Сейсмические нагрузки
Одними из самых сложных для проектирования являются объекты, расположенные в сейсмически опасных районах. К проектированию таких объектов привлекаются специалисты, имеющие подобный опыт работы. Около трети территории России составляют сейсмоопасные зоны, в которых сила землетрясений может достигать7-9 баллов, при этом наблюдается явная тенденция увеличения площади подобных территорий. Фоновая сейсмичность является высокой у побережья Черного моря, в районе Сахалина, на Северном Кавказе, в Забайкалье. Проблема сейсмоопасности стала актуальной и для Татарстана, хотя раньше активность там оценивалась всего в 4-5 балов, но активная промышленная разработка месторождений нефти привела к росту сейсмической активности. При расчете строительных объектов, расположенных в обозначенных зонах, руководствуются СП 14.13330.2014, который является актуализированной версией действовавшего до 2014 года СНиПа.
Строительство на территориях с сейсмической опасностью выше 9 баллов запрещено.
Сейсмические воздействия усложняют расчет, поскольку они могут иметь любое направление в пространстве, а если здание само по себе сложное, то задачи конструктора удваиваются по времени и объему. В простых конструктивно-планировочных решениях принимается, что сейсмические нагрузки действуют горизонтально в продольном поперечном направлении осей, но при этом действие нагрузок в осях учитывают раздельно.
Нормативный расчет зданий и сооружений на сейсмические нагрузки осуществляется в следующем порядке:
- описываются основные расчетные положения;
- определяется сейсмичность района;
- определяется сейсмичность площадки строительства;
- формируется динамическая расчетная схема;
- определяются периоды, частоты и формы собственных колебаний каркаса;
- определяются усилия в элементах каркаса, возникающие от сейсмических нагрузок;
- определяются усилия, которые возникают от сочетания нагрузок.
Сейсмическое воздействие – это колебательное движение грунта, которые вызвано природными или техногенными факторами.
Рисунок 1. Расчет сооружений на сейсмические нагрузки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Определение сейсмических нагрузок, действующих на стальной каркас одноэтажного промышленного здания
При выполнении расчетов, учитывающих сейсмические воздействия, рассматривают две расчетные ситуации:
- в первой расчетной ситуации нагрузки соответствуют уровню проектного землетрясения, расчеты должны выявить такие конструкции, которые обеспечат выполнение эксплуатационных требований в условиях проектного землетрясения;
- во второй расчетной ситуации нагрузки уже определяются максимальным расчетным землетрясением. В этой ситуации моделирования стремятся предотвратить глобальное обрушение частей здания, которые могут стать угрозой безопасности людей. Учитывается возможность развития неупругих деформаций и хрупких местных разрушений.
Самым простым случаем определения сейсмических нагрузок на здание является воздействие нагрузки на простой конструктивно-пространственный объект, в этом случае сейсмические нагрузки лежат по дум осям здания - продольной и поперечной.
Первой определяют нагрузку по оси У, предварительно определив расчетную схему здания. По умолчанию сейсмическая сила рассчитывается как условно статическая и должна быть приложена в центре массы элемента. Расчетные нагрузки умножают на коэффициент особого сочетания нагрузок.
Далее определяется жесткость консольного стержня через сумму жесткостей всех колонн. Все расчетные вертикальные нагрузки сводят в одну таблицу, где будут указаны тип нагрузки, нормативная нагрузка на единицу, коэффициенты по нагрузке и по сочетаниям, расчетная нагрузка на единицу и расчетная нагрузка поперечной силы.
Сейсмическая сила в поперечном направлении определяется как произведение коэффициента динамичности, ускорения грунта, коэффициента формы колебаний, дополнительного коэффициента, учитывающего нелинейное деформирование грунтов.
При равной жесткости всех элементов сила, действующая на здание, распределится между нами одинаково, поэтому, чтобы определить величину воздействия на одну раму значение сейсмической силы в поперечном направлении делят на количество рам. При больших габаритах здания необходимо учесть дополнительные силы, которые связаны с кручением здания.
