Введено в действие с 1 июля 1999 года | РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ
Утверждено
Постановлением
Госатомнадзора России
от 29 декабря 1998 г. N 3 
Введено в действие
с 1 июля 1999 года
РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА
ДЛЯ ПРОЕКТНЫХ ОСНОВ
РБ-006-98
Руководство содержит общие положения и рекомендации по определению исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВОЗ - возможный очаг землетрясений
ДСР - детальное сейсмическое районирование
МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энергии
МРЗ - максимальное расчетное землетрясение
ОИАЭ - объект использования атомной энергии
ПЗ - проектное землетрясение
СНиП - строительные нормы и правила
СР - сейсмическое районирование
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Гипоцентр - точка очага, в которой начинается процесс движения по разлому при землетрясении; характеризуется географическими координатами и глубиной очага.
Гипоцентр инструментальный - точка очага, в которой начинается процесс движения по разлому; определяется по данным сейсмических станций.
Гипоцентр макросейсмический - точка очага, соответствующая максимальной плотности выделившейся сейсмической энергии; определяется по макросейсмическим наблюдениям.
Землетрясение максимальное расчетное (МРЗ) - землетрясение, вызывающее на площадке строительства сотрясение максимальной интенсивности за период 10000 лет.
Землетрясение проектное (ПЗ) - землетрясение, вызывающее на площадке строительства сотрясение максимальной интенсивности за период 100 лет.
Интенсивность (J) сейсмическая - интегральная макросейсмическая мера сейсмического воздействия, определяемая по статистике повреждений эталонных зданий и сооружений, реакции предметов, реакции людей, параметрам движения грунта, параметрам очага землетрясения и расстоянию до пункта наблюдения, изменениям на дневной поверхности.
Колебание сейсмическое грунта для проектных основ -
..
сейсмограммы и спектры реакции (акселерограммы X, велосиграммы
.
X, дисплограммы X), соответствующие характерным для заданной
площадки воздействиям при ПЗ и МРЗ для 50% и 84% уровней
обеспеченности.
Очаг - область внутри земной коры, где происходит процесс неупругого разрушения горных пород вследствие "мгновенной" разрядки тектонических напряжений.
Параметризация сейсмического движения грунта - описание сейсмограммы набором числовых характеристик. Существует три независимых параметра сейсмических колебаний, каждый из которых можно масштабировать, при этом не изменяя значений других параметров. Такими параметрами являются уровень воздействий, преобладающая частота колебаний, продолжительность колебаний. Все остальные характеристики тесно коррелируются с основными параметрами.
Порода коренная - скальные или другие породы, характеризующиеся скоростью распространения поперечных (сдвиговых) волн не менее 700 м/с.
Продолжительность сейсмических колебаний - время, в течение которого амплитуды колебаний превышают фоновые колебания более чем на 10%.
Проектные основы - исходные данные и постулируемые события для проектирования ОИАЭ, изготовления его оборудования, систем и устройств, их монтажа и наладки, строительства, обеспечения его нормального функционирования на протяжении установленного срока эксплуатации.
Расстояние гипоцентральное - расстояние от гипоцентра до пункта наблюдения.
Расстояние кратчайшее до поверхности разлома - широко распространенная мера расстояния. Как показала практика, это дает минимальную дисперсию эмпирических данных.
Расстояние эпицентральное - расстояние от эпицентра до пункта наблюдения.
Сейсмичность рассеянная или фоновая - фоновыми землетрясениями считаются землетрясения невысоких магнитуд (обычно с М <= 4), которые трудно связать с известными сейсмогенерирующими структурами. При консервативном подходе считается, что фоновые землетрясения могут произойти в любой точке рассматриваемой территории. Повторяемость землетрясений, определенная для всей территории, в среднем в 5 раз ниже реальной. Таким образом, оценка сейсмической опасности, связанной с фоновыми землетрясениями, сводится к установлению наличия эпицентров микроземлетрясений в непосредственной близости от площадки.
Синтезирование сейсмограмм - математическое моделирование сейсмограмм (акселерограмм, велосиграмм, дисплограмм), удовлетворяющее ожидаемым значениям основных параметров колебаний (уровню, ширине импульса) и спектру (преобладающей частоте и логарифмической ширине).
Спектр реакции (ответа) - совокупность абсолютных значений
..
максимальных амплитуд, соответственно, ускорений (у), скоростей
.
(у), смещений (у) линейно-упругой системы осцилляторов с одной
степенью свободы в зависимости от собственной частоты осциллятора
и затухания 1%, 2%, 5%, 10% критического. Типовой спектр реакции,
приведенный в нормах, является огибающей множества нормированных
по уровню спектров и поэтому существенно шире спектра колебаний
отдельно взятого землетрясения.
Спектры нормальные - имеют логарифмическую ширину, близкую к средней: Rs = 0,5 - 0,8 и составляют 1/3 всей выборки мировых данных.
Спектры узкополосные - имеют ширину менее Rs = 0,5 и составляют 1/3 всей выборки мировых данных.
Спектры широкополосные - имеют ширину более Rs = 0,8 и составляют 1/3 всей выборки мировых данных.
Ускорение (скорость, перемещение) грунта для проектных основ - пиковое ускорение (скорость, перемещение) заданной обеспеченности на свободной поверхности.
Ускорение нулевого периода - ускорение спектра ответа в асимптотической (твердотельной) области спектра, которая обычно лежит в диапазоне частот более 33 Гц.
Характеристики фазовые - фазовые углы (фазовые спектры), характеризующие фазовые сдвиги сейсмических колебаний для разных частот.
Ширина спектра (Rs) - разница логарифмов частот правого и левого склонов спектра на уровне 0,5 от максимального. Логарифмическая ширина спектра слабо зависит от магнитуды землетрясения и в среднем близка к Rs = 0,65. Это свойство уменьшает погрешности экстраполяции слабых воздействий в область сильных.
Эпицентр - проекция точки гипоцентра землетрясения на земную поверхность; характеризуется географическими координатами.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Руководство по безопасности "Определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ" (далее - Руководство) предназначено для определения параметров сейсмических колебаний грунта для проектных основ при обосновании сейсмостойкости ОИАЭ.
1.2. Цель Руководства - изложить возможные подходы к определению исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ, дать оценку приемлемости и установить приоритеты использования этих подходов в приложениях к ОИАЭ различных типов и конкретным целям анализа их безопасности.
1.3. Выбор подходов, полнота используемой информации, строгость анализа - это ответственность эксплуатирующей организации. Корректность примененного подхода оценивается в привязке к конкретному объекту, размещенному в конкретных инженерно-геологических условиях.
1.4. Руководство может применяться для анализа действующих, проектируемых и сооружаемых ОИАЭ.
2. СЕЙСМИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ГРУНТА. МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ
2.1. Сейсмические воздействия подразделяются на стандартные и локальные.
2.1.1. Стандартные воздействия (максимальные ускорения, кривые коэффициентов динамичности и соответствующие им синтезированные акселерограммы) определяются нормативно для различных типов грунтовых условий и масштабируются с учетом интенсивности или максимального ускорения колебаний грунта на площадке.
2.1.2. Локальные воздействия определяются с учетом конкретных сейсмотектонических и грунтовых условий размещения площадки с использованием эмпирических, полуэмпирических и аналитических методов.
2.2. Сейсмические колебания грунта на площадке зависят от следующих основных факторов:
- положения активных разломов и их параметров (длина, глубина заложения, направление движения, скорость движения);
- положения зон ВОЗ и их параметров (максимальная магнитуда, глубина очага, механизм очага, параметры сейсмического режима);
- удаления площадки от центра активного разлома или зоны ВОЗ;
- характеристики затухания интенсивности сейсмических волн и изменения спектрального состава колебаний на пути распространения колебаний от потенциального очага землетрясения до площадки;
- сейсмических характеристик грунтовых условий площадки (скорости распространения поперечных сейсмических волн, их коэффициентов демпфирования, плотности и мощности слоев грунта).
2.3. Для определения сейсмических воздействий допускается использовать любой из перечисленных ниже методов (подходов) или их комбинаций, которые можно объединить в три основные группы:
I. Методы, использующие записи сильных землетрясений максимального расчетного уровня, имевших место на площадке (подход 1), или имеющиеся аналоговые записи сильных землетрясений (подход 2).
II. Методы, основанные на моделях разлома:
- теоретический метод (подход 3);
- полуэмпирический метод (подход 4).
III. Методы, использующие стандартные спектры:
- методы синтезирования (моделирования, генерации) расчетных акселерограмм и спектров действия с установленными оценками параметров движений грунта при расчетных воздействиях во временной или (и) спектральной форме (подход 5).
Сейсмические воздействия в зависимости от степени изученности сейсмотектонических и грунтовых условий площадки могут быть определены любым из методов или несколькими методами одновременно: нормативным, эмпирическим, полуэмпирическим и аналитическим. Должны быть получены наиболее вероятные значения параметров сейсмических воздействий и оценка их неопределенности. Применимость каждого из использованных методов должна быть обоснована.
2.4. При выборе подходов к определению сейсмических колебаний грунта для проектных основ следует руководствоваться следующим:
а) следует отдавать предпочтение подходу 1, использующему записи сильных движений от землетрясений на площадке максимального расчетного уровня, поскольку они наиболее удовлетворяют реальной площадке;
б) применение полуэмпирического метода предпочтительно тогда, когда записей сильных движений нет, но имеются данные о параметрах разлома и о распределении скоростей между разломом и площадкой. Использование подхода 4 позволяет получать достаточно надежные результаты;
в) если существуют записи движений на площадке при слабых землетрясениях, а также известны параметры разлома, генерирующего расчетное землетрясение, то можно применить подход 3. Этот подход очень полезен и практичен для оценки короткопериодных колебаний, поскольку записи слабых сотрясений несут в себе информацию не только о местных условиях площадки и неоднородностях на пути распространения волн, но и о сложном механизме разрушения в разломе;
г) если известны только магнитуда расчетного землетрясения и расстояние до очага, применяется подход 5. В этом подходе сейсмические воздействия синтезируются по стандартному спектру реакции или спектральной плотности, продолжительности и огибающей, зависящей от времени (или фазам, определенным из записей). Эти данные определяются на основе математического анализа большого числа записей сильных движений;
д) при использовании подхода 2 (в случае отсутствия конкретной информации о площадке) требуется корректный отбор данных. Следует следить за диапазоном периодов, в котором записи надежны. Подход не может учесть ни местных условий, ни особенностей очага, ни области распространения волн. Он рекомендуется для ограниченного применения для получения предварительных оценок.
3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ
КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА ДЛЯ ПРОЕКТНЫХ ОСНОВ
3.1. Схема алгоритма определения исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ приведена на рис. 1.
┌──────────┐
│ Площадка │
└─────┬────┘
\/
┌─────────────┐
│ Расчетное │
│землетрясение│
└──────┬──────┘
\/
┌─────────────────────┐ ┌─────────────┐ ┌────────────────┐ ┌───────────────────┐
│ Записи сильных │ │ Параметры │ │ Параметры │ │Магнитуда, эпицент-│
│движений на площадке,│нет │ разломов, │нет │разломов, записи│нет │ральное расстояние,│нет
│ соответствующих ├───>│распределение├───>│малых сотрясений├───>│грунтовые условия ├────────┐
│ уровню расчетных │ │ скоростей │ │ на площадки │ │на площадке │ │
│ землетрясений │ │ │ │ │ │ │ │
└──────────┬──────────┘ └──────┬──────┘ └────────┬───────┘ └──────┬────────────┘ │
│ Да │ Да │ Да │ Да │
\/ \/ \/ \/ \/
┌─────────────────────┐ ┌─────────────┐ ┌────────────────┐ ┌──────────────────┐ ┌──────────────┐
│Использование записей│ │Теоретический│ │Полуэмпирический│ │ Использование │ │Использование │
│сильных сотрясений на│ │ подход, │ │ подход, │ │ стандартных │ │других записей│
│площадке, соответст- │ │ основанный │ │ основанный на │ │ спектров и │ │ сильных │
│вующих уровню расчет-│ │ на моделях │ │моделях разломов│ │продолжительностей│ │ сотрясений │
│ного землетрясения │ │ разломов │ │ │ │ │ │ │
└──────────────┬──────┘ └───────┬─────┘ └───────┬────────┘ └───────┬──────────┘ └──────┬───────┘
│ └────────┬────────┘ │ │
├───────────────────────────│─────────────────────────────│─────────────────────┘
┌─────────┴────┐ ┌─────────┴────────┐ ┌────────┴────┐
│ Метод, │ │ Метод, │ │ Метод, │
│ использующий │ │ основанный на │ │использующий │
│записи сильных│ │ моделях разломов │ │ стандартные │
│ сотрясений │ │ │ │ спектры │
└──────────────┘ └──────────────────┘ └─────────────┘
Рис. 1. Схема алгоритма определения исходных
сейсмических воздействий
В справочных Приложениях 1, 2, 3 к Руководству приводятся соответственно рекомендации, одноименные названиям справочных приложений:
- определение параметров исходных сейсмических колебаний грунта с использованием записей сильных движений;
- оценка и генерация расчетных сейсмических воздействий методами, основанными на модели разлома;
- оценка и генерация расчетных сейсмических воздействий методом, использующим стандартные спектры.
3.2. Задача определения колебаний грунта для проектных основ может быть разделена на два этапа:
I. Определение параметров сейсмического колебания грунта на свободной поверхности грунта (разделы 3 - 5 Руководства);
II. Определение параметров расчетного сейсмического колебания грунта для отметки коренной породы, перекрытой толщей относительно более слабых грунтов (раздел 6 Руководства).
3.3. Решение задачи I этапа предполагает определение:
1) сейсмических колебаний грунта в свободном поле на площадке размещения объекта;
2) частотной характеристики колебаний грунта;
3) максимальных амплитуд (ускорение, скорость, перемещение) колебаний грунта;
4) акселерограмм и спектров ответа.
3.4. Для решения задачи II этапа должна быть проведена оценка изменений характеристик колебаний грунта в виде параметров в толще подстилающего грунта, таких же, как и для коренной породы.
3.5. Если для целей анализа сейсмостойкости требуется использовать два уровня расчетных землетрясений ПЗ и МРЗ, то сейсмические колебания грунта определяются в каждом случае индивидуально и непосредственно для каждого уровня. В этом случае им соответствуют различные наборы колебаний.
Допускается принимать уровень сейсмических воздействий для ПЗ в два раза ниже, чем для МРЗ.
3.6. Исходные сейсмические колебания грунта для проектных основ должны быть получены для свободной поверхности и коренной породы с учетом конкретных сейсмотектонических грунтовых условий площадки.
3.7. Должны быть определены величины параметров сейсмических колебаний грунта и получены оценки их неопределенности. Спектр реакции должен быть определен для затухания 5%.
3.8. Спектр реакции рекомендуется пересчитать для целей анализа сейсмостойкости ОИАЭ для значений затуханий 1%, 2% и 10% с учетом влияния весовых и инерционных характеристик сооружения, размещенного на грунте.
3.9. Набор акселерограмм или акселерограмма для проектных основ должен быть определен в соответствии с требованиями и критериями раздела 5 Руководства.
3.10. Должны быть определены две ортогональные горизонтальные и одна вертикальная компоненты колебаний грунта.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА
4.1. Общие положения
4.1.1. Балльность площадки для естественных и техногенно-измененных условий определяется макросейсмической интенсивностью. Рекомендации по ее определению даны в справочном Приложении 4 к Руководству.
4.1.2. Максимальные значения параметров сейсмических колебаний грунта для проектных основ (максимальные горизонтальные и вертикальное ускорения, скорости и перемещения грунта) должны определяться в результате специальных изысканий на площадке.
4.1.3. В случае представления сейсмических колебаний грунта для проектных основ с помощью спектра ответа его форма может быть как стандартной (не зависящей от площадки), так и характерной (зависящей от площадки). Могут быть использованы как широкополосные спектры, отражающие степень неопределенности доминирующих частот исходного сейсмического колебания, так и узкополосные спектры. При использовании узкополосных спектров центральная частота должна сдвигаться (расширяться) на 10% в обе стороны для учета неопределенности положения доминирующих частот. Узкополосные спектры могут быть рекомендованы для конкретных объектов с конкретной геологией при наличии необходимой сейсмологической информации о площадке. Широкополосные спектры следует использовать при разработке типовых проектов, которые могут привязываться к самым различным грунтовым условиям.
4.1.4. Стандартные и широкополосные спектры ответа должны задаваться для различных типов грунтов в виде семейства кривых для набора значений затухания в 1%, 2%, 5%, 10%.
4.1.5. Следует определять резонансный период спектра Т ,
0
который совпадает с видимым периодом Т, соответствующим
максимальной амплитуде колебаний грунта. Он может быть вычислен
согласно рекомендациям Приложения 4 к Руководству.
4.1.6. Форму спектра ответа в двойном логарифмическом масштабе в первом приближении можно считать симметричной относительно резонансного периода.
4.2. Использование стандартных спектров ответа
4.2.1. Выбор спектра ответа (его формы) для проектных основ зависит от стадии разработки проекта (типовой проект, для конкретной площадки и т.д.) и от степени полноты сейсмологической информации, имеющейся для площадки строительства ОИАЭ. На стадии разработки типового проекта допускается использовать форму стандартных спектров ответа.
4.2.2. Стандартные спектры ответа могут быть использованы при проведении сейсмического анализа на этапе разработки проекта для конкретной площадки при условии, что требования 4.1.3 Руководства выполнены. Другие спектры ответа могут быть использованы при условии отдельного обоснования их пригодности.
4.3. Горизонтальная компонента
4.3.1. В качестве стандартного спектра ответа горизонтальных компонент на свободной поверхности для интенсивности землетрясения 9 баллов по шкале MSK-64 допускается принимать спектр, приведенный на рис. 2, при условии обоснования его пригодности для данного случая применения.
График не приводится.
┌────────┬───────────────────────────────────────────────┐
│Чаcтота,│ 2 │
│ Гц │Ускорение, м/с , при относительном затухании, %│
│ ├───────────┬───────────┬───────────┬───────────┤
│ │ 1 │ 2 │ 5 │ 10 │
├────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│ 1 │ 6,0 │ 5,0 │ 4,0 │ 3,0 │
├────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│ 2 │ 26,0 │ 20,0 │ 13,0 │ 10,0 │
├────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│ 10 │ 26,0 │ 20,0 │ 13,0 │ 10,0 │
├────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┤
│ 30 │ 5,0 │ 5,0 │ 5,0 │ 5,0 │
└────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┘
Рис. 2. Стандартные спектры ответа горизонтальных компонент
на свободной поверхности для интенсивности землетрясения
9 баллов по MSK-64
4.3.2. Спектры ответа для обеих горизонтальных компонент в этом случае могут приниматься идентичными.
4.4. Вертикальная компонента
4.4.1. При максимальных амплитудах на горизонтальной составляющей менее 250 см/кв. с амплитуда вертикальной составляющей в среднем вдвое меньше.
При больших значениях амплитуд они начинают сближаться и могут быть оценены по табл. 1. Соотношение между уровнями спектров для вертикальной и горизонтальной составляющих такое же, как для соответствующих уровней колебаний грунта.
Таблица 1
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ АМПЛИТУДАМИ УСКОРЕНИЙ
.. ..
НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ X V И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ X Н КОМПОНЕНТАХ
┌─────────────┬───────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬───────┐ │.. │ │ │ │ │ │ │ │ │Х Н, см/кв. с│250 │300 │350 │400 │450 │500 │550 │ │.. │ │ │ │ │ │ │ │ │X V, см/кв. с│125 │155 │185 │225 │275 │335 │400 │ ├─────────────┼───────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼───────┤ │.. │ │ │ │ │ │ │ │ │Х Н, см/кв. с│600 │650 │700 │750 │800 │850 │900 │ │.. │ │ │ │ │ │ │ │ │X V, см/кв. с│470 │545 │625 │710 │800 │895 │1000 │ └─────────────┴───────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴───────┘
Стандартный спектр ответа для вертикальной компоненты может быть получен масштабированием спектра ответа для горизонтальной компоненты с коэффициентом 2/3 во всей частотной области.
При использовании спектра ответа, характерного для площадки, его форма должна разрабатываться отдельно как для вертикальной, так и для горизонтальной компонент.
4.4.2. Отношение уровней двух горизонтальных компонент подчиняется логнормальному закону с нулевым средним значением и стандартным отклонением 0,16 ед. логарифма (если взять отношение более интенсивной ко второй горизонтальной компоненте, то отношение амплитуд в 16% случаев не превышает 1,15, в 50% случаев не превышает 1,65).
5. КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКСЕЛЕРОГРАММ
5.1. Общие положения
5.1.1. Для синтезирования акселерограмм может быть использован обобщенный спектр реакции (медианные или 84% обеспеченности), полученный в результате статистической обработки набора аналоговых акселерограмм, подобранных для сходных сейсмотектонических и грунтовых условий.
Если расчеты проводятся только для одной синтезированной акселерограммы, то необходимо обосновать консервативность полученных результатов.
5.1.2. В случае задания сейсмического колебания грунта в виде спектра ответа акселерограммы должны удовлетворять критериям, содержащимся в разделах 5.2 и 5.3 Руководства.
5.2. Определение параметров акселерограмм, связанных с макросейсмическими характеристиками площадки
5.2.1. В дополнение к другим требованиям, приведенным ниже, акселерограммы должны быть отобраны, модифицированы либо получены численными методами таким образом, чтобы их временные параметры (длительность акселерограмм, огибающая колебаний) и амплитудные параметры (пиковое ускорение, пиковая скорость, пиковые перемещения) соответствовали тем, которые определены для площадки по ее макросейсмическим характеристикам.
5.2.2. Огибающая колебаний - сглаженная функция закономерного изменения пиковых амплитуд во времени. На рис. 3 приведена форма амплитуды огибающих колебаний.
График не приводится.
┌─────────┬───────┬───────┐
│Магнитуда│Т / Т │Т / Т │
│ │ a c│ b c│
├─────────┼───────┼───────┤
│ 8 │ 0,08 │ 0,46 │
├─────────┼───────┼───────┤
│ 7 │ 0,12 │ 0,50 │
├─────────┼───────┼───────┤
│ 6 │ 0,16 │ 0,54 │
└─────────┴───────┴───────┘
(0,31М-0,774)
Т = 10
с
Т - зависящая от магнитуды длительность колебаний в секунду,
с
при Т > Т амплитуда воздействия не превышает 1/10 максимальной амплитуды;
с
Т - время нарастания амплитуд акселерограммы;
a
Т - время начала спада амплитуд акселерограммы;
b
М - магнитуда.
Рис. 3. Форма амплитуды огибающих колебаний
5.2.3. Пиковые ускорения акселерограмм должны соответствовать ускорению нулевого периода спектра ответа, принятого для проектных основ.
5.2.4. Пиковое ускорение акселерограммы определяется как:
а) максимальное значение ускорений;
б) абсолютное значение векторной суммы 2 горизонтальных и вертикальной компонент.
5.3. Критерии синтезирования акселерограмм
Акселерограммы должны удовлетворять следующим критериям:
5.3.1. Математическое среднее ускорений нулевого периода индивидуальных акселерограмм должно быть больше или равно значению пикового ускорения; каждая последующая частота должна отстоять от предыдущей на величину интервала, равную 10% предыдущей частоты.
5.3.2. В области частот от 0,5 до 33 Гц математическое среднее отношений значений спектра ответа (вычисленного на основе индивидуальных акселерограмм) и спектра ответа для проектных основ (отношения должны быть вычислены для всех частот, указанных в табл. 1) должно быть <= 1.
5.3.3. Ни одна точка математического среднего спектров ответа, вычисленных для индивидуальных акселерограмм, не должна лежать ниже 10% проектного спектра ответа. Значения спектров ответа должны быть рассчитаны с достаточно малым шагом по частоте. Рекомендуемые частоты и интервалы приведены в табл. 2.
Значения спектра ответа должны быть вычислены для частот в указанных границах интервалов и в промежуточных точках внутри каждого интервала с соответствующим шагом приращения.
Таблица 2
ЧАСТОТЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СПЕКТРОВ ОТВЕТА
┌────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐ │ Частотный диапазон, Гц │ Приращение, Гц │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │0,5 - 3,0 │0,10 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │3,0 - 3,6 │0,15 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │3,6 - 5,0 │0,20 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │5,0 - 8,0 │0,25 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │8,0 - 15,0 │0,50 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │15,0 - 18,0 │1,0 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │18,0 - 22,0 │2,0 │ ├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤ │22,0 - 34,0 │3,0 │ └────────────────────────────────┴───────────────────────────────┘
5.3.4. При синтезировании трехкомпонентных акселерограмм необходимо обеспечивать их статистическую независимость. При использовании аналоговых акселерограмм не допускается использование одной акселерограммы для характеристики трехкомпонентного движения. Сдвиг времени начала в одной временной реализации не должен рассматриваться в качестве способа получения других акселерограмм.
Статистическая независимость двух акселерограмм a (t) и a (t)
1 2
подтверждается вычислением коэффициента корреляции:
Е (а (t) - m ) (a (t) - m )
1 1 2 2
ро = ---------------------------,
12 * *
сигма сигма
1 2
где:
Е - математическое ожидание;
m , m - средние значения a (t) и a (t);
1 2 1 2
* *
сигма , сигма - стандартные отклонения.
1 2
Две акселерограммы считаются статистически независимыми, если абсолютное значение коэффициента корреляции не превышает 0,3.
6. РАСЧЕТНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ГРУНТА ДЛЯ ОТМЕТКИ
КОРЕННОЙ ПОРОДЫ
6.1. Сейсмические колебания грунта для отметки коренной породы определяются на основе анализа взаимодействия грунта и сооружения.
6.2. Расчетное сейсмическое колебание грунта, полученное для коренной породы, должно быть совместно с сейсмическим колебанием грунта на свободной поверхности грунта.
6.3. Расчетное колебание грунта для коренной породы должно определяться в зависимости от модели грунта, типа волн, распространяющихся в грунте при землетрясении, и типа границ, выбранных для модели "грунт-сооружение".
6.4. При анализе динамического поведения системы "грунт-сооружение" допускается принимать гипотезу о вертикальности распространения волн сдвига и сжатия в том случае, если при моделировании сооружения в модель вводится (случайным образом) дополнительный эксцентриситет (5% характерного размера сооружения в плане), что позволяет провести инженерный учет эффектов усиления реакций, связанных с возможным в действительности невертикальным распространением сейсмических волн.
6.5. Вычисления, определяющие колебания на границах в соответствии с п. п. 6.2 и 6.3 Руководства, должны выполняться с использованием математических моделей и процедур, совместных с используемыми при проведении анализа системы "грунт-сооружение".
6.6. В случае частично заглубленных сооружений должны быть проведены расчеты изменения амплитудного и частотного составов сейсмических колебаний по глубине расположения фундамента. Амплитуды ускорений спектра ответа, вычисленного в свободном полупространстве на глубине фундамента, не должны лежать ниже 60% соответствующего проектного спектра ответа на поверхности грунта.
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАМЕТРОВ СЕЙСМИЧЕСКИХ
КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА ЗАДАННОЙ ВЕРОЯТНОСТИ ПРЕВЫШЕНИЯ
При отсутствии представительного количества экспериментальных данных о динамических параметрах колебаний грунтов при землетрясениях (для площадок перспективного строительства эти данные, как правило, отсутствуют и не могут быть получены в период проведения инженерных изысканий) возможно применение методики, позволяющей наметить пути определения для конкретной площадки сейсмического воздействия заданной вероятности превышения в условиях неполной сейсмологической информации, не прибегая к записям сейсмоколебаний сильных землетрясений на исследуемой территории [33]. Метод описан в Приложении 5 к Руководству.
В Приложении 6 к Руководству приведен перечень материалов по глубинному строению земных недр, которые следует принимать во внимание при определении исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ.