ფერდობების სეისმური მდგრადობის გაანგარიშება EN 1998-1:2004 და EN 1998-5:2004-ის მიხედვით
ევროპული სტანდარტი /28,29/ მომზადებული იყო ტექნიკური კომიტეტის CEN/TC 250-ის მიერ, რომლის სამდივნო პასუხისმგებელია ყველა კონსტრუქციის ევროკოდზე. ამ ევროპულ სტანდარტს უნდა მიეცეს ეროვნული სტანდარტის სტატუსი ან იდენტური ტექსტის გამოქვეყნებით ან მხარდაჭერით არა უგვიანეს 2005 წლის ივნისისა და ყველა წინააღმდეგობა ეროვნულ სტანდარტში უნდა აღმოიფხვრას არა უგვიანეს 2010 წლის მარტისა. ამ პირობის შესრულებაზე შეთანხმდნენ შემდეგი ევროპული ქვეყნები: ავსტრია, ბელგია, კვიპროსი, ჩეხეთი, დანია, ესტონეთი, ფინეთი, საფრანგეთი, გერმანია, საბერძნეთი, უნგრეთი ირლანდია, ისლანდია, იტალია, ლატვია, ლიტვა. ლუქსემბურგი, მალტა, ნიდერლანდები, ნორვეგია, პოლონეთი, პორტუგალია, სლოვაკია, სლოვენია ესპანეთი, შვედეთი, შვეიცარია და გაერთიანებული სამეფო.
ევროპის ქვეყნები აღიიარებენ, რომ ევროკოდი სასარგებლოა როგორც სახელმძღვანელო დოკუმენტი.
ევროკოდისათვის გამოსაყენებელი ეროვნული სტანდარტები უნდა შეიცავდეს სრულ ტექსტს ევროკოდისა (ეროვნულ დანართან ერთად). ეროვნული დანართი შეიძლება შეიცავდეს მხოლოდ ინფორმაციას იმ პარამეტრებზე, რომლებიც ღიაა ევროკოდში ეროვნული არჩევანისათვის. ეს პარამეტრებია:
- სიდიდეები ან კლასები, რომელთა ალტერნატივა მოცემულია ევროკოდში;
- სიდიდეები, რომლებიც გამოიყენება ქვეყანაში და რომელთა მხოლოდ სიმბოლოებია მოცემული ევროკოდში;
- პროცედურა, რომელიც გამოიყენება ქვეყანაში და რომლის ალტერნატივა მოცემულია ევროკოდში;
გარდა ამისა შეიძლება მიღებული იყოს ეროვნული დანართში ინფორმაციული დამატების შეტანის გადაწყვეტილება. აგრეთვე შეიძლება იყოს ასეთ დამატებით ინფორმაციაზე განმარტება, რაც ხელს შეუწყობს მომხმარებელს ევროკოდის გამოყენებაში.
საანგარიშო სეისმური ზემოქმედების განსაზღვრა
რედაქტირებაგრუნტის მდგრადობის შემოწმება უნდა ჩატარდეს იმ შემთხვევაში, თუ საჭიროა საანგარიშო სეისმური ზემოქმედების შემთხვევაში ბუნებრივი და ხელოვნური ფერდობის ახლოს მშენებარე ნაგებობის უსაფრთხოების და/ან საექსპლოტაციო საიმედოობის უზრუნველყოფა. ფერდობების ზღვრული წონასწორობა ამ შემთხვევისათვის განისაზღვრება ისეთი მდგომარეობით, რომლის მიღმა ვითარდება გრუნტის მასების მოულოდნელი დიდი პერმანენტული გადაადგილებები ფერდობის სიღრმეში.
ფერდობების რეაქცია საანგარიშო სეისმურ ზემოქმედებაზე შეიძლება გამოანგარიშებული იყოს ან დინამიკურ ანალიზში მიღებული მეთოდებით, როგორიცაა სასრულო ელემენტებისა და ხისტი ბლოკების მოდელი ან გამარტივებული ფსევდო-სტატიკური მეთოდით. ეს უკანასკნელი შემდეგი შეზღუდვებით უნდა განხორციელდეს: ზედაპირის ტოპოგრაფია და ფუძის სტრატიგრაფია არ უნდა იყოს მკვეთრად არარეგულარული და გრუნტებში არ უნდა ვითარდებოდეს წყლის დიდი ფოროვანი დაწნევა. ციკლური დატვირთვის შემთხვევაში ფერდობის გრუნტმა არ უნდა დაკარგოს მნიშვნელოვანი სიხისტე.
საანგარიშო სეისმური ინერციული ძალები FH და FV, რომლებიც მოქმედებენ გრუნტის მასებზე ჰორიზონტალური და ვერტიკალური მიმართულებით, ფსევდო-სტატიკურ ანგარიშებში შემდეგნაირად გამოითვლება: /29/
- FH = 0,5 a S.W (23)
- FV = ± 0,5FH თუ avg / ag მეტია 0,6 (24)
- FV = ±0,33 FH თუ avg / ag არ არის მეტი 0,6-ზე (25)
სადაც a არის A ტიპის გრუნტის (ცხრილი 12) ag აჩქარების შეფარდება სიმძიმის ძალის g აჩქარებასთან;
- avg არის გრუნტის საანგარიშო აჩქარება ვერტიკალური მიმართულებით;
- ag არის გრუნტის საანგარიშო აჩქარება A ტიპის გრუნტისათვის;
- W არის დაცურებული გრუნტის მასის წონა;
- S არის გრუნტის პარამეტრი, რომლის მნიშვნელობა მოცემულია 9 და 10 ცხრილებში და დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი ტიპის დრეკადი რეაქციის სპექტრი იქნება გამოყენებული.
თუ მიწისძვრა, რომელსაც სამშენებლო მოედნის სეისმური საფრთხის ალბათურ შეფასებაში უმეტესი წვლილი შეაქვს და ხასიათდება იმით, რომ ზედაპირული ტალღის გავრცელების მაგნიტუდა, Ms, არ აღემატება 5,5-ს, მაშინ რეკომენდებულია II ტიპის დრეკადი რეაქციის სპექტრის გამოყენება (ნახ.25), წიმააღმდეგ შემთხვევაში კი უნდა გამოყენებული იქნეს I ტიპის რეაქციის სპექტრი (ნახ.24)
შენიშვნა: Ms არის ზედაპირული ტალღის მაგნიტუდა, ტოლი მაქსიმალური ურთიერთ პერპენდიკულარული ჰორიზონტალური გადაადგილების ამპლიტუდის ტოლქმედის მარტივი ლოგარითმისა, გაზომილი მიკრონებში, 20 წმ-ანი პერიოდის ზედაპირული ტალღებისათვის.
სეისმური ზემოქმედების ჰორიზონტალური მდგენელისათვის დრეკადი რეაქციის სპექტრი Se (T) განისაზღვრება შემდეგი გამოსახულებით (ნახ.23) /29/
- 0 ≤ T ≤ TB : Se (T) = ag S [1 + T/ TB (η 2,5 – 1)] (26)
- TB≤ T≤ TC : Se (T) = ag S η 2,5 (27)
- TC ≤ T ≤ TD : Se (T) = ag S η 2,5 [TC / TD ] (28)
- TD ≤ T ≤ 4s : Se (T) = ag S η 2,5 [TC TD /T2 ] (29)
- სადაც Se (T) არის დრეკადი რეაქციის სპექტრი;
- T წრფივი, ერთი თავისუფლების ხარისხის მქონე სისტემის რხევის პერიოდი;
- TB არის სპექტრული აჩქარების მრუდის მუდმივი მონაკვეთის შესაბამისი პერიოდის ზედა ზღვარი;
- TC არის სპექტრული აჩქარების მრუდის მუდმივი მონაკვეთის შესაბამისი პერიოდის ქვედა ზღვარი;
- TD განსაზღვრავს სპექტრის მუდმივი გადაადგილების რეაქციის დასაწყისის სიდიდეს;
- ag არის AA ტიპის გრუნტის საანგარიშო აჩქარება (ag =γ1 agR )
- S არის გრუნტის პარამეტრი;
- η არის ჩაქრობის შემასწორებელი კოეფიციენტი, რომლის ბაზური მნიშვნელობა 5%-ანი ბლანტი ჩაქრობის შემთხვევისათვიის ტოლია 1,0-ს.
ზემოთ მოყვანილი მნიშვნელობები განსაზღვრავენ დრეკადი სპექტრის მოხაზულობას და დამოკიდებულია გრუნტის ტიპზე. (ცხრილი 12)
ნახ.23.დრეკადი რეაქციის სპექტრი
ცხრილი9. რეკომენდებული 1 ტიპის დრეკადი რეაქციის სპექტრის პარამეტრების მნიშვნელობები
| გრუნტის ტიპი | S | TB(s) | Tc(s) | Td(s) |
|---|---|---|---|---|
| A | 1,0 | 0,15 | 0,4 | 2,0 |
| B | 1,2 | 0,15 | 0,5 | 2,0 |
| C | 0,15 | 0,20 | 0,6 | 2,0 |
| D | 1,35 | 0,20 | 0,8 | 2,0 |
| E | 1,4 | 0,15 | 0,5 | 2,0 |
ცხრილი 10. რეკომენდებული II ტიპის დრეკადი რეაქციის სპექტრის პარამეტრების მნიშვნელობები
| გრუნტის ტიპი | S | TB(s) | Tc(s) | Td(s) |
|---|---|---|---|---|
| A | 1,0 | 0,05 | 0,25 | 1,2 |
| B | 1,35 | 0,05 | 0,25 | 1,2 |
| C | 1,5 | 0,10 | 0,25 | 1,2 |
| D | 1,8 | 0,10 | 0,25 | 1,2 |
| E | 1,6 | 0,05 | 0,30 | 1,2 |
ნახ.24. რეკომენდებული I ტიპის დრეკადი რეაქციის სპექტრი A-E ტიპის გრუნტებისათვის (5%-ანი ჩაქრობისათვის)
ნახ.25.რეკომენდებული II ტიპის დრეკადი რეაქციის სპექტრი A-E ტიპის გრუნტებისათვის (5%-ანი ჩაქრობისათვის)
სეისმური ზემოქმედების ვერტიკალური მდგენელი შეიძლება წარმოდგენილი იქნეს დრეკადი რეაქციის სპექტრის Sv (T)-ს საშუალებით, რომელიც განისაზღვრება ქვემოთ მოყვანილი გამოსახულებებით:
- 0 ≤ T ≤ TB : Sve (T) = avg S [1 + T/ TB (η 3,0– 1)] (30)
- TB≤ T≤ TC : Sve (T) = avg S η 3,0 (31)
- TC ≤ T ≤ TD : Sve (T) = avg S η 3,0 [TC / TD ] (32)
- TD ≤ T ≤ 4s : Sve (T) = avg S η 3,0 [TC TD /T2 ] (33)
ცხრილი 11. ვერტიკალური დრეკადი რეაქციის სპექტრის პარამეტრების რეკომენდებული მნიშვნელობები
| სპექტრი | avg / ag | TB(s) | TC(s) | TD(s) |
|---|---|---|---|---|
| 1 ტიპი | 0,90 | 0,05 | 0,15 | 1,0 |
| 2 ტიპი | 0,45 | 0,05 | 0,15 | 1,0 |
განივი ტალღის საშუალო სიჩქარე, vs, 30 უნდა გამოითვალოს შემდეგი გამოსახულებით:
სადაც hi არის i–ური ფორმაციის ან შრის სისქე მ-ში, ხოლო vi არის განივი ტალღის სიჩქარე (ძვრის დეფორმაციის დონისათვის ≤105) ყველა N შრისათვის 30მ სიღრმემდე. სამშენებლო მოედანი კლასიფიცირებული უნდა იყოს განივი ტალღის გავრცელების საშუალო სიჩქარით, vs,R, თუ ეს შესაძლებელია. სხვა შემთხვევაში გამოყენებული უნდა იყოს NSPT სიდიდე.
გათხევადების ეფექტის გათვალისწინება ფერდობების სეისმური მდგრადობის გაანგარიშებისას
რედაქტირებაგათხევადების საფრთხის უგულვებელყოფა ფერდობების სეისმური მდგრადობის გაანგარიშებისას შესაძლებელია, როცა აშ<0,15 და კმაყოფილდება სულ მცირე 1 პირობა ქვემოთ მოყვანილი პირობებიდან: /28/
- ქვიშა შეიცავს 20%-ზე მეტ თიხას პლასტიურობის ინდექსით PI>10;
- ქვიშა შეიცავს 35%-ზე მეტ თიხნარს და ამავე დროს SPT–ს დარტყმების რიცხვი ნორმალიზებული ზედაპირული ეფექტისათვის და ენერგიის კოეფიციენტი N1(60) >60;
ცხრილი 12. გრუნტის ტიპები
| გრუნტის ტიპები | სტრატიგრაფიული პროფილის აღწერა | |||
|---|---|---|---|---|
| Vs,30 მ/წმ | Nspt (დარტყმა/30სმ) | Cu (kPa) | ||
| A | კლდე ან კლდის მსგავსი გეოლოგიური ფორმაცია,რომელიც შეიძლება შეიცავდეს არა უმეტეს 5.0 მ-ს სუსტ ზედაპირულ ქანს | >800 | ||
| B | ქვიშის და ხრეშის მკვრივი დანალექები ან ძალიან მკვრივი სულ მცირე რამდენიმე ათეული მეტრი, რომელიც ხასიათდება სიღრმეში თანდათანობით მზარდი მექანიკური მახასიათებლებით | 360 - 800 | >50 | >250 |
| C | მკვრივი ან საშუალო სიმკვრივის სილის, ხრეშის სიღრმისეული დანალექი ან მკვრივი თიხა, რომელთა სისქე რამდენიმე მეტრიდან ასეულ მეტრამდე აღწევს. | 180 -360 | 15 - 50 | 70 - 250 |
| D | ფხვიერიდან საშუალომდე შეჭიდულობის მქონე დანალექი გრუნტები,(რომელიც შეიძლება შეიცავდეს სუსტი შეჭიდულობის შრეებს) ან შრეები, რომლებშიც რბილიდან-საშუალომდე შეჭიდულობის მქონე გრუნტები დომინირებს | <180 | <15 | <70 |
| E | პროფილი, რომლის ზედა შრე სისქით 5-დან 20მ-მდე არის ალუვიუმი, რომელსაც აქვს C და D ტიპის გრუნტისათვის დამახასიათებელი განივი ტალღის გავრცელების Vs სიჩქარე, ხოლო მის ქვემოთ განლაგებულია უფრო მკვრივი გრუნტი, რომლის Vs >800მ/წმ. | |||
| S1 | დანალექი, რომელიც შედგება ან შეიცავს ცულ მცირე 10მ-ის სისქის რბილ თიხა/შლამის (თიხნარის) შრეს მაღალი პლასტიურობის ინდექსით (PI >49) და მაღალი წყალშემცველობით | <100 (მაჩვენებელი) | 0-20 | |
| S2 | დანალექი გათხევადებული გრუნტი, როგორიცაა მგრძნობიარე თიხა ან ნებისმიერი გრუნტის პროფილი, რომელიც არ არის მოყვანილი A-E ან S1-ში |
ქვიშა არის წმინდა, SPT–ს დარტყმების რიცხვით ნორმალიზებული ზედაპირული ეფექტისათვის და ენერგიის კოეფიციენტით N1(60) >30.
თუ გათხევადების საშიშროების უგულვებელყოფა შეუძლებელია, ის განსაზღვრული უნდა იქნეს მინიმუმ საინჟინრო სეისმოლოგიის ცნობილი მეთოდებით, რომლებიც ეფუძნება საველე კვლევების კორელაციას ზედაპირულ გაზომვებსა და კრიტიკულ ციკლურ ძვრის ძაბვებს შორის, თუ ცნობილია, რომ ბოლო მიწისძვრამ ამ ადგილზე გამოიწვია გათხევადება.
ძვრის ძაბვა ასეთ შემთხვევაში შეიძლება განისაზღვროს მარტივი გამოსახულებიდან შემდეგნაირად:
- τ e= 0,65 aS σvo (35)
სადაც σvo არის მთლიანი ზედაპირული დაწნევა, დანარჩენი სიდიდეები განსაზღვრულია ზემოთ. ამ გამოსახულების გამოყენება არ შეიძლება 20მ-ის მეტი სიღრმისათვის.
გათხევადების გამარტივებული ანგარიშისათვის გამოიყენება ემპირიული გრაფიკები. გრაფიკებზე (ნახ.26) ჰორიზონტალურ ღერძზე მოცემულია გრუნტის მახასიათებლები, რაც გამოხატულია ნორმალიზებული პენეტრაციული მედეგობის ან განივი ტალღის გავლის სიჩქარის სიდიდით. ვერტიკალურ ღერძზე მოცემულია ციკლური ძაბვის კოეფიციენტი τe/σ’vo, ანუ მიწისძვრით გამოწვეული ციკლური ძვრის τe ძაბვის შეფარდება ეფექტურ σ’vo, ძაბვასთან. გრაფიკებზე აგებულია ციკლური მედეგობის ზღვრული მრუდი, რომელიც ჰყოფს გაუწყლოვანების (მარჯვნივ) და გათხევადების (მარცხნივ და ზემოთ) შესაძლებლობას. ზოგჯერ ერთზე მეტი მრუდია მოცემული სხვადასხვა სიწმინდის მარცლების შემცველი გრუნტისათვის ან განსხვავებული მაგნიტუდისათვის. ნახ.26-ზე მოცემული გრაფიკები შეესაბამება 7,5 მაგნიტუდის MS-ის მნიშვნელობას, 13 ცხრილში კი მოცემულია მარეგულირებელი კოეფიციენტები, CM სხვადასხვა მაგნიტუდისათვის, რომელთა გადამრავლებით ორდინატაზე, შესაძლებელია ციკლური ძაბვის კოეფიციენტის მნიშვნელობის მიღება შესაბამისი მაგნიტუდისათვის.
ცხრილი13. მარეგულირებელი კოეფიციენტი სხვადასხვა მაგნიტუდისათვის
| Ms | CM |
|---|---|
| 5,5 | 2,86 |
| 6,0 | 2,20 |
| 6,5 | 1,69 |
| 7,0 | 1,30 |
| 9,0 | 0,67 |
როდესაც გათხევადებული ფუძე, სისქით 10სმ, გვხვდება შრეებს შორის, მაშინ ემპირიული გრაფიკების გამოყენებისაგნ უმჯობესია თავის შეკავება.
გათხევადება არ უნდა განვითარდეს τc-ს გარკვეული ზღვარის დაბლა, რადგანაც ფუძე იქცევა როგორც დრეკადი ტანი და არც ფოროვანი დაწნევის აკუმულაცია ხდება.
ნახ26. დამოკიდებულება გათხევადების გამომწვევ ციკლური ძაბვის კოეფიციენტსა, τc/σ’vo და N1(60) –ის სიდიდეს შორის 7,5 მაგნიტუდისათვის სუფთა ქვიშისათვის (A) და სხვადასხვა სიწმინდის თიხნარიანი ქვიშისათვის (B): 1 მრუდი -35% სიწმინდით, 2 მრუდი – 15% სიწმინდით, 3 მრუდი - <5% სიწმინდით.
შენიშვნა: 13 ცხრილში მოყვანილი ციკლური ძაბვის კოეფიციენტის გამოსათვლელი მარეგულირებელი კოეფიციენტის მნიშვნელობები სხვადასხვა მაგნიტუდასათვის (გარდა საბაზო – 7,5 მაგნიტუდისათვის) გაზრდილია 3 ცხრილში მოყვანილ სიდიდეებთან შედარებით. ეს კი გვაძლევს ციკლური ძაბვის კოეფიციენტისა და შესაბამისად ძვრის ძაბვის გაზრდილ მნიშვნელობას.
ტოპოგრაფიული გაძლიერების ფაქტორი
რედაქტირებაგრუნტის ტოპოგრაფიული გაძლიერების ფაქტორი სეისმური ზემოქმედებისას გამოიყენება პირველი მიახლოებისათვის დამოუკიდებლად რხევის ძირითადი პერიოდისაგან. როგორც მუდმივი მასშტაბური პარამეტრი იგი მრავლდება დრეკადი სპექტრის ორდინატაზე, რომლებიც მოცემულია ნახ.24 და 25-ზე /29/. ამ პარამეტრის გამოყენება უმჯობესია გამოყენებული იყოს ისეთი ფერდობების გაანგარიშებისათვის, რომლებიც მიეკუთვნებიან ორგანზომილებიან ტოპოგრაფიულ არარეგულარობას სიმაღლით 30მ-ზე მეტი. თუ ფერდობის საშუალო დახრის კუთხე ნაკლებია 150-ზე, შესაძლებელია ტოპოგრაფიული ფაქტორის უგულვებელყოფა. წინააღმდეგ შემთხვევაში გასათვალისწინებელია შემდეგი პირობები:
- ცალკე მდგომი ციცაბო კლდისათვის და ფერდობისათვის სიდიდე შთ 1,2 გამოყენებული უნდა იქნეს ფერდობის წვეროსთან ახლო მდებარე ფერდისათვის;
- ქედისთვის წვეროს მნიშვნელოვნად უფრო მცირე სიგანით, ვიდრე ფერდობის ფუძეა, სიდიდე ST 1,4 გამოყენებული უნდა იქნეს ფერდობის წვეროს ახლოს, როცა ფერდობის საშუალო დახრა მეტია 300-ზე და სიდიდე შთ 1,2 გამოყენებული უნდა იქნეს ფერდობის უფრო მცირე დახრისათვის;
- ფხვიერი ზედაპირული ფენის არსებობისას ST-ს სიდიდის უმცირესი მნიშვნელობა სულ მცირე 20%-ით უნდა იყოს გაზრდილი ა) და ბ)-ში მოცემულ სიდიდეებთან შედარებით;
- ST სიდიდე შეიძლება განხილული იქნეს როგორც შემცირებადი წრფივი ფუნქცია ციცაბო კლდისა და ფერდობის მთელ სიმაღლეზე და მისი მნიშვნელობა ერთის ტოლია ფუძესთან.
ზოგადად, სეისმური გაძლიერების ფაქტორი ასევე პირდაპირ მცირდება ქედის სიღრმეში. აქედან გამომდინარე, ტოპოგრაფიული ეფექტები გათვალისწინებული უნდა იყოს მდგრადობის ანგარიშებში, უმეტესად ქედის გასწვრივ მდებარე ზედაპირული თხემის შემთხვევაში და ნაკლებად, როცა მეწყერი ღრმად არის ჩამჯდარი და რღვევის ზედაპირი გადის ფუძის ახლოს. ამ უკანასკნელის შემთხვევაში თუ გამოყენებული იქნება ფსევდო-სტატიკური მეთოდით ანგარიში, შესაძლებელია ტოპოგრაფიული ეფექტის უგულვებელყოფა.