Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

где k_o - коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от значений t_f,n и l_f/l_th;

здесь t_f,n - продолжительность периода с отрицательной среднесуточной температурой воздуха, сут, принимаемая по СНиП 2.01.01-82;

l_f и l_th - теплопроводность соответственно мерзлого и талого грунта.

Таблица 1

Коэффициент k₀

l_f/l_th

Значения коэффициента k₀ при t_f,n, сут

200

225

250

275

300

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,1

0,87

0,96

0,98

0,99

1,0

1,2

0,78

0,93

0,97

0,99

1,0

1,3

0,72

0,90

0,96

0,99

1,0

3. Среднегодовая температура вечномерзлого грунта на его верхней поверхности Т_о, °С, определяется расчетом по условию обеспечения требуемых значений расчетной температуры грунтов в основании сооружения (п. 4.12) с учетом мерзлотно-грунтовых и климатических условий участка строительства. Допускается принимать значение Т_о по табл. 2 в зависимости от среднегодовой температуры грунта Т_о, ширины сооружения В и глубины заложения фундаментов z с учетом температуры начала замерзания грунта T_bf.

Таблица 2

Значение температур

Значения , °С

Ширина сооружения В, м

Значения , °С, для фундаментов

столбчатых при глубине заложения z, м

свайных при глубине заложения z, м

1

2

5

7

10

-0,5

12

24

-10

-8

-3,5

-2,5

-5

-3,5

-3

-2,5

-2,5

-2

-1

12

24

-10

-8

-3

-2,5

-4

-3,5

-2,5

-2

-1,5

-1,5

-2

12

24

-9

-7

-2

-2

-3

-3

-1,5

-2

-1

-1

-5

12

24

-6,5

-6

-1

-1

-1

-2

-1

-1

-1

-1

-8

12

24

-3

-4

-1

-1

-1

-1

-1

-1

-1

-1

Примечания: 1. Глубина заложения фундаментов z отсчитывается от уровня верхней поверхности вечномерзлого грунта.

2. При среднегодовой температуре наружного воздуха T_out выше табличных значений  в расчетах следует принимать .

4. Установленная расчетом по указаниям п. 2 среднегодовая температура воздуха в подполье Т_с,а при естественном вентилировании подполья за счет ветрового напора обеспечивается подбором модуля его вентилирования М, определяемого соотношением

M = A_n/A_b,                                                                   (2)

где A_n -  для подполий с продухами - общая площадь продухов; для открытых подполий - площадь, равная произведению периметра здания на расстояние от поверхности грунта или отмостки до низа ростверка свайного фундамента или фундаментных балок, м²;

A_b - площадь здания в плане по наружному контуру, м³.

Примечание. При отношении высоты подполья h_c к ширине здания В менее 0,02 следует применять вентиляцию с механическим побуждением.

5. Модуль вентилирования М, необходимый для обеспечения расчетной температуры воздуха в подполье Т_с,а при его естественном вентилировании, вычисляется по формуле

,                             (3)

где k_c - коэффициент, принимаемый в зависимости от расстояния между зданиями а и их высоты h равным:

1,0 при а ³ 5h

1,2 при а = 4h

1,5 при а £ 3h

T_in - расчетная температура воздуха в помещении, °С;

T_out - среднегодовая температура наружного воздуха, °С;

R_o -  сопротивление теплоотдаче перекрытия над подпольем, м²×°С/Вт, (м²×ч×°С/ккал);

C_n - объемная теплоемкость воздуха, принимаемая равной 1300 Дж/(м³×°С)[0,31 ккал(м³×°С)];

k_a -  обобщенный аэродинамический коэффициент, учитывающий давление ветра и гидравлические сопротивления, принимаемый равным: для сооружений прямоугольной формы - k_a = 0,37; П-образной формы - k_a = 0,3; Т-образной формы - k_a = 0,33 и L-образной формы - k_a = 0,29;

V_a -  средняя годовая скорость ветра, м/с, (м/ч);

Ã-  безмерный параметр: для открытых подполий принимается равным 0; для подполий с продухами определяется по формуле

,                                                                (4)

здесь A_z - площадь цоколя для подполий с продухами, м²;

R_z - сопротивление теплопередаче цоколя, м²×°С/Вт, (м²×ч×°С/ккал);

x -   параметр, учитывающий влияние расположенных в подполье коммуникаций на его тепловой режим, °С, определяемый по формуле

,                                               (5)

здесь n -  число трубопроводов;

l_pj - длина j-го трубопровода, м;

T_pj - температура теплоносителя в j-ом трубопроводе, °С;

t_pj - время работы j-го трубопровода в течение года, сут;

t_y - продолжительность года, равная 365 сут;

R_pj - сопротивление теплопередаче теплоизоляции j-го трубопровода м×°С/Вт, (м×ч×°С/ккал);

 - коэффициент потери напора на отдельных участках подполья, принимаемый по табл. 3.

Таблица 3

Коэффициент

Участок подполья

Вход с сужением потока

0,50

Жалюзийная решетка

2,00

Поворот потока на 90°

1,32

Вход с расширением потока

0,64

Приложение 5 Обязательное Расчет оснований при строительстве по способу стабилизации верхней поверхности вечномерзлых грунтов 1. При строительстве по способу стабилизации верхней поверхности вечномерзлого грунта (п. 3.27) глубина заложения фундаментов d, м, должна удовлетворять условию

h_th - 2 ³ d ³ d_f,n + 1,                                                   (1)

где h_th -  глубина залегания верхней поверхности вечномерзлого грунта, м, на начало эксплуатации сооружения;

d_f,n - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м.

2. Расчет оснований фундаментов по несущей способности и деформациям следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и настоящих норм.

Проверку фундаментов на устойчивость и прочность на воздействие сил морозного пучения грунтов необходимо производить согласно указаниям пп. 4.40-4.44, принимая расчетную глубину сезонного промерзания грунта d_f = d_f,n +1, м.

3. Требуемый температурный режим грунтов оснований обеспечивается холодным подпольем, модуль вентилирования которого М определяется по формуле (3) обязательного приложения 4, принимая среднегодовую температуру воздуха в подполье T_c,a, °С, равной

,                                      (2)

где b_f - коэффициент, определяемый по графикам черт. 1 в зависимости от значений параметров x_f и y_f определяемых по формулам:

x_f = (d_f,n + 1)/B;                                                            (3)

,                                                      (4)

где t_u - расчетный срок эксплуатации сооружения, с (ч).

Черт. 1. Графики для определения коэффициента b_f

Остальные обозначения те же, что в формулах обязательного приложения 4.

4. Положение верхней поверхности вечномерзлого грунта под сооружением при принятой п. 3 расчетной температуре воздуха в подполье Т_с,а должно быть проверено расчетом по глубине оттаивания грунта под сооружением Н, определяемой в соответствии с указаниями п. 5 рекомендуемого приложения 8, принимая в формуле (15) этого приложения значение T_in = Т_с,а + 1,1 °С и коэффициент a_R = 0.

В случае, если при полученной расчетом глубине оттаивания грунта Н (считая от поверхности вечномерзлого грунта), осадка основания превысит предельно допустимое для данного сооружения значение, следует предусматривать дополнительные мероприятия по регулированию глубины оттаивания основания.

Приложение 6 Рекомендуемое Расчет свайных фундаментов на действие горизонтальных сил и изгибающих моментов 1. При расчете свайных фундаментов на действие горизонтальных сил и изгибающих моментов следует рассматривать следующие расчетные схемы:

схема 1 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина сезонного оттаивания которого d_th £ 5b, где b - размер поперечного сечения сваи в направлении действия горизонтальной силы; свая принимается жестко заделанной в вечномерзлый грунт в сечении на глубине 1,5b от его верхней поверхности, сопротивление вышерасположенных слоев грунта не учитывается, расчетная длина сваи l принимается равной d_th + 1,5b;

схема 2 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина сезонного оттаивания которого d_th > 5b, условия заделки сваи в вечномерзлый грунт те же, что и в схеме 1, а вышерасположенные грунты рассматриваются, как линейно-деформируемая среда с коэффициентом постели, возрастающим пропорционально глубине; схему 2 допускается также принимать при d_th £ 5b, если сезоннооттаивающий слой сложен маловлажными крупнообломочными и песчаными грунтами, а также пылевато-глинистыми грунтами с показателем текучести в талом состоянии I_L ³ 0,75;

схема 3 - свая погружена в пластичномерзлый грунт, а также в случаях использования вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II; окружающие сваю грунты рассматриваются как линейно-деформируемая среда с коэффициентом постели, возрастающим пропорционально глубине от поверхности грунта.

Расчет свай по указанным схемам следует выполнять в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03-85 исходя из приведенной глубины погружения свай d, определяемой по формуле

d = da_e,                                                                 (1)

где d -  расчетная глубина сваи, равная d_th + 1,5b при расчетах по схеме 2 и равная фактической глубине погружения сваи при расчетах по схеме 3, отсчитываемая от поверхности грунта при высоком ростверке и от подошвы ростверка - при низком ростверке;

a_e -  коэффициент деформации системы «свая-грунт», 1/м, определяемый:

в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 при расчетах по схемам 1 и 2, а также по схеме 3 в случаях, когда вечномерзлые грунты используются в качестве основания по принципу II;

по результатам полевых испытаний свай при расчете свайных фундаментов в пластичномерзлых грунтах по схеме 3; значение a_e в этом случае допускается определять по формуле (44) при условной стабилизации горизонтальных перемещений u_o испытываемой сваи.

Примечание. Расчет фундаментов опор мостов на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84 с учетом указаний п. 9.17.

Расчет свайных фундаментов на горизонтальные смещения, вызванные температурными деформациями ростверков, следует производить по схеме 2, принимая расчетную глубину погружения свай (считая от поверхности грунта до уровня жесткой заделки) по формуле