Специальные конструкции, такие как АЭС, морские сооружения и высокие плотины, данным предписаниям не подлежат [1]. Главная цель настоящих правил заключается в том, чтобы в случае землетрясения,
- была обеспечена защита человеческой жизни,
- ущерб ограничен, и
- и чтобы все сооружения, необходимые для защиты населения, остались в функциональном состоянии.
Землетрясение представляет собой воздействие на конструкцию, вызванное грунтом. Следовательно, данное воздействие соответствует группе наложенных деформаций или ускорений. Для его удобного сочетания с другими воздействиями (напр., приложенная нагрузка, снег и т.д.) в определенных расчетных ситуациях согласно нормативу DIN EN 1990, будет воздействие, возникающее в результате сейсмической активности, классифицироваться как сейсмическое воздействие.
Функциональные требования
Конструкции в сейсмоопасных зонах должны соответствовать определенным требованиям по устойчивости и ограничению повреждений.
Что касается устойчивости конструкции, необходимо обеспечить, чтобы конструктивная система выдержала заданное расчетное землетрясение без местного или общего обрушения, таким образом сохраняя свою конструктивную целостность и остаточную несущую способность после сейсмических событий. В данном случае, соответствующее расчетное землетрясение определяется с помощью номинального периода повторения = 475 лет [2], Это соответствует вероятности возникновения или превышения 10% в течение 50 лет.
Далее, требуется, в целях ограничения ущерба, обеспечить, чтобы здание выдерживало землетрясения с высшей вероятностью появления, чем расчетное землетрясение, без ущерба или других ограничений в использовании, затраты на отстранение которых могут быть непропорциональными по сравнению со стоимостью самой конструкции [1]. Тем не менее, данный аспект в немецком национальном приложении для сейсмических воздействий не учитывается.
Целевые надежности для требования отсутствия обрушения и для требования ограничения ущерба реализуются путем классификации конструкций по различным классам важности. Каждому классу ответственности назначен соответствующий коэффициент надежности по ответственности γI, который используется в качестве модификационного значения для оценки сейсмического воздействия при определении расчетного землетрясения [1]. Класс ответственности II соответствует TNCR опорного землетрясения.
| Класс ответственности | Строительство | Коэффициент ответственности γI |
|---|---|---|
| i | Конструкции, не имеющие значение для общественной безопасности (сельскохозяйственные здания и т.д.) | 0,8 |
| II | Обычные здания, не относящиеся к другим категориям (небольшие жилые и офисные здания, мастерские и т.д.) | 1,0 |
| III | Здания, сейсмическая стойкость которых важна с учетом последствий обрушения (огромные жилые дома, школы, актовые залы, торговые центры и т. Д.) | 1.2 |
| IV | Здания, целостность которых во время землетрясений имеет жизненно важное значение для гражданской защиты (больницы, важные объекты гражданской защиты, пожарные части, сотрудники службы безопасности и т. Д.) | 1.4 |
Критерии соответствия - предельные состояния
Для удовлетворения определенных требований, диктуемых функциональным назначением здания во время сейсмических действий, необходимо проверить аварийное предельное состояние и предельное состояние по пригодности к эксплуатации.
Аварийные предельные состояния описывают возможные сценарии потери несущей способности строительной конструкции рассматриваемого здания [1]. Для обеспечения соответствия требованиям необходимо обеспечить пластичность по отношению к требованиям и конструктивную устойчивость всего здания, включая все компоненты фундамента и грунт.
С другой стороны, предельные состояния по пригодности к эксплуатации относятся к ущербу, ограничивающему пригодность конструкции к эксплуатации [1]. Для обеспечения достаточной надежности от повреждений необходимо обеспечить соответствующие пределы деформации. Кроме того, важные здания должны быть соответственно жесткими для защиты населения с достаточным сопротивлением для обеспечения работы наиболее важных служб.
Пластичность
Землетрясение, как правило, приводит к созданию энергии в здании и вызывает вибрации [2]. Соответствующие колебания зданий, а также сейсмическая нагрузка зависят от характеристических свойств здания. Что касается землетрясений, здания могут быть спроектированы таким образом, чтобы они могли нести относительно высокие действующие силы с небольшой упругой деформацией или меньшие действующие силы с большими пластическими деформациями. Второе решение приводит к значительно более высокой диссипации энергии, что требует физически нелинейного расчета конструктивной системы. На практике, равновесие между нагрузкой и диссипацией энергии достигается с помощью коэффициента поведения q в зависимости от определенной классификации пластичности [1]. Чем выше класс пластичности, тем меньше эквивалентная сейсмическая нагрузка. Однако чем выше класс пластичности, тем выше требования к конструкции, обеспечивающие пластичность.
| Класс пластичности конструкции | Поведенческие факторы q | |
|---|---|---|
| Конструктивное поведение с низкой диссипацией | СРС (низкий) | ≤ 1,5 |
| Диссипативное структурное поведение | УРС (средний) | Железобетонные конструкции по норме DIN EN 1998-1, раздел 5 Стальные конструкции по норме DIN EN 1998-1, раздел 6 Составные конструкции из стали и железобетона по норме DIN EN 1998-1, раздел 7 Деревянные конструкции по норме DIN EN 1998-1, раздел 8 Каменные конструкции по норме DIN EN 1998-1, раздел 9 |
| ЗРС (повышенный) |
сейсмическое воздействие
Стандарт землетрясений описывает движение грунта, происходящее в определенной точке на поверхности Земли, с помощью упругого спектра реакции от ускорения грунта (также известного как упругий спектр реакций). По отношению к установленным требованиям касательно устойчивости конструкции и ограничения ущерба, спектр упругого отклика идентичен.
Поскольку у большинства конструкций сейсмическое воздействие уменьшается посредством нелинейной реакции, требуется для его определения нелинейный расчет [1]. Для упрощения, можно определить пластичное поведение зданий с помощью линейного расчета на основе спектра упругих реакций, модифицированного с помощью коэффициента поведения q. Спектр отклика, измененный с помощью коэффициента q, называется расчетным спектром [1]. Коэффициент поведения q связан с вязким демпфированием конструкции 5%.
| Зона | Функция расчетного спектра 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) = ордината расчетного спектра
T = длительность линейного колебания единичной массы
γI = коэффициент надежности по ответственности сооружения
q = коэффициент поведения
agR = номинальное значение пикового ускорения грунта
TB, TC, TD = контрольные сроки спектра отклика
S = коэффициент грунта
Номинальное значение пикового ускорения грунта agR является характерным значением для данной площадки. В нашем случае, данное значение определяется на основе оценки сейсмической опасности в Федеративной Республике Германии. В зависимости от местной опасности, страна разделена на соответствующие сейсмические зоны от 0 до 3. Сейсмическая опасность в рамках каждой зоны предполагается как постоянная и сохраняется с соответствующим номинальным значением пикового ускорения грунта agR [1].
| Зона сейсмической нагрузки | Значение эталонного пикового ускорения грунта agR в м/с2 |
|---|---|
| 0 | Не указано |
| 1 | 0,4 |
| 2 | 0,6 |
| 3 | 0,8 |
| Не применимо | Не указано |
Контрольные сроки TB, TC, TD и коэффициент грунта S, определенные для расчетного спектра, являются также характерными значениями данной площадки, которые основаны на сочетании класса грунта и класса грунтового основания [1], на месте строительства.
| условия грунтового основания | [SCHOOL.NOTES] | TB в s | TC в s | TD в 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 |
Грунт, зависящий от скорости сдвиговых волн, подразделяется на классы A, B и C [1]:
- Грунт типа А
- Не выветрившиеся (свежие) твердые породы с высокой прочностью
- Преобладающая скорость сдвиговых волн превышает приблизительно 800 м/с
- Грунт типа B
- Частично эродированные скалистые грунты или скалистые грунты низкой прочности
- Крупнозернистая (зернистая) или смешанная, неуплотнившаяся почва с высокими фрикционными свойствами плотной или твердой консистенции (например, каменная осыпь)
- Преобладающая скорость сдвиговых волн находится в диапазоне с 350 м/с до 800 м/с
- Грунт типа C
- Сильно или полностью эродированный скалистый грунт
- Крупнозернистая (зернистая) или смешанная, средне плотная почва твердой или хотя бы густой консистенции
- Мелкозернистая (связная) почва твердой или хотя бы густой консистенции
- Преобладающая скорость сдвиговых волн находится в диапазоне с 150 м/с до 350 м/с
Изменения грунтового основания между скалистой областью и областью отложений подразделяются на классы грунтового основания R, T и S [1]:
- Класс грунтового основания R
- Площади с преобладанием горных пород
- Класс грунтового основания T
- Области перехода между классами грунтового основания R и S, а также районы с относительно мелкими осадочными бассейнами
- Класс грунтового основания S
- Области глубоких бассейновых структур с мощным осадочным заполнением
Определение местного номинального значения пикового ускорения грунта и класса грунтового основания
Инструмент геолокации на сайте фирмы Dlubal по снеговому, ветровому и сейсмическому зонированию включает в себя нормативные требования, а также технологические решения, доступные в Интернете. В зависимости от выбранного типа нагрузки (снег, ветер, сейсмическое воздействие) и национальных стандартов этот инструмент определяет соответствующие данные на основе Google Maps. Введите местоположение, географические координаты или местные условия в функцию поиска, чтобы получить соответствующие данные. Затем инструмент определяет характерную нагрузку или ускорение в этом месте посредством точной высоты над уровнем моря и введенных данных зоны. Если невозможно определить местоположение с помощью определенного адреса, вы можете увеличить карту и выбрать правильное местоположение. После выбора требуемого местоположения на карте, расчет приспособится новой высоте и отобразит обновленные нагрузки.
Сетевые средства доступны на сайте Dlubal в секции Применения → Сетевые средства.
Определив следующие параметры...
1. Тип нагрузки = землетрясение
2. Норматив = EN 1998-1
3. Тип карты = сейсмические зоны или классы грунта
4. Приложение = Германия | DIN EN 1998-1
5. Адрес = Domkloster 4, Кельн
... будут для выбранного местоположения получены следующие результаты:
6. Сейсмическая зона
7. Класс грунтового основания
8. Дополнительная информация (при необходимости)
9. Номинальное значение пикового ускорения грунта agR
