Konstrukcje specjalne, takie jak elektrownie jądrowe, konstrukcje przybrzeżne i duże tamy, nie są uwzględnione w tych przepisach [1]. Deklarowanym celem tych przepisów jest zapewnienie, że w przypadku trzęsienia ziemi,
- ludzkie życie jest chronione,
- uszkodzenie jest ograniczone, oraz
- konstrukcje ważne dla ochrony ludności nadal działają.
Trzęsienie ziemi to oddziaływanie na konstrukcję wywołane przez grunt. Oddziaływanie odpowiada zatem grupie narzuconych odkształceń lub przyspieszeń. W celu połączenia tego oddziaływania z innymi oddziaływaniami (obciążenie własne, śnieg itp.) w sytuacjach obliczeniowych zdefiniowanych zgodnie z normą DIN EN 1990 oddziaływanie aktywności sejsmicznej jest klasyfikowane jako oddziaływanie sejsmiczne.
Wymagania funkcjonalne
Konstrukcje w strefach trzęsień ziemi muszą spełniać określone wymagania w zakresie stateczności i ograniczenia uszkodzeń.
Jeśli chodzi o stateczność konstrukcji, należy zapewnić, aby system konstrukcyjny wytrzymał trzęsienie ziemi zdefiniowane w obliczeniach bez lokalnego lub globalnego zawalenia, zachowując w ten sposób integralność konstrukcji i nośność rezydualną po wstrząsach sejsmicznych. W takim przypadku obliczeniowe trzęsienie ziemi należy określić przy referencyjnym okresie powrotu wynoszącym TNCR = 475 lat [2]. Odpowiada to prawdopodobieństwu wystąpienia lub przekroczenia 10% w ciągu 50 lat.
Ponadto, ze względu na ograniczenie uszkodzeń, należy upewnić się, że konstrukcja jest zaprojektowana i wykonana tak, aby wytrzymała oddziaływanie sejsmiczne
mająca większe prawdopodobieństwo wystąpienia niż obliczeniowe oddziaływanie sejsmiczne, bez wystąpienia uszkodzeń i związanych z nimi ograniczeń użytkowania, których koszty byłyby niewspółmiernie wysokie w porównaniu z kosztami samej konstrukcji [1].
Projekt ten został jednak pominięty w niemieckim załączniku krajowym dla oddziaływań sejsmicznych.Docelową miarodajność dla warunku braku zawalenia i warunku ograniczenia szkód implementuje się poprzez klasyfikację konstrukcji do różnych klas ważności. Każdej klasie ważności przypisany jest współczynnik ważności γI, który służy jako wartość modyfikująca referencyjnego oddziaływania sejsmicznego w celu określenia obliczeniowego trzęsienia ziemi [1]. Klasa ważności II odpowiada TNCR trzęsienia ziemi odniesienia.
| Kategoria ważności | Budynek | Współczynnik ważności γI |
|---|---|---|
| I | Budynki o mniejszym znaczeniu dla bezpieczeństwa publicznego (np. budynki rolnicze itp.) | 0,8 |
| II | Budynki zwykłe nienależące do innych kategorii (mniejsze budynki mieszkalne, biurowe, warsztaty itp.) | 1,0 |
| III | Budynki, których odporność na wstrząsy sejsmiczne jest istotna ze względu na konsekwencje związane z zawaleniem (ogromne budynki mieszkalne, szkoły, aule, centra handlowe itp.) | 1,2 |
| IV | Budynki, których szczelność podczas trzęsień ziemi ma kluczowe znaczenie dla ochrony ludności (szpitale, ważne obiekty ochrony ludności, straż pożarna, pracownicy ochrony itp.) | 1,4 |
Kryteria zgodności - Stany graniczne nośności
Aby spełnić zdefiniowane wymagania funkcjonalne budynku obciążonego oddziaływaniem sejsmicznym, należy sprawdzić stany graniczne nośności i użytkowalności.
Stany graniczne nośności opisują możliwe scenariusze zawalenia się lub innych uszkodzeń konstrukcyjnych rozpatrywanego budynku [1]. Aby spełnić ten warunek, należy zapewnić ciągliwość w odniesieniu do wymagań oraz stateczność konstrukcji całego budynku, w tym wszystkich elementów fundamentowych i gruntu.
Jednak stany graniczne użytkowalności koncentrują się na uszkodzeniach, które ograniczają użytkowalność [1]. Aby zapewnić wystarczającą odporność na uszkodzenia, należy zapewnić odpowiednie granice odkształcenia. Ponadto ważne budynki należy zaprojektować jako odpowiednio sztywne, aby chronić ludność, o wystarczającej wytrzymałości, aby zapewnić utrzymanie najważniejszych usług.
Ciągliwość
Ogólnie rzecz biorąc, trzęsienie ziemi dostarcza energię do budynku i wywołuje wibracje [2]. Odpowiadające im drgania budynku oraz obciążenie sejsmiczne zależą od właściwości budynku. Jeśli chodzi o trzęsienia ziemi, budynki można projektować w taki sposób, aby mogły przenosić stosunkowo duże siły przy niewielkim odkształceniu sprężystym lub mniejsze siły przy większych odkształceniach plastycznych. Drugie rozwiązanie prowadzi do znacznie większego rozpraszania energii, co wymaga fizycznie nieliniowych obliczeń układu konstrukcyjnego. W praktyce współczynnik zachowania q, zależny od określonej klasyfikacji ciągliwości, służy do określenia równowagi między obciążeniem a rozpraszaniem energii [1]. Im wyższa klasa ciągliwości, tym mniejsze równoważne obciążenie sejsmiczne. Jednak im wyższa klasa ciągliwości, tym wyższe wymagania konstrukcyjne dla zapewnienia ciągliwości.
| Klasa ciągliwości konstrukcji | Współczynniki zachowania q | |
|---|---|---|
| Zachowanie konstrukcyjne o niskim współczynniku rozpraszania | DCL (niski) | ≤ 1.5 |
| Dyssypatywne zachowanie konstrukcyjne | DCM (średnia) | Elementy betonowe zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 5 Konstrukcje stalowe zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 6 Konstrukcje zespolone ze stali i betonu zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 7 Konstrukcje drewniane zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 8 Konstrukcje murowe zgodnie z DIN EN 1998-1, rozdział 9 |
| DCH (wysoki) |
oddziaływanie sejsmiczne
Norma na trzęsienia ziemi opisuje ruch gruntu zachodzący w określonym punkcie na powierzchni Ziemi za pomocą sprężystego spektrum reakcji na przyspieszenie (nazywanego również sprężystym spektrum reakcji). Spektrum odpowiedzi sprężystej jest identyczne w odniesieniu do wymagań dotyczących stateczności konstrukcji i ograniczenia uszkodzeń.
Ponieważ oddziaływanie sejsmiczne jest redukowane za pomocą reakcji nieliniowej dla większości konstrukcji, do określenia tego potrzebne są obliczenia nieliniowe [1]. W celu uproszczenia można określić zachowanie plastyczne budynków za pomocą obliczeń liniowych na podstawie spektrum sprężystości zmodyfikowanego współczynnikiem zachowania q. Spektrum odpowiedzi zmodyfikowane przez q nazywa się spektrum obliczeniowym [1]. Współczynnik zachowania q odnosi się do 5% wiskotycznego tłumienia drgań konstrukcji.
| Powierzchnia | Funkcja spektrum obliczeniowego Sd (T) |
|---|---|
| 0 ≤ T ≤ TB | agR ⋅ γI ⋅ S ⋅ [1 + T/TB ⋅ (2,5/q - 1)] |
| TB ≤ T ≤ TC | agR € γI € S € 2,5/q |
| TC ≤ T ≤ TD | agR € γI € S € 2,5/q € TC/T |
| TD ≤ T | agR ⋅ γI ⋅ S ⋅ 2,5/q ⋅ (TC ⋅ TD )/T2 |
Sd (T) = rzędna spektrum obliczeniowego
T = okres drgań liniowych jednomasowych
γI = współczynnik ważności
q = współczynnik zachowania
agR = referencyjne szczytowe przyspieszenie względem ziemi
TB, TC,TD = Okresy kontrolne spektrum odpowiedzi
S = współczynnik gruntowy
Wzorcowe szczytowe przyspieszenie względem podłoża agR jest wartością właściwą dla danego miejsca. Wartość wynika z analizy ryzyka sejsmicznego Republiki Federalnej Niemiec. W zależności od lokalnego zagrożenia, kraj jest pogrupowany w odpowiednie strefy sejsmiczne, od 0 do 3. W obrębie każdej strefy przyjmuje się, że zagrożenie jest stałe i klasyfikowane za pomocą odpowiedniej wartości wzorcowego szczytowego przyspieszenia gruntu agR [1].
| Strefa sejsmiczna | Wartość wzorcowego szczytowego przyspieszenia gruntowego agR w m/s2 |
|---|---|
| 0 | Niespecyfikowane |
| 1 | 0,4 |
| 2 | 0.6 |
| 3 | 0,8 |
| n/d | Niespecyfikowane |
Okresy kontrolne TB, TC i TD oraz współczynnik gruntowy S zdefiniowane dla spektrum obliczeniowego również są wartościami specyficznymi dla miejsca i są oparte na kombinacji klasy podłoża gruntowego i podłoża gruntowego [1] występujących w miejscu konstrukcja.
| warunki gruntowe | s | TB w s | TC w s | TD w s |
|---|---|---|---|---|
| A-R | 1.00 | 0,01 | 0,20 | 2,0 |
| B-R | 1,25 | 0,01 | 0,25 | 2,0 |
| C-R | 1.50 | 0,01 | 0,30 | 2,0 |
| B-T | 1.00 | 0,01 | 0,30 | 2,0 |
| C-T | 1,25 | 0,01 | 0,40 | 2,0 |
| C-S | 0,75 | 0,01 | 0,50 | 2,0 |
Grunt, który zależy od prędkości fali ścinającej, dzieli się na klasy A, B i C [1] :
- Typ podłoża A
- Niewietrzone (świeże) lite skały o wysokiej wytrzymałości
- Dominujące prędkości fali tnącej są wyższe niż około 800 m/s
- Typ podłoża B
- Umiarkowanie zwietrzałe lite skały lub lite skały o niskiej wytrzymałości
- Gruboziarnisty (niespoisty) lub mieszany grunt, o wysokim współczynniku tarcia, o gęstej lub stałej konsystencji (np. luźna skała lodowcowa)
- Dominujące prędkości fali tnącej wahają się od około 350 m/s do 800 m/s
- Typ podłoża C
- Silnie lub całkowicie zwietrzałe lite skały
- Gruboziarnisty (niespoisty) lub mieszany grunt niezagęszczony w gruncie o średniej gęstości lub o konsystencji co najmniej sztywnej
- Grunt drobnoziarnisty (spoisty) o konsystencji co najmniej sztywnej
- Pomiary dominującej fali powierzchniowej mieszczą się w zakresie od około 150 m/s do 350 m/s
Zmieniające się podłoże między skałami a osadami dzieli się na klasy podłoża R, T i S [1] :
- Klasa gruntu R
- Obszary z przewagą skał
- Klasa gruntu T
- Strefy przejściowe między gruntami klasy R i gruntami S oraz obszary stosunkowo płytkich basenów sedymentacyjnych
- Klasa gruntu S
- Obszary o głębokich zbiornikach z grubym wypełnieniem osadowym
Wyznaczanie lokalnej wartości szczytowej odniesienia przyspieszenia od gruntu i klasy podłoża gruntowego
Narzędzie do geolokalizacji , znajdujące się na stronie internetowej Mapy stref obciążenia śniegiem, wiatrem i trzęsieniem ziemi, obejmuje standardowe wymagania oraz rozwiązania cyfrowe dla Internetu. W zależności od wybranego typu obciążenia (śnieg, wiatr, wstrząsy) i normy krajowej narzędzie to określa odpowiednie dane na podstawie Google Maps. Wprowadź lokalizację, współrzędne geograficzne lub warunki lokalne w wyszukiwarce, aby uzyskać odpowiednie dane. Narzędzie określa następnie obciążenie charakterystyczne lub przyspieszenie w tym miejscu na podstawie dokładnej wysokości nad poziomem morza i wprowadzonych danych strefy. Jeżeli nie można zdefiniować lokalizacji przy pomocy konkretnego adresu, można powiększyć mapę i wybrać prawidłową lokalizację. Po wybraniu właściwej lokalizacji na mapie obliczenia zostaną dostosowane do nowej wysokości i wyświetlą zaktualizowane obciążenia.
Usługa online jest dostępna na stronie internetowej Dlubal pod adresem Rozwiązania → Usługi online.
Poprzez zdefiniowanie parametrów...
1. typ obciążenia = sejsmiczne
Drugi norma = EN 1998-1
3. poziom mapy = strefa sejsmiczna lub klasa podłoża gruntowego
4. załącznik = Niemcy | DIN EN 1998-1
5. adres = Domkloster 4, Kolonia
...dla wybranej lokalizacji daje to:
6. strefa sejsmiczna
7. klasa podłoża
8. Dodatkowe informacje, jeśli dotyczy
9. wartość wzorcowego szczytowego przyspieszenia gruntowego agR
