New Building Codes: one step forward, two steps backward
Authors: Аптикаев Ф.Ф. 
Published: July 2020

На основании эмпирических данных показано, что отечественные строительные нормы и правила существенно занижают уровень расчетных сейсмических воздействий. В этом кроется аномально большое количество жертв и огромный ущерб при землетрясениях в нашей стране по сравнению с США и Японией. При этом в проекте СП 14.13330 2019 года наблюдается новое снижение уровня воздействий. Сравнение нормативных уровней ускорения различных стран показало, что наши расчетные ускорения самые низкие. Например, уровень расчетных ускорений в наших нормах по сравнению с нормами США в три раза ниже. Цель работы – показать реальное соотношение сейсмической интенсивности в баллах и ускорения грунта и найти параметры сейсмического движения грунта, наиболее тесно коррелируемые со степенью повреждения зданий и сооружений. Методы исследования – статистический анализ записей сильных движений, сравнение методов задания сейсмических воздействий в строительных нормах различных стран. Результаты работы – показано, что задание уровня ускорений в отечественных нормах занижено примерно вдвое и не соответствует допустимым уровням превышения воздействий в баллах на картах ОСР. Ускорения не являются достаточной характеристикой сейсмических воздействий. Наилучшими характеристикоами сейсмических воздействий являются энергетические. Важным фактором занижения воздействий является использование вместо реальных значений ускорений так называемых «эффективных» ускорений, которые в результате фильтрации ниже реальных примерно в полтора раза. Причем приведенный выше термин не применяется. И многие проектировщики считают, что в нормах приведены реальные пиковые ускорения. В шкале MSK-64, которая до сих пор используется в наших нормах, надежные оценки связи сейсмической интенсивности с ускорениями были получены только для 6 баллов. Для более высоких интенсивностей значения ускорений были получены экстраполяцией при предположении об удвоении амплитуды на балл. В настоящее время обильный эмпирический материал показал несостоятельность этого предположения. Это привело к дополнительному занижению расчетной амплитуды ускорений, особенно для 9 баллов. При применении спектрального метода этот недостаток частично компенсируется другими предположениями. Но для динамического метода расчетов применение эффективных значений приводит к большим ошибкам. Не принимаются во внимание достижения других стран. Например, за рубежом при расчете зданий и сооружений на сейсмостойкость учитывается продолжительность колебаний (модель Ариаса), а в наших нормах этот важный параметр полностью игнорируется, хотя в сейсмической шкале ГОСТ Р ГОСТ Р 57546-2017 оценки, соответствующие модели Ариаса, имеются. Отмечаются разногласия в строительных нормах различных организаций и ведомств нашей страны. В тексте нормативнвых документов встречаются серьезные противоречия. Например, частотный состав обобщенного спектра задается в одной полосе частот, а уровень спектра – в другой. Карты ОСР предполагают использование ускорений, близких к шкале ГОСТ Р ГОСТ Р 57546-2017, а нормы требуют использование шкалы MSK-64. Шкала MSK-64 уже давно не используется на практике, поскольку в ней нет описания панельных зданий, крупноблочных зданий, зданий с сейсмоусилением и вообще зданий выше 6 этажей. Вместо среднестатистического значения коэффициента динамического усиления используется значение, полученное с нарушением всех правил обработки эмпирического материала. Наконец, карты ОСР строятся для условия превышения воздействий до 1% (карта ОСР-С), а ускорения для этого случая – с вероятностью превышения 99%

Based on empirical data, it is shown that domestic building codes and rules significantly underestimate the level of design seismic effects. This is the reason for an abnormally large number of victims and huge damage during earthquakes in our country compared to the United States and Japan. At the same time, in the project SP14.13330 2019, a new decrease in the level of seismic effects is observed. A comparison of the normative acceleration levels of different countries showed that our calculated accelerations are the lowest. For example, the level of calculated acceleration in our standards is three times lower than in the United States. The aim of the work is to show the real correlation of seismic intensity in points and soil acceleration and find the parameters of seismic ground motion that are most closely correlated with the degree of damage to buildings and structures. Methods - statistical analysis of strong motion records, comparison of methods for setting seismic effects in building codes of different countries. Results. It is shown that setting the level of acceleration in domestic standards is underestimated by about half and does not correspond to the permissible levels of exceeding the effects in points on the GSZ maps. Acceleration is not a sufficient characteristic of seismic effects. The best characteristic of seismic effects is energy. An important factor in underestimating the effects is the use of so-called “effective” accelerations instead of real values of accelerations, which are about one and a half times lower than real ones as a result of filtering. Moreover, the above term is not applied. And many designers believe that the standards show real peak accelerations. In the MSK-64 scale, which is still used in our standards, reliable estimates for the relationship of seismic intensity with accelerations were obtained only for 6 points. For higher intensities, the acceleration values were obtained by extrapolation under the assumption that the amplitude was doubled per point. At present, abundant empirical material has shown the failure of this assumption. This led to an additional underestimation of the calculated amplitude of accelerations, especially for 9 points. When applying the spectral method, this drawback is partially compensated by other assumptions. But for the dynamic calculation method, the use of effective values leads to large errors. The achievements of other countries are not taken into account. For example, abroad, when calculating buildings and structures for earthquake resistance, the duration of vibrations (Arias model) is taken into account, and in our standards this important parameter is completely ignored, although in the seismic scale GOST R GOST R 57546-2017, estimates corresponding to the Arias model are available. Disagreements are noted in the building codes of various organizations and departments of our country. Serious contradictions occur in the text of regulatory documents. For example, the frequency composition of the generalized spectrum is specified in one frequency band, and the spectrum level in another. GSZ maps require the use of accelerations close to the GOST R GOST R 57546-2017 scale, and norms require the use of the MSK-64 scale. The MSK-64 scale has not been used in practice for a long time, since it does not contain a description of panel buildings, large-block buildings, buildings with seismic retrofitting, and generally buildings above 6 floors. Instead of the average value of the dynamic amplification coefficient, the value obtained in violation of all the rules for processing empirical material is used. Finally, the GSZ maps are built for the condition that the impacts are exceeded up to 1% (GSZ-S map), and accelerations for this case - with a probability of exceeding 99%.