Содержание

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.........

1.1 Концептуальные требования обеспечения сейсмостойкости сооружений .............

1.2 Основные положения проектирования конструкций с ожидаемым (заданным) уровнем обеспечения сейсмостойкости ………………………….

1.3. Характеристики элементов здания и свойств материалов при сейсмических воздействиях ......

2. ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ……………

2.1. Общие положения …………………………………………………...………..

2.2 Исторические аспекты развития теории сейсмостойкости сооружений................

2.2.1 Статическая теория сейсмостойкости Ф. Омори (1868 – 1923) ……

2.2.2 Динамическая теория А. Дануссо (1880 – 1968) …………………….

2.2.3 Динамическая теория Н. Мононобе …………………………………

2.2.4 Динамическая теория К.С. Завриева (1891 – 1978) …………………

2.2.5. Спектральные теории определения сейсмических нагрузок ……….

2.2.6. Обоснование сейсмических нагрузок на основе спектральной теории сейсмостойкости. Метод И.Л. Корчинского ……

2.3. Метод спектра реакции. Графики коэффициентов динамичности β. …........

2.4. Эволюция стандартных спектров ускорений в различных странах …............

2.5. Землетрясения и последующие совершенствования требований по обеспечению

сейсмостойкости сооружений ..........................

2.5.1 Землетрясение в Сан-Франциско (1906, США) ……………………...

2.5.2 Мессинское и Реджо-ди-Калабрийское землетрясения (1908, Италия).....................

2.5.3. Великое землетрясение в Канто (Япония, 1923) …………………….

2.5.4. Землетрясения в Санта Барбара (США, 1925) и Лонг Бич (США, 1933) и их роль в развитии норм сейсмостойкого строительства ….

3. НОРМИРОВАННЫЕ СПЕКТРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПО НОРМАТИВНЫМ КОДАМ США ……………………………..

3.1. Общий подход. Исторические аспекты развития нормативных требований ………

3.2. Сейсмические коэффициенты, спектры реакции, строительные Коды.........................

3.3. Нормированные спектры воздействия и методика определения сейсмических нагрузок по нормам США ………………………………….

3.4. Нормативные Коды США нового поколения ………………………………

4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ ЕВРОКОД И СЕЙСМИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ЕВРОПЕЙСКИХ СТРАН В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ ЕВРОКОДА 8......

4.1. Основные сведения о строительных стандартах EUROCODE (Еврокод)….........

4.1.1. Назначения и области применения Еврокодов …………………………

4.1.2 ЕN 1998. Еврокод 8, его части и область применения ………………….

4.1.3. Требования к Национальным стандартам по соблюдению правил Еврокодов ……………

4.1.4 Требования к Национальному Приложению к Еврокоду Еn 1998-1 …...............

4.2. Исторические землетрясения и сейсмические зоны Европы …………….

4.2.1. Вводные положения ………………………………………………………

4.2.2. Требования к сейсмическому зонированию и безопасности зданий и сооружений ………

4.3. Сведения о разрушительных землетрясениях на территории Европы. Сейсмические зоны и сейсмические коэффициенты ……………………

4.3.1. Австрия ……………………………………………………………………

4.3.2. Франция ……………………………………………………………………

4.3.3. Великобритания и Ирландия ……………………………………………..

4.3.4. Италия ……………………………………………………………………..

4.3.5. Румыния …………………………………………………………………...

4.3.6. Болгария ………………………………………………………………………..

4.3.7. Греция ……………………………………………………………………..

4.3.8. Турция ……………………………………………………………………..

4.4. Итоговые данные о сейсмическом зонировании в странах Европы ……..

5. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛАМИ ЕВРОКОДА 8 . ………………………………..……

5.1 Руководящие принципы проектирования сейсмостойких зданий и сооружений. Требования к архитектурно-планировочным решениям ………….

5.1.1. Основные требования и рекомендации по обеспечению сейсмостойкости при проектировании............................

5.1.2 Критерии регулярности сооружения в плане …………………………..

5.1.3 Критерии регулярности сооружений по высоте ………………………..

5.1.4 Дополнительные конструктивные требования по

обеспечению регулярности конструктивных решений зданий ………………………....

5.2 Правила определения сейсмических нагрузок по методике ЕВРОКОД 8 [ЕN 1998-1:2004 (Е)]...............

5.2.1 Классификация типов грунтов по сейсмическим свойствам …………..

5.2.2 Зоны сейсмичности ……………………………………………………….

5.2.3 Сейсмические воздействия ……………………………………………….

5.2.4 Проектные перемещения грунта …………………………………………

5.2.5 Учет влияния неупругих свойств материалов и характеристик затухания в проектном спектре упругой реакции сооружения ……………………….

5.2.6 Альтернативные представления сейсмических воздействий …………

5.2.7 Сочетание воздействий …………………………………………………..

5.2.8 Национальный стандарт Украины ДСТУ-Н Б EN 1998-1: 2010 ……….

5.3 Оценка интенсивности землетрясений на поверхности Земли. Шкалы сейсмической интенсивности ………………………………………………………….

5.3.1 Сейсмическая шкала МSK-64 (Медведева-Шпонхойера-Карника)……..

5.3.2 Европейская Макросейсмическая Шкала 1998 (EMS-98) ……………..

5.3.2.1 Основные цели создания Шкалы ……………………………….

5.3.2.2 Классы чувствительности к повреждениям зданий во время землетрясений …………………

5.3.2.3 Классификация повреждений ……………………………………

5.3.2.4 Систематизация признаков интенсивности землетрясений ……

5.3.2.5 Степени интенсивности землетрясения ………………………...

5.3.2.6 Проектная сейсмостойкость здания

5.3.2.7 Зависимость между вероятностью и степенью разрушений …..

5.3.2.8 Примеры иллюстрации повреждений и оценка степени повреждений …………………

5.3.3 Шкала сейсмической интенсивности Украины ДСТУ Б В.1.1-28:2010.

5.3.3.1 Сфера применения ………………………………………………...

5.3.3.2 Основные положения и особенности применения Стандарта ДСТУ Б В.1.1-28:2010 в

сравнении со шкалой EMS-98 ………………..

5.3.3.3 Определение интенсивности землетрясений по Шкале ДСТУ.................................

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ ДБН В.1.-1-12: 2006 «СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ УКРАИНЫ» ……………

6.1 Вводные положения ………………………………………………………………..

6.2 Сейсмическая опасность и учёт грунтовых условий ……………………….....

6.3 Расчеты на сейсмические воздействия..........................................

6.3.1 Сочетания нагрузок …………………………………………………………

6.3.2 Основные особенности нормативного документа ………………………..

6.4 Спектральный метод определения сейсмических нагрузок ………………….

6.4.1 Расчётные схемы зданий и определение сейсмических нагрузок …….

6.4.2 Оценка внутренних усилий по результатам расчёта …………………...

6.4.3 Определение сейсмических сил на протяжённые в плане здания

с учётом влияния бегущей сейсмической волны …………………………….

6.5 Прямой динамический расчет по акселерограммам землетрясений …..…….

6.6 Расчеты элементов конструкций ……………………………………………...

6.7 Конструктивные требования при проектировании зданий и сооружений …..............

6.8 Обеспечение сейсмостойкости зданий в районах сейсмичностью 6 баллов......................................

6.9 Научно-техническое сопровождение проектирования и строительства экспериментальных объектов …………………………………………………………

6.10 Примеры научно-технического сопровождения проектирования и строительства сейсмостойких зданий. Пути совершенствования ДБН В.1.1-12:2006 «Строительство в сейсмических районах Украины» ……………………………………..

6.10.1 18-24 этажный жилой комплекс «Золотое Руно» в Одессе ……………

6.10.2 23-х этажное здание с диафрагмами жесткости ………………………

6.10.3 Гостиничный комплекс (Одесса, Французский бульвар, 60/1) ………..

6.10.4 Жилое 18-этажное (с учетом цокольного этажа) здание в г. Ялта …….

6.10.5 Жилое 15-этажное здание в Ялте ………………………………………...

6.10.6 Жилое 23-х этажное здание в г. Ялте по ул. Красноармейской ……...

6.10.7 Реконструкция пансионата «Виктория» в пгт. Ливадия, п. Курпаты …...

6.11 Направления совершенствования норм на основе опыта их применения ............

6.12 Особенности определения сейсмических нагрузок при проектировании высотных зданий...........

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕЙСМОСТОЙКИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗАДАННОЙ КАТЕГОРИИ ПЛАСТИЧНОСТИ С УЧЕТОМ РЕКОМЕНДАЦИЙ МЕЖДУНАРОДНЫХ КОДОВ.......................

7.1 Общие положения. Постановка проблемы …………………………………..

7.2 Зоны сейсмичности ……………………………………………………………...

7.3 Приведение системы со многими степенями свободы к системе с меньшим количеством неизвестных. Статическая и динамическая конденсация переменных …………………………

7.3.1 Метод конденсации переменных (метод Р.Гайана [R.Guyan]) ………...

7.3.2 Пример применения методики Р.Гайана к определению частоты колебаний консольного

стержня....................

7.3.3 Колебания системы с сосредоточенными массами …………………..

7.4 Методы решения, рекомендованные Еврокодом 8 (EN 1998-1: 2004) ……......

7.4.1 Линейный статический анализ …………………………………………..

7.4.2 Модальный анализ спектра реакции …………………………….............

7.5 Нелинейные методы определения заданных перемещений. Нелинейный статический анализ (Pushover Analysis) ……………

7.5.1 Нелинейный динамический анализ эквивалентной системы SDOF.

Метод прямого интегрирования динамической задачи ………...

7.5.2 Метод спектра несущей способности, рекомендованный Pуководством АТС-40.

Нелинейный статический анализ …………………….

7.5.3 Особенности применения процедур, рекомендованных Руководством FEMA 273, FEMA 274 и Предварительным стандартом FEMA 356 ………………………………………………………………

7.5.3.1 Линейная статическая процедура ………………………………..

7.5.3.2 Линейная Динамическая Процедура ……………………………

7.5.3.3 Нелинейная Статическая Процедура ……………………………

7.5.3.4 Определение эффективного периода колебаний и эффективной жесткости здания ……………

7.5.3.5 Метод коэффициентов перемещения …………………………...

7.5.3.6 Нелинейная Динамическая Процедура …………………………

7.6 ЕВРОКОД 8: EN 1998-1. Рекомендации по применения метода спектра несущей способности ……

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ С ОЖИДАЕМЫМ УРОВНЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ С УЧЕТОМ ПОЛОЖЕНИЙ ЕВРОКОДА 8, ТРЕБОВАНИЙ ДБН И РЕКОМЕНДАЦИЙ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ. МЕТОДИКА НИИСК ………………….

8.1 Общие положения. ………………………………………………………………

8.2 Инженерный метод расчета зданий на сейсмические воздействия как нелинейных систем на основе метода спектра несущей способности ……………

8.2.1 Преобразование пространственной многомассовой динамической модели здания в эквивалентную одномассовую систему ……………………..

8.2.2 Процедура вычисления нелинейной сейсмической реакции и искомой характеристической точки для оценки ожидаемого уровня сейсмостойкости здания ………………...

8.3 Применение метода спектра несущей способности при расчёте зданий на воздействие акселерограмм землетрясения ……………………………………...

8.4 Учет влияния высших форм колебаний ……………………………………..

8.5 Иллюстрация порядка выполнения расчета методом спектра несущей способности на примере анализа нелинейных перемещений железобетонной четырехэтажной двухпролетной рамы …………

8.6 Выбор референтных значений параметров, характеризующих предельные состояния зданий, подверженных сейсмическим воздействиям …........................

8.6.1 Анализ положений НД …………………………………………………...

8.6.2 Анализ публикаций ……………………………………………………….

8.6.3 Результаты анализа ………………………………………………………

9. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА НЕЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЙ …………

9.1 Шестиэтажный фрагмент монолитного здания …………………………….

9.1.1 Методика Еврокода 8 ………………………………………………………

9.1.2 Методика НИИСК на основе графиков неупругих спектров реакций .

9.2 Девятиэтажный фрагмент крупнопанельного жилого дома ………………

9.2.1 Методика Еврокода 8 ……………………………………………………….

9.2.2. Методика НИИСК на основе графиков неупругих спектров реакций ......................

9.3 Семиэтажное железобетонное каркасное здание ……………………………

9.3.1 Методика Еврокода 8 и АТС-40 ...……………………………………….

9.3.2 Методика НИИСК на основе графиков неупругих спектров реакций.....................

Предисловие

При проектировании зданий для строительства в сейсмических районах необходимо соблюдать принципиальные требования, направленные на снижение риска разрушений во время землетрясения и осуществлять защиту зданий и сооружений путем выполнения антисейсмических мероприятий. Эти условия достигается, в основном, двумя способами.

Первый основан на изучении опыта возникновения сейсмических событий, анализе последствий разрушительных землетрясений и разработке более сейсмостойких конструкций. Такой подход с древних времен был вынужденной мерой защиты от стихийных бедствий, приносимых землетрясениями. Другое направление базируется на всестороннем изучении характеристик применяемых материалов, экспериментальном обосновании антисейсмических мер защиты и теоретической оценке способности сооружений сопротивляться разрушительным действиям землетрясений.

Результаты проведенных исследований являются основой нормативных требований и рекомендаций по антисейсмическому проектированию зданий и сооружений. Совершенствование Норм является главной задачей, направленной на обеспечение безопасности сейсмоактивных территорий страны, и является ответственностью Государства и Регулирующих органов.

В монографии представлены результаты исследований, проведенные сотрудниками Государственного предприятия «Научно-исследовательский институт строительных конструкций (НИИСК)» Минрегиона Украины, направленные на совершенствование методов проектирования и строительства зданий и сооружений на сейсмически опасных территориях. В работе, впервые в практике проектирования сейсмостойких зданий, проведен сопоставительный анализ сейсмической опасности и методов оценки сейсмических нагрузок на сооружения, принятый в нормах Украины, России, США, Канады и странах Европы в соответствии с рекомендациями Eurocode 8 (EN 1998-1: 2004), учитывающих нелинейную работу конструкций. На основе обобщения рекомендаций разработан инженерный метод оценки сейсмических нагрузок на здания с учетом ожидаемого (заданного) уровня обеспечения сейсмостойкости.

Монография состоит из девяти разделов. В первом разделе рассмотрены концептуальные требования обеспечения сейсмостойкости сооружений. Второй раздел включает исторические аспекты развития теории сейсмостойкости сооружений и построения спектральных коэффициентов динамичности, эволюция которых была связана с анализом последствий разрушительных землетрясений в различных странах.

Раздел третий посвящен рассмотрению нормативных требований, содержащихся в нормативных кодах США, и определению сейсмических нагрузок по различным американским строительным нормам, включая развитие нормативных кодов нового поколения.

Принципиальным вопросом дальнейшего развития нормативных документов Украины по сейсмостойкому строительству является гармонизация методов оценки сейсмической опасности и расчета на сейсмические нагрузки в соответствии с рекомендациями Европейских Кодов и, в частности, Eurocode 8. Это объясняется тем, что Минрегион Украины, как Регулирующий орган по строительству, рассмотрел и утвердил ДСТУ-Н Б EN 1998-1: 2010 «Єврокод 8. Проектування сейсмостійких конструкцій. Частина 1. Загальні правила, сейсмічні дії, правила щодо споруд (ЕN 1998-1: 2004, IDT)», Киів: 2010. – 293 с. (Наказ № 549 від 27.12.2010/ Мінрегіонбуд України //ДП НДІБК. ІБ № 1-2011), который вступил в действие с 1 июля 2013 г.,

С этой целью в монографии в разделе 4 приведены основные сведения о строительных стандартах EUROCODE (Еврокод) и сейсмическом зонировании территории стран Европы (Австрия, Франция, Великобритания и Ирландия, Италия, Румыния, Болгария, Греция, Турция). Показано, что в некоторых странах Европы наблюдаются существенные различия в подходах к оценке пиковых ускорений и наблюдаются пересечения зон сейсмичности в случае применения нескольких карт сейсмического зонирования. При вычислении горизонтальных сейсмических сил (поперечных нагрузок на здание) результирующие значения зависят не только от зон сейсмичности, но и от спектральных характеристик воздействия (периода собственных колебания здания), а также от ряда учитываемых коэффициентов, характеризующих различные грунтовые условия, коэффициентов ответственности сооружения (коэффициента важности) и других параметров. Однако общим условием является применение карты с периодом повторяемости один раз в 475 лет. Это требования удовлетворяется всеми странами. Кроме того, усовершенствованные методики расчета учитывают не только результаты упругого (линейного) расчета, но и характеристики проявления неупругих (пластических) свойств материалов и стандартизованные требования к построению спектра реакции, как правило с 5% затуханием.

В разделе 5 подробно представлены руководящие принципы проектирования сейсмостойких зданий и сооружений и приведены необходимые формулы определения сейсмических нагрузок в соответствии с правилами ЕВРОКОДА 8. Рассмотрена оценка интенсивности землетрясений на поверхности Земли в соответствии с рекомендациями сейсмических шкал: МSK-64 (Медведева-Шпонхойера-Карника), Европейской Макросейсмической Шкалы 1998 (EMS-98) и Шкалы сейсмической интенсивности территории Украины по ДСТУ Б В.1.1-28:2010.

Раздел 6 включает вопросы проектирования конструкций в соответствии с требованиями ДБН В.1.-1-12: 2006 «Строительство в сейсмических районах Украины», которые уже имеют 6-летний опыт применения. Приведены примеры научно-технического сопровождения проектирования и строительства сейсмостойких зданий в соответствии с этим нормативным документом. Рассмотрены особенности определения сейсмических нагрузок при проектировании высотных зданий в несейсмических районах и определены направления совершенствования норм на основе опыта их применения.

Разделы 7 и 8 отвечают основному назначению данной монографии, как источника формирования метода проектирования сооружений с ожидаемым уровнем обеспечения сейсмостойкости. Здесь приведены нелинейные методы определения заданных перемещений (Pushover Analysis), рекомендованные Руководством США АТС-40, Стандартами FEMA 273, FEMA 274 и FEMA 356, а также метод спектра несущей способности конструкций в соответствии с ЕВРОКОД 8.

Метод спектра несущей способности является основным при разработке инженерного метода расчета зданий на сейсмические воздействия как нелинейных систем и оценке их сейсмостойкости (методика НИИСК).  Рассмотрены схема преобразования пространственной многомассовой динамической модели здания в эквивалентную систему, процедура вычисления нелинейной сейсмической реакции с применением ПК «ЛИРА» и определение искомых характеристических точек спектра для оценки ожидаемого уровня сейсмостойкости здания. Разработанная методика иллюстрируется тестовыми примерами и анализом конкретных систем многоэтажных зданий.

	вул. Преображенська, 5/2,   Київ – 37, 03037
	(044) 249-37-53   Кіцюк Наталія Валеріївна
	(044) 248-89-09
	n.kitsiuk@ndibk.gov.ua

Членство в громадських організаціях