Определение сейсмических нагрузок на плотины

Определение сейсмических нагрузок на плотиныОбщие принципы расчета. Расчет плотин на сейсмические воздействия распадается на две части. Первая — определение сейсмических нагрузок на сооружения; вторая — определение деформаций и напряжений от этих нагрузок и запасов устойчивости. Вторая часть задачи решается обычными методами строительной механики с использованием тех же расчетных схем, какие применяются для статических расчетов плотин (ем. далее). Здесь мы рассмотрим только первую часть задачи, следуя рекомендациям раздела 5 ОНиП П-А.12-69 [164], основанным на линейной спектральной теории сейсмостойкости.

Любая бетонная плотина как упругая пространственная система с непрерывно распределенной массой имеет бесконечное число степеней свободы; при колебаниях она оказывается подверженной динамическим инерционным нагрузкам и испытывает деформации осевые (сжатие-растяжение), изгиба, сдвига и кручения. Раскачка сооружения или его секций, ограниченных швами, вызывается сейсмическими движениями основания. По отношению к этим внешним движениям плотина проявляет себя как фильтр — вынужденные колебания сооружения происходят с частотами, близкими к частотам собственных колебаний его. Каждой частоте собственных колебаний плотины соответствует определенная форма колебаний ее. Формы и частоты собственных колебаний плотин или их элементов (секций, контрфорсов, перекрытий) определяются динамическим расчетом этих сооружений или экспериментально на моделях, исследуемых, например, резонансным методом. Сейсмические колебания основания могут иметь достаточно широкий спектр частот, включая и частоты, близкие к собственным для плотины. Следовательно, инерционные сейсмические нагрузки на последнюю необходимо рассчитывать с учетом колебаний сооружения по ряду собственных тонов, начиная с «низших. При этом сейсмическиенагрузки на плотину будут разложены по тонам колебаний ее. Для инженерных целей в расчетах плотин по схеме консоли-стержня или консоли — плиты достаточно учитывать первые три — пять тонов колебаний. Учет большего числа тонов может потребоваться при расчетах арочных плотин как пространственных систем.

Приводимые ниже расчетные зависимости справедливы при следующих допущениях: А) сооружение и его основание изотропны м идеально упруги; Б) сейсмические колебания грунта основания принимаются либо поступательными, либо крутильными. Вектор сейсмических колебаний основания в общем случае может иметь любое Направление, например, наименее благоприятное для прочности и устойчивости сооружения. Для упрощения расчетов можно принимать его направленным только горизонтально (только продольный сейсм или только поперечный) или только вертикально; В) плотина или рассчитываемая секция ее представляется в виде упругой системы с ограниченным числом степеней свободы, что достигается путем рассредоточения собственной и присоединенных (от воды или также и от отложившихся перед плотиной наносов) масс по выделенным точкам сооружения (дискретная расчетная схема).