Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

  4.32. Осадку основания s при предварительном  оттаивании или замене льдистых  грунтов до глубины h_b,th для уменьшения деформаций основания (п. 3.25), а также в случаях, когда слой сезонного промерзания–оттаивания не сливается с вечномерзлым грунтом, следует определять по формуле

s = s_p,th + s_ad,       (27)

где s_p,th – осадка уплотнения предварительно оттаянного, замененного или естественного немерзлого слоя грунта толщиной h_b,th под воздействием веса сооружения, определяемая в соответствии со СНиП 2.02.01–83;

s_ad – дополнительная осадка основания при оттаивании вечномерзлых грунтов в процессе эксплуатации сооружения, определяемая по формуле (25) для интервала глубин d – h_b,th, где d – расчетная глубина оттаивания грунта, считая от уровня планировки под зданием, устанавливаемая теплотехническим расчетом по указаниям рекомендуемого приложения 8.

  Глубину предварительного оттаивания или замены грунтов основания h_b,th следует устанавливать исходя из условия

s_p,th + s_ad £ s_u,       (28)

где s_u – предельно допустимая для данного сооружения осадка основания, принимаемая по п. 4.26.

  4.33. Крен фундамента i на оттаивающем основании, вызванный внецентренными нагрузками, неравномерным оттаиванием и неоднородностью грунтов, а также влиянием близко расположенных фундаментов, следует определять по формуле

i = (s_a – s_b)/b,       (29)

где s_a и s_b – осадка краев фундамента;

     b – размер фундамента в направлении крена.

  4.34. Расчет гибких ленточных фундаментов на оттаивающих в процессе эксплуатации сооружения грунтах надлежит производить с учетом переменной по длине фундамента осадки основания, обусловленной неравномерным оттаиванием грунтов под сооружением. При определении реактивных давлений оттаивающего грунта на подошву фундамента допускается рассматривать оттаивающий грунт как линейно-деформируемое основание, характеризуемое переменным по длине фундамента коэффициентом постели.

  4.35. Осадку s свайных фундаментов из висячих свай, погруженных в предварительно оттаянные грунты, в том числе при их локальном оттаивании (п. 3.26), следует определять как для условного фундамента, границы которого принимаются согласно СНиП 2.02.03–85. При этом следует учитывать возможность проявления отрицательных (негативных) сил трения по периметру условного фундамента или по поверхности отдельных свай (п. 4.38), а также воздействие горизонтальных усилий на фундаменты в периферийных частях зоны оттаивания.

  4.36. Расчет свай-стоек по несущей  способности при опирании их  на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты следует производить исходя из условия

,      (30)

где F – расчетная нагрузка на сваю, кН (кгс);

F_u – несущая способность (сила предельного сопротивления) основания одиночной сваи, кН (кгс), определяемая по указаниям п. 4.37;

g_k – коэффициент надежности, принимаемый в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03–85 в зависимости от вида сооружения, конструкции фундаментов и принятого способа определения несущей способности свай;

g_p – коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности свай в пределах зоны оттаивания, определяемый по опытным данным с учетом способов погружения свай; допускается принимать: g_k = 1 – для буронабивных и буроопускных свай с цементно-песчаным заполнителем пазух и g_p = 0,7 – для буроопускных свай с пылевато-глинистым заполнителем пазух;

F_neg – отрицательная (негативная) сила трения, кН (кгс), определяемая по указаниям п. 4.38.

  4.37. Несущая способность (силу предельного  сопротивления) основания сваи-стойки  F_u, кН (кгс), следует определять по формулам:

  для защемленных свай-стоек, заделанных в невыветрелый скальный грунт не менее чем на 0,5 м

;      (31)

для незащемленных  свай-стоек

,       (32)

где R_c,n – нормативное значение временного сопротивления грунта под нижним концом сваи одноосному сжатию в оттаявшем водонасыщенном состоянии, кПа (кгс/см2);

А – площадь опирания сваи на грунт, м² (см²), принимаемая для незащемленных свай-стоек сплошного сечения или полых, нижний конец которых заполнен в пределах высоты трех диаметров бетоном, равной площади поперечного сечения брутто; для защемленных свай-стоек – площади поперечного сечения нижней части (забоя) скважины;

g_g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый: для незащемленных свай-стоек равным 1,0, для защемленных – 1,4;

l_d и d_r – соответственно глубина заделки сваи в скальный грунт и наибольшее поперечное сечение заделанной части сваи, м (см).

  4.38. Отрицательную (негативную) силу  трения оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи

,      (33)

где u_p – периметр поперечного сечения сваи, м (см);

f_n,i – отрицательное трение i-го слоя оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи, кПа (кгс/см²), определяемое по опытным данным; допускается принимать расчетные значения f_n,i по табл. 2 СНиП 2.02.03–85;

  h_i – толщина i-го слоя оттаивающего грунта.

  4.39.  Расчет свайных фундаментов по  прочности материала свай следует  производить в соответствии с  требованиями СНиП 2.02.03–85. Сваи-стойки по прочности материала следует рассчитывать с учетом воспринимаемых ими отрицательных сил трения F_neg.

Расчет  оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил  морозного пучения

  4.40. Расчет оснований и фундаментов  по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить как для условий эксплуатации сооружения, так и для условий периода строительства, если до передачи на фундаменты проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного оттаивания (промерзания). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в период строительства.

  4.41. Устойчивость фундаментов на  действие касательных сил морозного  пучения грунтов надлежит проверять по условию

,      (34)

где t_fh – расчетная удельная касательная сила пучения, кПа (кгс/см²), принимаемая согласно указаниям п. 4.42;

A_fh – площадь боковой поверхности смерзания фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания–оттаивания грунта, м² (см²);

F – расчетная нагрузка на фундамент, кН (кгс), принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т. п.);

F_r – расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН (кгс), принимаемое по указаниям п. 4.43;

  g_c – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

g_n –  коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1, а для фундаментов опор мостов – 1,3.

  4.42. Расчетную удельную касательную  силу морозного пучения  t_fh, кПа (кгс/см²), следует определять, как правило, опытным путем. Для сооружений II и III классов ответственности значения t_fh допускается принимать по табл. 9 в зависимости от состава, влажности и глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов d_th.

Таблица 9

  4.43. Расчетное значение силы F_r, кН (кгс), удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам:

  при использовании вечномерзлых грунтов  по принципу I

;      (35)

при использовании  вечномерзлых грунтов по принципу II

,       (36)

где u – периметр сечения поверхности сдвига, м (см), принимаемый равным: для свайных и столбчатых фундаментов без анкерной плиты – периметру сечения фундамента; для столбчатых фундаментов с анкерной плитой – периметру анкерной плиты;

R_af,i – расчетное сопротивление i-го слоя вечномерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа (кгс/см²), принимаемое по таблицам рекомендуемого приложения 2;

h_i – толщина i-го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания–оттаивания, м (см);

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа (кгс/см²), принимаемое в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03–85.

  4.44. Заанкеренный столбчатый фундамент  должен быть проверен на отрыв  силами морозного пучения стойки фундамента от анкерной плиты. Усиление F_fh, кН (кгс), разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле

F_fh = t_fhA_fh – F,       (37)

где A_fh – площадь боковой поверхности сбойки фундамента, находящейся в пределах слоя сезонного промерзания–оттаивания грунта, м² (см²).

  4.45. Поверхностные и малозаглубленные  фундаменты, закладываемые в слое  сезонного промерзания–оттаивания грунтов, следует рассчитывать по устойчивости на действие нормальных сил морозного пучения и по деформациям.

  Устойчивость  фундаментов на действие нормальных сил морозного пучения проверяется по формуле

,      (38)

где p_fh – удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента, кПа (кгс/см²), устанавливаемое по опытным данным;

  А_f – площадь подошвы фундамента, м² (см²).