Страница 16: ВСН 141-90. СН 141-90. Нормы проектирования контактной сети (41661)

. (196)

Рис. 37. Расчетная схема определения несущей способности фундамента па действие горизонтальной нагрузки Р:

a - при действии нагрузки Р и силы Np в одном направлении; б - то же в разных направлениях; 1 - фактическая поверхность грунта; 2 - расчетная поверхность грунта

При использовании формулы (194) yo = dt, а при использовании формулы (196) yo = dp.

При наличии одного верхнего лежня в формулы (189)-(196) следует подставлять значение Рd = 0, а при наличии нижнего лежня Pt = 0; при установке опоры без анкерной плиты (башмака) следует принимать Рp = 0.

7.106. Формулы (189)-(196) применимы как при расчете фундаментов для летних, так и для зимних условий с учетом следующих положений:

при расчете фундаментов для летних условий принимают Fs = 0;

при расчете для летних условий принимают h1 = ht при наличии в пределах нижней зоны глубины заложения фундамента d слоя вечномерзлого грунта (п. 7.101);

при расчете фундаментов для зимних условий принято направление Fs, совпадающее с направлением эксплуатационных нагрузок (см. рис. 37, а), когда Fs действует в разных направлениях с эксплуатационной нагрузкой (см. рис. 37, б), следует принимать величину Fs со знаком минус;

при расчете для зимних условий принимают h1 – hf при наличии в пределах нижней зоны глубины заложения фундамента d слоя талого грунта (п. 7.101);

при расчете фундаментов для летнего периода при ht > d и для зимнего при hf > d в пределах глубины заложения фундамента возможны случаи расположения фундамента как в одном слое грунта, обладающем по всей глубине d одинаковой несущей способностью, так и в двух различающихся по несущей способности слоях грунта. Например, для зимнего периода характеристики верхнего слоя мерзлого грунта в пределах деятельного слоя (сезонного промерзания) могут отличаться от характеристик нижнего слоя вечномерзлого грунта;

при расчете фундаментов, находящихся в однородном слое с одинаковой несущей способностью, характеризующейся по всей глубине коэффициентом пропорциональности R, следует принимать h1 = d, R1 = R2 = Rg.

7.107. Значение коэффициента пропорциональности Rg (в том числе R1 и R2), характеризующего изменение давления грунта, как для летнего, так и для зимнего периода, определяют по формуле (76).

7.108. Значение характеристик Rut и Сt талого грунта для летнего и зимнего периодов принимают по табл. 38.

Таблица 38

Примечание. Для неблагоприятных участков значения характеристик грунтов следует уменьшать на 25 %.

7.109. Значения характеристик Ruf, Сf и ??smax мерзлого грунта верхнего деятельного слоя (в пределах глубины сезонного промерзания-оттаивания) для зимнего периода принимают по табл. 39.

Таблица 39

Примечание. В числителе приведены значения для условно-благоприятных участков, в знаменателе - для неблагоприятных.

Классификация участков земляного полотна в зависимости от условий морозного пучения грунта, влияющих на устойчивость опор контактной сети, приведены в приложении 7.

7.110. Расчетное сопротивление лежней Pt и Рd, а также анкерной плиты Рp определяют по формулам:

Pt = Rtdt(lt - bf); (197)

Pd = Rddd(ld - bf); (198)

Pp = Rpdp(lp - bf), (199)

где lt; ld; lp - соответственно длина верхнего и нижнего лежней, а также размер анкерной плиты, определяемый перпендикулярно плоскости действия нагрузки; bf - ширина опоры соответственно в месте установки верхнего и нижнего лежней, а также анкерной плиты.

Значение коэффициентов пропорциональности Rt, Rd и Rp определяют подстановкой в формулу (76) вместо величины bf соответственно ширины (размера по вертикали) верхнего и нижнего лежней bt и bd, а также анкерной плиты bр (см. рис. 37).

Расчет фундаментов опор контактной сети па воздействие сил морозного пучения

7.111. Расчет фундаментов опор контактной сети на выпучивание выполняют в соответствии с требованиями СНиП II-18-76.

Проверка устойчивости закопанных и свайных фундаментов опор контактной сети на выпучивание выполняется по формуле

, (200)

где N - нормативное значение постоянной вертикальной нагрузки на опору; G - нормативное значение веса опоры и фундамента, включая вес грунта на уступах анкерной плиты (башмака); Qt - расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его о талый слой грунта; Qf – то же вследствие смерзания его с вечномерзлым грунтом; ??s - нормативное значение касательной силы морозного пучения грунта; As - площадь боковой поверхности части фундамента, находящейся в пределах активной зоны пучения грунта; nv; п1 - коэффициенты перегрузки соответственно вертикальной постоянной нагрузки и массы конструкции с грунтом на уступах, принимаемые равными 0,9; ????c - коэффициент условий работы, равный 1,0; noks - произведение коэффициентов соответственно перегрузки и снижения подъемной силы пучения грунта вследствие вертикального давления на нижележащие слои грунта от увеличивающегося в объеме промерзающего слоя пучинистого грунта, принимаемое равным: noks = 1,0 - для нераздельных центрифугированных конических опор и фундаментов с анкерными плитами (башмаки), noks = 1,1 - для призматических свайных фундаментов; ??g - коэффициент надежности, принимаемый равным 1.1.

7.112. Нормативное значение касательной силы морозного пучения грунта ??s принимают на основании опытных данных. При отсутствии опытных данных допускается принимать ??s = 60 кН/м2 - на условно-благоприятных участках; ??s = 80 кН/м2 - на неблагоприятных участках.

7.113. Площадь As = Pfhs, где Рf - периметр поперечного сечения части фундамента, находящейся в пределах активной зоны пучения грунта.

Глубину активной зоны пучения грунта hs следует определять по п. 7.100.

7.114. При проверке устойчивости фундаментов опор контактной сети на выпучивание могут быть два расчетных случая:

а) нижняя часть фундамента заделана в вечномерзлый грунт (рис. 38, а);

б) нижняя часть фундамента находится в пределах талого слоя грунта (рис. 38, б).

Для первого расчетного случая значения сил Qt и Qf определяют по формулам

Qt = ??tAt; (201)

Qf = RсопAf + RdisAg, (202)

где ??t - расчетное сопротивление трения талого слоя грунта, принимаемое для закапываемых фундаментов по опытным данным; при отсутствии опытных данных допускается принимать: для глинистых грунтов 20, для песчаных 30 кН/м2; At - часть площади боковой поверхности трения талого слоя грунта, находящейся ниже глубины промерзания; Rсоп - расчетное сопротивление мерзлых грунтов сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом, принимаемое по табл. 3 приложения 6 СНиП II-18-76; Rdis - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по грунту, принимаемое по табл. 4 приложения 6 СНиП II-18-76; Аf - площадь поверхности сдвига смерзшегося грунта с поверхностью фундамента; Ag - площадь поверхности сдвига мерзлого грунта внутри грунтового массива.

Для второго случая Qf = 0.

7.115. Для фундамента с анкерной плитой (башмаком) площади Af, At и Аg следует определять по формулам:

At = Pp(hpf - hf);(203)

Af = Ppbp; (204)

Ag = Pp(d – hpf - bp), (205)

где Рр - периметр горизонтального сечения анкерной плиты; hpf - глубина залегания поверхности вечномерзлого грунта.

Для фундамента без анкерной плиты Ag = 0, a At и Af определяют по формулам

At = Pf(hpf - hf);(206)

Af = Pf(d - hpf), (207)

где Рf - периметр поперечного сечения части фундамента, находящейся соответственно в пределах талого и вечномерзлого грунта.

Рис. 38. Расчетная схема на выпучивание фундамента с анкерной плитой:

a - при заделке фундамента в вечномерзлый грунт; б - то же в талый грунт; I, II, III - соответственно сезонномерзлый, талый м мерзлый грунт

Рис. 39. Расчетная схема проверки на выпучивание свай (обозначения см. на рис. 38)

7.116. При проверке устойчивости на выпучивание фундаментов из призматических свай (рис. 39):

Qt = kg????tiAti; (208)

Qf = ??RсопAfi, (209)

где ??ti - нормативное (предельное сопротивление трения только талого слоя грунта по боковой поверхности сваи для i-го слоя, принимаемое по графику (см. рис. 30); Rсоп - расчетное сопротивление слоя мерзлых грунтов сдвигу по поверхности смерзания со свай, принимаемое по табл. 3 приложения 6 СНиП II-18-76; Аti; Аfi - соответственно площади поверхности трения талого слоя грунта и поверхности сдвига мерзлого грунта по боковой поверхности сваи для i-гo слоя; kg - коэффициент однородности, принимаемый равным 0,7.

При заглублении низа сваи выше поверхности вечномерзлого грунта (см. рис. 39) Qf = 0.

7.117. Проверку устойчивости на выпучивание анкеров для крепления оттяжек анкерных опор выполняют по формуле (200). При этом вместо N принимают значение вертикальной выдергивающей составляющей нормативного усилия в оттяжке Tn, равное N = Tnsin?? (со знаком минус, а коэффициент перегрузки nv - равным 1,1).

7.118. При установке опор контактной сети с противопучинными мероприятиями (засыпкой пазух котлованов дренирующим грунтом, путем покрытия полимерной пленкой с консистентной смазкой и т. п.) значения касательных сил морозного пучения грунта ??s, снижают на 50 %.

7.119. Конструкции фундаментов опор контактной сети, устанавливаемые в пучинистых грунтах районов распространения вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания, следует проектировать с учетом специальных мероприятий против воздействия морозного пучения.

Наиболее эффективными являются следующие меры борьбы с выпучиванием грунтов:

замена пучинистых грунтов, окружающих фундамент, непучинистыми (песками большой и средней купности, гравием, галечником и другим крупнообломочным материалом) с устройством ограждения, предотвращающего заиливание дренирующего грунта засыпки, и отводом поверхностных вод;

применение анкерных плит;

обмазка или обмотка боковых граней фундамента в зоне активного пучения материалами, которые не смерзаются с грунтом (многослойной полиэтиленовой пленкой с консистентной смазкой и др.).

Снижение сил морозного пучения грунта следует обеспечивать путем:

уменьшения поперечного сечения фундамента в зоне пучения грунта и увеличения глубины и периметра сечения в зоне анкеровки;

применения гладких наружных граней фундамента, вертикальных или наклонных (конических или пирамидальных, сужающихся кверху), без выступов и пазух в пределах зоны сезонно-мерзлого грунта.

Расчет закрепления опор контактной сети в скальных грунтах

7.120. Опоры контактной сети в зависимости от прочности и трещиностойкости скальных грунтов закрепляют двумя основными способами:

а) с разработкой котлованов и последующей установкой в них нераздельных опор (рис. 40, а);

б) с помощью анкерных болтов, закрепленных в скале (рис. 40, б).

В скальных грунтах I группы рекомендуется устанавливать опоры в разрабатываемые котлованы, в грунтах II группы - с помощью анкерных болтов.

Классификация скальных грунтов приведена в приложении 8.

7.121. Расчет одиночных фундаментов опор контактной сети в скальных грунтах производят в соответствии со следующими основными положениями (рис. 41):

а) фундамент, закрепленный в скальном грунте, рассматривается как стержень, погруженный на глубину d в упругое полупространство;

б) давление фундамента (стержня) на упругую среду передается с помощью двух условных связей, расположенных на расстоянии d от концов стержня;

в) давление на упругую среду (грунт) от каждой связи передается равномерно на площадку шириной, равной ширине фундамента bf и высотой d;

г) значение коэффициента поперечной деформации среды принимается усредненным и равным 0,3.

7.122. Угол наклона ?? фундамента или опоры, установленной в скальном грунте с обратной засыпкой пазух котлована крупнообломочным грунтом, должен удовлетворять условию

, (210)

где ??с - перемещение верха опоры на уровне контактного провода, принимаемое равным 35 мм в соответствии с п. 7.4; Нс - высота контактного провода от расчетной поверхности грунта.

Рис. 40. Схема установки опор в скальном грунте:

а - с разработкой котлованов; б - с помощью анкерных болтов; 1 - опора; 2 - бетонный оголовок; 3 - засыпка; 4 - стальной башмак; 5 - бетонная подготовка; 6 - анкерные болты

Угол наклона ?? определяют по формуле

, (211)

Мп - нормативный момент в уровне поверхности грунта; ??cf - коэффициент условий работы, учитывающий влияние формы поперечного сечения фундамента, принимаемый для прямоугольного или двутаврового сечения равным 1, для круглого - 0,9; ??f - коэффициент, определяемый по графику (рис. 42); вf - ширина фундамента; Е - модуль упругости грунта засыпки пазух котлована между стенками фундамента и котлована, принимаемый по табл. 40.

Рис. 41. Расчетная схема заделки фундамента в скальном грунте:

1, 2 - условные связи

Рис. 42. График определения коэффициента ??f

Таблица 40