействия могут иметь любое направление в пространстве. При расчете сооружений следует, как правило, учитывать наиболее опасные

для данной конструкции или ее элементов направления действия сейсмических нагрузок.

Ориентация векторов сейсмического воздействия Х₀ и а₀ характеризуется направляющими косинусами Vy и v* .

^Л J0    У"

Расчетными принимаются значения v. и v_d , реализующие максимум дина-

^л J о    j°

мической реакции по рассматриваемой форме колебаний — наиболее опасные направления воздействия для рассматриваемой формы колебаний или конкретной конструкции сооружения.

Проверочными принимаются значения и v_a , наиболее вероятные для

л _jQ    ,о

заданной площадки строительства по материалам анализа сейсмологической обстановки.

Для сооружений, указанных в п. 2.4, расчетные сейсмические нагрузки следует принимать действующими, как правило, горизонтально в направлении продольной и поперечной осей. Действие сейсмических нагрузок в указанных направлениях следует учитывать раздельно.

2.6.    Вертикальную составляющую сейсмического воздействия необходимо учитывать при расчетах:

горизонтальных и наклонных консольных конструкций вылетом 12 м и более; конструкций пролетом 24 м и более;

сооружений на устойчивость против опрокидывания или против скольжения; оснований и фундаментов сооружений;

В настоящее время в строительстве используются здания и сооружения нетрадиционных конструктивных систем, начальная сейсмостойкость которых может быть различна. Принимая во внимание это обстоятельство, проект норм предусматривает, что учитывать сейсмические воздействия при проектировании следует в случаях, когда начальная сейсмостойкость сооружения ниже расчетной сейсмичности площадки строительства. Это — условие, которое определяет необходимость учета всех требований норм проектирования в сейсмических районах.

Совершенно очевидно, что определение начальной сейсмостойкости сооружений должно осуществляться по правилам и расчетным формулам, приведенным в разделе 2 для определения расчетных сейсмических нагрузок. В нормах предлагается записать указание о том, что для зданий массовой застройки в традиционных конструкциях, проверенных опытом проектирования и эксплуатации, начальную сейсмостойкость допускается без предварительных расчетов принимать равной 6 баллам.

Введение понятия «начальная сейсмостойкость» позволяет определять необходимость учета сейсмических воздействий для сооружений с нетрадиционными конструктивными решениями (высотные здания, большепролетные сооружения и др.).

3. В новых нормах проектирования в сейсмических районах предлагается использовать положения многоуровнего расчета, который принимается в кодах многих стран, а также в действующих Российских нормах по проектированию АЭУ и в проектах норм проектирования гидротехнических сооружений. В Российской практике проектирования известен подход, названный «концепцией двойного расчета», предложенный И.В. Гольденблатом. По смыслу это — двухуровневый расчет.

Сейсмический режим в районе строительства можно характеризовать зависимостью типа / = У(7), где / — интенсивность воздействия, а Т — средний период повторяемости землетрясений.

Выше отмечалось, что в каждом цикле колебаний сооружения или при каждом уровне воздействия должно обеспечиваться ненаступление предельных состояний конструкций. Целесообразно выполнять проверку этого положения не в каждом возможном уровне воздействия, а лишь в некоторых уровнях. В частности, предлагается принять следующие два уровня:

ПЗ — проектное землетрясение, которое может произойти на данной площадке хотя бы один раз за срок службы сооружения;

MP3 — максимальное расчетное землетрясение — потенциально возможное на данной площадке по данным сейсмологических и геологических исследований.

Анализ зарубежной литературы свидетельствует о том, что для ПЗ чаще всего принимается средний период повторяемости равный 75—500 лет. Наиболее целесо-

3

образным для ПЗ, на наш взгляд, является период повторяемости — 100 лет. К сожалению, карта ОСР для этого периода не подготовлена. Для оценки интенсивности воздействия ПЗ предлагается пользоваться соответствующими формулами перехода, по типу тех, что используются в проектах норм проектирования гидротехнических сооружений.

Интенсивность землетрясений MP3 предлагается принять для среднего периода повторяемости 1000 (карта ОСР-97 «В») или 5000 (карта ОСР-97 «С») лет в зависимости от степени ответственности сооружения.

Расчетные предельные состояния предлагается принимать следующими:

для ПЗ — РДМ — 1 (упругая модель сооружения в состоянии «до землетрясения»);

для MP3 — РДМ — 3 (упругая модель «ядра» сооружения в предельном состоянии).

4. В проекте норм предусматривается, что расчеты могут осуществляться по следующим трем методам:

Метод «а» — на нагрузки, определяемые по результатам решения дифференциальных уравнений движения в частотной области. Практически, это известный «спектральный метод», но с использованием коэффициента допускаемых повреждений к_{. Расчет ведется на реальные (прогнозируемые с заданной вероятностью) воздействия, которые принимаются по картам ОСР-97 в зависимости от средней повторяемости землетрясений. Алгоритм расчета предусматривает определение реакции упругого аналога сооружения на сейсмические воздействия. Если эта реакция находится в форме силы, то ее считают сейсмической нагрузкой на сооружение, на действие которой конструируются элементы или их сечения.

Заметим, однако, что иногда эту нагрузку ошибочно считают нагрузкой от «слабого» землетрясения, интенсивность которого по сравнению с реальным уменьшена в «кj» раз.

Совершенно очевидно, что вероятностные характеристики сейсмической нагрузки, определенной по методу «а», совпадают с вероятностными характеристиками воздействия, на которое выполнялся расчет.

Метод «б» — когда выполняется прямой динамический расчет с учетом решения дифференциальных уравнений движения во временной области с использованием набора инструментальных записей ускорений основания при землетрясениях, наиболее опасных для сооружения, или синтезированных акселерограмм.

Этот метод ориентирован на то, что в этой стадии деформирования РДМ изменяется от цикла к циклу. Расчеты по методу «б» являются вспомогательными и приме -

4

няются главным образом при анализе поведения конструкций сооружения во время землетрясения, что помогает при выборе принципиальных конструктивных решений. К сожалению, алгоритмы расчетов по методу «б» разработаны не для всех конструктивных систем зданий.

Метод «в» — названный в проекте норм «модифицированным спектральным методом», имеет два принципиальных отличия от метода «а»:

-    он выполняется для состояния сооружения «в конце землетрясения», которое условно названо «ядром» сооружения;

-    РДМ сооружения принимается упругой; коэффициент «к^ в расчет не вводится; уровень допускаемых повреждений регулируется использованием в расчете РДМ, имеющих допускаемые повреждения.

При подготовке метода «в» использовался так называемый метод трех моделей, разработанный в ЦНИИСК им. Кучеренко.

Метод «в» является дополнительным; его рекомендуется использовать совместно с расчетом по методу «а».

Метод позволяет определять напряженно-деформированное состояние «ядра» сооружения, которое после землетрясения должно воспринимать эксплуатационные нагрузки.

5.    В проекте норм сформулировано понятие «сейсмостойкость» сооружения.

Принимается, что сейсмостойкость сооружения определяется главным образом

несущей способностью его «ядра». При этом следует учитывать, что сейсмостойкость обеспечивается одновременным удовлетворением двух расчетных критериев: для уровней НПЗ и MP3. Кроме того, должны выполняться обязательные конструктивные мероприятия (первого уровня согласно п. 3.1 проекта данных норм).

Требования безопасности и надежности сооружений считаются обеспеченными, если его сейсмостойкость выше расчетной сейсмичности площадки строительства.

6.    Предлагаются новые требования по усилению существующих зданий. В частности, при усилении (восстановлении) зданий, поврежденных землетрясением, а также при усилении зданий, имеющих недостаточную сейсмостойкость, следует, как правило, выполнять мероприятия, повышающие несущую способность «ядра».

7.    В проекте норм дается краткий анализ расчетных динамических моделей (РДМ) сооружений и расчетных моделей воздействия (РМВ), которые используются в расчетах на сейсмические воздействия. Рассматриваются их особенности и варианты применения. Главное, на что обращается внимание, это необходимость их использования для определенной области и только для определенного цикла колебаний. Дело в том, что модель, учитывающая повреждения в сооружении при сейсмических воздействи-

ях, является нестационарной и изменяется от цикла к циклу колебаний. Это — процесс, отражающий одну из особенностей взаимодействия сооружения с колеблющимся основанием. Он последовательно проходит следующие стадии деформирования:

А — упругая;

В — упруго-пластическая;

С — вновь-упругая, но в состоянии «в конце землетрясения», с допускаемыми повреждениями, то есть в состоянии, близком к предельному.

Перечисленным стадиям деформирования конструкций соответствуют свои расчетно-статические и расчетно-динамические модели (РСМ А, В, С и РДМ А, В, С). Модели ддя стадий «А» и «С» являются упругими, однако их физико-механические характеристики существенно различны. В стадии «А» они принимаются для сооружения в состоянии «до землетрясения», а в стадии «С» как для сооружения в состоянии «в конце землетрясения», т.е. уже поврежденного в результате землетрясения. Жесткость конструкций такого сооружения будет значительно ниже, а демпфирующая способность больше.

В действующем СНиП в расчетах используется РДМ, соответствующая состоянию сооружения «до землетрясения», она принята линейно-упругой и не изменяется в процессе взаимодействия сооружения с колеблющимся основанием.

В предлагаемом проекте норм расчеты конструкций на сейсмические воздействия предлагается выполнять с использованием моделей, соответствующих сооружению в состоянии «в конце землетрясения». Сооружение в таком состоянии должно выдерживать эксплуатационные и возможные сейсмические нагрузки.

Расчеты конструкций предлагается выполнять согласно разработанному в ЦНPI-PI СК методу, учитывающему пространственный характер деформирования сооружения и пространственную модель сейсмического воздействия, с учетом упомянутых выше особенностей формирования РСМ и РДМ сооружений.

8.    В проект норм предлагается включить основные указания по проектированию высотных зданий. Учитываются положения, изложенные в ТСН 31-304-95 (МГСН 4.04-94).

9.    В Российских нормах, как и в кодах зарубежных стран, имеется раздел, содержащий указания по конструктивным мероприятиям, которые следует выполнять вне зависимости от результатов расчетов. Раздел этот, безусловно, необходим, потому что существующие методы расчетов на сейсмические воздействия не в полной мере обеспечивают надежное определение напряженно-деформированного состояния элементов конструкции здания. Кроме того, как известно, некоторые инженерные решения вообще принимаются не по расчету, а «по конструктивным соображениям».

6

Вместе с тем, раздел включает в себя как положения, относящиеся к нормативным требованиям, так и пожелания рекомендательного порядка. Это происходит, очевидно, потому, что по содержанию раздел представляет собой одновременно и нормы, и свод правил, и рекомендации по отдельным вопросам.

В проекте новых норм сделана попытка исправить этот недостаток.

Отмечается, что требования по расчету на сейсмические воздействия относятся к зданиям, удовлетворяющим особым требованиям по планировочным и конструктивным решениям.

По степени соответствия этим требованиям особые конструктивные мероприятия подразделяются на:

первого уровня — обязательные для сейсмостойких зданий;

второго уровня — рекомендуемые для зданий, сейсмостойкость которых будет проверяться расчетом.

Если при проектировании не выполняются мероприятия второго уровня, то расчетные усилия в элементах предлагается умножать на коэффициент конструктивных мероприятий K_z, значения которого принимается равным 1,5 для колонн, и 1,25 — для остальных элементов конструкций.

10. В заключение приведем последовательность расчета на сейсмические воздействия по предлагаемой методике.

Определяем необходимость выполнения расчета на сейсмические воздействия.

Для этого:

-    определяем начальную сейсмостойкость здания;

-    определяем расчетную сейсмичность площадки строительства с учетом принимаемой категории ответственности здания.

Если начальная сейсмостойкость здания меньше расчетной сейсмичности площадки, то расчет здания на сейсмические воздействия необходим.

Выполняем расчет по методу «а» (п. 2.7).

Расчет на ПЗ

Исходные данные для расчета:

-    физико-механические характеристики сооружения принимаем по РДМ-1;

-    интенсивность воздействия принимаем по карте ОСР-97 «А» с умножением на коэффициент приведения К(Т)\

-    если сооружение соответствует п. 2.4, то определяем значения поступательной нагрузки (по п. 2.9) и сейсмического момента (по п. 2.10); коэффициент к_] принимаем равным единице;

-    определяем усилия в элементах конструкции от вычисленных нагрузок;

-    конструирование элементов выполняем на полученные усилия, умноженные на коэффициенты ответственности элементов за переход здания в предельное состояние (по табл. 2.7);

-    проверяем выполнение специальных конструктивных мероприятий (по разд.З). Расчет на MP3

Исходные данные для расчета:

-    физико-механические характеристики сооружений принимаем по РДМ-1;

-    интенсивность воздействия принимаем по картам ОСР-97 (А, В, С) в зависимости от категории ответственности сооружения;

-    для сооружений, соответствующих п. 2.4, определяем значения поступательной нагрузки и сейсмического момента. Значения коэффициента к_х принимаем по табл. 2.4;

-    определяем усилия в элементах конструкции;

-    значения полученных усилий умножаем на коэффициенты ответственности элементов (по табл. 2.7);

-    проверяем выполнение специальных конструктивных мероприятий. Выполняем расчет по методу «в».

Расчет на ПЗ выполняется аналогично расчету на ПЗ по методу «а».

Расчет на MP3

Исходные данные для расчета:

-    физико-механические характеристики сооружения принимаем по РДМ-3;

-    интенсивность воздействия принимаем по картам ОСР-97 (А, В, С) в зависимости от категории ответственности сооружения;

-    для сооружений, соответствующих п. 2.4, определяем значения поступательной нагрузки и сейсмического момента; коэффициент к_{ принимаем равным единице.

-    определяем усилия в элементах, и т.д., аналогично предыдущим расчетам.

Руководитель разработки

Д-р. техн. наук, проф.    Ю.П. Назаров

Ответственный исполнитель

ПРЕДИСЛОВИЕ

Е РАЗРАБОТАНЫ ЦНИИСК им. Кучеренко — филиалом ФГУП «НИЦ Строительство» (Руководитель темы — Ю.П. Назаров, зам. руководителя темы — Я.М. Айзенберг, ответственный исполнитель темы — В.И. Ойзерман).

ВНЕСЕНЫ

2.    УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ

3.    ВЗАМЕН СНиПП-7-81*

Тираж 300 экз. Заказ № 1967. Отпечатано в ОАО «ЦПII»

ISBN