А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K




НазваниеА принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K
страница1/4
Дата конвертации27.05.2013
Размер0.6 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4
О путях включения амплитуд движений грунта в методическую схему районирования и нормирования сейсмических нагрузок в России


Традиционно сейсмическое районирование в СССР- России и, в частности, общее сейсмическое районирование (ОСР) проводилось в терминах макросейсмической интенсивности. При инженерных расчетах использовали значение нормативной макросейсмической интенсивности, снятое с включенной в СНиП карты ОСР, которое затем пересчитывали в расчетное максимальное значение ускорения грунта; используя ускорение, находили далее нагрузку на сооружение. Сложилась даже особая терминология и язык: так, инженеры называют нормативную макросейсмическую интенсивность «сейсмичностью», а сейсмологи часто называют макросейсмическую интенсивность (как расчетную, так и наблюденную) «балльностью». Принято также называть пиковое значение ускорения (максимальный модуль, экстремум) «максимальным ускорением». В период 1960-2000 гг. абсолютное большинство стран перешло к сейсмическому районированию (зонированию) в терминах амплитудных параметров колебаний - максимальных ускорений, максимальных скоростей или уровней спектра реакции. Так, в США в 1990 гг. отказались от карты максимальных ускорений и перешли к уровням спектра реакции, в Европе и Китае сохраняются максимальные ускорения. На фоне подобной сложившейся в мире практики традиционный для России подход к ОСР с использованием «балльности» может сохраняться или быть пересмотрен, но в любом случае полезно рассмотреть вопрос оценки расчетных амплитудных параметров колебаний в рамках планируемого пересмотра ОСР.


Ниже данная тематика обсуждается детально. Рассмотрены следующие вопросы:


  • вероятностный анализ сейсмической опасности (ВАСО) как типовой подход к ОСР; подходы к ВАСО с использованием «балльности» (ВАСО- I) и амплитуд (ВАСО-А);

  • требования к изученности движений грунта для случая ВАСО-А и сравнение с фактическим положением дел; пути обхода трудностей;

  • существенные расхождения между наблюдательными фактами инженерной сейсмологии (сейсмологии сильных движений) и инженерной практикой, отраженной в СНиП; рекомендации по преодолению проблем;

  • предлагаемые процедуры по включению амплитудных параметров в схему ОСР.


Чтобы преодолеть проблему большого разнобоя и одновременно случайных совпадений обозначений, в работе была сделана попытка провести определенную систему. Обозначено:

А - принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании ВАСО обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T.

K - непрерывный параметр грунтовой толщи - «категория грунта», равен 1.0, 2.0 или 3.0 для категорий грунта I , II или III российских норм СНиП 81 и РСН 60-86, соответственно. Значение К (нецелое) можно приписать также классам грунта норм США или Европы, для чего, например, провести интерполяцию по аргументу lg(Vs), где Vs - скорость поперечных волн в верхней части разреза.

Aкп - значение A для типового или опорного скального грунта (грунт Категория I в России) или для коренных пород (условного фундамента). Iкп - соответствующее значение балльности. Аналогично определяются параметры: AВ для грунта опорного класса в нормах США, AАе для грунта опорного класса A в европейских нормах, AК2- значение A для опорного среднего грунта (грунт Категория II в России),

а - наблюденное максимальное ускорение грунта, индивидуальное или осредненное,

RA(Tc) - спектр реакции по ускорению для сооружения, моделируемого одномассовым маятником с периодом Tc, ,

K(Tc) «коэффициент динамичности» (традиционный); K(Tc)= RA(Tc)/A. Обычно различен для разных К,

кп(Tc)= RA(Tc)/Aкп «модифицированный коэффициент динамичности». Отличается от K(Tc) использованием для нормировки параметра Aкп вместо A.


1.1. Содержание ВАСО и в частности ВАСО-А. Практика США и Европы. Проект GSHAP. Возможности для ВАСО-А в России и проблема изученности


1.1.1. ВАСО как современный подход к ОСР. Определение ВАСО. ВАСО- I в России


Распространенный современный подход к сейсмическому районированию заключается в том, что на всю территорию страны составляется карта «сейсмической опасности» (seismic hazard) в узком, вероятностном смысле этого термина. Чтобы ясно разделить понятия о сейсмической опасности в обычном и узком смысле, последнюю рассматривают как результат особой процедуры - вероятностного анализа сейсмической опасности или ВАСО. Сейсмическая опасность по ВАСО тесно связана с понятием сейсмической сотрясаемости, введенным Ю. В. Ризниченко [1]. Сотрясаемость в точке определяется как среднегодовое число В (повторяемость) сотрясений с баллом I, равным или превышающим определенное пороговое значение I . Зависимость B от значения «порогового балла» I, - это убывающая функция B(I), она выражается в единицах год-1. Нередко в качестве информации о сейсмической опасности картируется величина среднего периода повторяемости T(I)=1/B(I) для набора фиксированных значений порогового балла I. Такое представление прозрачное, достаточно полное, но не компактное. Поэтому сложилась практика отражать на картах сейсмической опасности значения соответствующей обратной функции IР0=I(В0) для фиксированного значения повторяемости В=В0, например, для В0=0.002 год 1=1/500 лет. Иными словами, на карте сейсмической опасности нанесены такие пороговые значения балльности IР0, которые имеют, в идеале, точно определенный шанс (например, 0.002) быть превышенными при будущих землетрясениях в течение годового срока. Поясним, что шанс не быть превышенным в течение года составляет в этом примере 1-0.002=0.998 или 99.8%. При этом годовая вероятность или повторяемость 1/T одинакова в каждой точке карты. Короче, карта сейсмической опасности отражает уровень сейсмического воздействия с заданной вероятностью непревышения за заданный период времени. Пороговая балльность в практике России используется как входной параметр инженерного расчета и далее называется «нормативная балльность». Обычно для целей ОСР фиксируется определенный уровень вероятности возникновения колебаний с интенсивностью, равной или превышающей IР0, хотя бы один раз в течение срока не в 1 год, а в 50-лет. Так, для действующей в 2011 г карты ОСР-97А это значение вероятности принято равным 10%, (за 50 лет), что соответствует значению сотрясаемости В0=1/475 год 1 или периоду повторяемости 475 лет (округленно 500 лет) [2]. Соответственно, вероятность непревышения за 50 лет составляет 90%. Ясно, что в описанном подходе безо всяких изменений можно заменить балл I на амплитудный параметр, в качестве которого можно использовать, например, логарифм максимального ускорения или само значение ускорения. Если опорный грунт - скальный, то картируемый параметр - это Aкп. Отметим, что балл карт ОСР-97 относится к среднему (кат. II ) грунту.

Определенный вклад в оценки сейсмических нагрузок может вносить и значение производной


dlgB(T)/dlgT

которое определяет, как быстро растет значение балла IР0 при росте периода повторяемости T.

Значения реальных значений скорости спада сотрясаемости (эмпирические, по статистике исторической макросейсмики) могут быть охарактеризованы диапазоном вариаций повторяемости от 5 до 10 раз на единичное приращение балла, то есть вариаций I от 1 до 2 баллов при изменении повторяемости в 10 раз. Этот фактор важен для инженерного расчета, если расчетчик пытается учесть вероятностным образом влияние разброса прочности реального сооружения относительно результатов идеализированного инженерного расчета. Степень важности данного фактора определяется именно абсолютным значением наклона кривой dlgB(T)/dlgT. Если спад В - быстрый, то влияние данного фактора относительно ниже. Вклад разброса прочности можно учесть, внеся дополнительные повышающие множители к нагрузке. В ISO19001 предлагаются значения такого множителя: в диапазоне (1.1-1.2) и до 1.35. В проекте норм МСН фактор скорости спада сотрясаемости dlgB(T)/dlgT учитывается с использованием, вместо прямой оценки производной, комбинаций нормативных интенсивностей в пункте на картах ОСР97 A,B и C, что принципиально верно, хотя подобный обходный путь с использованием округленных нормативных интенсивностей очень грубый (в то время как в расчете ВАСО эта производная оценивается попутно и без большого труда). Та же величина годится и для оценки поправок к нагрузке за уровень ответственности сооружения. Поэтому может быть целесообразным составление карт данного параметра в дополнение к обычной карте ВАСО.

Карты сейсмической опасности, полученные с помощью процедур ВАСО, будем называть для краткости картами ВАСО. Для краткости подходы к ВАСО с использованием «балльности» или амплитуд будем называть, соответственно ВАСО-I или ВАСО-А. Во многих странах карты ВАСО, в первую очередь карты для периода 475 лет, рассматриваются как основа карт сейсмического зонирования или районирования страны. Чаще используют максимальное ускорение, но в США ОСР описывается через две карты RA для периодов сооружения 1 с и 0.2 с, для других же периодов RA находится интерполяцией специального рода. В России ВАСО-I на территорию страны провели впервые при создании карт ОСР-97.

В практике России для конкретной площадки расчетная балльность подправляется для учета фактических свойств грунта:

IР =IР0 + I ,

где I - это поправка за грунт, называемая «приращением балльности», а IР0 снимается с карты ОСР в соответствии с географическим положением площадки строительства. Значения IР0 – целые из диапазона 6-9 баллов. Величина I принимает возможные значения –1, 0 или +1 балл. В простейших случаях I оценивается по инженерно-геологическим данным о литологии грунтового разреза под площадкой для верхнего слоя грунта толщиной 10 м. Для этого вводится понятие «категория грунта»; выделены три категории: I (скальные и особо плотные нескальные грунты), II (средние грунты), и III (мягкие грунты). Основываясь только на инженерной геологии, полагают, что

I = (номер категории грунта) –2.

Однако в критических случаях предпочтительна оценка I по изменению амплитуд колебаний на данном грунте (относительно «среднего» грунта) прямым сейсмологическим методом.

Далее выполняется переход от IР к квазистатической расчетной нагрузке по спектральному методу (метод спектров реакции). В простейшем случае сооружение описывается как одномассовый упругий маятник с безразмерным затуханием 0.05. Для этой расчетной схемы выполняют следующие два шага:

1. Определяют расчетное максимальное ускорение A колебаний грунта под сооружением на основе постулата жесткой функциональной связи между A и расчетной балльностью IР. В действующих нормах величина А – безразмерная, в долях ускорения свободного падения g, и принята конкретная связь вида

(1)

2.  Определяют расчетное инерционное ускорение, приложенное к сооружению, как

RA(Tс)= A K(Tc)

где:

Тс - собственный период сооружения;

A - максимальное ускорение основания;

RA() - это расчетный спектр реакции или максимальное инерционное ускорение сооружения, возникающее при его вынужденных колебаниях; для целей нормирования оно расщепляется на два сомножителя – A и K(Tc);

 «коэффициент динамичности» K(Tc) имеет чисто эмпирическое происхождение и получен на основе анализа и обобщения расчетов с реальными акселерограммами; он представляет собой осредненное значение безразмерного отношения максимального инерционного ускорения упругого маятника RA(Tc) к максимальному ускорению основания этого маятника A.

Принятые в СНиП функции K(Tc) слегка различны для трех возможных значений K. Выбор функций А(IР) и K(Tc) един для всей территории России. Поясним, что возникающая нагрузка имеет двоякий характер: по происхождению - это динамическая нагрузка в процессе колебаний, а по использованию в расчете она считается приложенной статически; вся идея (упрощенного) инженерного расчета как раз и сводится к замене динамического расчета более простым статическим.

В других странах также используют спектры реакции, но связь балл – расчетное ускорение не используют, а строят карту ОСР непосредственно в расчетных значениях для амплитудных параметров колебаний. Нельзя не заметить, что, в отличие от неявного российского стандарта - шкалы интенсивности MSK-64 [3] и ее усовершенствованного варианта MMSK-84 [4], новая европейская шкала ЕМS-98 [5] вообще (и принципиально) не содержит указаний на амплитудные параметры колебаний. Сам факт отсутствия жесткой связи наблюденной балльности и наблюденного максимального ускорения (а также наблюденной, реальной величины RA(Tc)) общеизвестен. Поэтому степень корректности традиции - жестко привязывать расчетную амплитуду к расчетному баллу - не вполне ясна. Дальнейший анализ показывает, что использование балла как инструмента нормирования в принципе не хуже, чем использование максимального ускорения, и даже может иметь определенные преимущества.


1.1.2. О целесообразности сохранения практики использования балла, как инструмента для ВАСО-А или непосредственно в рамках ВАСО-I


Практика в России в 2010 г такова, что при применении карты ОСР в баллах инженер переводит расчетный балл IР в расчетный спектр реакции RA(T) по выработанным инженерами-строителями правилам, и этот пересчет, по исходной идее, отражает связь реального наблюдаемого (с заданной повторяемостью) балла и параметров наблюдаемых колебаний грунта. Здесь две сложности: (1) как уже отмечено, наблюденный макросейсмический балл I не связан жестко с наблюденным максимальным ускорением а (имеется большой разброс а при заданном балле, более того, сама средняя зависимость a(I) может быть определена с большой ошибкой); (2) наблюденное а нельзя отождествлять с расчетной величиной А. Оба эти вопроса требуют обсуждения.

Как известно, при фиксированном наблюденном балле разброс измеренного амах велик: стандартное уклонение lgамах порядка 0.3 (вариации около двух раз в каждую сторону). Но когда используется зависимость А(IР) из строительных норм, фактически по значению I жестко прогнозируется значение а гипотетического будущего землетрясения с помощью величины А. Является ли ошибка такого прогноза принципиальной с инженерной точки зрения? По-видимому, нет.

Надо исходить из того, что балльность как концепция имеет важные позитивные аспекты. Конечно, это не более чем полукачественная характеристика движений грунта. Она, однако, имеет интегральный характер, и отражает усредненные характеристики колебаний как во времени (в пределах длительности колебаний), так и по определенному участку земной поверхности. В то, же время а - это точечная оценка и по времени, и по пространству, и имеет большой внутренний разброс. Можно полагать, что эти преимущества параметра I перевешивают его недостатки. При использовании нормирования на основе I важно лишь, чтобы нормативное значение А было реалистическим и при этом монотонно, систематически росло с ростом IР. Влияние же разброса эмпирической связи между I и а имеет ограниченный характер. Дело в том, что инженеру истинное значение а не очень важно, ему важно лишь задать адекватное нормативное значение А, которое обеспечит приемлемую прочность сооружения. Соотношение же истинного значения а с величиной А, закладываемой в расчет, нетривиально. Во-первых, сооружение не идеально хрупко и большой одиночный выброс ускорения не страшен, важнее уровень амплитуд в области максимальных амплитуд на акселерограмме (типа среднеквадратического экстремума ускорения, оцененного в плавающем окне длиной в несколько секунд). Во-вторых, обычно (но не всеми) считается, что очень короткий выброс (например, с характерной частотой 15 Гц) тоже не очень страшен: важно, какое а будет в «инженерном диапазоне периодов» (то есть, если пропустить акселерограмму через полосовой фильтр 0.3-10 Гц. В третьих, помимо значения амплитуды ускорения, на степень повреждений сильно влияет длительность колебаний с амплитудами, близкими к максимальным (поскольку разрушение реального сооружения происходит обычно не мгновенно, а постепенно, путем накопления повреждений, а для этого необходимо время). Наличие всех этих факторов приводит к тому, что инженеры нередко говорят, что они стремятся использовать не истинное, наблюдаемое «сейсмологическое» максимальное ускорение, а некое «эффективное» максимальное ускорение; однако единства в определении подобного «эффективного» параметра пока нет. В идеале, это «эффективное» значение и следовало бы использовать в качестве расчетного значения максимального ускорения А.

В этой ситуации, вполне логично связывать значение A (единственный расчетный параметр, прямо отражающий масштаб нагрузки) непосредственно со значением интенсивности, отражающей, в первую очередь, масштаб повреждения гипотетических зданий с фиксированной уязвимостью (таких, например, как когда-то типичный одноэтажный кирпичный дом, по Медведеву [6]). Становится ясно, что использование прямой связи расчетной балльности IР с расчетным ускорением А - это по существу удобный обходный способ получить «эффективное ускорение», не изучая реальных значений а и заодно во многом обходя перечисленные трудные проблемы связи IР c а и а с А. Поэтому, сама концепция использования балла IР0 как параметра карты ОСР, дополненная подразумеваемой или явной спецификацией параметра А(IР) как эффективного значения ускорения, выглядит вполне допустимой.

Следует отметить, что картирование непосредственно параметра А логически более прозрачно и в принципе предпочтительнее. Компромиссным могло бы быть составление согласованного комплекта карт I и А, отнесенных к опорному грунту. Сегодня (2010 г) процедура пересчета I => А=> RA(T) фиксируется в строительных нормах (СНиП) на основе проведенного инженерами анализа сейсмологической информации. При полном сохранении такой практики создание комплекта двух отдельных, но жестко согласованных карт I и А является избыточным и может не быть целесообразным. Дальнейшее обсуждение ведется в предположении, что использование параметра А (пересчет А => RA(T)) выполняется по другой, модернизированной процедуре, включающей новые варианты пересчета I => А и пересчета А => RA(T).

  1   2   3   4

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconИнструкция по разработке и утверждению температурных коэффициентов для счетчиков газа без корректоров разработана: фгуп "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы" (фгуп "вниимс")
Ввести с 1 января 2007 г порядок утверждения температурных коэффициентов при расчетах за газ при использовании потребителями приборов...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconУчебник по триз предисловие
Решение подобных учебных задач обычно превращается в достаточно рутинную работу, не требующую глубоких творческих размышлений. Все...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconТемЫ рефератов по мерчендайзингу 1
Сегментация площадей торгового зала (описать технологию расчета коэффициентов установочной площади, экспозиции товара, площади под...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconДиодные лазеры в стоматологии
Даже при использовании других лазеров, со2 применяют для контроля кровотечения, путем проведения луча лазера по поверхности операционного...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconФедеральные органы исполнительной власти Российской Федерации Органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации
Письмо №3757-кк/08 Об уточнении порядка применения понижающих коэффициентов к нормативам накладных расходов и сметной прибыли в строительстве...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconПринцип минимума относительного дохода на произвольном однопериодном рынке вычислительный центр ран
Как обычно, при использовании многоступенчатого критерия VaR рисковые предпочтения инвестора задаются возрастающей функцией критических...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K icon13 Локальные вычислительные сети
Лвс обычно развертываются в рамках некоторой организации (корпорации, учреждения). Поэтому их иногда называют корпоративными системами...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconМетодика по расчету коэффициентов изменения стоимости видов (групп) основных средств глава 1
Настоящая Методика используется органами государственной статистики для расчета коэффициентов изменения стоимости видов (групп) основных...

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconВыпускная квалификационная работа
Приложение Формулы расчета на основе кодов показателей отчетности коэффициентов для методик, использованных в 3-ей главе

А принятое как базовое для инженерного расчета максимальное ускорение грунта, без повышающих или понижающих коэффициентов; при использовании васо обычно соответствует определенному периоду повторяемости сотрясений, обозначаемому T. K iconТл) в стоячей волне расстояние между первой и седьмой пучностью равно 15 см. Длина бегущей волны составит (см): ^^^(5)
Амплитуда гармонического колебания А=5см, период Т=4с. Найти максимальное ускорение колеблющейся точки: ^^^(0,123)


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница