Вопросы инженерной сейсмологии. ISSN 0132-2826. 2018. Т. 45. № 1
УДК 624.042.7
PACS 91.30.pb
2 ОАО «Трансмост», Санкт-Петербург, Россия
3 ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, Москва, Россия
4 Китайский нефтяной университет, Циндао, Китай
Аннотация. В статье отмечается, что предлагаемое сейсмологами в проекте шкалы балльности повышение пиковых ускорений примерно в 1.4 раза, без всяких сомнений, отражает опыт прошлых землетрясений. Однако использование предлагаемых значений в нормах проектирования требует как модификации самих норм, так и дифференцированного подхода к заданию расчетного уровня воздействия. Инженерам следует учитывать зависимость расчетных пиковых ускорений от периода колебаний сооружения, а сейсмологам – дифференцировать величину пиковых ускорений в зависимости от преобладающего периода сейсмического воздействия. Отмечается, что для проектного и максимального расчетного землетрясений переход на новую шкалу балльности ведет к совершенно разным последствиям. Сила проектного землетрясения для объектов массового строительства не превосходит 7 баллов, а в этой области новая шкала слабо отличается от существующей. Для максимального расчетного землетрясения пиковые ускорения существенно увеличиваются, но критерием сейсмостойкости являются уже не ускорения сооружения, а работа сил пластического деформирования. При этом возможность разрушения зависит не столько от пиковых ускорений, сколько от энергетических характеристик сейсмического воздействия, таких как интенсивности по Ариасу, абсолютная кумулятивная скорость, плотность сейсмической энергии. При корректном подходе к расчету при многоуровневом проектировании переход на новую шкалу балльности не приведет к удорожанию большей части зданий и сооружений. Более того, без использования новой шкалы невозможен переход к современным методам многоуровневого проектирования сейсмостойких сооружений с заданными параметрами предельных состояний.
Ключевые слова: землетрясения, пиковые ускорения, шкала балльности, нормы проектирования, период колебаний
Цитирование: Нестерова О.П., Ткаченко А.С., Уздин А.М., Долгая А.А., Смирнова Л.Н., Гуань Юхай. К вопросу о задании уровня сейсмического воздействия в шкалах балльности и нормах проектирования // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 1. С. 73–80. DOI: 10.21455/VIS2018.1-7
Аптикаев Ф.Ф. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. // М.: Наука и образование, 2012. 176 с.
Гольденблат И.И., Николаенко Н.А., Поляков С.В., Ульянов С.В. Модели сейсмостойкости сооружений. М.: Стройиздат, 1979. 251 с.
ГОСТ 6249-52 «Шкала для определения силы землетрясений в пределах от 6 до 9 баллов». М., 1952.
Долгая А.А. Моделирование сейсмического воздействия коротким временным процессом // Э-И. ВНИИНТПИ. Сер. Сейсмостойкое строительство. 1994. Вып. 5–6. С. 56–63.
Долгая А.А., Индейкин А.В. Статистический анализ интенсивности по Ариасу и скорости для реальных землетрясений // Сейсмостойкое строительство. 2002. № 2. C. 32–33.
Завриев К.С. Назаров А.Г., Айзенберг Я.М., Дарбинян С.С., Карцивадзе Г.Н., Рассказовский В.Т., Хачиян Э.Е., Шагинян С.А. Основы теории сейсмостойкости зданий и сооружений / Под общ. ред. акад. К. С. Завриева. М.: Стройиздат, 1970. 224 c. (Руководство по проектированию сейсмостойких зданий и сооружений; Т. 2).
Корчинский И.Л., Барштейн М.Ф. Совершенствование метода расчета зданий и сооружений на сейсмические воздействия. // Снижение стоимости и улучшение качества сейсмостойкого строительства. М.: Стройиздат, 1961. C. 30–37.
Медведев С.В. Международная шкала сейсмической интенсивности // Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968. С. 151–162.
Медведев С.В. Определение интенсивности землетрясений // Вопросы инженерной сейсмологии. 1978. Вып. 19. С. 108–116.
Немчинов Ю.И., Маренков Н.Г., Хавкин А.К., Бабик К.Н. Проектирование зданий с заданным уровнем обеспечения сейсмостойкости (с учетом рекомендаций ЕВРОКОДА 8, международных стандартов и требований ДБН). Киев: Минрегион Украины, ГПНИИСК, 2012, 384 с.
СН 8-57 «Нормы и правила строительства в сейсмических районах». М.: Госстрой СССР, 1958. 106 с.
СНиП II-А.12-69* Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1977. 70 с.
СП 14.13330.2014. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*. М.: 2014. 84 с.
Строительные нормы Туркменистана. Строительство в сейсмических районах. Раздел 1. СНТ 2.01.08-99*, Aşgabat, 2009. 72 c.
Сюэхиро К. Инженерная сейсмология. М.: Экономическая жизнь, 1935. 167 с.
Шивуа, А. Дж., Рутман Ю.Л. Энергетический метод оценки сейсмостойкости с помощью удельной энергетической плотности (УЭП) // Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов «68-я Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых». СПбГАСУ. –2015. Ч. I. С. 6–11.
Arias A. A measure of earthquake intensity // Seismic Design for Nuclear Power Plants (ed. R.J. Hansen). Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1970. P. 438–483.
Chen G.X. Evolution and prospect of seismic design code for buildings in China // Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering. 2003, P.102–105.
The evolution and prospect of the code for seismic design of buildings in China // J. of Seismology. 2003. Vol. 23, no. 1. P. 102–113.
Code for seismic design of buildings.GB50011-2010. Ministry of Housing and Urban Rural Development, China, 2010. P. 1.
Earthquake resistant construction design codes. RABC II-6.02-2006. Republic of Armenia Ministry of Urban Development. Yerevan, 2006. 52 p.
Grűnthal G. (ed.). European Macroseismic Scale. EMS-98. ESC, Luxemburg, 1998. 101 p.
Campbell K.W., Bozorgnia Y. Cumulative absolute velocity (CAV) and seismic intensity based on the PEER-NGA Database // Earthquake Spectra. 2012. Vol. 28, no. 2. P. 457–485.
Omori F. Seismic Experiments on the Fracturing and Overturning of Columns. Publ. Earthquake Invest. Comm. in Foreign Languages. 1900. No. 4, Tokyo, 1900. 99 p.
Сведения об авторах:
НЕСТЕРОВА Ольга Павловна - аспирант кафедры «Механика и прочность материалов и конструкций» ПГУПС, ассистент кафедры механики СПбГАСУ, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. 190031, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 9. Тел.: +7 (960) 280-59-75. E-mail: Neona975@yandex.ru
ТКАЧЕНКО Александр Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика и прочность материалов и конструкций», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. 190031, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 9. Тел.: +7 (812) 457-82-49. E-mail: tm@pgups.ru
УЗДИН Александр Моисеевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Механика и прочность материалов и конструкций», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I. 190031, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 9. Тел.: +7 (812) 457-82-49. E-mail: uzdin@mail.ru
ДОЛГАЯ Анжелика Александровна - кандидат технических наук, инженер, ОАО «Трансмост». 190013, Санкт-Петербург, Подъездной пер., 1. Тел.: +7 (921) 992-58-99. E-mail: anzhelika-dolgaya@yandex.ru
СМИРНОВА Любовь Николаевна - кандидат технических наук, ученый секретарь, АО «Научно-исследовательский центр «Строительство». 109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., д.6, корпус 1. Тел.: +7 (985) 472-29-77. E-mail: lyubovsmirnova80@gmail.com
ГУАНЬ Юхай (Guan Yuhai) - PhD, заместитель директора Департамента гражданского строительства, Китайского нефтяного университета. Qingdao, Китай. No. 66, Changjiang West Road, Huangdao District, Qingdao, China, 266580. E-mail: 329953890@qq.com
2 Transmost, St. Petersburg, Russia
3 JSC Research Center of Construction, Moscow, Russia
4 China University of Petroleum, Qingdao, China
Abstract. The paper notes that the increase of peak acceleration of about 1.4 times proposed by seismologists in the project of seismic intensity scale reflects the undoubtedly experience of past earthquakes. However, using the suggested values of accelerations in the design codes requires modification of the codes themselves, and a differentiated approach to defining the design level of peak ground accelerations. Engineers should consider the dependence of the design peak accelerations on the oscillation period of the structure, and seismologists should differentiat the value of peak ground accelerations depending on the prevailing period of seismic input. It is noted that for the design and maximum design earthquakes the transition to a new seismic scale leads to completely different consequences. The seismic intensity of the design earthquake for mass construction objects does not exceed 7 degrees on the MSK scale, and in this area the new seismic scale differs little from the existing one. For maximum design earthquakes, peak accelerations increase substantially, but the criterion of seismic resistance is not the acceleration of the structure, but the work of plastic deformation forces. The possibility of structure destruction depends not so much on peak accelerations as on the energy characteristics of seismic input, such as Arias intensity, absolute cumulative velocity, seismic energy density. With a correct approach to calculation for performance based designing, the transition to a new scale of points will not lead to a rise in the cost of most buildings and structures. Moreover, without the use of a new scale, a transition to modern methods of performance based designing is impossible.
Keywords: earthquake, peak acceleration, seismic intensity scale, design standards, the period of oscillation
NESTEROVA Olga P. - postgraduate student, Petersburg State Transport University. 190031, Russia, St. Petersburg, Moskovsky pr., 9. Tel.: +7 (960) 280-59-75. E-mail: Neona975@yandex.ru
TKACHENKO Alexander S. - Ph.D. (Technical Sciences), docent, Petersburg State Transport University. 190031, Russia, St. Petersburg, Moskovsky pr., 9. Tel.: +7 (812) 457-82-49. E-mail: tm@pgups.ru
UZDIN Alexander M. - Doctor (Technical Sciences), professor, Petersburg State Transport University. 190031, Russia, St. Petersburg, Moskovsky pr., 9. Tel.: +7 (812) 457-82-49. E-mail: uzdin@mail.ru
DOLGAYA Angelica A. - Ph.D. (Technical Sciences), engineer, Transmost. 190013, Russia, Saint Petersburg, Podyezdnoy per., 1. Tel.: +7 (921) 992-58-99. E-mail: anzhelika-dolgaya@yandex.ru
SMIRNOVA Lyubov N. - Ph.D. (Technical Sciences), Scientific Secretary, JSC Research Center of Construction. 109428, 6, 2nd Institutskaya, Moscow. Tel.: +7 (985) 472-29-77. E-mail: lyubovsmirnova80@gmail.com
GUAN Yuhai - PhD, Deputy director of Civil engineering Department, China University of Petroleum. Qingdao, China. No. 66, Changjiang West Road, Huangdao District, Qingdao, China, 266580. E-mail: 329953890@qq.com
Cite this article as: Nesterova O.P., Tkachenko A.S., Uzdin A.M., Dolgaya A.A., Smirnova L.N., Guan Yuhai. On setting the level of seismic input in seismic intensity scales and design standards, Voprosy Inzhenernoi Seismologii (Problems of Engineering Seismology), 2018, vol. 45, no. 1, pp. 73–80. [in Russian]. DOI:10.21455/VIS2017.4-5
English translation of the article will be published in Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online), https://link.springer.com/journal/11990), 2019, Volume 55, Issue 1.