Для выполнения оценки надёжности сооружений при действии землетрясения в инженерной практике принято выполнять расчёт устойчивости с учётом сейсмической силы. Такой расчёт относится к особому сочетанию нагрузок. В общем случае сейсмические силы учитывают для сейсмически активных районов с землетрясениями более 6 баллов. Величина расчётной сейсмичности площадки проектирования определяется по данным инженерно-геологических изысканий.
В нормативной документации такой расчёт обозначен как статический (СТ) расчёт сейсмического воздействия. В практике выполнения расчётов устойчивости принято называть этот расчёт псевдостатический. По-видимому, это связано с применением искусственного статического эквивалента динамической нагрузки в статическом расчёте.
Популярность способа объясняется простотой выполнения расчёта и минимальным объёмом требуемых данных. В то же время метод весьма ограничен: не учитывает время действия нагрузки, колебания и их затухание, отклик грунтов на прохождение волны и многое другое. Для относительно жёстких грунтов и низкочастотных колебаний в целом аппроксимация псевдостатического расчёта в виде однонаправленной силы может быть вполне приемлемой. Но при наличии высокочастотных составляющих колебаний вызываемые ими смещения могут быть в противофазе, что в целом приведёт к меньшему значению результирующей силы инерции. Тогда псевдостатический расчёт устойчивости покажет избыточную надёжность.
Поэтому превдостатический расчёт предназначен только для оценки предельного состояния, то есть для оценки коэффициента запаса устойчивости, и мало пригоден для определения усилий в конструкциях.
<aside> <img src="/icons/light-bulb_purple.svg" alt="/icons/light-bulb_purple.svg" width="40px" />
Следует отметить, что для выполнения полноценного динамического расчёта необходимо иметь много исходных данных. Вот часть из них:
Если грунты потенциально разжижаемые, то следует произвести дополнительные исследования для получения соответствующих моделей грунта. После чего рекомендуется выполнить анализ отклика грунтовой толщи на грунтовой колонке по скважине с целью калибровки задаваемой записи землетрясения.
</aside>
В расчёте «Псевдостатика» заложен метод расчёта по статической теории (СТ), в котором значения сейсмических нагрузок определяются произведением массы, объёма грунта или конструкции на абсолютное ускорение. В ряде нормативных и рекомендательных документов используется понятие «коэффициент сейсмичности».
<aside> <img src="/icons/light-bulb_purple.svg" alt="/icons/light-bulb_purple.svg" width="40px" />
Коэффициент сейсмичности является сейсмическим ускорением с учётом поправочных коэффициентов. Таким образом, пользователь может вводить непосредственно коэффициент сейсмичности.
Подробнее: Задание коэффициента сейсмичности (СТ/Псевдостатика).
</aside>
Задавать ускорение следует с учётом принципа инерции, то есть направление действия ускорения должно быть противоположным направлению неблагоприятного воздействия на сооружение. Горизонтальная составляющая ускорения должна быть направлена так, чтобы её воздействие было максимально неблагоприятным: например, в сторону снижения отметок рельефа или в сторону откоса, который рассчитывается на устойчивость.
Например, если необходимо учесть сейсмическую силу на левом откосе, то коэффициент сейсмичности следует задать со знаком +.
Вариант задания ускорения в «Параметрах стадии» SiO 2D
Тогда сейсмическое воздействие будет направлено вправо, а силы инерции подействуют на расчётную схему в сторону левого откоса. Это приведёт к снижению запаса устойчивости.
Пример учёта сейсмической силы для левого откоса — коэффициент сейсмичности задан со знаком +
В заключение отметим, что в таком расчёте инерционные сейсмические силы действуют постоянно, что не соответствует действительной природе. Максимальное действие имеет весьма кратковременный характер, и теоретически коэффициент устойчивости в течение короткого промежутка времени может снижаться менее 1, однако при этом сооружение может получить только незначительные и неопасные деформации. Это подчёркивает консервативность (заложенные запасы надёжности) этого метода расчёта.
Указанное обстоятельство, по-видимому, было принято для обоснования меньших значений требуемого коэффициента запаса.
<aside> <img src="/icons/light-bulb_purple.svg" alt="/icons/light-bulb_purple.svg" width="40px" />
Применительно к гидротехническому строительству следует уточнить возможность использования метода СТ к конкретному ГТС по нормативным документам.
</aside>