Приложение Д (рекомендуемое). Расчет СВМГТ на сейсмические воздействия

Приложение Д
(рекомендуемое)

Расчет СВМГТ на сейсмические воздействия

Д.1 Общие положения

Д.1.1 Расчет СВМГТ на сейсмические воздействия следует проводить согласно ОДМ 218.2.001-2009 [1] или руководствуясь настоящим документом. Изложенный ниже порядок расчета СВМГТ на сейсмические воздействия принят в соответствии с рекомендациями [11].

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "[1]" следует читать "[2]"

Д.1.2 Расчет СВМГТ на сейсмические воздействия следует проводить независимо от их диаметра при сейсмичности площадки строительства 8 и более баллов, а также для труб диаметром более трех метров при сейсмичности площадки 7 баллов.

Д.1.3 При определении сейсмичности площадки строительства рекомендуется пользоваться данными сейсмомикрорайонирования (СМРН). При отсутствии данных СМРН допускается назначать сейсмичность по рекомендациям СП 14.13330.2014 и картам "А", "Б", общего сейсмического районирования (ОСР) территории России. Выбор карты осуществляется по требованию Заказчика, а при отсутствии такого требования - в соответствии с СП 14.133330.2014 (п. 4.4 и 5.5) и Рекомендациями [19].

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "СП 14.133330.2014" следует читать "СП 14.13330.2014"

Д.1.4 Сейсмические нагрузки должны сочетаться с временной длительной нагрузкой, временной нагрузкой от транспорта и температурной нагрузкой с коэффициентами сочетаний, принимаемыми по таблице Д.1.

Таблица Д.1 - Коэффициенты сочетаний для учитываемых нагрузок

N загружения	Коэффициенты сочетаний для учитываемых нагрузок					Примечания
	сейсмическая	временная от транспорта	временная длительная	температурная	постоянная
1	1	-	0,5	0,5	1,0
2	0,8	0,7	-	-	1,0
		0,5	-	-
		0,3	-	-
Примечания: (1) - сейсмичность по карте "С" ОСР; - расчетная сейсмичность в соответствии с п. Д.2. (2) При возможности возникновения наледей в СВМГТ их нужно учитывать в расчете сейсмических нагрузок как временную длительную нагрузку.

Д.1.5 Допускается три способа расчета СВМГТ на сейсмическое воздействие:

- задание сейсмической нагрузки сейсмическим давлением грунта на трубу;

- определение сейсмической нагрузки по линейно-спектральной методике в соответствии с СП 14.13330.2014 (п. 5.2 а);

- расчет СВМГТ с использованием акселерограмм землетрясений в соответствии с СП 14.13330.2014 (п. 5.2.2).

Д.1.6 Задание сейсмической нагрузки в виде сейсмического давления грунта на СВМГТ допускается для расчета труб диаметром до 3 метров при сейсмичности площадки строительства 8 баллов, а также для расчета конструкций большего диаметра при расчетной сейсмичности площадки строительства 7 баллов.

Д.1.7 При задании сейсмической нагрузки в виде сейсмического давления грунта на трубу расчет трубы с учетом сейсмических воздействий производится так же, как и на статическую нагрузку, но с заменой удельного веса грунта засыпки на величину

(Д.1)

где ;

- плотность грунта, ;

А - расчетное ускорение основания в долях ускорения силы тяжести g, ;

- коэффициент предельных состояний по СП 14.13330.2014.

Д.1.8 При оценке прочности СВМГТ на сейсмические воздействия следует вводить коэффициент условий работы в соответствии с СП 14.13330.2014 (п. 5.15).

Д.1.9 Линейно-спектральная методика (ЛСМ) для оценки сейсмической нагрузки на СВМГТ рекомендуется в качестве основной при сейсмических расчетах СВМГТ, если иные способы расчета (п. Д.1.5) не предусмотрены Техническим заданием.

Для расчета СВМГТ по ЛСМ рассматривается расчетная схема в виде упругой полосы, моделирующей насыпь и включающей СВМГТ. Размер фрагмента насыпи и особенности ее дискретизации регламентируются в соответствии с рекомендациями раздела Д.2. По контуру выделенной из насыпи и основания области ставят граничные условия в соответствии с рекомендациями раздела Д.2.

Д.1.10 Расчетная сейсмическая инерционная нагрузка , приложенная к точке сосредоточения массы i и соответствующая j-ой форме собственных колебаний, определяется по формуле

(Д.2)

Где - коэффициент предельных состояний, учитывающий допускаемые повреждения трубы от землетрясения расчетной силы;

- вес части сооружения, насыпи или основания, сосредоточенный в точке i, т;

А - расчетное ускорение основания, в долях ускорения силы тяжести g и принимаемое равным 0,1, 0,2 и 0,4 для 7, 8 и 9 баллов соответственно; допускается уточнение уровня сейсмического воздействия в соответствии с таблицей Д.2.

Таблица Д.2 - Значения расчетных ускорений А для различной ситуационной сейсмичности

N пп	Сейсмичность в баллах по картам			Расчетное ускорение А, доли g
	А	В	С
1	10	10	10	-
2	9	10	10	1,009
3	9	9	10	0,873
4	8	9	10	0,783
5	9	9	9	0,508
6	8	9	9	0,439
7	8	8	9	0,392
8	7	8	9	0,256
9	8	8	8	0,222
10	7	8	8	0,198
11	7	7	8	0,197
12	7	7	7	0,129
13	-	7	7	0,112
14	-	-	7	0,1

- коэффициент динамичности, соответствующий j-му тону собственных колебаний, принимаемых согласно СП 14.13330.2014;

- коэффициент, учитывающий поглощение энергии и принимаемый по формуле (Д.4);

- коэффициент формы колебаний, определяемый по формуле

(Д.3)

где - смещения i-ой точки сооружения по j-ой форме колебаний, м;

- параметр, определяемый проекцией единичного вектора направления воздействия на направления на направление k-ой обобщенной координаты; величина принимается равной 1, если обобщенное перемещение совпадает с направлением воздействия. В частности, при горизонтальном воздействии равны 1 значения для масс, имеющих горизонтальные смещения и 0 для масс, имеющих вертикальные смещения. Для всех масс грунтового основания .

Д.1.11 Коэффициент , учитывающий поглощение энергии, определяется в зависимости от коэффициента неупругого сопротивления по j-й форме колебаний, категории грунтов и периода j-го тона колебаний конструкции по формуле

(Д.4)

где ; 0,16 и 0,22 для грунтов I, II и III категорий соответственно;

- коэффициент неупругого сопротивления по форме j, определяемый по формуле (Д.3);

- продолжительность землетрясений, принимается при отсутствии сейсмологических данных равной 20 с.

Д.1.12 Периоды колебаний , с, и собственные формы колебаний находятся путем решения собственной задачи для матриц или DM, где М - матрица инерции, R - матрица жесткости, D - матрица податливости сооружения. Элементы являются собственными векторами указанных матриц, а периоды связаны с собственными числами и матриц и DM соответственно следующими формулами

(Д.5)

Д.1.13 Коэффициент неупругого сопротивления по формам колебаний определяется по формуле

(Д.6)

где - элементы матрицы гистерезисного демпфирования ;

n - число степеней свободы системы;

- масса части сооружения насыпи основания, сосредоточенная в точке K, т;

nf - число учитываемых степеней свободы.

Д.1.14 Матрицы R и M строятся стандартными методами строительной механики. Матрица строится теми же методами и с использованием тех же программных средств, что и матрица жесткости R, но с заменых модулей упругости конструкции на соответствующие произведения где - коэффициент неупругого сопротивления k-го элемента конструкции. Вместо матриц R и можно вычислять обратные к ним матрицы: матрицу податливости и матрицу .

Д.1.15 Коэффициенты неупругого сопротивления для элементов системы допускается принимать по таблице Д.3.

Таблица Д.3 - Коэффициенты неупругого сопротивления

Материал	Коэффициенты в расчетах
	при упругой работе конструкции	при неупругой работе конструкций
Сталь	0,03	0,05
Бетон и железобетон	0,07	0,1
Грунт насыпи и основания	0,12	0,2

Д.1.16 Расчет гофрированных конструкций с использованием акселерограмм землетрясений в соответствии с СП 14.13330.2014 (п. 5.2.2) рекомендуется проводить для конструкций диаметром более 3 метров при расчетной сейсмичности 8 баллов. Расчетная схема СВМГТ с прилегающим массивом грунта назначается в соответствии с рекомендациями раздела Д.2. Коэффициенты неупругого сопротивления конструкции назначаются при этом по таблице Д.1. Расчетные акселерограммы назначаются по данным изысканий и СМР. При отсутствии СМР допускается назначать расчетные акселерограммы в соответствии с Рекомендациями [20]. Допускается моделирование акселерограмм в соответствии с п. Д.1.3.

Д.2 Особенности численного расчета устойчивости СВМГТ к сейсмическому воздействию

Задание граничных условий в конечно-элементной динамической модели для расчета СВМГТ на сейсмические воздействия осуществляется следующим образом.

Д.2.1 Из массива грунта и насыпи вырезается фрагмент конечных размеров (рисунок Д.1)

Граница контакта фрагмента с отброшенной частью системы включает:

а) вертикальные боковые линии (рисунок Д.2);

Рисунок Д.2 - Схема ра