Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

  4.20. Расчет оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) производится исходя из условия

s_f £ s_u,            (21)

где s_f – деформация пластичномерзлого основания под нагрузкой от сооружения, определяемая согласно указаниям пп. 4.21 и 4.22;

s_u – предельно допустимая деформация основания сооружения за расчетный срок его эксплуатации.

  4.21. Осадки оснований фундаментов,  возводимых на пластичномерзлых  грунтах, следует определять:

  а) для столбчатых фундаментов – в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01–83, применяя расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины с учетом указаний п. 4.22;

  б) для свайных фундаментов – по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой, а для кустов свай – согласно указаниям СНиП 2.02.03–85 с определением осадок условного фундамента по схеме линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины.

  Расчетные деформационные характеристики пластичномерзлых грунтов (коэффициент сжимаемости d_f или модуль деформации E_f) следует принимать по данным компрессионных испытаний соответствии с ГОСТ 24586–81 при расчетной температуре грунта, устанавливаемой по формуле (10).

  4.22. Осадки оснований, сложенных сильнольдистыми  грунтами и подземными льдами, а также в случаях загружения фундаментов при температуре грунтов основания выше расчетных значений, принятых для установившегося эксплуатационного режима (п. 4.11), следует определять с учетом изменения деформационных характеристик грунтов в зависимости от температуры и времени, а также развития пластических деформаций льда, согласно указаниям п. 5.8 и рекомендуемого приложения 7.

Расчет  оснований и фундаментов при  использовании вечномерзлых грунтов по принципу II

  4.23. Расчет оснований и фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) надлежит производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01–83, для свайных фундаментов – в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03–85, с учетом указаний пп. 4.37–4.39.

  4.24. Расчет оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) следует производить, как правило, с учетом совместной работы основания и фундаментов (сооружения). Расчет оснований по деформациям без учета совместной работы основания и сооружения следует производить в случаях, предусмотренных СНиП 2.02.01–83, а также для выбора принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований и необходимых мероприятий для уменьшения деформаций основания.

  4.25. Расчеты оттаивающих оснований  по деформациям необходимо производить в пределах расчетной глубины оттаивания грунтов в основании сооружения за заданный срок его эксплуатации t_u с учетом развития зоны оттаивания во времени.

  Расчетную глубину оттаивания грунтов в  основании сооружения следует определять на основании расчета теплового взаимодействия сооружения с вечномерзлым грунтом с учетом формы, размеров и теплового режима сооружения, температуры и теплофизических свойств грунтов основания.

  Для простых по форме сооружений с  равномерной по площади температурой, в том числе для заглубленных сооружений, расчетную глубину оттаивания грунтов в их основании Н допускается определять по рекомендуемому приложению 8.

  4.26. Расчет оснований по деформациям  без учета совместной работы  оттаивающего основания и фундаментов (сооружения) надлежит производить исходя из условия

s £ s_u,        (22)

где s – совместная деформация основания и сооружения при оттаивании грунтов в процессе эксплуатации сооружения под воздействием собственного веса грунта и дополнительной нагрузки от сооружения в пределах расчетной глубины оттаивания Н;

s_u – предельно допустимое значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое согласно СНиП 2.02.01–83, а для мостов – СНиП 2.05.03-84.

  4.27. Расчет оснований и фундаментов по деформациям с учетом совместной работы основания и сооружения следует производить исходя из условия

,       (23)

где F_f – расчетные усилия, возникающие в элементах конструкций фундаментов (сооружения) при неравномерных осадках оттаивающего основания;

F_fd – предельные значения сопротивления элементов конструкции сооружения, рассчитываемые по нормам проектирования соответствующих конструкций;

g_c – коэффициент условий работы системы "основание-сооружение", принимаемый равным 1,25;

g_n – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,0; 0,95 и 0,9 соответственно для сооружений I, II и III классов ответственности.

  Расчет  усилий в элементах фундаментных конструкций и реактивных давлений грунтов следует выполнять, как правило, численными методами на основании уравнений строительной механики с учетом зависимостей реактивных давлений от неравномерных осадок основания. При этом оттаивающее основание допускается рассматривать как линейно-деформируемый слой конечной толщины. Допускается применять другие расчетные схемы, в том числе с использованием вероятностных методов расчета, учитывающих статистическую неоднородность основания. При расчете оснований и фундаментов по деформациям среднее давление на основание под подошвой фундамента от основного сочетания нагрузок не должно превышать расчетного давления на основание R, определяемого в соответствии со СНиП 2.02.01–83 по расчетным характеристикам оттаивающих грунтов.

  4.28. Осадку оттаивающего в процессе  эксплуатации сооружения основания следует определять по формуле

s = s_th + s_p,       (24)

где s_th – составляющая осадки основания, обусловленная действием собственного веса оттаивающего грунта, определяемая по указаниям п. 4.29;

s_p – составляющая осадки основания, обусловленная дополнительным давлением на грунт от действия веса сооружения, определяемая по указаниям п. 4.31.

  4.29. Составляющую осадки основания  s_th, м (см), надлежит определять по формуле

,     (25)

  где     n – число выделенных при расчете слоев грунта;

A_th,i и d – коэффициент оттаивания, доли единицы, и коэффициент сжимаемости, кПа^–1 (см²/кгс), i-го слоя оттаивающего грунта, принимаемые по экспериментальным данным согласно указаниям п. 4.30;

s_zg,i – вертикальное напряжение от собственного веса грунта в середине i-го слоя грунта, кПа (кгс/см²), определяемое расчетом для глубины z_i от уровня планировочных отметок с учетом взвешивающего действия воды;

       h_i – толщина i-го слоя оттаивающего грунта, м(см).

  Примечание. Взвешивающее действие воды при определении s_th следует учитывать для водопроницаемых грунтов, залегающих ниже расчетного уровня подземных вод, но выше водоупора.

  4.30. Коэффициенты оттаивания A_th и сжимаемости оттаивающего грунта d надлежит устанавливать, как правило, по результатам полевых испытаний мерзлых грунтов горячим штампом по методике ГОСТ 23253–78. Если значения A_th и d получены по данным лабораторных испытаний грунтов, то расчетные значения их при определении осадок оттаивающего основания следует умножать на поправочный коэффициент k_i = 1 + Di_i, где Di_i разность между суммарной льдистостью i-го слоя грунта и льдистостью испытанного образца, взятого из этого слоя. Допускается вводить поправки за неполное смыкание макропор и набухание оттаивающего грунта, если это подтверждено экспериментальными данными.

  4.31. Составляющую осадки основания  s_p, м (см), при расчетной схеме в виде линейно-деформируемого слоя конечной толщины следует определять по формуле

,    (26)

где p_o – дополнительное вертикальное давление на основание под подошвой фундамента, кПа (кгс/см²);

  b – ширина подошвы фундамента, м (см);

k_h – безмерный коэффициент, определяемый по табл. 7 в зависимости от отношения z/b, где z – расстояние от подошвы фундамента до нижней границы зоны оттаивания или кровли непросадочного при оттаивании грунта, м (см);

   d_i – коэффициент сжимаемости i-го слоя грунта, кПа^–1 (см²/кгс);

k_m,i – коэффициент, определяемый по табл. 7 в зависимости от отношения z/b, где z – расстояние от подошвы фундамента до середины i-го слоя грунта, м (см);

k_i и k_i–1 – коэффициенты, определяемые по табл. 8 в зависимости от отношений l/b, z_i /b и z_i–1/b, где z_i  и z_i–1 – расстояние от подошвы фундамента соответственно до подошвы и кровли i-го слоя грунта, м (см).

  Примечание. Расчет развития осадок оттаивающего основания во времени следует производить по скорости протаивания грунтов под сооружением, определяемой теплотехническим расчетом.

Таблица 7

Таблица 8