- уплотнение грунтов трамбованием и виброметодами;
- уплотнение грунтов пригрузкой слоем насыпного или намывного грунта.
2. Расчет величины осадки фундаментов на насыпных
и намывных грунтах
Осадка основания определяется по формуле:
S = S+ S, (2)
где S - осадка основания от действия загруженного фундамента в пределах сжимаемой толщи, см;
S - последующая осадка слабого подстилающего слоя вследствие его незавершенной к началу строительства консолидации под сплошной песчаной пригрузкой (м).
Значение S определяют из выражения:
S = S - S, (3)
где S - стабилизированная осадка слабого слоя под сплошной песчаной пригрузкой;
S - осадка слабого подстилающего слоя под сплошной песчаной пригрузкой (м), происшедшая за время t (сут) до начала строительства и определяемая по формуле:
S= Q· S (4)
Q - степень консолидации за время t.
При определении осадки S фундамента слабые подстилающие слои включаются в сжимаемую толщу. В случае их незавершенной консолидации до начала строительства вертикальные нормальные напряжения, используемые в методе послойного суммирования при расчете осадок, принимаются без вычета природного давления.
Расчет осадки основания при толщине верхнего песчаного слоя не менее 4 в (где в - ширина фундамента) следует производить от нагрузки, распределенной по площади застройки и полученной путем деления массы здания на площадь, ограниченную контуром наружных граней фундаментов в случаях, когда отношение площади фундаментов к площади застройки здания больше 0,3 и фактическая глубина залегания кровли несжимаемого грунта больше глубины сжимаемой толщи, определенной по СНиП 2.02.01-83 для нагруженного фундамента.
3. Выбор принципа использования вечномерзлых грунтов
в качестве основания
При выборе принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания следует исходить из правила:
- принцип II применяется при выполнении одного из следующих условий (5)...(7). В остальных случаях применяется принцип I (на участках с вечномерзлыми грунтами несливающегося типа принцип I реализуется с предварительным промораживанием талого слоя).
НН (5)
Л< 0,4 и НН, (6)
Л< 0,4 и Н10 м, (7)
где Н - мощность мерзлых грунтов в основании здания, сооружения или глубина залегания кровли монолитных скальных и полускальных пород в м, определяется по данным изысканий;
Н - глубина залегания кровли вечномерзлых грунтов в м в естественных условиях (на участках с вечномерзлыми грунтами сливающегося типа принимается Н= 0), определяется по данным изысканий;
Н - глубина предварительного оттаивания вечномерзлого грунта в основании здания, сооружения в м, определяется по указаниям приложения 3; расчет 6;
Н - условная глубина оттаивания в м, определимая по формуле (8);
Л - льдистость грунта за счет ледяных включений, в долях единицы, определяется по данным изысканий:
Н= В (-0,5 + (8)
где С, С - стоимость фундамента в мерзлом и талом грунте, отнесенная к кв. метру пятна здания или сооружения, руб./м;
С - стоимость охлаждающего устройства (например, вентилируемого подполья), отнесенная к кв. метру пятна здания или сооружения, руб./м;
С , С - стоимость предварительного промораживания и оттаивания одного куб. метра грунта, руб./м;
В - ширина здания или сооружения в м (стоимостные показатели принимаются по существующим в районе строительства аналогам).
Проверка условий (5) - (7) осуществляется с соблюдением приоритета, который убывает с возрастанием номера условия.
При выполнении условия (5) принимается принцип II с предварительным оттаиванием вечномерзлых грунтов на глубину Н; при выполнении условия (6) - принцип II с приспособлением конструкции здания к восприятию повышенной деформации, если H Н, и с предварительным оттаиванием вечномерзлых грунтов на глубину Н в остальных случаях; при выполнении условия (7) - принцип II со стабилизацией верхней поверхности вечномерзлых грунтов.
Поиск оптимального решения следует осуществлять применительно к первичному элементу застройки (одного или группы сблокированных зданий или сооружений), в пределах которого должен осуществляться единый принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания. Если по мерзлотно-геологическим условиям в пределах одного первичного элемента возможна реализация двух принципов, то выбирается тот, который соответствует минимуму затрат при его реализации в пределах всего первичного элемента.
Первичные элементы застройки, возводимые по принципу I и способу стабилизации, должны быть отделены от первичных элементов, возводимых по принципу II, полосой безопасности, обеспечивающей тепловую защиту оснований от взаимного влияния зданий и сооружений. Ширина полосы безопасности определяется расчетом (см. расчет 1 и рис. 1 настоящего приложения).
Если расчетная ширина полосы безопасности не может быть обеспечена, например, по архитектурно-планировочным соображениям, то производится объединение смежных первичных элементов в один общий, для которого затем находится единый принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания.
Примечание: подземная прокладка в пределах полосы безопасности тепловыделяющих трубопроводов не допускается.
Линейные сооружения допускается проектировать с применением на отдельных участках разных принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания при условии принятия мер, обеспечивающих нормальную работу сооружения в местах перехода от участка с одним принципом использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований к участку с другим принципом; последнее достигается путем приспособления конструкций сооружения к неравномерной деформации основания или путем соответствующей подготовки основания в местах перехода, устраняющей возможность превышения деформаций, допускаемых для данных сооружений.
4. Расчеты ширины полосы безопасности
Ширина полосы безопасности вычисляется по формуле:
r = H· R (9)
где r - ширина полосы безопасности, в м;
Н - глубина заложения фундаментов, в м;
R - параметр, определяемый по номограмме, на рис. 3.1.
Входные параметры номограммы: q, q, В определяются по формулам (10)...(12)
q=; (10)
q= (11)
В= В/Н, (12)
где t - температура поверхности грунта под ближайшим к полосе безопасности зданием или сооружением, возводимым по принципу II, °C; t - температура поверхности грунта в пределах полосы безопасности, °С; t - средняя интегральная температура поверхности грунта в черте застройки, возводимой (возведенной) по принципу II, определяется по формуле (13), °C; t - температура вечномерзлого грунта в естественных условиях на глубине 10 см, °C; B - ширина ближайшего к полосе безопасности здания или сооружения, возводимого по принципу II, м.
t= (13)
где t - температура поверхности грунта в пределах i-го элемента застройки (например, здания, дороги, газона и т.п.), °С; площадь S элемента в процентах к общей площади застроенной территории; n - количество элементов.
Примечание. В случае отсутствия данных по t допускается расчет среднеинтегральной температуры производить по формуле:
t= P (t - t) + t; (14)
где Р - плотность застройки, возводимой (возведенной) по принципу II и выражаемая отношением площади, занимаемой зданиями или сооружениями, к общей площади застройки, дол. ед.
5. Расчет свай на совместное воздействие вертикальных
и горизонтальных сил
Расчетные усилия (продольную силу, изгибающий момент и поперечную силу) в сечениях сваи следует определять в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий по одной из следующих расчетных схем:
а) схема 1 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина слоя сезонного оттаивания которого Н 5 в, где в - размер поперечного сечения сваи, м, в направлении действия горизонтальной силы, а Н - нормативная глубина сезонного оттаивания. Свая принимается жестко заделанной в мерзлом грунте в сечении, расположенном на глубине 1,5 в; сопротивление вышележащего оттаявшего и мерзлого грунта не учитывается; расчетная длина сваи (м) принимается равной = Н + 1,5 в;
б) схема 2 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина слоя сезонного оттаивания которого Н > 5 в. Свая принимается жестко заделанной в мерзлом грунте в сечении, расположенном на глубине 1,5 в; слой грунта, расположенный выше этого сечения, следует рассматривать как линейно-деформируемую среду с коэффициентом постели, возрастающим пропорционально глубине. Схему 2 допускается также применять и при Н5 в, если сезонно-оттаивающий слой сложен маловлажными крупнообломочными и песчаными грунтами, а также глинистыми грунтами со значениями показателя консистенции их в оттаявшем состоянии > 0,75 и количестве растительных остатков менее 5%;
в) схема 3 - свая погружена в пластичномерзлый грунт, используемый в качестве основания по принципу l, а также во все вечномерзлые грунты, используемые по принципу ll, с учетом указаний п. 4.20 главы СНиП II-18-76. Окружающий сваю грунт следует рассматривать как линейно-деформируемую среду с коэффициентом постели, возрастающим пропорционально глубине.
Расчет сваи по схемам 2 и 3 должен выполняться в соответствии с требованиями, изложенными в приложении к главе СНиП II-17-77, исходя из приведенной глубины погружения свай (величина безразмерная), определяемой по формуле:
= (15)
где - расчетная длина сваи, м, равная Н+ 1,5 в при расчетах по схеме 2 и равная фактической глубине погружения сваи при расчетах по схеме 3, отсчитываемая от поверхности грунта - при высоком ростверке или от подошвы ростверка - при низком ростверке;
- коэффициент деформации системы свая-грунт (1/м), определяемый по указаниям, приведенным в приложении к главе СНиП II-17-77, при расчетах по схеме 2, а также по схеме 3 в случаях, когда вечномерзлые грунты используются в качестве оснований по принципу II;
По результатам полевых испытаний свай при расчетах по схеме 3 в пластичномерзлых грунтах: при этом следует определять по формуле (41) главы СНиП II-18-76 при значении J, полученном в результате испытаний при условной стабилизации горизонтальных перемещений от статистической горизонтальной нагрузки в соответствии с ГОСТ 5686-78.
Примечания: 1. Расчет фундаментов мостов и водопропускных труб на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов следует производить в соответствии с требованиями, изложенными в п. 9.14 главы СНиП II-18-76.
2. Расчет свайных фундаментов (проектируемых по принципу I) на горизонтальные смещения, вызванные температурными деформациями ростверка, подлежит производить по схеме 2 при переменной глубине заделки, причем должны быть рассмотрены два расчетных случая:
а) для летне-осеннего периода, когда глубина сезоннооттаивающего слоя Н достигает своего наибольшего значения, в этом случае расстояние Н (м) от поверхности грунта до уровня жесткой заделки сваи принимается равным: Н= НZ+ (1,5 + Z) В, но не более
Н (16)
где Z= е - коэффициент, учитывающий влияние окружающего грунта на работу сваи от горизонтального усилия, вызванного температурной деформацией с усадкой бетона;
здесь е - основание натурального логарифма;
S - коэффициент учета размерности, равный 1 м.
Значения коэффициента Z допускается принимать равными:
|
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
Z
|
1,00 |
0,99 |
0,94 |
0,81 |
0,60 |
0,37 |
0,18 |
0,06 |
0 |
б) для зимне-весеннего периода, когда сезоннооттаивающий слой находится в мерзлом состоянии и свая принимается защемленной в грунте этого слоя на расстоянии Н (м) от поверхности грунта, равном Н= (1,5 + Z) в. Значение коэффициента для обоих случаев определяется по данным полевых испытаний, а при отсутствии опытных данных допускается назначать по указаниям, приведенным в приложении к главе СНиП II-18-77, принимая значения коэффициента К, МПам (ТС/м) равными:
К = аR при R 0,2 (20), (17)
К = а + а (R - R) при R > 0,2 (20), (18)
где R - расчетное давление на грунты основания, МПа (тс/м), принимаемое по табл. 1, 2 и 4 прил. 4 к главе СНиП по проектированию оснований и сооружений для первого случая расчета и по табл. 2 прил. 6 к главе СНиП II-18-76 для второго случая расчета:
а= 7,5 м; а = 1,5 МПа·м (150 тс/м);
а= 35 м - размерные коэффициенты;
R = 0,2 МПа (20 тс/м)
3. При наличии соответствующих опытных данных в расчетных схемах 2 и 3 допускается принимать постоянные по глубине значения коэффициентов постели сезоннооттаивающего слоя и вечномерзлого грунта.
6. Расчет глубины предварительного оттаивания
вечномерзлого грунта в основании здания или сооружения
Глубина предварительного оттаивания грунта Н определяется по номограмме на рис. 3.1 путем перемещения по одной из кривых номограммы, соответствующей значению , определяемому по формуле (19), вершины А, прямоугольного треугольника АВС с катетами, определяемыми по формулам (20) и (21) таким образом, чтобы катеты треугольника оставались параллельными осями координат, а вершина В совпала с указанной кривой. В этом случае ордината вершины А будет соответствовать значению Н. (В - ширина здания или сооружения в м).