Проектирование сейсмостойких конструкций требует расчета сил землетрясения на здания и сооружения. Руководство по сейсмостойкому проектированию зданий и сооружений дано в стандарте IS 1893:2002 в Индии.
В этой статье рассматривается, как рассчитать силы землетрясения для зданий и сооружений в соответствии с кодексом IS 1893:2002.
Расчет сил землетрясения для зданий и сооружений
Первым шагом для расчета нагрузок при землетрясении на конструкцию является определение зоны землетрясения, для которой необходимо спроектировать конструкцию. Зоны землетрясений показаны на карте на странице 6 свода правил.
После определения зоны землетрясения выполняются следующие шаги:
1. Вычислить расчетный горизонтальный сейсмический коэффициент Ah, который определяется по (п. 6.4.2 IS1893 – 2002:
Где, Z – коэффициент зоны, приведенный в таблице 2 стандарта IS1893 – 2002.
I – коэффициент важности конструкции в зависимости от функции или использования. Этот коэффициент можно получить из таблицы 6 кодекса.
R – коэффициент снижения реакции. Это значение можно получить из таблицы 7 свода правил. Значение 1/R не должно быть больше единицы.
Sa/g – средний коэффициент ускорения реакции. Это значение зависит от временного периода конструкции и от типа грунта. Его можно получить из п. 6.4.5 свода правил.
2. Рассчитайте расчетный сейсмический сдвиг основания конструкции (VB). Это общая расчетная боковая сила вдоль любого основного направления. Она рассчитывается следующим образом:
VB = Ah x W
Где Ah = горизонтальный сейсмический коэффициент, рассчитанный выше в шаге 1.
W = общий вес конструкции.
3. Теперь рассчитайте распределение расчетных сил на конструкцию. Сейсмический расчетный сдвиг основания, рассчитанный на шаге выше, распределяется по конструкции как расчетные сейсмические силы. Это рассчитывается следующим образом:
Где Qi = расчетная боковая сила на этаже i
Wi = сейсмический вес перекрытия i
hi = высота этажа i от основания
n = количество этажей здания, на которых расположены массы.
4. Распределение горизонтальных сейсмических сил на конструкцию: Эти силы распределяются на вертикальные элементы здания, сопротивляющиеся боковым силам.
Пример:
Рассмотрим двухпролетное двухэтажное здание, для которого необходимо рассчитать силы землетрясения. Считайте, что общий вес здания составляет 1000 кН. Верхняя крыша имеет вес 200 кН, а оба этажа имеют вес 400 кН, как показано на рисунке ниже. Расчет сейсмических сил при землетрясении будет выглядеть следующим образом:
Общий вес конструкции
Wi =
1000
кН
Коэффициент зоны (зона IV)
Z =
0.24
Коэффициент важности (Таблица 6)
I =
1
Коэффициент уменьшения отклика
R =
3
Средний коэффициент ускорения отклика
Пусть период времени
T
0.373358
(Кл. 7.6)
Sa/g
2.5
Проектный коэффициент горизонтальной сейсмичности Ah
0.10
Сдвиг основания
100
Этаж
Базовый сдвиг
Высота
Wi
Wixhi2
Qi
Расчетная сила
8.5
200
14450
57.00197
9.50
2
5
400
10000
39.44773
6.57
1.5
900
3.550296
0.59
Всего
25350
(в кН)
Читать далее:
Мягкие перекрытия в зданиях и их уязвимость перед землетрясениями
Характеристики различных типов зданий во время землетрясения
Пластичность строительных конструкций для проектирования сейсмостойких зданий
Характеристики и поведение каменных конструкций во время землетрясений
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Эксплуатационные характеристики различных типов зданий во время землетрясения.
- Факторы, влияющие на степень повреждения зданий при землетрясении.
- Мягкая этажность в зданиях и ее уязвимость перед землетрясениями.
- Принципы концептуального проектирования сейсмостойких сооружений.
- Виды нагрузок, действующих на конструкции – здания и другие сооружения.
- Руководство по сейсмостойкому проектированию сооружений.