Параметры при проектировании зданий на кинематических системах сейсмоизоляции

При проектировании зданий на кинематических системах сейсмоизоляции использующих трубобетонные сейсмоизолирующие опоры экспертные организации, как правило, требует обеспечить следующие параметры:

1. Снижение сейсмических воздействий на сейсмоизолированную часть сооружения, в том числе его расчетную сейсмичность при ограничении взаимных перемещений сейсмоизолированной и не сейсмоизолированной частей сооружения.

Для снижения сейсмических воздействий на сейсмоизолированную часть сооружения проводится 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;
– 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.

2. Восприятие расчетных вертикальных нагрузок при высокой горизонтальной податливости и контролируемой вертикальной жесткости сейсмоизолирующего слоя.

Данный вопрос направлен на учет вертикальной податливости эластомерных изоляторов.

3. Непрерывность конструктивной системы сейсмоизолированной части сооружения по высоте.

Непрерывность конструктивной системы необходима для изоляторов склонных к резонансным явлениям и только частично снижающих горизонтальные сейсмические воздействия.

4. Необходимое вязкое и (или) гистерезисное затухание энергии.

Механизм затухания описываются в отчете – «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

5. Необходимый уровень первых собственных частот (периодов) сооружения относительно частотного состава исходного сейсмического воздействия.

Для изоляторов склонных к резонансным явлениям и только частично снижающих горизонтальные сейсмические воздействия.

6. Ограничение горизонтальных перемещений, возникающих в процессе эксплуатации сооружений при несейсмических воздействиях (например, ветровых).

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

7. Возвращение сейсмоизолированной части сооружения в исходное положение устойчивого равновесия за счет постоянно действующей восстанавливающей силы после прекращения действия сейсмических сил с возможностью восприятия афтершоков.

Предназначено для эластомерных изоляторов со свинцовыми сердечниками обладающими большим коэффициентом невозврата в нулевую точку после сейсмического воздействия.
Данный пункт входит в состав отчета – «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

8. Наличие экспериментально подтвержденных характеристик жесткости и демпфирования, полученных на натурных образцах элементов системы сейсмоизоляции.

Профильной организацией проведены комплексные натурные испытания зданий и элементов конструкций здания в необходимом объёме научных изысканий.

9. Удобство монтажа, замены изолирующих элементов и возможность центрирования сейсмоизолированной части сооружения в пространстве.

Технология монтажа и демонтажа (технологические карты) отражается в рабочей документации на изделия кинематической системы сейсмоизоляции, использующей трубобетонные сейсмоизолирующие опоры.

Центрирование сейсмоизолированной части сооружения в пространстве описывается в пункте о) описание инженерных решений и сооружений, обеспечивающих защиту территории объекта капитального строительства, отдельных зданий и сооружений объекта капитального строительства, а также персонала (жителей) от опасных природных и техногенных процессов, Раздела 4 «Конструктивные и объемно-планировочные решения» ПОСТАНОВЛЕНИЯ от 16 февраля 2008 года №87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию (с изменениями на 6 июля 2019 года).

10. Стабильность жесткостных и демпфирующих свойств при длительной эксплуатации и повторных циклических нагружениях при заданных проектом уровнях и колебаниях температуры и влажности.

В системах сейсмоизоляции, использующих трубобетонные сейсмоизолирующие опоры, процессы, описанные выше не имеют места. Данные влияющие на стабильность, длительность эксплуатации и др. характеристики опор отражены в выводах отчета – «Ускорения и перемещения сейсмоизолированной части здания в любой момент расчетного землетрясения и (или) контрольного землетрясения».

11. Защиту системы в случае пожара и других, предусмотренных проектом, природных и техногенных воздействий.

Предел огнестойкости узлов крепления кинематических систем сейсмоизоляции использующих трубобетонные сейсмоизолирующие опоры, должен быть не ниже минимального требуемого предела огнестойкости стыкуемых строительных конструкций и определяется в рамках оценки огнестойкости стыкуемых строительных конструкций.

Предел огнестойкости по признаку R конструкции, являющейся опорой для других конструкций, должен быть не менее предела огнестойкости опираемой конструкции.

При применении кинематических систем сейсмоизоляции использующих трубобетонные сейсмоизолирующие опоры для изменения функционального назначения здания в соответствии с Таблицей 6.1 «Предельная высота здания в зависимости от конструктивного решения» СП14.13330.2018, отдельных помещений в нем, а также при изменении объемно-планировочных и конструктивных решений должны применяться действующие нормативные документы по пожарной безопасности в соответствии с новым назначением этого здания или помещений в нем. Категории помещений и (или) здания по взрывопожарной и пожарной опасности следует определять в соответствии с положениями СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» (с Изменением N 1).