Упрощенная HTML-версия
Атомное строительство I 24
52
тема
номера
Континуальная теория
сейсмического районирования
Алешин А.С.
д.ф.-м.н., главный научный сотрудник ИФЗ РАН
Основными понятиями сейсмического
микрорайонирования в России явля-
ются баллы и грунтовые категории, со-
ответствующие дискретной структуре
соотношения «сейсмическое воздей-
ствие − реакция грунта». Между тем,
параметры сейсмических воздействий
и параметры свойств грунтов в про-
странстве непрерывны, т.е. контину-
альны. В статье излагаются основы
теории, адекватно отображающей от-
меченную пространственную непре-
рывность. При этом, многие понятия
сейсмического микрорайонирования,
используемые в настоящее время,
становятся либо более точными, либо
не обязательными. Особое значение
предлагаемая теория имеет для сейс-
мического районирования особо от-
ветственных объектов, в частности
АЭС.
Разработанная в России во второй
половине прошлого века методика
сейсмического районирования сохра-
нилась в нормативных документах до
настоящего времени. Основу концеп-
ции связи свойств грунта с параме-
трами сейсмических воздействий со-
ставляют два понятия: соответственно
грунтовые категории и балл (или при-
ращения балла). Таким образом, все
многообразие сейсмических воздей-
ствий разделяется на группы по бал-
лам, а многообразие свойств грунта
группируется по грунтовым категори-
ям. Эти два понятия, несмотря на их
идеальную согласованность, характе-
ризуют свойства сейсмических воздей-
ствий и грунтов с достаточно большой
погрешностью. Столь грубое задание
сейсмических нагрузок в настоящее
время не удовлетворяет требованиям
практики расчетов, особенно для уни-
кальных технических проектов. Пере-
ход в ряде стран (США, Китай и др.) к
использованию других физически более
содержательных величин, например,
максимальных пиковых ускорений, не
устранил указанных противоречий меж-
ду непрерывной структурой природных
объектов и способом их дискретного
учета при сохранении понятий грунтовых
категорий. Назрела более радикальная
трансформация всех важнейших по-
нятий сейсмического районирования,
основанная на концепции континуаль-
ности.
Непрерывность сейсмических воздей-
ствий
В вопросе о рациональном выборе па-
раметров, адекватно описывающих
сейсмические воздействия, возможны
два крайних решения: использовать ан-
самбль всех возможных акселлерограмм
или представлять воздействия одним
параметром, например, максимальными
ускорениями. В промежутке между эти-
ми крайними ситуациями лежит пред-
ставление сейсмических воздействий
набором констант, определяющих вид
обобщенных спектров реакции. Именно
этот способ представления сейсмиче-
ских воздействий был выбран сейсмоло-
гами США, когда в конце прошлого века
при картировании сейсмической опас-
ности там перешли на использование в
качестве характеристик сейсмических
воздействий к физически определяемым
величинам - амплитудам ускорений и
периодам воздействий [ 2 ].
Сейсмическая опасность территории
США определяется тремя параметрами:
Ss, Sl и Tl. Первые два параметра ха-
рактеризуют соответственно значения
короткопериодной (T=0,2 с) и длинно-
периодной (T = 1 c) плотности спектра
реакций. Tl – величина сверхдлинного
периода. Выделение именно этих пара-
метров обусловлено тем, что сейсмиче-
ское воздействие на разных частотах ха-
рактеризуется либо ускорениями - на
периодах короче 0,6 с, либо скоро-
стями в промежутке периодов от 0,6
с до 4 с, либо смещениями на сверхд-
линных периодах более 4 с.
Значения указанных параметров сни-
маются с соответствующих карт, со-
ставленных на все регионы США. На
основе этих трех параметров может
быть построен спектр реакции и рас-
считаны акселлерограммы сейсмиче-
ского воздействия.
В России в деле нормирования сейс-
мических нагрузок возобладали инер-
ционные тенденции, и балл сохранил
свои позиции, хотя и претерпел за-
метные изменения в виде принятия
дробных значений. Разработанная
и постепенно входящая в практику
сейсмического районирования шка-
ла сейсмической интенсивности [ 3 ]
устанавливает надежные связи меж-
ду баллом и ускорением и длительно-
стью, и тем самым снимает противо-
речия в выборе способа картирования
сейсмической опасности.
Непрерывность свойств грунта
Для учета свойств грунтов в нормах
США ускорения, характеризующие ис-
ходную сейсмичность, умножаются на
грунтовые коэффициенты двух видов
S и L, соответственно для коротко-
периодной и длиннопериодной части
спектра. Обратим внимание на то, что
как сейсмические воздействия, так и
свойства грунта определены в таблич-
ной форме, т.е. дискретно в терминах
грунтовых категорий - от А до Е, и
переход из одной категории в другую
(как и увеличение силы исходных воз-
действий) сопровождается скачком.
Такая форма представления противо-
речит природе объектов, непрерыв-
ной по своей сути.