Учет сейсмических воздействий

Сейсмические нагрузки в большой мере могут изменить работу плотины и учет их воздействия необходим.
Напряженно-деформированное состояние грунтовой плотины при действии сейсмических сил может быть получено на основе численных методов, в том числе и метода конечных элементов (МКЭ) в сочетании с общей теорией колебаний.

Особенностью решения задачи о напряжениях в плотине на основе теории колебаний является необходимость отыскания собственных векторов, т. е. частот собственных колебаний и форм. Обычно требуются только  низкочастотных форм, но иногда требуется учитывать до 30 векторов.

В результате решения на основе заданной (предполагаемой) акселерограммы землетрясения можно получить изменение всех компонент напряжений во времени в любой заранее заданной точке плотины. Такие решения в настоящее время получены многими исследованиями в предположении упругой работы грунта. Основное достоинство их - возможность определения собственных частот и собственных форм колебаний плотины, определение зон в плотине с пониженной сейсмоустойчивостью, учет влияния скорости распространения сейсмических волн в основании плотины. На основе этих решений найдено, что зона, в которой статические и сейсмические напряжения соизмеримы, невелика - -зона. -Зона окаймляет внешний контур плотины. В высоких плотинах -зона имеет мощность до 10% от высоты плотины. В низких плотинах относительная мощность этой зоны может достигать 100%, т. е., чем ниже грунтовая плотина, тем она опасней с точки зрения сейсмоустойчивости.

Трудность оценки устойчивости сооружения единым коэффициентом, как .это выполняется при статических расчетах, вызывает необходимость перехода к оценке, работоспособности сооружения с позиций допустимых перемещений. Использование закона Гука не позволяет оценивать остаточные перемещения в плотине после прохождения сейсмической волны прямым методом.

Случайный характер землетрясений в створе плотины создает трудности при выборе расчетной акселерограммы.

Несмотря на недостатки, данный метод исследований каменно-земляных плотин усиленно развивается и находит все более широкое распространение.