ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАШИНАМ, ПРИБОРАМ И ДРУГИМ ТЕХНИЧЕСКИМ ИЗДЕЛИЯМ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ИХ СЛОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ЧАСТИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 341 «Внешние воздействия»

ВНЕСЕН Госстандартом России

РАЗРАБОТЧИКИ

М.Л. Оржаховский (руководитель); Ю.К. Амбриашвили, д-р техн. наук; А.П. Бурмистрова; В.А. Захаров; В.В. Пискарев, канд. техн. наук; В.Н. Покровский; Г.Н. Схабюк; И.А. Шаповал

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол № 13-98 от 23 мая 1998 г.

3 Требования настоящего стандарта соответствуют (с дополнениями и уточнениями в соответствии с потребностями экономики страны) требованиям международных стандартов МЭК 60980:1990 «Методы, рекомендованные для сейсмической квалификации электрического оборудования системы безопасности для атомных электростанций»; МЭК 60068-3-3:1991 «Испытания на воздействия внешних факторов. Часть 3. Руководство. Глава 3. Методы сейсмических испытаний для оборудования»; МЭК 60721-2-6:1990 «Классификация внешних условий. Часть 2. Природные внешние условия. Глава 6. Вибрация и удары землетрясений»; МАГАТЕ 50-SG-D15:1992 «Серия безопасность. Сейсмическое проектирование и квалификация атомных станций»; МАГАТЕ 50-SG-S1:1994 «Учет землетрясений и связанных с ними явлений при выборе строительной площади для АС».

Данные о соответствии настоящего стандарта международным стандартам приведены во введении и в приложении Е.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 11 декабря 1998 г. № 442 межгосударственный стандарт ГОСТ 30546.1-98 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1999 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Содержание

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Введение

Настоящий стандарт устанавливает классификацию технических изделий и уровни сейсмических нагрузок, воздействующих как внешние факторы на технические изделия при землетрясениях, в зависимости от интенсивности землетрясений и места размещения изделий. Стандарт устанавливает также основные положения, относящиеся к расчету сложных конструкций и расчетно-экспериментальной оценке сейсмостойкости технических изделий на стадиях их разработки и производства.

Стандарт содержит данные как по обобщенным сейсмическим нагрузкам для изделий, так и по нагрузкам, дифференцированным для различных фунтовых условий и расчетных повторяемостей землетрясений, а также вопросы вероятности появления сейсмических нагрузок.

В частности, стандарт содержит обобщенные для всех атомных станций (АС) требования к изделиям, входящим в системы управления технологическими процессами и системы безопасности АС; особые требования к таким изделиям обусловлены специфическими динамическими характеристиками реакторных и других зданий, в которых размещаются указанные изделия.

Стандарт содержит требования к изделиям, предназначенным не только для объектов, требования к которым устанавливаются по усредненным данным сейсмичности местности, но и к конкретным объектам, сейсмостойкость которых определяется в индивидуальном порядке с учетом грунтовых условий площадки расположения объектов, динамических характеристик их зданий, требуемого срока службы изделий, условий повторяемости землетрясений и т.п., в том числе приемы, позволяющие использовать для таких объектов серийно выпускаемое изделие.

Требования стандарта пригодны также для изделий, применяемых на объектах, сейсмостойкость которых определяется в индивидуальном порядке.

Требования стандарта позволяют отказаться от индивидуального расчета сейсмостойкости объектов во многих случаях, где такой расчет традиционно применяется.

Требования стандарта могут быть использованы как для нового проектирования (в том числе для увязки вероятности появления нагрузок с вероятностью безотказной работы изделий), так и для работ по сертификации сейсмической безопасности изделий, ранее установленных на месте их эксплуатации.

Настоящий стандарт является частью комплекса стандартов, устанавливающих требования сейсмостойкости технических изделий.

Комплекс состоит из следующих стандартов:

ГОСТ 30546.1-98 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости.

ГОСТ 30546.2-98 Испытания на сейсмостойкость машин, приборов и других технических изделий. Общие положения и методы испытаний.

ГОСТ 30546.3-98 Методы определения сейсмостойкости машин, приборов и других технических изделий, установленных на месте эксплуатации, при их аттестации или сертификации на сейсмическую безопасность.

Настоящий стандарт соответствует международному стандарту МЭК 721-2-6:1990 «Классификация внешних условий. Часть 2. Природные внешние условия. Глава 6. Вибрация и удары землетрясений».

Однако этот стандарт недостаточно конкретен, а также содержит неточности в части значений сейсмических нагрузок и районирования территории стран СНГ по сейсмостойкости.

Поэтому полная гармонизация ГОСТ 30546.1-98 с указанным стандартом МЭК невозможна.

Международный стандарт МЭК серии 60721-2 состоит из следующих частей под общим названием «Классификация внешних условий»:

Часть 1. Внешние параметры и их жесткости.

Часть 2. Природные внешние условия.

Часть 3. Классификация групп внешних параметров и их жесткостей.

При этом стандарты МЭК 60721-2-6 содержат, как правило, только описательную основополагающую информацию 66 объекте стандартизации (качественную и количественную).

Соответственно, МЭК 721-2-6 содержит сравнительно элементарное общее описание воздействия землетрясений на оборудование, схематическую карту районирования землетрясений на Земном шаре, справочную таблицу соотношений между уровнями интенсивности землетрясений по модифицированной шкале Меркали и шкале Рихтера. Карта содержит ряд существенных неточностей в части территории стран СНГ; сравнительная таблица менее точна, чем соответствующая таблица шкалы MSK-64 [1]. Из-за указанных неточностей, а также из-за того, что построение и назначение этого стандарта МЭК не соответствует целям настоящего стандарта, невозможна полная гармонизация настоящего стандарта с МЭК 721-2-6.

Вопросы сейсмостойкости в системе международной стандартизации МЭК содержатся также в МЭК 68-3-3:1991 «Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 3. Руководство. Глава 3. Методы сейсмических испытаний для оборудования». Этот стандарт МЭК содержит руководство по выбору многочисленных методов и норм испытаний, однако имеет также много неточностей и противоречий (в том числе с МЭК 721-2-6). Кроме того, этот стандарт МЭК содержит не только руководство по испытаниям, но и фактически отдельные требования к сейсмостойкому оборудованию, однако по форме изложения не может быть использован для целей настоящего стандарта.

Более подробные данные о соответствии между требованиями настоящего стандарта и МЭК 60068-3-3 приведены в ГОСТ 30546.2.

Данные о соответствии настоящего стандарта другим международным стандартам, указанным в предисловии, приведены в приложении Е.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Дата введения 1999-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на все виды стационарных и стационарных перевозимых машин, приборов и других технических изделий, а также на подъемные краны и оборудование для них (далее - изделия). К другим передвижным, а также перемещаемым нестационарным изделиям требования настоящего стандарта предъявляют при наличии специального технического обоснования.

Стандарт устанавливает требования по стойкости изделий к воздействию землетрясений (сейсмостойкости) - уровни сейсмических нагрузок и основные требования к расчетно-экспериментальной оценке сейсмостойкости изделий на стадиях их разработки и производства.

Все требования настоящего стандарта являются обязательными (за исключением требований, установленных как рекомендуемые или допускаемые) как относящиеся к требованиям безопасности.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 16962.2-90 Изделия электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 30546.2-98 Испытания на сейсмостойкость машин, приборов и других технических изделий. Общие положения и методы испытаний

ГОСТ 30546.3-98 Методы определения сейсмостойкости машин, приборов и других технических изделий, установленных на месте эксплуатации, при их аттестации или сертификации на сейсмическую безопасность

ГОСТ 30631-99¹⁾ Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации

СНиП II-7-81 Строительные нормы и правила. Часть II. Нормы проектирования. Глава 7. Строительство в сейсмических районах

ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования

¹⁾ Предполагаемый срок введения стандарта в действие - 01.01.2000.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Акселерограмма землетрясения - зависимость от времени абсолютного ускорения данной точки поверхности земли (или места крепления изделия), возникающего в результате землетрясения (ГОСТ 17516.1-90).

3.2 Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) конструкции - зависимость от частоты коэффициента усиления колебаний контрольной точки конструкции изделия относительно колебаний его основания в установившемся режиме колебаний.

3.3 Встроенный элемент - по ГОСТ 15150-69.

3.4 Граница виброустоичивости (ГВУ) - зависимость от частоты наибольших значений максимальных амплитуд вибрационных ускорений, при которых еще не происходит нарушения работоспособности изделия.

3.5 Жесткая часть акселерограммы - часть акселерограммы от момента, когда значение ускорения впервые возрастает до 25 % максимального уровня, до момента, когда значение ускорения последний раз убывает до 25 % указанного уровня.

3.6 Жесткая часть спектра ответа - часть спектра, для которого ответное ускорение превышает ускорение, имеющееся на уровне минус 3 дБ от максимального значения требуемого спектра ответа.

3.7 Комплектное изделие - по ГОСТ 15150-69.

3.8 Критическая функциональная частота - частота, при которой на функционально-частотной характеристике наблюдается максимум ухудшения измеряемого параметра изделия на величину, в два и более раза превышающую средние квадратические показатели погрешности измерения данного параметра.

3.9 Нулевая отметка - уровень расположения линий состыковки стен здания с поверхностью площадки, на которой расположено здание.

Примечание - Во многих случаях этот уровень практически совпадает с верхней границей фундамента.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

3.10 Передвижное изделие - изделие, эксплуатируемое при выполнении им основных функций с использованием движения.

Примечание - Передвижные изделия и (или) оборудование для них могут быть работающими или не работающими в движении.

3.11 Перемещаемое (переносное, перевозимое) нестационарное изделие - изделие, часто перемещаемое с места на место без специальной упаковки, не монтируемое постоянно на каком-либо фундаменте и не размещаемое на одном фиксированном месте, причем общая продолжительность перемещений может составлять заметную долю срока службы. При этом перемещение не служит для выполнения изделием его основных функций.

3.12 Резонанс конструкции - явление увеличения амплитуды вынужденных колебаний конструкции изделия в два раза и более при постоянном внешнем воздействии, возникающее на частотах вибрационных нагрузок, близких к частоте собственных колебаний конструкции изделия (ГОСТ 30630.0.0).

Примечание - Настоящее определение применяют также к понятию «Резонанс промежуточной конструкции».

(Измененная редакция. Изм. № 1)

3.13 Спектр ответа - совокупность абсолютных значений максимальных ответных ускорений линейно-упругой системы с одной степенью свободы (осциллятора) при заданном акселерограммой воздействии, определенных в зависимости от собственной частоты и параметра демпфирования осциллятора (ГОСТ 17516.1-90).

3.14 Спектр воздействия - совокупность абсолютных значений максимальных амплитуд при соответствующих частотах синусоидальной вибрации, воздействующих на изделие.

Примечание - Спектр воздействия выражают в форме зависимости между максимальной амплитудой синусоидальной вибрации и частотой.

3.15 Спектр воздействия землетрясения - спектр воздействия, для которого спектр ответа является спектром ответа акселерограммы землетрясения.

Примечание - Как правило, спектр воздействия землетрясения базируется на спектре ответа, соответствующем относительному демпфированию 5 %».

(Измененная редакция. Изм. № 1)

3.16 Стационарное изделие - изделие, предназначенное для эксплуатации без перемещения его относительно места крепления на земле и в земле.

3.17 Стационарное перевозимое изделие - изделие, эксплуатируемое при выполнении им основных функций как стационарное, но которое в течение срока службы может один или несколько раз быть перевезено на новое место установки.

Примечание - Примером стационарных перевозимых изделий является буровая установка и оборудование для нее.

3.18 Фазочастотная характеристика (ФЧХ) конструкции - зависимость от частоты фазового сдвига колебаний контрольной точки конструкции изделия относительно колебаний его основания в установившемся режиме колебаний.

3.19 Форма колебаний - по ГОСТ 24346-80.

3.20 Функционально-частотная характеристика (ФнЧХ) изделия - зависимость значения проверяемого параметра изделия от частоты возбуждения синусоидальной вибрации с постоянной амплитудой ускорения.

3.21 Частотно-механическая характеристика (ЧМХ) конструкции - комплексная характеристика механической конструкции изделия, модуль которой является амплитудно-частотной характеристикой, а аргумент - фазочастотной характеристикой конструкции.

3.22 Сертификация сейсмической безопасности изделий - определение соответствия конкретных изделий требованиям по сейсмостойкости, проводимое независимым от изготовителя и потребителя органом.

4 Общие положения

4.1 При предъявлении к изделиям требований по стойкости к воздействию землетрясений (сейсмостойкости) исходят из условной интенсивности землетрясения и уровня установки изделий над нулевой отметкой (далее - уровень установки), а также из расчетной повторяемости землетрясений (если она отличается от повторяемости 1 раз в 500 лет) и (или) расчетного срока службы изделия (далее - срок L) (если он отличается от 50 лет). Эти требования соответствуют требованиям по стойкости (устойчивости и/или прочности) к воздействию синусоидальной вибрации в течение 1 мин. В качестве нормированных воздействий землетрясений принимают требования по 4.2 - 4.4.

Сейсмические воздействия считают приложенными к изделию в местах его крепления, если в пунктах настоящего стандарта нет иных требований.

Примечание - Учитывая нормируемую продолжительность воздействия землетрясения - 1 мин, соответствие требованиям 4.1 подтверждают испытаниями на виброустойчивость по ГОСТ 30546.2 или в соответствии с требованиями раздела 5 настоящего стандарта.

4.2 Для изделий, устанавливаемых непосредственно на строительных конструкциях (например, стенах, потолках, фундаментах, колоннах, перекрытиях, фермах), обобщенный спектр воздействия землетрясения принимают по рисунку 1 и таблице 1 или 2, обобщенные спектры ответа - по рисунку 2 и таблице 1 или 2.

Значения ускорения на рисунках 1 и 2 приведены для горизонтального направления, условной интенсивности землетрясения 9 баллов по MSK-64¹ [1] для нулевой отметки и срока L=50 лет.

_______________

¹⁾ Значение интенсивности землетрясений по [1] соответствуют значениям интенсивности землетрясений по [2].

Значения ускорений для других условных интенсивностей землетрясений и уровней установки над нулевой отметкой определяют путем умножения ускорений, полученных по рисункам 1 и 2, на коэффициент по таблицам 1 и 2. Значение ускорений в вертикальном направлении составляет 0,7 от значения ускорения в горизонтальном направлении.

Таблицу 1 или 2 применяют в следующих случаях:

а) таблицу 1 применяют для всех изделий, кроме указанных в перечислении б);

б) таблицу 2 применяют для изделий, предназначенных для АС и расположенных в реакторных зданиях или зданиях размещения оборудования, относящегося к классам безопасности 1 и 2 по ПНАЭГ-1-011 [3] (в зданиях категории сейсмостойкости 1 и 2 по ПНАЭГ-5-006 [4]).

Примечания

1 При выборе значений ускорений землетрясений, как правило, расчетный срок службы изделия принимают равным 50 годам, а расчетную повторяемость землетрясений - 1 разу в 500 лет, о чем в нормативных документах на изделие специальных указаний не делают. Другие значения расчетного срока службы изделия и повторяемости землетрясений принимают при наличии специального технического обоснования. Вероятность появления значений ускорений, установленных на рисунках 1 и 2, а также вопросы выбора значений ускорений, связанные с повторяемостью землетрясений и расчетным сроком службы, рассмотрены в приложениях А и Б.

2 Понятие условной интенсивности землетрясения приведено в приложении Б (таблица Б.1, примечание).

Таблица 1

Таблица 2

Рисунок 1 - Зависимость между максимальной амплитудой ускорения и частотой синусоидальной вибрации (спектр воздействия) для горизонтального направления 9 баллов в соответствии с [1] или [2] при нулевой отметке

Значение частоты и ускорение для характеристических точек по рисунку 1:

Рисунок 2 - Обобщенные спектры ответа для горизонтального направления 9 баллов в соответствии с [1] или [2] при нулевой отметке

4.3 Если расчетная повторяемость землетрясений и (или) расчетный срок службы (заданные для проектирования или расчета изделий) отличаются соответственно от повторяемости 1 раз в 500 лет и срока L = 50 лет, то выбор сейсмических нагрузок на изделие, в том числе эффективных пиковых ускорений (далее ЭПУ), для разных вероятностных показателей землетрясений и увязку этих показателей с требуемыми вероятностями безотказной работы изделий осуществляют в соответствии с приложениями А и Б. При этом для изделий, предназначенных для атомных станций, как правило, устанавливают значения ускорений, соответствующих следующим значениям повторяемостей: для изделий, относящихся к классам безопасности 3 и 4 по ПНАЭГ-1-011 [3], - 1 раз в 500 лет, относящихся к классам безопасности 1 и 2, - 1 раз в 10000 лет; значения ускорений для других повторяемостей могут быть установлены при наличии специального технического обоснования и в соответствии с показателями надежности изделий.

Значение ЭПУ, выраженное в относительных единицах в соответствии с таблицей Б.1, соответствует значениям ускорений спектров воздействия и спектров ответа по рисункам 1 и 2 и таблицам 1 и 2 и может быть использовано для определения значений ускорений, выраженных в м/с² (g).

Пример: Определить значение максимального ускорения воздействия в вертикальном направлении 8-балльного землетрясения для оборудования, расположенного непосредственно на строительных конструкциях на уровне установки над нулевой отметкой 40 м для «вероятности непревышения» 98 % (повторяемость 1 раз в 2000 лет и срока L = 30 лет); оборудования по 4.2, перечисление а).

а) Определяем значение максимального ускорения по рисунку 1 (для землетрясения в 9 баллов в горизонтальном направлении, для «вероятности непревышения» 90 %): 2,5 м/с².

б) При помощи коэффициента по таблице 1 определяем значение максимального ускорения для оборудования, расположенного на уровне установки над нулевой отметкой свыше 35 м до 70 м для 8-балльного землетрясения в горизонтальном направлении для той же «вероятности непревышения»

2,5 м/с²·2,5 = 6,25 м/с²,

где 2,5 м/с² - ускорение по перечислению а);

2,5 - коэффициент по таблице 1.

в) При помощи определенного в соответствии с приложением Б (см. пример) значения ЭПУ, выраженного в относительных единицах для 8-балльного землетрясения и для «вероятности непревышения» 98 % (1,5, для L = 30 лет), определяем значение максимального ускорения в горизонтальном направлении для указанной «вероятности непревышения» (повторяемость 1 раз в 2000 лет):

6,25 м/с²·1,53 = 9,56 м/с²,

г) То же - для вертикального направления:

9,4 м/с²·0,7 = 6,7 м/с².

4.4 Для изделий, устанавливаемых на промежуточных конструкциях (например, на трубопроводах, арматуре), или при необходимости определения требований к встроенным элементам, входящим в состав комплектных изделий, руководствуются 4.4.1-4.4.3.

4.4.1 В зависимости от АЧХ или ФнЧХ комплектных изделий (например, шкафов, щитов, панелей, пультов) в местах крепления встроенных элементов (или промежуточных конструкций в местах крепления изделий) к указанным встроенным элементам или к изделиям на промежуточных конструкциях могут быть предъявлены дополнительные требования к увеличенным максимальным амплитудам ускорения в диапазоне резонансных частот комплектных изделий (или промежуточных конструкций) по результатам испытаний этих изделий, конструкций или их макетов.

Примечание - В настоящем стандарте под термином «резонансные частоты» понимают также «собственные частоты».

4.4.2 В диапазонах частот, при которых резонансы отсутствуют в местах крепления встроенных элементов, к последним предъявляют требования по удвоенной максимальной амплитуде ускорения по сравнению с указанной в 4.2 и 4.3; допускается предъявлять требования менее удвоенной амплитуды по данным, полученным по 4.4.1.

4.4.3 К изделиям, устанавливаемым на промежуточных конструкциях, предъявляют требования по удвоенной максимальной амплитуде ускорений по сравнению с указанной в 4.2 и 4.3 при отсутствии в месте установки изделий резонансов в диапазоне 1-30 Гц. Допускается предъявлять требования менее удвоенной амплитуды, если это позволяют данные об АЧХ промежуточной конструкции в месте установки изделий.

4.5 Если для определения сейсмостойкости ранее установленных изделий (см. ГОСТ 30546.3) или изделий, предназначенных только для конкретного объекта, необходимы данные о сейсмических воздействиях при дифференцированных грунтовых условиях места установки оборудования, в дополнение к требованиям по рисункам 1 и 2 следует руководствоваться данными для разных грунтовых условий по СНиП II-7-81

(Поправка. ИУС 12-2006)

4.6 Соотношения между требованиями по сейсмостойкости и группами механического исполнения по ГОСТ 30631 приведены в приложении В.

4.7 Расчетно-экспериментальная оценка изделий на соответствие требованиям по сейсмостойкости - по разделу 5. При этом используют обобщенный спектр ответа по рисунку 2.

4.8 Для стационарных изделий, устанавливаемых на индивидуальных фундаментах, требования 4.2 - 4.6 для уровней установки над нулевой отметкой 0-10 м применяют при условии, что коэффициент усиления фундаментом спектра воздействия землетрясения равен или меньше 1. Если это условие не соблюдается, к изделиям предъявляют дополнительные требования по максимальным амплитудам ускорений при соответствующих частотах с учетом АЧХ системы «изделие-фундамент» и 5.11.

4.9 Если в результате специальных изысканий и исследований, проводимых проектировщиком конкретного объекта, установлено, что для этого объекта максимальные значения ускорений в спектре ответа отличаются от указанных в 4.2, то по согласованию с разработчиком (или изготовителем) изделия и заказчиком объекта осуществляют следующее:

а) если максимальные значения ускорений в спектре ответа для объекта превышают указанные в 4.2, то разрабатывают дополнительные мероприятия по обеспечению сейсмостойкости объекта;

б) если максимальные значения ускорений в спектре ответа для объекта меньше указанных в 4.2, то к изделиям допускается предъявлять более низкие требования, чем по 4.2, соответствующие спектрам ответа для данного объекта.

При определении значений ускорений и разработке мероприятий по перечислениям а) и б) рекомендуется пользоваться приемами по В.4.

4.10 Если изделия разрабатываются для конкретного объекта, то при предъявлении к изделиям требований в части видов и значений параметров изделий во время и после сейсмического воздействия заданного уровня учитывают, что заказчик или проектная организация должны сформулировать требования к сейсмобезопасности конкретного сооружаемого объекта.

Исходя из требований к объекту формулируют требования к конкретному изделию в соответствии с группой сейсмобезопасности по 4.11.1-4.11.3.

Требования к сейсмобезопасности объекта рекомендуется устанавливать в соответствии с 4.11.1 - 4.11.4. Группа сейсмобезопасности изделия может не совпадать с группой сейсмобезопасности объекта в целом.

4.11 Устанавливают следующие группы сейсмобезопасности изделия (объекта):

4.11.1 Группа сейсмобезопасности 0. Функционирование изделия (объекта) не прерывается во время и после сейсмического воздействия, разрушение оборудования недопустимо.

4.11.2 Группа сейсмобезопасности 1. Функционирование изделия (объекта) полностью или частично прерывается во время сейсмического воздействия (часть оборудования объекта или встроенных элементов комплектного изделия имеет сбои в работе), но восстанавливается после прекращения сейсмического воздействия без вмешательства персонала.

4.11.3 Группа сейсмобезопасности 2. Функционирование изделия (объекта) полностью или частично прерывается во время сейсмического воздействия, допускается выход параметров изделия за пределы допустимых. После наладки изделия (оборудования) или - для объекта - после небольшого вмешательства персонала (например, включения или запуска остановившегося агрегата) функционирование изделия (объекта) восстанавливается; ремонта или замены оборудования не требуется.

4.11.4 Группа сейсмобезопасности 3. Функционирование объекта полностью или частично прекращается во время сейсмического воздействия, допускаются незначительные разрушения; после ремонта оборудования функционирование объекта восстанавливается.

Примечание- Для групп сейсмобезопасности 0 - 2 необходимость оценки состояния оборудования объекта устанавливается правилами эксплуатации объекта.

4.12 При установлении для изделий групп сейсмобезопасности 0 - 2 по 4.11 руководствуются следующим:

4.12.1 Должны быть установлены требования по сейсмическим воздействиям, при которых изделия соответствуют группе сейсмобезопасности 0. При этом в нормативной документации на изделие не делают специальных указаний о соответствии изделия этой группе сейсмобезопасности. Действие сейсмических нагрузок согласно этим требованиям соответствует действию рабочего значения ВВФ по ГОСТ 30631.

4.12.2 Дополнительно к 4.12.1 к изделию могут быть предъявлены более жесткие требования по сейсмическим воздействиям, при которых изделия не соответствуют группе сейсмобезопасности 0; в этом случае изделия должны соответствовать группам сейсмобезопасности 1 или 2, что указывают в  нормативных документах на изделие. Действие соответствующих значений сейсмических нагрузок согласно этим требованиям соответствует действию предельных рабочих значений ВВФ при эксплуатации по ГОСТ 30631.

4.12.3 Требования по 4.12.1 предъявляют к изделиям, для которых установлены требования по сейсмическим воздействиям, соответствующие повторяемости 1 раз в 500 лет при расчетных сроках службы 50 лет и менее (если иное не указано в 4.3 для АС) для уровней установки над нулевой отметкой в соответствии с таблицами 1 и 2.

4.12.4 Требования по 4.12.1 при значениях сейсмических воздействий, отличающихся от указанных в 4.12.3, а также требования по 4.12.2 устанавливают для конкретных изделий в соответствии с порядком по 4.9 и 4.10.

4.12.5 Изделия, которые при предъявлении к ним конкретных требований по сейсмическим воздействиям не могут быть отнесены к группам сейсмобезопасности 0-2, считают несейсмостойкими при этих сейсмических воздействиях.

Примечание - Если для изделий установлены значения сейсмических воздействий в соответствии с 4.12.3, но для высот установки над нулевой отметкой, при которых изделия не соответствуют условиям по 4.12.1, то такие изделия относят к условиям по 4.12.2.

4.13 Типовые формулировки записи в стандартах и ТУ на изделия требований по сейсмостойкости приведены в приложении Г.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5 Расчетно-экспериментальная оценка изделий на соответствие требованиям по сейсмостойкости

5.1 Расчетно-экспериментальную оценку соответствия требованиям по сейсмостойкости допускается применять в случаях, указанных в 5.1.1 - 5.1.4.

5.1.1 При отсутствии испытательного оборудования соответствующей грузоподъемности или невозможности проведения испытаний по техническим причинам (например, из-за усложненности конструкции).

5.1.2 Для оценки ранее испытанного изделия на соответствие новым, более жестким требованиям.

5.1.3 Для оценки изделия, аналогично ранее испытанному, но содержащему изменения, влияющие на его динамические характеристики.

5.1.4 Для оценки изделий, не имеющих резонансных частот в диапазоне 1-30 Гц.

5.2 Изделия, не содержащие измерительных приборов и контактных электрических аппаратов и удовлетворяющие требованиям 5.1, допускается не испытывать на виброустойчивость, а рассчитывать на прочность.

5.3 Расчет на прочность основных несущих элементов всех конструкций проводят также на стадии проектирования до проведения вибрационных испытаний.

5.4 Расчету на прочность подлежат детали конструкции, испытывающие воздействия непосредственно со стороны основания, к которому крепят изделие или его элементы, и другие ответственные элементы конструкции изделия, повреждение, смещение или деформация которых приведет к разрушению, отказу изделия или к снижению его эксплуатационных качеств.

5.5 При расчете принимают, что на изделие одновременно действуют эквивалентные нагрузки в вертикальном и одном из двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлений (принимают наиболее жесткое для изделия направление), а также учитывают действие рабочих нагрузок (внутренних нагрузок, возникающих в изделии в результате его работы по назначению).

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5.6 Значение расчетного максимального ускорения, действующего на элементы конструкции изделия в горизонтальных направлениях, определяют по рисунку 2, исходя из низшей резонансной Ч частоты и относительного демпфирования системы, содержащей указанные элементы конструкции. Для изделий, не имеющих резонансных частот в диапазоне 1-30 Гц, вместо значений максимального ускорения по рисунку 2 принимают значение 5 мс^-2 (0,5 g)¹⁾.

__________________

¹⁾ Значение ускорения свободного падения g в настоящем стандарте округлено до 10 м·с^-2.

5.7 Указанные в 5.6 значения максимального ускорения соответствуют установке изделия на уровне нулевой отметки и интенсивности землетрясений 9 баллов по MSK-64 [1]. Значения максимальных ускорений для других интенсивностей и уровней установки определяют путем умножения ускорения по 5.6 на коэффициент по таблице 1. Значения коэффициентов для изделий, устанавливаемых на уровнях установки, промежуточных между указанными в таблице 1, допускается определять методом линейной интерполяции.

5.8 Значение эквивалентного расчетного максимального ускорения, действующего на изделие в вертикальном направлении, принимают равным 0,7 значения для горизонтальных направлений.

5.9 Определяют значение эквивалентной статической силы, равное произведению расчетного  максимального ускорения на массу элемента конструкции изделия, принимая, что точка приложения этой силы совпадает с центром масс элемента конструкции.

5.10 Для комплектных изделий, содержащих измерительные приборы и контактные электрические аппараты и узлы и удовлетворяющих требованиям 5.1.1-5.1.3, допускается определение увеличенных максимальных амплитуд ускорения (см. 4.4.1) проводить в соответствии с 5.6, 5.7 с последующими испытаниями измерительных приборов и контактных электрических аппаратов и узлов.

5.11 Динамические характеристики (резонансные или собственные частоты и относительные демпфирования элемента конструкции (см. 5.6) на стадии проектирования изделия определяют путем расчета или по данным для аналогичных конструкций. После изготовления первого образца изделия эти параметры должны быть проверены экспериментально (например, методом 100-3 по ГОСТ 30546.2-98). В случае существенного отличия определенных экспериментально параметров от расчетных проводят повторный расчет данного элемента конструкции с использованием экспериментально определенных параметров и, если требуется, усиливают конструкцию данного элемента или проводят повторные испытания изделий по 5.10. При первоначальных расчетах допускается значения относительного демпфирования принимать по таблице 3.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Таблица 3

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5.12 Если изделие (или элемент конструкции) может быть представлено системой нескольких дискретных масс m_К расположенных в точках К = 1, 2,..., n и имеющих собственные (резонансные) частоты в диапазоне 1-30 Гц, расчет проводят по 5.12.1-5.12.4 вместо 5.9.

5.12.1 При расчетах по 5.11 или при испытаниях, проводимых для определения резонансных (собственных) частот, дополнительно определяют формы колебаний системы i = 1, 2, ... , n для каждой собственной (резонансной) частоты.

Определяют эквивалентную статическую силу S_iK, возникающую в рассматриваемой точке К, соответствующую форме колебаний i и совпадающую с направлением рассматриваемого компонента сейсмического воздействия (отдельно для вертикального и наиболее жесткого для изделия горизонтального направлений) по формуле

где a_i - ускорение, определяемое по рисунку 2 для собственной (резонансной) частоты i;

u_iK - виброперемещение или ускорение a_i для формы колебаний i в каждой точке К, включая рассматриваемую;

u_iKp - то же, в рассматриваемой точке K;

m_Kp - дискретная масса в рассматриваемой точке.

Примечание - Если изделие или элемент конструкции могут быть представлены в виде расположенных по консольной схеме нескольких дискретных масс, значения которых, жесткости связей и расстояния друг от друга и от основания консоли несущественно различаются, допускается не проводить предварительного определения формы колебаний, а в формулах (1) и (2) вместо u_iKp и u_iK подставлять соответственно х _iKp и x_iK, где х_iKp и x_iK - расчетные расстояния от основания консоли до рассматриваемой точки К и других точек K соответственно.

5.12.3 Определяют для точки К и формы собственных колебаний механическое напряжение σ_iK- от каждой силы S_iK.

5.12.4 Определяют общее расчетное механическое напряжение в точке К по формуле

где i - число учитываемых в расчете форм колебаний.

5.13 При расчете на прочность по 5.1.1 - 5.12 используют статические прочностные характеристики конструкционных материалов.

5.14 Расчет прочности и (или) устойчивости изделий (или элементов конструкции) можно проводить методами динамической теории упругости с использованием расчетных акселерограмм на отметке установки изделий. Выбор расчетных акселерограмм проводят на основе исследований сейсмических колебаний строительных конструкций, в которых устанавливают изделия, или используют синтезированную расчетную акселерограмму. При оценке прочности в этом случае применяют динамические прочностные характеристики конструкционных материалов.

Требования настоящего пункта рекомендуется применять для конкретных типов изделий, содержащих нелинейные динамические системы, оказывающие существенное влияние на устойчивость изделий к механическим ВВФ, при наличии специального технического обоснования. В этом случае рекомендуется также заменять испытания на виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации по ГОСТ 30546.2-98 испытаниями на виброустойчивость при воздействии колебаний, соответствующих указанным в настоящем пункте акселерограммам.

5.15 При расчете методами динамической теории упругости применяют обобщенную схему согласно 5.15.1 - 5.15.4.

5.15.1 В качестве внешнего сейсмического воздействия используют акселерограмму движения оснований (опор) расчетной модели.

5.15.2 Динамический расчет систем с конечным числом степеней свободы, в том числе нелинейных при одинаковой закономерности кинематического возбуждения опор, проводят методами численного интегрирования систем дифференциальных уравнений вида:

где [M] - матрица масс (инерции);

[В] - матрица демпфирования;

[С] - матрица жесткости;

, ,  - векторы относительных ускорений, скоростей и перемещений соответственно;

{R} - вектор реактивных сил от нелинейных связей; вектор этих сил, действующих в направлении обобщенных координат системы, представляет собой сумму реакций дополнительных нелинейных связей системы: демпферов, амортизаторов, кусочно-линейных систем, т.е. упругих упоров с зазорами (включающихся связей), элементов сухого трения и т.п.;

 - ускорение основания расчетной модели (акселерограмма);

{cos α} - вектор направляющих косинусов.

5.15.3 Результирующий вектор внешних нагрузок{F}, действующих на систему в любой момент времени, определяют по формуле

5.15.4 По вычисленному значению вектора {F} определяют внутренние усилия и напряжения в расчетных сечениях системы.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Вероятность появления значений ускорений сейсмических воздействий. Общие положения (в соответствии с данными FEMA 96/1988 [5])

Одной из основных характеристик механических воздействий землетрясений являются эффективное пиковое ускорение (в некоторых нормативных документах - ускорение нулевого периода) (далее - ЭПУ) и эффективная пиковая скорость (далее - ЭПС). Ряд значений ЭПУ связан со значениями интенсивности землетрясения в баллах. Таким образом, установление для данной сейсмической местности интенсивности возможных землетрясений в баллах одновременно является установлением возможных значений ЭПУ и ЭПС.

ЭПУ есть ускорение, рассчитанное путем спрямления полученного для 5 %-го относительного демпфирования (далее - ОД) спектра ответа скоростей перемещения земной поверхности при реальных (или обобщенных расчетных) землетрясениях для диапазона частот 2 - 10 Гц, деленное на принятый коэффициент 2,5; значение этого коэффициента получено как обобщение соотношений между ЭПУ и наибольшим ускорением спектра ответа для 5 %-го ОД.

Вероятность того, что установленные из условий интенсивности землетрясений значения ЭПУ и ЭПС не будут достигнуты в данной местности в течение 50-летнего периода (далее - «вероятность непревышения 90 %.

При современном уровне знаний эта вероятность не может быть определена как точная. Более того, так как при составлении карт сейсмичности проводят увязку и пригонку различных по полноте данных и их усреднение для больших площадей (например, 1000 км²),эта вероятность не может быть совершенно одинаковой для разных районов. Можно считать, что «вероятность непревышения» находится в диапазоне 80 - 90 %.

Применение интервала 50 лет для характеристики «вероятности недостижения» является в известной степени условным и не означает, что для сооружений и оборудования предполагается срок службы L = лет.

«Вероятность непревышения» может быть переведена в другие величины, такие как интервал повторяемости и средний ежегодный риск. 90 %-я «вероятность непревышения» на 50-летнем интервале эквивалентна среднему интервалу повторяемости 475 лет или среднему ежегодному риску 0,002 долей в год. Эти величины имеют физический смысл только как среднее за очень большой период времени - десятки тысяч лет, причем средний интервал повторяемости или период повторения 475 лет не означает, что землетрясение произойдет однажды, дважды или вообще произойдет в течение 475 лет. Согласно современному уровню знаний нет практической альтернативы утверждению того, что сильное землетрясение произойдет в данный период времени, и величина, подобная периоду повторяемости, означает только возможность того, что это событие произойдет.

В таблице В.1 приведены значения ЭПУ для разных «вероятностей непревышения» (в таблице - «вероятность непревышения» при сроке L = 50 лет) и соответственно для различных значений ежегодного риска и повторяемостей. Данные для вероятностей более 98 и менее 60 % получены путем экстраполяции. При больших интервалах повторяемости для того же района значение ЭПУ увеличивается, причем в разной степени для районов с разной интенсивностью землетрясений. Вопрос о том, могут ли эти более высокие значения иметь место в каких-либо сейсмически опасных районах, особенно в районах с меньшей сейсмической активностью, находится в стадии обсуждения; некоторые эксперты считают, что верхний предел ЭПУ для районов с меньшей сейсмичностью такой же, как и для районов с более высокой сейсмичностью, хотя вероятность того, что столь экстремальные значения ЭПУ возникают, является, конечно, чрезвычайно малой.

Вероятность того, что ордината расчетного спектра ответа не будет достигнута в течение какого-либо периода, приблизительно такая же, как «вероятность недостижения» ЭПУ и ЭПС. Это утверждение верно, так как невозможность достижения в будущих землетрясениях ЭПУ и ЭПС является много большей, чем невозможность достижения спектральных ординат, заданных ЭПУ и ЭПС. Поэтому вероятность того, что ордината спектра ответа не будет достигнута в течение 50 лет, также составляет 90 %, по крайней мере не выходит из диапазона 80 - 95 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Вероятность появления значений ускорений сейсмических воздействий. Вычисления

Б.1 В соответствии с приложением А принято, что ускорения, полученные по данным рисунков 1 и 2, не превышаются в данной местности в течение 50 лет с вероятностью 90 %.

Примечание - 50 лет - расчетный срок службы (срок L).

Решение о применении расчетных сроков службы, отличающихся от 50 лет, и (или) «вероятностей непревышения», отличающихся от 90 %, принимают в технико-экономических обоснованных конкретных случаях заказчики и проектировщики (изготовители) изделий с учетом требуемой вероятности безотказной работы изделий и их конструктивных особенностей.

В этом случае ускорения, определяемые по рисункам 1 и 2, должны быть скорректированы в соответствии с Б.2-Б.5.

Дальнейшие вычисления, согласно разделам 4 и 5 и приложению В, проводят, используя скорректированные значения ускорений, по рисункам 1 и 2.

Примечание - Учитывая, что в Республике Армения могут применяться значения условных интенсивностей землетрясения 8,5 баллов, в этом случае допускается при расчетах ускорений с использованием таблиц 1, 2 и Б.1 принимать значения коэффициентов, равные среднему арифметическому между значениями, установленными для условных интенсивностей 8 и 9 баллов по MSK.

Б.2 ЭПУ в относительных единицах для срока L=50 лет и «вероятностей непревышения», отличающихся от 90 %, определяют по таблице Б.1, разработанной по данным [5].

Таблица Б.1

Б.3 При необходимости определения «вероятности непревышения» (P_L) для расчетных сроков службы, отличающихся от 50 лет, используют формулу

                                                                 (Б1)

где P_L - «вероятность непревышения» при сроке L (при тех же значениях ЭПУ, что и для соответствующей Р₅₀);

Р₅₀ - «вероятность непревышения» при сроке L = 50 лет (по таблице Б.1).

Б.4 Если необходимо определить значение ЭПУ (в относительных единицах) при заданной «вероятности непревышения» P_Lзад при сроке L, отличающемся от 50 лет, проводят следующие вычисления:

а) пользуясь формулой (Б.1), определяют значения «вероятностей непревышения» Р_L1 и Р_L2 для двух соседних значений Р₅₀, указанных в таблице Б.1 и обозначаемых соответственно Р_50.1 и P_50.2 Значения Р_50.1 и P_50.2 выбирают такими, чтобы полученные после вычисления значения Р_L1 и Р_L2, как правило, удовлетворяли соотношению (Б.2):

Р_L1 < P_Lзад <Р_L2                                                                               (Б2)

Примечание - Согласно Б.2 значение ЭПУ для Р_L1 является таким же, как для Р_50.1, а для P_L2 - как для P_50.2;

б) определяют искомое значение ЭПУ_тр, по формуле (Б.3)

                           (Б.3)

где ЭПУ₁ и ЭПУ₂ - значения ЭПУ в относительных единицах, определенные по таблице Б.1, соответственно при значениях Р_50.1 и Р_50.2 для требуемых интенсивностей землетрясения в баллах;

Р_L1 и P_L2 - «вероятности непревышения», вычисленные по перечислению а).

Б.5 Требуемое скорректированное значение ускорения по рисункам 1 и 2 А_тр в м/с² (g) определяют по формуле (Б.4)

А_тр=А·ЭПУ_тр                                                                                   (Б.4)

где А_тр - требуемое скорректированное значение ускорения в м/с² (g), полученное для требуемой «вероятности непревышения» и требуемого срока L, заданных интенсивности землетрясения и уровня установки изделия над нулевой отметкой;

А - нескорректированное значение ускорения в м/с² (g), полученное по рисункам 1 и 2;

ЭПУ_тр - значение ЭПУ (в относительных единицах, определенное по пункту Б.3 или формуле (Б.3).

Пример: Определить значение ЭПУ в относительных единицах для 8-бального землетрясения для «вероятности непревышения» 98 % при расчетном сроке службы 30 лет.

а) Определяем значения Р_L1 и P_L2:

•с учетом ограничения соотношения (Б.2) выбираем значения P_50.1 и P_50.2, обозначенные в таблице Б.1:

Р_50.1=95%; Р_50.2 = 99%;

•в соответствии с формулой (Б.3):

б) По формуле (Б.3) для 8-бального землетрясения:

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(обязательное)

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Соотношение между требованиями по сейсмостойкости и группами механического исполнения изделий при эксплуатации по ГОСТ 30631

В.1 Если требования по механическим внешним воздействующим факторам (ВВФ) при эксплуатации установлены в виде групп механического исполнения изделий по ГОСТ 30631 и к этим изделиям предъявлены требования по сейсмостойкости, руководствуются следующим:

а) если указанные в настоящем пункте значения эффективного пикового ускорения спектра воздействия (далее ЭПУСВ) равны или больше значения максимальной амплитуды ускорения вибрационного воздействия для соответствующей группы механического исполнения изделий, то к последним предъявляются дополнительные требования по сейсмостойкости в полном объеме согласно 4.2 и 4.3;

б) если определенные в соответствии с 4.2 и 4.3 значения ЭПУСВ и максимальные значения сейсмического воздействия меньше максимальной амплитуды ускорения вибрационного воздействия для соответствующей группы механического исполнения, к изделиям не предъявляют дополнительных требований по сейсмостойкости;

в) если определенные в соответствии с 4.2 и 4.3 значения ЭПУСВ меньше, а значение максимального ускорения сейсмического воздействия больше максимальной амплитуды ускорения вибрационного воздействия для соответствующей группы механического исполнения, то к изделиям предъявляют дополнительные требования по сейсмостойкости в частичном объеме, руководствуясь требованиями В.2, а также В.4.

В.2 Соотношения между указанными группами механического исполнения и требованиями по сейсмостойкости устанавливают по таблицам В.1 и В.4 (для повторяемости землетрясений 1 раз в 500 лет) и таблицам В.3 и В.5 (для повторяемости землетрясений 1 раз в 10 000 лет) при расчетном сроке службы L = 50 лет.

Таблицы В.1 и В.4 применяют для изделий по 4.2, перечисление а); таблицы В.3 и В.5 - для изделий по 4.2, перечисление б).

Примечание - В таблицах В.1 и В.3 выражение (М6 или М7, М43) +ДТ 3, 4 (пример) означает, что в указанных в таблице В.2 диапазонах частот заменяется значение амплитуды ускорения синусоидальной вибрации, установленное для групп М6 или М7, М43 по ГОСТ 30631 (в таблице В.1 или В.3) на значение амплитуды ускорения, установленное в таблице В.2. В приведенном примере максимальную амплитуду ускорения синусоидальной вибрации в горизонтальных направлениях для требований по виброустойчивости определяют следующим образом:

В.3 Вместо групп механического исполнения, указанных в таблицах В.1 и В.3 - В.5, могут быть применены другие группы механического исполнения по ГОСТ 30631, соответствующие более жестким требованиям по максимальной амплитуде ускорения вибрационного воздействия. При этом учитывают возможность перехода от требования по В.1, перечисление в), к требованию по В.1, перечисление б).

В.4 Требования В.1 могут быть применены (в порядке, установленном в приложении Б) для «вероятностей непревышения» (повторяемости землетрясения), не указанных в В.2, и при расчетных сроках службы, отличающихся от 50 лет. В этих случаях дополнительные требования по сейсмостойкости в соответствии с В.1, перечисление в) в диапазонах частот, более узких, чем 0,5-30 Гц, определяют следующим образом:

а) требования по синусоидальной вибрации, установленные для соответствующей группы механического исполнения, представляют в виде графика зависимости между максимальной амплитудой ускорения и частотой синусоидальной вибрации в диапазоне от 0,5 до 30 Гц;

б) требования по сейсмостойкости представляют в виде графика зависимости между амплитудой ускорения синусоидальной вибрации и частотой колебаний, полученных по требованиям 4.2, 4.3, 4.9 и приложения Б отдельно для горизонтального и вертикального направлений.

Примечание - Требования по сейсмостойкости представляют в виде спектра воздействия. Для полученных в соответствии с 4.9 спектров ответа ускорение для спектров воздействия вычисляют по формуле

А_вf = 0,25 А_от5f,                                                                                                         (В.1)

где А_вf - значение максимальной амплитуды синусоидальной вибрации в спектре воздействия при частоте f;

A_от5f - значение максимальной амплитуды синусоидальной вибрации в спектре ответа для относительного демпфирования 5 % при частоте f;

в) сравнивают графики, полученные по перечислениям а) и б), путем их наложения;

г) значения ускорений дополнительных требований устанавливают раздельно для трех диапазонов частот, как указано ниже:

- для диапазона частот от 2 до 10 Гц ускорение воздействия синусоидальной вибрации устанавливают равным максимальному значению ускорения сейсмического воздействия, полученному из построенного графика;

- для диапазона частот от 0,5 до 2 Гц ускорение воздействия синусоидальной вибрации принимают по примечанию 1 к таблице В.1;

- для диапазона частот от 10 до 25 Гц ускорение воздействия синусоидальной вибрации плавно уменьшается от значения, установленного для 10 Гц, до значения максимального ускорения синусоидальной вибрации, установленного для соответствующей группы механического исполнения.

В этих диапазонах полученные значения ускорений принимают в качестве требований по виброустойчивости вместо установленных в этих диапазонах требований по синусоидальной вибрации для данной группы механического исполнения.

В.5 Изделия, соответствующие настоящему приложению:

- подвергают испытаниям на сейсмостойкость только в установленных настоящим приложением пределах дополнительных требований по сейсмостойкости;

- не подвергают испытаниям на сейсмостойкость, если дополнительные требования по сейсмостойкости не установлены для данной группы механического исполнения, указанной в В.2 или В.4 и таблицах В.1, В.3 - В.5.

Таблица В.1

Таблица В.2

Таблица В.3

Таблица В.4

Таблица В.5

В.6 Результаты вычисления сейсмических ускорений в соответствии с настоящим стандартом применяют для установления режимов испытаний для расчетов по разделу 5, но, как правило, не указывают нормативных документов на конкретные изделия. Допускается указывать эти данные в нормативных документах на конкретные изделия в качестве справочных материалов.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)

Типовые формулировки в стандартах и технических условиях на изделия требований по сейсмостойкости

Г.1 Требования по сейсмостойкости записывают отдельным пунктом в разделе требований по механическим ВВФ.

Г.2 В нормативных документах на изделия конкретных типов приводят формулировки по Г.3 или Г.4.

Г.3 Если по конструкции и назначению изделия могут быть установлены как непосредственно на строительных конструкциях (см. 4.2), так и на промежуточных конструкциях или в комплектных изделиях в качестве встроенных элементов (см. 4.4), то записывают:

«Изделия сейсмостойкости:

-при установке непосредственно на строительных конструкциях - при воздействии землетрясений

интенсивностью _________ баллов по MSK – 64 при установке над нулевой отметкой ____ м;

указывают баллы

- при установке на промежуточных конструкциях (например, трубопроводах, арматуре) или в комплектных изделиях в качестве встроенных элементов - при воздействии на комплектные изделия или промежуточную конструкцию землетрясений интенсивностью ______________ баллов по MSK - 64 при уровне установки над нулевой отметкой _______ м

указывают баллы

(при отсутствии в месте установки изделий резонансов в диапазоне 1 - 30 Гц)».

Примечание - Если изделие не может быть установлено на промежуточных конструкциях или использовано в качестве встроенного элемента, то в третьем абзаце записи не упоминают о соответствующем варианте.

Г.4 Если по конструкции и назначению изделия могут быть установлены либо непосредственно на строительных конструкциях, либо использованы только в качестве встроенных элементов, то записывают:

«Изделия сейсмостойки при воздействии землетрясений интенсивностью ____________

баллов по MSK - 64 при уровне установки над нулевой отметкой до _______ м».

указывают баллы.

Примечание - Значение высоты установки в Г.3 и Г.4выбирают из ряда 10, 20, 25, 30, 70 м.

Г.5 В стандартах и ТУ вида общих технических условий записывают:

«Требования по сейсмостойкости (интенсивность землетрясений в баллах по MSK - 64, высоту установки над нулевой отметкой в метрах) устанавливают в стандартах и ТУ на изделия конкретных типов».

Г.6 Если в соответствии с 4.2, 4.3 и приложением Б для конкретных типов изделий приняты расчетный срок службы и (или) повторяемость землетрясений, отличные от L=50 лет и 1 раза в 500 лет соответственно, то в Г.3 и Г.4 вместо слов «землетрясений

интенсивностью ________________баллов по MSK-64» записывают:

указывают баллы

«ускорения землетрясения, соответствующего (согласно ГОСТ 30546.1) «вероятности непревышения»

при условной интенсивности в баллах по MSK-64, _____________

указывают баллы

расчетном сроке службы _____________ и при установке над нулевой отметкой __________ м».

Для случая по перечислению б) примечания 2 таблицы Б.1 в этой записи слова «условная интенсивность землетрясений в баллах по MSK-64» заменяют на: «интенсивность землетрясений в баллах по MSK-64 при повторяемости 1 раз

в ___________________ лет.

указывают 1000 или 5000

Г.7 При выполнении требований 4.12.2 дополнительно к записям по Г.3, Г.4, Г.6 записывают:

«Изделия также сейсмостойки при воздействии

____________________________________________________________________________;

записывают формулировку по Г.3, Г.4 или Г.6 при значениях воздействий по 4.12.2

при группе сейсмостойкости изделий 1 (или 2) по ГОСТ 30546.1».

При необходимости далее записывают:

«При этом параметры изделий __________________________________________________

указывают параметры изделий (номера пунктов НД на изделие)

имеют следующие отличия от номинальных (указывают значения параметров, отличные от номинальных или отличия параметров от номинальных).

Пункты Г.6, Г.7. (Введены дополнительно. Изм. № 1)

ПРИЛОЖЕНИЕ Д
(справочное)

(Измененная редакция. Изм. № 1)

Сравнение вероятностных показателей для сейсмических воздействий при проектных и максимальных расчетных землетрясениях

Д.1 Ранее при проектировании АС в части сейсмостойкости принимались два уровня интенсивности землетрясений - проектные землетрясения (далее ПЗ) и максимально расчетные землетрясения (далее МРЗ).

При рассмотрении вопросов, связанных с этими уровнями, различают три аспекта:

- определение понятий;

- требования к изделиям и объекту в целом при воздействии на них землетрясения, указанного в уровне интенсивности;

- значения сейсмических нагрузок и соотношение между этими значениями при землетрясениях, указанных в уровне интенсивности.

По ранее действующему определению ПЗ - это ускорение которого соответствует уровню интенсивности землетрясения в баллах для данной местности при повторяемости землетрясения 1 раз в 500 лет (условная интенсивность по таблице Б.1). За МРЗ принимали землетрясение, уровень интенсивности которого был выше на 1 балл. Считалось, что для данной местности это соответствует землетрясению с повторяемостью 1 раз в 10000 лет.

Таким образом, для всех интенсивностей землетрясений ПЗ в баллах значение ускорения для МРЗ в два раза превышало значения ускорения для ПЗ.

Впоследствии определения ПЗ и МРЗ были несколько изменены. ПЗ определялось как землетрясение при повторяемости 1 раз в 500 или 1000 лет, МРЗ - 1 раз в 10000 лет. Интенсивность землетрясения для данной местности в баллах определяли по картам ОСР-97 [7], по которым для подавляющего большинства географических пунктов различие между интенсивностями землетрясений с повторяемостями, принятыми для ПЗ и МРЗ, составляло 1 балл. Таким образом, отношение значений ускорений для МРЗ и ПЗ, равное двум, оставалось в силе для подавляющего большинства географических пунктов.

Для АС в целом устанавливалось требование, что при ПЗ станция должна сохранять уровень безопасности и уровень выработки электроэнергии во время и после землетрясения, а при МРЗ станция должна сохранять уровень безопасности во время и после землетрясения, но во время землетрясения возможно прекращение выработки электроэнергии.

Указанные уровни ускорения землетрясения устанавливались как предварительные перед началом проектирования, а затем корректировались путем умножения на соответствующие коэффициенты, зависящие, в основном, от грунтовых условий. Таким образом, соотношение между ПЗ и МРЗ после корректировки сохранялось.

Для изделий при прохождении ПЗ должна была сохраняться работоспособность во время и после землетрясения. А при прохождении МРЗ это требование сохранялось только для изделий, обеспечивающих работу систем безопасности (в первую очередь радиационной), а для других изделий допускались сбои во время землетрясений.

Д.2 В настоящем стандарте установлена более гибкая система определения значений расчетных ускорений.

Для наиболее ответственных изделий и систем устанавливают ускорение расчетного землетрясения не путем удвоения ПЗ, а путем определения ускорения в соответствии с измененной степенью риска появления отказов. Это ускорение определяют согласно 4.3. При этом учитывается, что применявшийся ранее принцип удвоения значений ускорения для МРЗ по отношению к ПЗ приводил к некоторым некорректностям расчетов, так как для разных условных интенсивностей землетрясений в баллах при удвоении значения ускорения получаются разные вероятностные показатели (см. таблицу Д.1, в которой приведено сравнение вероятностных показателей для сейсмических воздействий при ПЗ и МРЗ).

Примечание - Понятия ПЗ и МРЗ соответствовали понятиям об уровнях землетрясений S₁ и S₂ по МЭК 60068-3-3, МЭК 60980 или SL1 и SL2 по МАГАТЕ 50-SG-D15 соответственно (см. Е.2.4 - Е.2.6).

Таблица Д.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Е
(справочное)

(введено дополнительно. Изм. № 1)

Информационные данные о соответствии настоящего стандарта международным стандартам

Е.1 Общие положения

Е.1.1 МЭК 60980 и МАГАТЕ 50-SG-D15 содержат обобщенные описания явлений землетрясения, а также описания этапов сейсмического проектирования и сейсмической квалификации оборудования АС без приведения конкретных значений сейсмических воздействий и без конкретизации, применительно к АС, за исключением п. Е.2.3.

МЭК 60721-2-6, МЭК 60068-3-3 содержат более конкретные данные о явлениях землетрясения и о режимах испытаний на сейсмостойкость.

Е.1.2 МЭК 60980 и МАГАТЕ 50-SG-D15 в отличие от настоящего стандарта не содержат конкретных значений сейсмических воздействий, которые можно было бы использовать как технические требования для сейсмического проектирования конкретных АС или расчета и сейсмической квалификации конкретного оборудования.

Е.1.3 МАГАТЕ 50-SG-S1 содержит спектры ответа землетрясений, в основном совпадающие со спектрами ответа, приведенными в настоящем стандарте (для коэффициента демпфирования 5 % значения коэффициента динамичности (ускорения) на 10-15 % больше; для коэффициента 2 % - на 10-15 % меньше).

Е.1.4 Данные о соответствии настоящего стандарта стандартам МЭК 60068-3-3 и МЭК 60721-2-6 приведены во введении.

Е.2 Сравнительная характеристика настоящего стандарта со стандартами МЭК 60980 и МАГАТЕ 50-SG-D15

Е.2.1 Оба стандарта содержат аналогичные описания порядка сейсмической квалификации оборудования, причем в МЭК 60980 более подробно излагаются разделы, относящиеся к сейсмической квалификации путем испытаний, а в МАГАТЕ 50-SG-D15 - общие понятия, относящиеся к сейсмическому проектированию оборудования АС.

Е.2.2 В таблице Е.1 приведена краткая характеристика содержания глав. В пунктах Е.2.3 - Е.2.6 приведена более полная сравнительная характеристика некоторых стандартов.

Таблица Е.1

Е.2.3 Согласно МАГАТЕ 50-SG-D15 оборудование АС делят на две категории:

Категория 1 - конструкции и системы, отказ которых может вызвать:

а) аварию или несчастный случай;

б) последствия, косвенным образом влияющие на ситуации, указанные в перечислении а).

Категория 2 - оборудование и системы, не входящие в категорию 1.

МЭК 60980 формально распространяется только на системы безопасности АС, поэтому в нем нет подобных определений.

Е.2.4 В МАРАТЕ 50-SG-D15 установлено два уровня землетрясения:

- SL-1 (S1)¹⁾ - уровень интенсивности землетрясения, которое может произойти в течение срока службы оборудования; при воздействии землетрясения этого уровня оборудование должно продолжать работать без подстройки и наладки;

- SL-2 (S2)¹⁾ - уровень интенсивности землетрясения, который применяют для систем жизнеобеспечения сооружения; в процессе воздействия землетрясения этого уровня не должно происходить отказа указанных систем.

В МЭК 60980 и МАГАТЕ 50-SG-D15 не определены ни значения ускорений, соответствующих указанным уровням, ни соотношения между этими ускорениями. В МАГАТЕ 50-SG-D15 указано, что рекомендуемый минимальный уровень этих ускорений должен составлять 1 м/с² (0,1 g). См. также приложение Б ГОСТ 30546.2.

Уровень интенсивности землетрясения SL-2 рекомендован при механических расчетах и испытаниях оборудования категории 1.

________________

¹⁾ В скобках указаны обозначения по публикации МЭК 60980:1990.

Е.2.5 В МЭК 60980 при описании способа сейсмической квалификации путем испытаний приведены рекомендации по выбору различных видов и форм вибрационных испытательных воздействий, в том числе рекомендация по испытанию воздействием синусоидальной вибрации методом качающейся частоты с логарифмической разверткой со скоростью 1-2 октавы в минуту, или методом, соответствующим воздействию жесткой части акселерограммы, продолжительностью воздействия 10 с.

Никаких других конкретных рекомендаций по значениям ускорения и формам испытательных воздействий не приведено.

В МАГАТЕ 50-SG-D15 приведены аналогичные рекомендации, но с менее подробным перечнем форм испытательных воздействий. См. также Е.1.1.

Е.2.6 В МАГАТЕ 50-SG-D15 при рассмотрении вопросов сейсмического проектирования отмечено, что при расчете прочности изделий наряду с сейсмическими воздействиями в ряде случаев необходимо учитывать механические воздействия, возникающие при эксплуатации изделий. Однако никаких конкретных рекомендаций не приведено. В МЭК 60980 подобные рекомендации также приведены только в общей форме. Аналогичное требование приведено в 5.5 настоящего стандарта.

Кроме того, в настоящем стандарте приведены конкретные соотношения между требованиями по сейсмостойкости и требованиями по механическим ВВФ при эксплуатации, установленными для групп механического исполнения по ГОСТ 30631 (см. приложение В). При этом установлена возможность не проводить полностью или частично испытание на сейсмостойкость, если требования по эксплуатационным механическим ВВФ равны или превышают требования по сейсмостойкости.

Е.2.7 Таблицы В.1, В.3 - В.5 могут быть применены для установления соотношений между требованием по сейсмостойкости и группами механического исполнения при эксплуатации по МЭК 60721-3-3 и МЭК 60721-3-4 в той мере, в какой указанные в таблицах В.1, В.3 - В.5 настоящего стандарта группы механического исполнения по ГОСТ 30631 соответствуют группам механического исполнения по МЭК 60721-3-3 и МЭК 60721-3-4 в части вибрационных воздействий. Степень соответствия между указанными группами механического исполнения и классами механических воздействий - по ГОСТ 30631, приложение.

При этом необходимо учитывать следующее:

- согласно ГОСТ 30631 для соответствующей группы механического исполнения значение ускорения в начальной части спектра требований по синусоидальной вибрации совпадает со значением ускорения в начальной части спектра сейсмического воздействия по настоящему стандарту;

- согласно МЭК 60721-3-3 и МЭК 60721-3-4 значение ускорения в начальной части спектра требований по синусоидальной вибрации в диапазоне частот до 2 Гц не определено, в диапазоне частот от 2 до 9 Гц определяется значением ускорения, которое соответствует нормированному в этом диапазоне постоянному значению перемещения при синусоидальной вибрации. Это ускорение существенно меньше, чем соответствующее значение сейсмического воздействия в этом диапазоне частот.

Таким образом, если максимальное значение ускорения сейсмического воздействия для соответствующих условий применения и интенсивности землетрясения совпадает с максимальным значением ускорения синусоидальной вибрации при эксплуатации, то использование изделий соответствующей группы механического исполнения по ГОСТ 30631 означает, что это изделие одновременно удовлетворяет соответствующим требованиям по сейсмостойкости. При использовании же изделий по соответствующей группе механического исполнения по МЭК 60721-3-3 или МЭК 60721-3-4 необходимо предъявление дополнительных требований по сейсмостойкости.

Е.3 Сравнительная характеристика грунтовых условий по [8] и [5].

Е.3.1 В таблице Е.2 приведено сравнение описания профилей грунтов по [5] с категориями фунтов по [8].

Таблица Е.2

Е.3.2 Ниже приведено сравнение частот и коэффициентов динамичности для точек перегиба и крайних точек спектра воздействия для разных грунтов.

Для грунтов всех категорий коэффициент динамичности при 30 Гц равен 1; в точке перегиба при 10 Гц (точка перегиба 1) коэффициент динамичности становится равным 2,5. В точках перегиба при частотах меньше 10 Гц (точки перегиба 2) значение коэффициента динамичности уменьшается.

Для грунтов по [8] точки перегиба 2 расположены:

- для грунтов категорий I и II при 2,5 Гц;

- для грунта категории III - при 1,2 Гц;

- при частоте приблизительно 0,5 Гц коэффициент динамичности достигает значения приблизительно 1.

Для грунтов по [5] значения точек перегиба 2 расположены:

- для грунтов категорий S₁, S₂, S₃, S₄ соответственно при 3,5 Гц; 3 Гц; 2,5 Гц; 2 Гц.

При частоте 0,5 Гц коэффициент динамичности достигает значения приблизительно 0,15.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
(справочное)

(введено дополнительно. Изм. № 1)

Библиография

[1] MSK-64 Шкала сейсмической интенсивности MSK-1964

[2] EMS-98 - «Европейская макросейсмическая шкала», 1998, Европейская сейсмологическая комиссия, Люксембург

[3] ПНАЭ Г-01-011-89 Общие положения обеспечения безопасности атомных станций (ОПБ-88) - Госатомэнергонадзор СССР - М.: Энергоатомиздат, 1989

[4] ПНАЭ Г-5-006-87 Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций - Госатомэнергонадзор СССР - М.: Энергоатомиздат, 1989

[5] ФЕМА 96/1988 Рекомендуемые положения по разработке сейсмического регулирования для новых строений Национальной программы уменьшения опасности землетрясения. Часть 2. Комментарии - Федеральное агентство по управлению в чрезвычайных ситуациях США, октябрь, 1988 г.

[6] Карта сейсмического районирования СССР. С пояснительной запиской. - М.: Наука, 1989

[7] Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации - ОСР-97. - Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН - М., 1998

[8] СниП II-7-81 Строительные нормы и правила. Часть II. Нормы проектирования. Глава 7. Строительство в сейсмических районах». Издание 2002 г.

(Поправка. ИУС 12-2006)