Определение сейсмических сил

Опыт проектирования и строительства каменно-земляных и каменнонабросных плотин в СССР, Чили, Японии, Турции, США и в других сейсмически активных зонах земного шара показал, что плотины могут быть вполне сейсмостойкими при условии учета в расчетах дополнительных сил от землетрясения и приспособления их конструкции к работе в сейсмических условиях.

До последнего времени сейсмические нагрузки учитывались в предположении статического действия горизонтально направленной инерционной силы S, приложенной в центре тяжести сооружения или его элементов.

Таким образом, динамические по природе сейсмические воздействия приводились к статическим; такой учет искажал величину и характер деформаций, следовательно, и степень сейсмостойкости сооружения. Дальнейшее развитие теории сейсмостойкости привело к необходимости перехода к динамической теории, которая в настоящее время и заложена в СНиП Н-А.12-69. Внедрению динамической теории сейсмостойкости в сильной мере способствовало развитие вычислительной- техники, создавшей возможность рассмотреть динамическую реакцию сооружения на сейсмические воздействия с учетом всего спектра ускорений колебания основания.

Для расчета по динамической или так называемой спектральной теории необходимо знать расчетные динамические параметры реальных землетрясений, имевших место или характерных для данного района строительства. При отсутствии таковых допускается пользование данными аналогового землетрясения, за которое принимается землетрясение, по балльности совпадающее с балльностью района сторительства и происшедшее в геологических условиях, совпадающих с условиями района строительства.

Динамические параметры землетрясения характеризуются акселерограммой, представляющей инструментальную запись ускорения колебания поверхности земли при сейсме, дающей понятие о процессе колебания и об изменениях интенсивности и частоты колебания во времени.

Акселерограммы сравниваются по спектрам действия землетрясения, из которых устанавливается, какому периоду собственных колебаний соответствует максимум (пик) ускорения. Наиболее невыгодным воздействием сейсма считается случай, когда периоды собственных колебаний основных тонов плотины совпадают с периодами зоны пиков спектра действия акселерограммы; поэтому при выборе аналоговой акселерограммы следует исходить также из периодов собственных колебаний. В аналоговых акселерограммах необходимо выделять и количество импульсов определенной интенсивности, составив гистограмму.

Определение сейсмических сил по спектральной теории сейсмостойкости производится путем разложения суммарной силы на составляющие по главным тонам собственных колебаний сооружения отдельно для каждой из форм.

Действие инерционной силы принимается в направлении, вызывающем сдвиг рассчитываемого отсека, т. е. в сторону верхнего бьефа для верхового откоса и в сторону нижнего бьефа — для низового. В расчетах учитывается только горизонтальная составляющая сейсмической силы (СНиП П-А.12-69).

Р.А. Айрапетян, Проектирование каменно-земляных и каменнонабросных плотин, М., Энергия, 1975