- условное сопротивление грунта сжатию, .
Примечание - Величину находят с использованием линейной интерполяции между и физическими характеристиками грунта по приложению Д.
6.42 При определении по формуле (6.6) скоростей поперечных волн в слоях полускальных грунтов очень низкой, низкой и пониженной прочности по ГОСТ 25100, крупнообломочных и песчаных грунтов, а также супесей и суглинков на глубине м вводится поправочный множитель на глубину залегания слоя, определяемый по формуле
при м, (6.7)
где h - средняя глубина залегания слоя от поверхности грунта.
При глубине залегания слоя м коэффициент . Для промежуточных значений h коэффициент находят по интерполяции.
Примечания
1 При определении скоростей S-волн в слоях, сложенных грунтами категории III по сейсмическим свойствам, следует учитывать уменьшение скоростей волн за счет нелинейности деформаций грунта посредством умножения скоростей на поправочные множители 0,9; 0,8; 0,7 и 0,6 при исходной сейсмичности 7, 8, 9 и 10 баллов соответственно.
2 Для насыщенных водой песков и гравийно-галечниковых отложений с песчано-глинистым заполнителем скорость дополнительно умножается на коэффициенты 0,8 для песков и 0,9 для гравийно-галечниковых отложений.
6.43 При СМР участков дорог, расположенных на крутых горных склонах, амплитуды колебаний грунта корректируются в зависимости от рельефа местности. Поправка определяется в форме коэффициента учета рельефа местности , на который умножают амплитуды колебаний грунта.
6.44 Коэффициент определяют с помощью расчета или измерением колебаний грунта на дне долины и ее бортах. Для долин в горной местности, врезанных в коренные породы на 100 м и более, при отношении высоты бортов к ширине долины поверху не менее 0,5, допускается принимать значение коэффициента равным 0,5 для дна долины и 1,25 для верха ее бортов. Для площадок, расположенных на бортах между их верхом и дном долины, коэффициент определяется по интерполяции в зависимости от высоты расположения площадки над дном долины.
6.45 Нормализованную спектральную характеристику расчетного сейсмического воздействия на сооружение (огибающая нормализованных спектров ускорений осциллятора) определяют по таблице 6.1 в зависимости от категории расчетной толщи грунта по сейсмическим свойствам.
Примечание - Значения в таблице 6.1 соответствуют относительному коэффициенту затухания в размере 5% критического значения, при котором гармоническое колебательное движение массы осциллятора переходит в апериодическое движение. Предполагается также, что колебания грунта содержат низкочастотные составляющие, характерные для излучения волн из глубоких и удаленных высокомагнитудных очагов землетрясений, а также в случае влияния на спектр большой мощности покровных отложений на участке строительства.
Таблица 6.1
Категория расчетной толщи грунта по сейсмическим свойствам | Сейсмическая жесткость расчетной толщи грунта , | Нормализованные спектры расчетного сейсмического воздействия на сооружение |
I | Более 2570 | при при , но не менее 1,0 при |
II | От 655 до 2570 | при при , но не менее 1,0 при |
III | Менее 655 | при при , но не менее 1,0 при |
6.46 Спектральная характеристика может быть уточнена при изысканиях с учетом сейсмотектонических, инженерно-геологических и геоморфологических особенностей района (участка) строительства на основании анализа сейсмограмм, записанных временной сетью регистрации землетрясений, сейсмограмм российских и зарубежных сейсмостанций сети постоянных сейсмических наблюдений на близких по инженерно-геологическому строению участках.
6.47 Рекомендуемые для использования при проектировании амплитуды перемещений, скоростей и ускорений колебаний грунта определяются по приложению А с учетом уточнения исходной сейсмичности пункта строительства за счет сейсмического режима местности и приращения сейсмичности за счет местных инженерно-геологических условий, а также поправки на рельеф участка строительства по 6.44.
Приложение А
(справочное)
(справочное)
Дробный балл сейсмической опасности как мера интенсивности колебаний грунта при землетрясениях
Исходная сейсмичность на картах общего сейсмического районирования задается в целых баллах сейсмической шкалы MSK-64. При УИС и СМР приращение сейсмической опасности получают, как правило, в десятичных долях целого балла. В результате выполнения УИС и СМР сила расчетного землетрясения отличается от целых чисел. В связи с этим необходимо установить понятие дробного балла сейсмической опасности как меры интенсивности колебаний грунта при землетрясениях.
На основе анализа акселерограмм сильных и разрушительных землетрясений были получены различные эмпирические зависимости между ускорениями колебаний грунта и силой землетрясения, описываемые формулой
, (А.1)
где W - ускорение колебаний грунта, ;
I - сила землетрясения, баллы;
k, с - эмпирические коэффициенты.
Установлены следующие значения для коэффициентов формулы (А.1): k = 0,3; с = 0,1. Следовательно, для землетрясений силой 7, 8, 9 и 10 баллов ускорения колебаний грунтов будут соответственно равны: 100, 199, 398 и 794 . Эти значения ускорений от 7 до 9 баллов близки к средним значениям выборок максимальных ускорений при толчках соответствующей силы. Дополненная с учетом амплитуды перемещений инструментальная часть шкалы MSK-64 приведена в таблице А.1.
Таблица А.1 - Параметры колебаний среднего по сейсмическим свойствам грунта при землетрясениях силой 7-10 баллов
Сила землетрясения, баллы | Интервальные значения | ||
ускорения, | скорости, см/с | перемещения, см | |
7 | 50-100 | 4,1-8,0 | 2,1-4,0 |
8 | 100-200 | 8,1-16,0 | 4,1-8,0 |
9 | 200-400 | 16,1-32,0 | 8,1-16,0 |
10 | 400-800 | 32,1-64,0 | 16,1-32,0 |
В СП 14.13330 ускорения грунта в основаниях сооружений, соответствующие расчетному землетрясению, принимаются равными 100, 200 и 400 в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов (при средних грунтовых условиях). В СП 14.13330 не регламентированы ускорения колебаний грунта при 10-балльных землетрясениях, а также отсутствуют данные о скоростях колебаний и перемещениях грунта при землетрясениях силой от 7 до 10 баллов.
Графики зависимостей (рисунок А.1) между силой землетрясения I и ускорением колебаний грунта W по экспериментальным данным (непрерывная функция), при составлении шкалы MSK-64 (ступенчатая функция) и разработке строительных норм и правил (дискретная функция, показанная на рисунке точками) существенно отличаются.
 | |
| 1340 × 689 пикс. Открыть в новом окне | |
Особенность представления искомой зависимости I = f(W) ступенчатой функцией, принятой в шкале MSK-64, состоит в том, что вблизи граничных значений ускорения 50, 100, 200 и 400 опасность землетрясений уменьшается или увеличивается сразу на один балл при самых незначительных изменениях ускорения.
В случае применения дискретной функции (рисунок А.1, в) ускорения на всей территории каждой из зон сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов получаются одинаковыми, т.е. равными 100, 200 и 400 , хотя в действительности ускорения вблизи границ смежных зон должны быть близки и не зависеть от того, в какой зоне измеряется ускорение.
Замена ступенчатой и дискретной функций непрерывной зависимостью соответствует наблюдаемому увеличению степени повреждений конструкций по мере роста ускорений колебаний грунта. Использование непрерывной зависимости силы землетрясения от ускорения колебаний грунта позволяет избежать необоснованного занижения сейсмической опасности в одних случаях и перерасхода средств на антисейсмические мероприятия в других случаях. Близкий эффект получается в случае представления искомой зависимости I = f(W) ступенчатой функцией с малым шагом по балльности.
Формула (А.1) задает зависимость ускорения грунта W от силы землетрясения I в виде геометрической прогрессии (при целых значениях I) или в виде показательной функции (при любом I). Так, из формулы (А.1) следует, что и отношение ускорений при толчках силой I + 1 и I равно , т.е. ускорения образуют геометрическую прогрессию со знаменателем , где k = 0,3, и последовательность ускорений имеет знаменатель .
Каноническая форма общего члена геометрической прогрессии (А.1) имеет вид
,
где - первый член прогрессии;
- i-й член прогрессии;
q - знаменатель прогрессии.
В качестве первого члена прогрессии принимают W = 100 , т.е. ускорение, соответствующее толчку силой 7 баллов. Общий член ряда (прогрессии) определяют по формуле
, (А.2)
где - приращение балльности по отношению к исходному (седьмому) баллу.
С помощью формулы (А.2) определяют значения ускорений колебаний грунта в диапазоне балльности от 7 до 10 баллов с шагом 0,1 балла (таблицы А.2-А.4). Подобным образом можно определить скорости и перемещения при колебаниях грунта в том же диапазоне балльности.
Таблица А.2 - Параметры колебаний грунта при силе землетрясения, выраженной в долях целого балла
Сила землетрясения, баллы | Расчетные параметры горизонтальных колебаний грунта | ||
Перемещение U, см | Скорость V, см/с | Ускорение W, | |
7,0 | 4,0-4,3 | 8,0-8,6 | 100-107 |
7,1 | 4,3-4,6 | 8,6-9,2 | 107-115 |
7,2 | 4,6-4,9 | 9,2-9,8 | 115-123 |
7,3 | 4,9-5,3 | 9,8-10,6 | 123-132 |
7,4 | 5,3-5,7 | 10,6-11,3 | 132-141 |
7,5 | 5,7-6,1 | 11,3-12,1 | 141-152 |
7,6 | 6,1-6,5 | 12,1-13,0 | 152-162 |
7,7 | 6,5-7,0 | 13,0-13,9 | 162-174 |
7,8 | 7,0-7,5 | 13,9-14,9 | 174-187 |
7,9 | 7,5-8,0 | 14,9-16,0 | 187-200 |
Таблица А.3 - Параметры колебаний грунта при силе землетрясения, выраженной в долях целого балла
Сила землетрясения, баллы | Расчетные параметры горизонтальных колебаний грунта | ||
Перемещение U, см | Скорость V, см/с | Ускорение W, | |
8,0 | 8,0-8,6 | 16,0-17,1 | 200-214 |
8,1 | 8,6-9,2 | 17,1-18,4 | 214-230 |
8,2 | 9,2-9,8 | 18,4-19,7 | 230-246 |
8,3 | 9,8-10,6 | 19,7-21,1 | 246-264 |
8,4 | 10,6-11,3 | 21,1-22,6 | 264-283 |
8,5 | 11,3-12,1 | 22,6-24,3 | 283-303 |
8,6 | 12,1-13,0 | 24,3-26,0 | 303-325 |
8,7 | 13,0-13,9 | 26,0-27,9 | 325-348 |
8,8 | 13,9-14,9 | 27,9-29,9 | 348-373 |
8,9 | 14,9-16,0 | 29,9-32,0 | 373-400 |
Таблица А.4 - Параметры колебаний грунта при силе землетрясения, выраженной в долях целого балла
Сила землетрясения, баллы | Расчетные параметры горизонтальных колебаний грунта | ||
Перемещение U, см | Скорость V, см/с | Ускорение W, | |
9,0 | 16,0-17,1 | 32,0-34,3 | 400-429 |
9,1 | 17,1-18,4 | 34,3-36,8 | 429-460 |
9,2 | 18,4-19,7 | 36,8-39,4 | 460-492 |
9,3 | 19,7-21,1 | 39,4-42,2 | 492-528 |
9,4 | 21,1-22,6 | 42,2-45,3 | 528-566 |
9,5 | 22,6-24,3 | 45,3-48,5 | 566-606 |
9,6 | 24,3-26,0 | 48,5-51,9 | 606-650 |
9,7 | 26,0-27,9 | 51,9-55,7 | 650-696 |
9,8 | 27,9-29,9 | 55,7-59,7 | 696-746 |
9,9 | 29,9-32,0 | 59,7-64,0 | 746-800 |