Расчет оснований по деформациям следует производить на основные сочетания нагрузок и воздействий; расчет по несущей способности - на основные и особые сочетания нагрузок и воздействий.
4.4. Нагрузки и воздействия, передаваемые на основания сооружением, следует устанавливать расчетом в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 с учетом указаний СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.02.03-85, а для оснований опор мостов и труб под насыпями - согласно СНиП 2.05.03-84.
При использовании вечномерзлых грунтов по принципу I, если грунты основания находятся в твердомерзлом состоянии, а также в случаях, предусматриваемых СНиП 2.02.01-83, нагрузки и воздействия на основание допускается назначать без учета их перераспределения надфундаментными конструкциями сооружения.
При использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II нагрузки на основание следует определять, как правило, с учетом совместной работы основания и сооружения.
4.5. Нагрузки и воздействия, которые по СНиП 2.01.07-85 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете мерзлых оснований по несущей способности должны относиться к кратковременным, а при расчете оснований по деформациям - к длительным.
Воздействия, вызванные осадками грунтов при предусмотренном в проекте оттаивании их в процессе эксплуатации сооружения, следует относить к длительным; воздействия, связанные с возможным протаиванием и просадками грунтов при нарушениях эксплуатационного режима сооружения, - к особым.
Расчет оснований и фундаментов при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I
4.6. Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия
F Fu/n, (2)
где F - расчетная нагрузка на основание;
Fu - несущая способность (сила предельного сопротивления) основания, определяемая расчетом (п. 4.7), а для оснований свайных фундаментов - расчетом или по данным полевых испытаний свай (п. 4.16);
n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемые в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 в зависимости от вида и класса ответственности сооружения, а для оснований опор мостов - согласно СНиП 2.05.03-84 и указаниям п. 9.13 настоящих норм.
4.7. Несущая способность основания Fu, кН (кгс), вертикально нагруженной висячей сваи или столбчатого фундамента определяется по формуле
, (3)
где t - температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, определяемый по указаниям п. 4.10;
с - коэффициент условий работы основания, принимаемый по указаниям п. 4.9;
R - расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, кПа (кгс/см2), определяется согласно указаниям п. 4.8;
А - площадь подошвы столбчатого фундамента или площадь опирания сваи на грунт, м2 (см2), принимаемая для сплошных свай равной площади их поперечного сечения (или площади уширения), для полых свай, погруженных с открытым нижним концом, - площади поперечного сечения сваи брутто при заполнении ее полости цементно-песчаным раствором или грунтом на высоту не менее трех диаметров сваи;
Raf,i - расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента в пределах (i-го слоя грунта, кПа (кгс/см2), определяемое согласно указаниям п. 4.8;
Аaf,i - площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, а для столбчатого фундамента - площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью фундамента, м2 (см2);
n - число выделенных при расчете слоев вечномерзлого грунта.
При однородных по составу вечномерзлых грунтах несущую способность основания висячей сваи допускается определять по формуле
Fu = ??tc(RA + Raf + Aaf), (4)
где Raf - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу на поверхности смерзания, кПа (кгс/см2), при средней по длине сваи (эквивалентной) температуре вечномерзлого грунта Те (п. 4.12.);
Аaf - площадь смерзания сваи с вечномерзлым грунтом, м2 (см2).
Примечания: 1. При расчете несущей способности основания столбчатого фундамента силы смерзания грунта, определяемые вторым слагаемым формулы (3), учитываются только при условии выполнения обратной засыпки пазух котлована влажным грунтом, что должно быть отмечено в проекте.
2. В случаях, когда слой сезонного промерзания - оттаивания не сливается с вечномерзлым грунтом, несущую способность свай в пределах немерзлого слоя грунта допускается учитывать по СНиП 2.02.03-85. При этом должны быть предусмотрены меры по стабилизации верхней поверхности вечномерзлого грунта.
4.8. Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента R и расчетные сопротивления мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания фундамента Raf устанавливаются по данным испытаний грунтов, проводимых в соответствии с ГОСТ 24586-81, с учетом коэффициента надежности по грунту g, принимаемому согласно указаниям п. 2.8, и расчетных температур грунта основания Тm, Tz и Те, определяемых теплотехническим расчетом по указаниям п. 4.12.
По результатам испытаний грунтов шариковым штампом или на одноосное сжатие расчетные значения R, кПа (кгс/см2), вычисляются по формуле
R = 5,7cn/g + Id, (5)
где cn - нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа (кгс/см2), принимаемое равным: cn = cn,eg при испытаниях грунтов шариковым штампом и cn = 0,5n - при испытаниях на одноосное сжатие, где cn,eg и n - соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию;
I - расчетное значение удельного веса грунта, кН/м3 (кгс/см3);
d - глубина заложения фундамента, м (см).
В случаях, предусмотренных п. 2.9, расчетные значения R и Raf допускается принимать по таблицам рекомендуемого приложения 2.
При расчетах несущей способности оснований значения R следует принимать: для свайных фундаментов - при расчетной температуре грунта Tz на глубине z, равной глубине погружения сваи; для столбчатых фундаментов - при расчетной температуре грунта Tm на глубине заложения подошвы фундамента.
Расчетные сопротивления сдвигу Raf,i следует принимать: для свайных фундаментов - при температуре грунта Tz на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов - при температуре грунта Tm на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента.
При расчетах по формуле (3) значения Raf принимается при средней (эквивалентной) температуре грунта Те (п. 4.12).
Для буроопускных свай расчетное сопротивление сдвигу необходимо принимать наименьшим из значений сдвига по поверхности смерзания сваи Raf и сдвига по грунту или буровому раствору Rsh; для буронабивных свай - по значению Rsh. При расчете несущей способности комбинированных свай (деревометаллических, сборно-монолитных и др.) значения Raf следует принимать с учетом неодинаковой прочности смерзания с грунтом их различных элементов в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 2.
Для свай, опираемых на песчано-щебеночную подушку высотой не менее трех диаметров скважины, расчетное значение R допускается принимать для грунта подушки, а значение А - равным площади забоя скважины. При опирании свай на льдистые грунты с льдистостью i 0,2 расчетные значения R следует принимать с понижающим коэффициентом ni = 1 - ii.
Для кратковременных нагрузок с временем действия t, равным или меньшим продолжительности перерывов между ними, расчетные значения R и Raf допускается принимать с повышающим коэффициентом nt (кроме опор мостов) в соответствии с данными табл. 2.
Таблица 2
|
Время действия нагрузки t, ч |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
1 |
2 |
8 |
24 |
|
Коэффициент nt |
1,7 |
1,5 |
1,35 |
1,25 |
1,2 |
1,1 |
1,05 |
4.9. Коэффициент условий работы основания c принимается по табл. 3 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов).
Таблица 3
|
Виды фундаментов и способы их устройства |
Коэффициент с |
|
Столбчатые и другие виды фундаментов на естественном основании |
1,0 |
|
То же на подсыпках |
0,9 |
|
Буроопускные сваи с применением грунтовых растворов, превышающих по прочности смерзания вмещающие грунты |
1,1 |
|
То же при равномерной прочности грунтовых растворов и вмещающего грунта |
1,0 |
|
Опускные и буронабивные сваи |
1,0 |
|
Бурозабивные сваи при диаметре лидерных скважин менее 0,8 диаметра свай |
1,0 |
|
То же при большем диаметре лидерных скважин |
0,9 |
Значения коэффициента ??с, приведенные в табл. 3, допускается увеличивать пропорционально отношению полной нагрузки на фундамент к сумме постоянных и длительных временных нагрузок, но не более чем в 1,2 раза, если расчетные значения деформаций основания при этом не будут превышать предельно допустимых значений.
4.10. Температурный коэффициент t, учитывающий температурные условия работы основания, устанавливается расчетом в зависимости от состояния и температуры грунтов основания до загружения фундаментов и их изменения в процессе эксплуатации сооружения. Значения t допускается принимать равными:
а) ??t = 1,1, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов То (п. 8 обязательного приложения 3) соответствует твердомерзлому состоянию грунта и не выше расчетной среднегодовой температуры на верхней поверхности вечномерзлого грунта То (п. 4.13), устанавливающейся в основании сооружения в процессе его эксплуатации;
б) t = 1,0, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов То соответствует пластичномерзлому состоянию грунта и выше значения температуры То, устанавливающейся в процессе эксплуатации сооружения.
При расчетах оснований трубопроводов, линий электропередач и других линейных сооружений коэффициент ??t следует принимать равным 0,8.
4.11. Передача на фундаменты проектных нагрузок допускается, как правило, при температуре грунтов в основании сооружения не выше установленных на эксплуатационный период расчетных значений. В необходимых случаях следует предусматривать мероприятия по предварительному (до загружения фундаментов) охлаждению пластичномерзлых грунтов (п. 3.14) до установленных расчетом значений температуры.
При соответствующем обосновании расчетом основания по деформациям допускается загружать фундаменты при температурах грунта выше расчетных, но не выше значений: Т = Тbf - 0,5 ??С - для песчаных и крупнообломочных грунтов и Т = Тbf - 1 °С - для пылевато-глинистых, где Tbf - температура начала замерзания грунта (п. 5 обязательного приложения 1). Несущая способность основания Fu в этом случае должна определяться при расчетных температурах грунта, устанавливаемых без учета теплового влияния сооружения по формуле (10), принимая коэффициент ??t по расчету, но не более 1,2.
4.12. Расчетные температуры грунтов Tm, Tz и Те определяются расчетом теплового взаимодействия сооружения с вечномерзлыми грунтами основания в периодически установившемся тепловом режиме с учетом переменных в годовом периоде условий теплообмена на поверхности, формы и размеров сооружения, глубины заложения и расположения фундаментов в плане, а также теплового режима сооружения и принятых способов и средств сохранения мерзлого состояния грунтов основания.
При расчетах вечномерзлых оснований по несущей способности деформациям расчетные температуры грунтов Tm, Tz и Те следует принимать равными:
Тm - максимальной в годовом периоде температуре грунта в установившемся эксплуатационном режиме на глубине заложения фундамента zd, отсчитываемой от верхней поверхности вечномерзлого грунта;
Те - максимальной в годовом периоде средней по глубине заложения фундамента zd температуре вечномерзлого грунта в установившемся эксплуатационном режиме (эквивалентная температура грунта);
Tz - температура вечномерзлого грунта на данной глубине z от его верхней поверхности, принимаемой на момент установления температуры Те.
4.13. Для оснований свайных, столбчатых и других видов фундаментов сооружений с холодным (вентилируемым) подпольем, опор трубопроводов, линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений, кроме оснований опор мостов, расчетные температуры грунтов Tm, Tz и Те допускается определять по формулам:
для оснований сооружений с холодным подпольем
под серединой сооружения
; (6)
под краем сооружения
; (7)
под углами сооружения
, (8)
для оснований опор линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений и трубопроводов
Tm,z,e = (T0 - Tbf)??m,z,ekts + Tbf (9)
где То - расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности вечномерзлого грунта в основании сооружения, ??С, определяемая согласно обязательному приложению 4;
Tbf - температура начала замерзания грунта, ??С, определяемая согласно обязательному приложению 1;
То - расчетная среднегодовая температура грунта, ??С, определяемая согласно обязательному приложению 3;
m, z, e - коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания, принимаемых по табл. 4 в зависимости от значения параметра , с0,5 (ч0,5), где z - глубина от поверхности вечномерзлого грунта, м;
