Алгоритм проектирования многоэтажных зданий для строительства в сейсмических районах

При проектировании зданий и сооружений в сейсмических районах с применением кинематической системы сейсмоизоляции, использующей трубобетонные сейсмоизолирующие опоры необходимо руководствоваться требованиями по расчету с учетом сейсмических нагрузок, по объемно-планировочным решениям, конструированию элементов и их соединений, обеспечивающих зданиям и сооружениям сейсмостойкость.

Алгоритм проектирования:

1. После получения технического отчета по геофизическим исследованиям сейсмического микрорайонирования (СМР), Заказчик в соответствии с п. 4.7 СП 14.13330.2018 для научного сопровождения проекта, предает в цифровом виде результаты, синтезированных акселерограмм и сейсмограмм площадки (основания) объекта строительства профильной организации. Профильная организация, после заключения договора на научное сопровождение объекта строительства, проводит комплекс расчетов для получения синтезированной акселерограммы и сейсмограммы для сейсмоизолированной части здания (сооружения) по приведенной формуле:
A_t= A_(t-1 )+∆A_∆t∙k (1)
где:
A_t – амплитуда колебаний сейсмоизолированной части здания в текущий момент времени;
A_(t-1) – амплитуда колебаний сейсмоизолированной части здания в предыдущий момент времени;
∆A_∆t – величина приращения амплитуды в единицу времени ∆t;
k – коэффициент затухания.

Величина приращения амплитуды в единицу времени ∆t может быть найдена по формуле:
∆A_∆t=V_t∙∆t(2)
где:
V_t – скорость перемещения здания в данном отрезке времени;
∆t – отрезок времени (период регистрации данных).

Скорость перемещения здания в данном отрезке времени
V_t=k_f∙V_(t-1)+a_t∙∆t(3)
где:
k_f – коэффициент трения;
V_(t-1) – скорость в предыдущий отрезок времени.

Синтезированная акселерограмма ускорений передаваемых на нижнюю часть сейсмоизолированной части здания вычисляется по формуле:

a_t=k_z∙(-8,1544∙10^(-9)-9,0∙+1,28∙10^(-6)∙-7,8397∙10^(-5)∙+2,3601∙10^(-3)-3,6273∙10^(-2)∙+0,25437∙s_+, (4)
где:
k_z=√s^2/s – знакопеременный коэффициент;
s=A_ot-A_t – величина смещения здания относительно основания;
A_ot – амплитуда колебания основания в текущий момент времени;
s_+ – величина смещения здания относительно основания по абсолютной величине.

Результаты передаются в виде отчета – «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения (определяется заданием на проектирование)».

2. Полученные акселерограммы используются для расчета усилий в узлах и конструкциях надземной сейсмоизолированной части здания с помощью известных программных комплексов.

3. Геометрические параметры опор определяются величиной передаваемой на кинематическую систему вертикальной нагрузки, которые получаются после расчета с помощью известных программных комплексов для стадии проектной документации, с учетом полученных синтезированных акселерограмм и сейсмограмм для сейсмоизолированной части здания (сооружения).

При дальнейшем проектировании объекта строительства необходимо учитывать п.п. 5.12, 5.14, 5.20, 5.2.2, 6.17 СП 14.13330.2018.

Расшифровка пунктов:

5.12 Вертикальную сейсмическую нагрузку в случаях, предусмотренных в 5.4 (кроме каменных конструкций), следует определять по формулам (5.1) и (5.2), при этом коэффициент К принимают равным единице, а значение вертикальной сейсмической нагрузки умножают на 0,75.

5.14 Самонесущие и ненесущие стены, панели, перегородки, соединения между отдельными конструкциями, а также крепления технологического оборудования следует рассчитывать на горизонтальную сейсмическую нагрузку по формулам (5.1) и (5.2) при значениях1, соответствующих рассматриваемой отметке сооружения, но не менее 2. При расчете горизонтальных стыковых соединений в крупнопанельных зданиях силы трения, как правило, не учитывают.

1Данные для расчета будут отражены в отчете – «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

5.202 Расчет зданий с сейсмоизолирующими системами необходимо выполнять на сейсмические нагрузки, соответствующие уровням РЗ и КЗ, а также на эксплуатационную пригодность.

Расчет системы сейсмоизоляции на сейсмические нагрузки, соответствующие уровню РЗ, следует выполнять по перечислению а) 5.2. Повреждения элементов конструкций сейсмической изоляции не допускаются.

Расчет системы сейсмоизоляции на сейсмические нагрузки, отвечающие уровню КЗ, следует выполнять в соответствии с перечислением б) 5.2 и 5.2.2. При выполнении расчета на КЗ необходима проверка по перемещениям. Необходимо применять реальные акселерограммы, характерные для района строительства, а в случае их отсутствия – генерировать искусственные акселерограммы с учетом грунтовых условий площадки строительства.

2Данный пункт входит в состав отчета «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

5.2.23 Расчеты, соответствующие КЗ, следует выполнять: во временной области с применением инструментальных или синтезированных акселерограмм, по теории предельного равновесия с учетом 5.5 или с использованием иных научно обоснованных методов.

3Данный пункт входит в состав отчета «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

5.44 Вертикальную сейсмическую нагрузку необходимо учитывать совместно с горизонтальной при расчете:
– сооружений на устойчивость против опрокидывания или против скольжения;
– каменных конструкций (по 6.14.4).

Расчет сейсмоизолирующей системы на эксплуатационную пригодность следует выполнять на воздействия вертикальных статических и ветровой нагрузок.

Каждый элемент системы изоляции должен быть спроектирован так, чтобы при максимальных горизонтальных перемещениях воспринимались максимальные и минимальные статические вертикальные нагрузки.

4Данный пункт входит в состав отчета «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

4. В целях реализации, в процессе строительства архитектурных, технических и технологических решений, содержащихся в проектной документации на объект капитального строительства, разрабатывается рабочая документация, состоящая из документов в текстовой форме, рабочих чертежей, спецификации оборудования и изделий.
Прочность материалов используемых при изготовлении элементов кинематической системы сейсмоизоляции материалов получают на основании результатов отчета «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения» и выполненных расчетов Раздела 4.
Разработанная рабочая документация на продукцию производственно-технического назначения «Кинематическая система сейсмоизоляции, использующая трубобетонные сейсмоизолирующие опоры» соответствует требованиям нормативных документов, действующим нормативным актам Российской Федерации, Федеральному закону от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», Федеральному закону от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», Федеральному закону от 26 июня 2008 г № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».