Диссертация (792538), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Рассмотрены вертикальные элементы железобетонного каркаса,стальные рамы и балки, бетонные стены, сборные бетонные элементы, армированная и неармированная каменная кладка, деревянные стены, фундамент. В Таблице 1.4 для примера приведены повреждения вертикальных элементов железобетонного каркаса, допускаемые для определенных уровней эксплуатационных характеристик.Таблица 1.4.Повреждения конструктивных элементов железобетонного каркасногоздания, соответствующие уровням эксплуатационных характеристикЭлементыПервичныеэлементы (напрямуюсвязанные с обеспечением несущейспособности)CollapsePreventionLevelОбширные трещины иформирование пластическихшарниров.Ограниченноерастрескиваниеи/илиразрыв стыков в некоторых колоннах.
Серьезно повреждены короткие колонны.Life Safety LevelЗначительныеповреждениябалок.Поверхностные сколы и поперечныетрещины(ширина<1/8") в колоннах,перешедших в пластическое состояние.Незначительныесколы в остальныхколоннах. Ширинатрещин в соединениях <1/8".Immediate OccupancyLevelТонкие волосяныетрещины.Кое-гдевозможны зоны пластических изменений. Нет дробления(деформациидо0.003).46Вторичныеэлементы (элементы,жесткостькоторых незначительно влияет на несущуюспособность и должнабыть учтена только в нелинейныхрасчетах)Обширные сколы вколоннах (вследствиеих сжатия) и в балках.Серьезные повреждения стыковых соединений.
Локальное выпирание арматуры.Обширное растрескивание и образованиепластическихшарниров в элементах, работающих впластическом режиме. Локальное растрескивание и/илисколы в некоторыхколоннах, частичнозатронутых пластическими изменениями. Серьезные повреждения короткихколонн.Незначительные локальные сколы в колоннах и балках.Трещины в балках иколоннах,появившиеся вследствие ихизгиба.Трещинысдвига в соединениях <1/16" по ширине.В США приняты два расчетных уровня сейсмического воздействия: основноерасчетное землетрясение 1 (Basic Safety Earthquake 1, BSE-1, в отечественнойтерминологии Проектное землетрясение, ПЗ) и основное расчетное землетрясение2 (Basic Safety Earthquake 2, BSE-2, оно же Максимальное расчетное землетрясение МРЗ, Maximum Considered Earthquake, MCE).
В большинстве сейсмическиопасных регионах США ПЗ может произойти с вероятностью 10% в течение 50лет, МРЗ - с вероятностью 2% в течение 50 лет. Параметры ПЗ и МРЗ задаются ввиде соответствующих спектров реакции. Цель проектирования – обеспечитьуровень эксплуатационных характеристик Life Safety для землетрясения BSE-1 иуровень Collapse Prevention для BSE-2.В европейских нормах Eurocode 8 Part 3. Assessment and retrofitting of buildingsдопускаются три возможных предельных состояния конструкции (Limit State, LS)после землетрясения:• LS of Near Collapse (NC) – состояние, близкое к обрушению.
Конструкциясильно повреждена, сопротивляемость поперечным силам очень мала, хотявертикальные элементы все еще держат вертикальную нагрузку. Большаячасть неконструктивных элементов разрушена. Имеются большие необратимые перемещения. Конструкция близка к коллапсу, возможно не переживет еще одно землетрясение, даже слабое.47• LS of Significant Damage (SD) – состояние с сильными повреждениями.Конструкция значительно повреждена, но имеет некоторый остаточный запас прочности и жесткости, а вертикальные элементы способны выдерживать вертикальные нагрузки. Неконструктивные элементы повреждены, ноограждения и заполнения остаются плоскими.
Небольшие необратимые перемещения. Конструкция может выдержать слабое землетрясение. Ремонт ивосстановление, возможно, будут экономически нецелесообразными.• LS of Damage Limitation (DL) – состояние с ограниченными повреждениями.Конструкция имеет небольшие повреждения, конструктивные элементы почти не затронуты пластическими изменениями и сохранили прочность ижесткость. В неконструктивных компонентах, таких как ограждения и заполнения, могут появиться трещины, но ремонт возможен. Необратимыеперемещения очень незначительны. Нет необходимости в серьезных ремонтных работах.Перечисленные предельные состояния с соответствующими описаниями, уровнями воздействий и методами расчета должны быть со временем введены и в отечественные нормы. Работы в этом направлении ведутся и в странах СНГ.
В статьеЮ.И. Немчинова и др.12 (Украина) предлагается ввести три уровня эксплуатационных характеристик, так, чтобы они были связаны с уровнями сейсмическоговоздействия, заложенными в карты ОСР:• отсутствие повреждений и возможность продолжить эксплуатацию зданияпосле землетрясения (СЗ - слабое землетрясение, соответствует ImmediateOccupancy Level или LS of Damage Limitation);• обеспечение безопасности жизнедеятельности и возможность проведенияремонтно-восстановительных работ после умеренного землетрясения (ПЗ –проектное землетрясение, соответствует Life Safety Level или LS of Significant Damage);12Немчинов Ю.И., Хавкин А.К., Марьенков Н.Г., Бабик К.Н.
Инженерная методика проектирования сейсмостойких конструкций заданной категории пластичности с учетом положений Еврокода-8//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2012, №4, с.51-54.48• обеспечение устойчивости сооружения, сохранности жизни людей, ценногооборудования и инфраструктуры, необходимой для ликвидации последствий землетрясения (МРЗ – максимальное расчетное землетрясение, Structural Stability, соответствует Collapse Prevention Level или LS of NearCollapse).Однако для практического применения следует более детально характеризоватьэти предельные состояния, дать для каждого случая описания допускаемых повреждений хотя бы основных несущих элементов, как это сделано в нормативныхдокументах США и Европы.1.7.Проектирование с заданным уровнем обеспечения сейсмостойкостиПроектирование с заданным уровнем обеспечения эксплуатационных характеристик (Performance-Based Seismic Design) – метод сейсмического расчета, указанный в Национальной программе США по снижению сейсмической опасности(National Earthquake Hazards Reduction Program, NEHRP, http://www.nehrp.gov) какнаиболее перспективный и стратегический для развития теории сейсмостойкости.В руководствах FEMA проектирование рекомендуется выполнять методами нелинейного статического анализа, в основе которых лежит pushover-процедура.Смысл pushover-процедуры заключается в определении кривой несущей способности в осях «сила - максимальное перемещение контрольной точки», причем вроли силы выступает суммарная опорная реакция в основании, возникающая в ответ на приложенные к перекрытиям горизонтальные силы, а за контрольную точку рекомендуется брать центр масс верхнего перекрытия.
Кривая несущей способности строится по результатам физически и геометрически нелинейного статического расчета. Для получения кривой конструкция нагружается системой поперечных сил, приложенных к каждому перекрытию. В руководствах FEMA49предлагается несколько способов распределения поперечных сейсмических сил 13,например, равномерное распределение сил по высоте, пропорциональное массамперекрытий, распределение по формам колебаний и т.д. Процесс нагружения организуется по шагам и заканчивается, когда достигается деформация, соответствующая целевому уровню эксплуатационных характеристик или, если происходит разрушение.По полученной кривой несущей способности можно найти силы и деформации,соответствующие началу нелинейного деформирования и заданному уровню эксплуатационных характеристик (Рисунок 1.8).Рисунок 1.8.
Уровни эксплуатационных характеристикна кривой несущей способности(рисунок из FEMA-273, Р – первичные элементы, S – вторичные)Рushover-процедуру используют в модальном нелинейном статическом методе(Modal Pushover Analysis, MPA14), при котором поперечные силы прикладываютсяв соответствии с формами колебаний, нелинейные усилия и перемещения определяются для каждой формы колебаний по модальной кривой несущей способности,13См. подробнее в статье Джинчвелашвили Г.А., Булушев С.В., Колесников А.В.
Нелинейный статический методанализа сейсмостойкости зданий и сооружений//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2016,№5, с.39-47.14A.K.Chopra, R.K.Goel. A modal pushover analysis procedure to estimate seismic demands for buildings: theory andevaluation. PEER Report 2001/03. University of California, Berkeley, 2001.50а полная реакция рассчитывается по правилу ККСК, как это принято в линейноспектральном методе.Рushover-процедура лежит в основе и другой разновидности нелинейного статического анализа – метода спектра несущей способности (Capacity Spectrum Method, CSM), разработанного З. Фрименом15.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
