При расчет прочности ствола сваи производят по следующим усилиям, действующим на глубине у от поверхности грунта:

а) продольной силе растянутых свай

; (59)

Рис. 32. Значение для свай:

1 - растянутых; 2 - сжатых

б) продольной силе сжатых свай

; (160)

в) изгибающему моменту, приближенно определяемому по формуле (96), где принимается d = lp, в тех случаях, когда lp >15ар, следует в формуле (96) принимать значение – d15ар.

7.79. Для районов распространения вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания предельное сопротивление растянутых Sut и сжатых Suc свай определяют с учетом касательных сил морозного пучения грунта (пп. 7.111-7.119).

В пучинистых грунтах низ ростверков располагают выше поверхности грунта.

РАСЧЕТ РАЗДЕЛЬНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

7.80. Значение Мfz, расчетной несущей способности раздельного фундамента на действие момента по грунту (рис. 33) при нагрузке, действующей в плоскости ху, принимают равным меньшей из величин, полученных по формулам (161)-(165):

а) по условию выпирания грунта над плитой растянутого блока

; (161)

б) по условию смятия грунта над плитой растянутого блока

; (162)

в) по сопротивлению сжатого блока

. (163)

В формулах (161)-(163)

Sut - предельное сопротивление растянутого блока (п. 7.81); Suc - предельное сопротивление сжатого блока (п. 7.82); ??cv - коэффициент условий работы (см п. 7.19); t - расстояние между центрами крепления опоры к блокам (см. рис. 33); lt; dt, lс и dc - размеры растянутого и сжатого блоков (см. рис. 33); G1 - сумма веса опоры и вертикальной составляющей от подвести; G2c и G2t - вес соответственно сжатого и растянутого блоков; G3с и G3t - вес грунта над уступами соответственно сжатого и растянутого блоков.

При определении веса фундамента вес единицы объема его части, расположенной ниже уровня грунтовой воды, снижают на 10 кН/м3.

Рис. 33. Схема раздельного фундамента

а - растянутый блок; б - сжатый блок

7.81. Значения Sut предельного сопротивления растянутого блока определяют:

а) по условию выпирания грунта над плитой блока

Sut = 0,5??d2t(2at + 2St + 2,7??dt)?? + G2t + G3t; (164)

б) по условию смятия над плитой блока

Sut = 0,6(atSta??tS??t)(??f + 4dt – 12) + G2t, (165)

где at; a't; St; S't - размеры (в плане) растянутого блока (см. рис. 33); ?? - коэффициент, принимаемый:

пески крупные и средней крупности, глина, суглинки и супеси твердые 0,4

пески мелкие, глины, суглинки и супеси тугопластичные 0,33

пески пылеватые, глины, суглинки и супеси мягкопластичные 0,25;

?? - вес единицы объема грунта засыпки кН/м3.

Значение ??f принимают по табл. 35.

Формулы (164) и (165) предусматривают послойное уплотнение грунта засыпки котлованов до плотности окружающего грунта.

7.82. Значение Suс предельного сопротивления сжатого

блока

Suс = (??f + 4dc – 2)acSc – G2t – G3t, (166)

где dc - расчетная глубина сжатого блока; ас и Sс - размеры (в плане) растянутого блока (см. рис. 33).

7.83. Значение Мfx расчетной несущей способности фундамента по грунту при нагрузке, действующей в плоскости yz, определяют по формуле

Мfx = Мft + Мfс, (167)

где Мft; Мfс - значение расчетной несущей способности соответственно для растянутого и сжатого блоков фундамента по грунту в плоскости yz (п. 7.84).

В случаях, когда конструкция прикрепления опоры к блоку исключает возможность передачи ему от опоры изгибающего момента в плоскости yz (например, при блоке, имеющем одну стойку, крепление опоры к которой осуществлено с помощью центрального болта), значение расчетного момента Мft и Мfс для этого блока при расчете по формуле (167) принимают равным нулю.

7.84. Значение Мft и Мfс определяют по формулам расчета ступенчатых фундаментов (102-114).

Вертикальная ось такого фундамента совпадает с вертикальной осью рассчитываемого блока.

Значения расчетной вертикальной силы Nd и эксцентриситета e принимают при расчете:

а) для растянутого блока

; (168)

; (169)

б) для сжатого блока

; (170)

. (171)

7.85. Значение расчетной несущей способности фундамента по грунту относительно оси z при одновременном действии момента также и относительно оси х определяют по формуле

. (172)

При заданном значении расчетной несущей способности фундамента по грунту в одной плоскости, например в плоскости ху, значение расчетной несущей способности фундамента по грунту в плоскости yz определяют по формуле

. (173)

Входящие в формулу (173) значения Мfz определяют по п. 7.80, а значение Mfx - по формуле (167).

7.86. При расчете прочности фундамента расчетную продольную силу в поперечных сечениях стоек принимают по всей длине постоянной и равной (рис. 34, a):

а) для растянутого блока

; (174)

б) для сжатого блока

. (175)

Рис. 34. Схема сил для расчета прочности раздельного фундамента:

a - расчетные схемы стоек; б - эпюры реакции грунта; 1 - растянутый блок; 2 - сжатый блок

7.87. Горизонтальные силы, приложенные к верху стоек блоков (см. рис. 34), принимают равными

; (176)

. (177)

7.88. Изгибающий момент в сечении стойки на глубине у от ее верха (см. рис. 34, а) при ?? ?? lot + 4,5арr для растянутой стойки и ?? ?? loc + 4,5арr для сжатой стойки определяют по формулам:

а) для растянутого блока

Mt = Nte??t + Fty; (178)

б) для сжатого блока

ct = -Nce??c + Fcy, (179)

где e??t, и e??c - эксцентриситеты вертикальных сил Nt и Nc в сечении стойки на глубине у.

При ?? ?? lot + 4,5арr для растянутой стойки и ?? ?? loc + 4,5арr для сжатой стойки в формулу (178) вместо у подставляют lot + 4,5арr, а в формулу (179) вместо у подставляют loс + 4,5арr.

Величина арr равна размеру среднего сечения стойки блока в плоскости действия внешнего момента Мd.

7.89. Усилия в плитах блоков при расчете их прочности определяют от вертикальных сил Nt (или Nс) и моментов Мt (или Мс), передаваемых плитам в центрах стоек блоков (см. рис. 34). Реакцию грунта при этом определяют по формулам внецентренного сжатия.

7.90. При проектировании блочных фундаментов допускается применение в одном фундаменте растянутых и сжатых блоков, подошва которых расположена на разной глубине.

РАСЧЕТ АНКЕРОВ

7.91. Закрепление анкеров в грунте считается обеспеченным, если величина расчетного усилия Тd (рис. 35) удовлетворяет условию

Тd ?? Tf, (180)

где Тf - значение расчетной несущей способности анкера по грунту.

7.92. Значение Тf несущей способности анкера по грунту принимают равным меньшей из величин:

; (181)

, (182)

где Nfa - расчетная несущая способность анкера по грунту на действие выдергивающего усилия (п. 7.93); Мfa - расчетная несущая способность анкера по грунту на действие момента, определяемая по формулам расчета одиночных призматических фундаментов (пп. 7.15-7.36), при этом подставляют значение Nd = 0; ?? - угол наклона усилия Тd к горизонтали; Ha - плечо силы Тd относительно расчетной поверхности грунта (см. рис. 35).

При плече Ha = 0, т. е. при действии горизонтальной составляющей усилия в анкере в уровне расчетной поверхности грунта, значение Tf расчетной несущей способности анкера по грунту вместо формулы (182) следует определять из выражения

, (183)

здесь Ffa - расчетная несущая способность анкера по грунту на действие горизонтальной силы (п. 7.94).

7.93. Значение Nfa расчетной несущей способности анкера по грунту на действие выдергивающего усилия определяют по формуле

Nfa = kg??cvPada??g + 0,9Ga; (184)

kg - коэффициент однородности, принимаемый равным 0,5; ??cv - коэффициент условий работы (см. п. 7.19); pa - периметр поперечного сечения анкера; при анкере таврового, двутаврового или трехлучевого сечений периметр определяют по контурам, показанным на рис. 20 жирными линиями; ??g - предельное значение удельного сопротивления трения грунта по боковой поверхности анкера, принимаемое при закапываемом анкере по п. 7.2,6, а при свайном - по п. 7.61; Ga - вес анкера.

Рис. 35. Схема вертикального анкера:

1 - расчетная поверхность; 2 - анкер

В пучинистых грунтах районов распространения вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания при определении величины Nta необходимо учитывать касательные силы морозного пучения грунта (пп. 7.111-7.119).

7.94. Значение Ffa расчетной несущей способности анкера по грунту на действие горизонтальной силы (горизонтальной составляющей усилия в анкере) определяют по формуле

Ffa = Foa??cc??ct??cg, (185)

где Foa - значение расчетной несущей способности условного анкера по грунту на действие горизонтальной силы (п. 7.95).

7.95. Значение F°a расчетной несущей способности условного анкера по грунту на действие горизонтальной силы при Ha = 0 определяют по формуле

Foa =0,13Rdd3a, (186)

где Rd - коэффициент пропорциональности (ч. 7.28).

7.96. При расчете прочности анкера расчетные усилия в его поперечных сечениях подсчитывают по тем же формулам, по которым определяют внутренние усилия в сечениях призматического фундамента (пп. 7.40-7.44).

При этом продольную силу в поперечных сечениях анкера (по всей его длине) принимают равной

Nda = Tdsin??. (187)

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ В ОСОБЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Расчет фундаментов опор контактной сети на горизонтальную нагрузку в пучинистых грунтах

7.97. Расчет фундаментов опор контактной сети на горизонтальную нагрузку (боковую устойчивость) в условиях вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания следует выполнять для летних и зимних условий.

7.98. К районам с глубоким сезонным промерзанием относится территория Восточной Сибири (Забайкалье и Дальний Восток) с глубиной сезонного промерзания более 2 м.

7.99. Расчет одиночных призматических фундаментов, в том числе с лежнями и анкерными плитами (башмаками), в условиях вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания выполняют в соответствии с указаниями, приведенными в пп. 7.15-7.44 с учетом следующих особенностей:

а) при расчете фундаментов, установленных на откосе земляного полотна, для зимних условий учитывают горизонтальную составляющую силу морозного пучения грунта Fs, направленную нормально к боковой поверхности фундамента, приложенную на глубине, равной 1/3 активного слоя пучения hs (рис. 36);

б) сопротивление грунта по подошве фундамента (или анкерной плиты) как для зимних, так и для летних условий не учитывают, т. е. принимают Nd = 0.

7.100. Значение Fs горизонтальной силы морозного пучения грунта

, (188)

где ??max - максимальное горизонтальное напряжение, вызванное морозным пучением грунта, действующее нормально к боковой поверхности фундамента (см. рис. 36), принимаемое по табл. 42; hs - глубина активного слоя пучения грунта, принимаемая равной 2/3 нормативной глубины промерзания hf или оттаивания ht согласно требованиям СНиП II-18-76; bf - ширина фундамента.

7.101. Значение Мf расчетной несущей способности призматических фундаментов по грунту на действие моментов внешних нагрузок для летних и зимних условий определяют по формуле (65) или (70). При определении величины несущей способности фундамента Мf и зависимости от соотношений глубин талого ht или мерзлого hf слоя грунта и глубины заложения фундамента d возможны следующие случаи заделки фундамента:

а) для летнего периода:

при наличии толщин талого слоя ht больше глубины заложения фундамента d на участках, где слой сезоннопромерзающего-оттаивающего грунта не сливается с вечномерзлой толщей или вечномерзлые грунты отсутствуют, т. е. ht > d;

при наличии в пределах нижней зоны глубины заложения фундамента слоя вечномерзлого грунта на участках, где слой сезоннопромерзающего-оттаивающего грунта сливается с вечномерзлой толщей, т. е. при ht < d;

Рис. 36. Схема учета нормальной составляющей сил морозного пучения грунта на откосе

б) для зимнего периода:

при наличии в пределах нижней зоны глубины заложения фундамента d слоя талого грунта на участках, где слон сезоннопромерзающего-оттаивающего грунта не сливается с вечномерзлой толщей или вечномерзлые грунты отсутствуют, т. е. при hf < d;

при наличии толщи мерзлого грунта hf больше глубины заложения фундамента на участках, где слой сезоннопромерзающего-оттаивающего грунта сливается с вечномерзлой толщей, т. е. при hf > d.

7.102. Для зимнего периода возможны два сочетания нагрузок:

горизонтальная составляющая сил морозного пучения грунта Fs, действует в одном направлении с эксплуатационной нагрузкой Fo (рис. 37, а);

горизонтальная составляющая сил морозного пучения грунта Fs действует в разных направлениях с эксплуатационной нагрузкой F0 (рис. 37, б).

7.103. Расчетную несущую способность Мf условного фундамента, расположенного в двух различающихся по несущей способности слоях грунта, определяют по следующим формулам:

а) когда ось поворота фундамента расположена в пределах верхнего слоя

, (189)

уо - глубина сил поворота фундамента, равная

; (190)

б) когда ось поворота фундамента расположена в пределах нижнего слоя

, (191)

где

, (192)

где h1 - расчетная толщина верхнего слоя; Н - высота приложения равнодействующей горизонтальных эксплуатационных нагрузок (от расчетной поверхности грунта); R1; R2 - значения коэффициентов пропорциональности, характеризующих изменения давления грунта от глубины, соответственно для верхнего и нижнего слоев; Pt; Рd; Рр - расчетные сопротивления соответственно верхнего и нижнего лежней, а также анкерной плиты (башмака) действию горизонтальной нагрузки; dt; dd; dp - глубины расположения от расчетной поверхности грунта соответственно верхнего и нижнего лежней, а также анкерной плиты.

7.104. Формула (189) применима, когда выполняется условие

dt ?? yo ?? h1. (193)

Здесь yо определяют по формуле (190).

При невыполнении левого неравенства условия (193) следует пользоваться формулой

. (194)

Невыполнение правого неравенства условия (193) свидетельствует о том, что ось поворота фундамента расположена в пределах нижнего слоя и фундамент следует рассчитывать по формуле (191).

7.105. Формула (191) применима, когда выполняется условие

h1 ?? yo ?? dp. (195)

В данном случае уо находят по формуле (192).

При невыполнении правого неравенства условия (195) следует пользоваться формулой