где Rc,n - нормативное значение временного сопротивления грунта под нижним концом сваи одноосному сжатию в оттаявшем водонасыщенном состоянии, кПа (кгс/см2);
А - площадь опирания сваи на грунт, м2 (см2), принимаемая для незащемленных свай-стоек сплошного сечения или полых, нижний конец которых заполнен в пределах высоты трех диаметров бетоном, равной площади поперечного сечения брутто; для защемленных свай-стоек - площади поперечного сечения нижней части (забоя) скважины;
g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый: для незащемленных свай-стоек равным 1,0, для защемленных - 1,4;
ld и dr - соответственно глубина заделки сваи в скальный грунт и наибольшее поперечное сечение заделанной части сваи, м (см).
4.38. Отрицательную (негативную) силу трения оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи
, (33)
где up - периметр поперечного сечения сваи, м (см);
fn,i - отрицательное трение i-го слоя оттаивающего грунта по боковой поверхности сваи, кПа (кгс/см2), определяемое по опытным данным; допускается принимать расчетные значения fn,i по табл. 2 СНиП 2.02.03-85;
hi - толщина i-го слоя оттаивающего грунта.
4.39. Расчет свайных фундаментов по прочности материала свай следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85. Сваи-стойки по прочности материала следует рассчитывать с учетом воспринимаемых ими отрицательных сил трения Fneg.
Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения
4.40. Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить как для условий эксплуатации сооружения, так и для условий периода строительства, если до передачи на фундаменты проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного оттаивания (промерзания). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в период строительства.
4.41. Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию
, (34)
где ??fh - расчетная удельная касательная сила пучения, кПа (кгс/см2), принимаемая согласно указаниям п. 4.42;
Afh - площадь боковой поверхности смерзания фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта, м2 (см2);
F - расчетная нагрузка на фундамент, кН (кгс), принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т. п.);
Fr - расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН (кгс), принимаемое по указаниям п. 4.43;
??c - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
??n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1, а для фундаментов опор мостов - 1,3.
4.42. Расчетную удельную касательную силу морозного пучения ??fh, кПа (кгс/см2), следует определять, как правило, опытным путем. Для сооружений II и III классов ответственности значения fh допускается принимать по табл. 9 в зависимости от состава, влажности и глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов dth.
Таблица 9
|
Грунты и степень водонасыщения |
Значения fh, кПа (кгс/см2), при глубине сезонного промерзания - оттаивания dth, м |
||
|
|
1,0 |
2,0 |
3,0 |
|
Пылевато-глинистые при показателе текучести IL > 0,5, пески мелкие и пылеватые при степени влажности Sr > 0,95 |
130 (1,3) |
110 (1,1) |
90 (0,9) |
|
Пылевато-глинистые при 0,25 < IL ?? 0,5, пески мелкие и пылеватые при 0,8 < Sr 0,95, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) свыше 30 % |
100 (1,0) |
90 (0,9) |
70 (0,7) |
|
Пылевато-глинистые при IL ?? 0,25, пески мелкие и пылеватые при 0,6 <Sr 0,8, а также крупнообломочные с заполнителем (пылевато-глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) от 10 % до 30 % |
80 (0,8) |
70 (0,7) |
50 (0,5) |
|
Примечания: 1. Приведенные в таблице значения ??fh относятся к поверхности бетонного фундамента. Для фундаментов из других материалов табличные значения ??fh должны умножаться на коэффициент ??af, значения которого даны в рекомендуемом приложении 2. 2. Для поверхностей фундаментов, покрытых специальными составами, уменьшающими силы смерзания, а также при применении других противопучинных мероприятий, значение fh следует принимать на основании опытных данных. |
4.43. Расчетное значение силы Fr, кН (кгс), удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам:
при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I
; (35)
при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II
, (36)
где u - периметр сечения поверхности сдвига, м (см), принимаемый равным: для свайных и столбчатых фундаментов без анкерной плиты - периметру сечения фундамента; для столбчатых фундаментов с анкерной плитой - периметру анкерной плиты;
Raf,i - расчетное сопротивление i-го слоя вечномерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа (кгс/см2), принимаемое по таблицам рекомендуемого приложения 2;
hi - толщина i-го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания-оттаивания, м (см);
fi - расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа (кгс/см2), принимаемое в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85.
4.44. Заанкеренный столбчатый фундамент должен быть проверен на отрыв силами морозного пучения стойки фундамента от анкерной плиты. Усиление Ffh, кН (кгс), разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле
Ffh = fhAfh - F, (37)
где Afh - площадь боковой поверхности сбойки фундамента, находящейся в пределах слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта, м2 (см2).
4.45. Поверхностные и малозаглубленные фундаменты, закладываемые в слое сезонного промерзания-оттаивания грунтов, следует рассчитывать по устойчивости на действие нормальных сил морозного пучения и по деформациям.
Устойчивость фундаментов на действие нормальных сил морозного пучения проверяется по формуле
, (38)
где pfh - удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента, кПа (кгс/см2), устанавливаемое по опытным данным;
Аf - площадь подошвы фундамента, м2 (см2).
Остальные обозначения те же, что в формуле (34).
Расчет по деформациям следует производить с учетом совместной работы сооружения и неравномерно выпучиваемого основания. При этом возникающие в результате неравномерных поднятий и опусканий фундаментов дополнительные усилия в конструкциях сооружения не должны превышать предельно допустимых значений, а крены и прогибы не препятствовать нормальной эксплуатации сооружения.
5. Особенности проектирования оснований и фундаментов на сильнольдистых вечномерзлых грунтах и подземных льдах
5.1. При проектировании оснований и фундаментов на сильнольдистых вечномерзлых грунтах и подземных льдах следует предусматривать использование таких грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. В случаях необходимости использования сильнольдистых грунтов по принципу II должны обязательно предусматриваться мероприятия по их предварительному оттаиванию или замене льдистых грунтов на непросадочные на расчетную глубину согласно указаниям пп. 3.26 и 4.32.
5.2. Для предотвращения деформаций поверхности планировки у сооружений и развития термокарста вследствие оттаивания подземных льдов или сильнольдистых грунтов, залегающих на небольшой глубине от поверхности, необходимо предусматривать устройство теплоизоляционной подсыпки в пределах всей застраиваемой площадки. Толщина подсыпки hs определяется теплотехническим расчетом условия сохранения природного положения верхней поверхности вечномерзлого грунта или ее повышения. Для сплошных подсыпок значение hs, м, допускается определять по формуле
, (39)
где dth,n и dths,n - нормативные глубины сезонного оттаивания соответственно природного грунта и грунта подсыпки, м, определяемые согласно обязательному приложению 3;
dth - допустимая глубина сезонного оттаивания природного грунта под подсыпкой, м.
Требования к материалу подсыпок, способам их укладки и уплотнения устанавливаются в проекте с учетом местных условий и указаний пп. 3.23 и 3.34.
5.3. Основания фундаментов, закладываемых в пределах толщины подсыпки, следует рассчитывать по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83. При этом расстояние от цоколя сооружения до бровки подсыпки должно быть не менее 3 м, а крутизна откосов подсыпки не более 1:1,75 - для песков и 1:2 - для прочих материалов.
Если столбчатые или ленточные фундаменты устанавливаются на вечномерзлые грунты, содержащие подземные льды, между их подошвой и слоем подземного льда должна быть прослойка природного грунта или искусственно уложенная с уплотнением грунтовая подушка. Толщину этой прослойки (подушки) следует принимать исходя из расчета основания по деформации, но не менее четверти ширины подошвы фундамента.
5.4. При устройстве свайных фундаментов на участках с сильнольдистыми грунтами и подземными льдами следует применять буроопускные сваи с заливкой известково-песчаных или цементно-песчаных растворов с расстоянием в осях не менее двух диаметров скважины. Сваи не должны опираться на прослои льда, а под их торцом следует устраивать уплотненную грунтовую подушку толщиной не менее диаметра сваи.
5.5. Расчет оснований по несущей способности следует производить:
для столбчатых фундаментов на сильнольдистых грунтах и подземных льдах - по указаниям п. 5.7;
для свайных фундаментов в сильнольдистых грунтах - по указаниям п. 5.9, а в подземных льдах - по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.
5.6. Расчет оснований по деформациям следует производить:
для столбчатых фундаментов на сильнольдистых грунтах и подземных льдах - по указаниям п. 5.8;
для свайных фундаментов в сильнольдистых грунтах и подземных льдах - по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.
5.7. Силу предельного сопротивления (несущую способность) основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах следует определять по указаниям п. 4.7, при этом значения R и Raf допускается принимать по таблицам 2 и 3 рекомендуемого приложения 2.
5.8. Осадку основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах s следует определять по формуле
s = sp + st, (40)
где sp - осадка, обусловленная уплотнением основания под нагрузкой, определяемая по указаниям п. 1 рекомендуемого приложения 7;
st - осадка, обусловленная пластичновязким течением грунта за заданный срок эксплуатации сооружения, определяемая по формуле
s = tu??, (41)
здесь tu - заданный срок эксплуатации здания (сооружения), год;
?? - скорость осадки, м/год (см/год), определяемая сходя из модели линейно или нелинейновязкого полупространства; допускается определять по рекомендуемому приложению 7.
5.9. Несущую способность основания свайного фундамента Fu в сильнольдистых грунтах следует определять, как правило, по данным полевых испытаний свай. Допускается определять несущую способность сваи расчетом в соответствии с указаниями пп. 4.7 и 4.8 по наименьшему значению Fu, полученному по условиям ее сопротивления сдвигу по грунтовому раствору и сдвигу грунтового раствора по контакту с льдистым грунтом. В последнем случае значение Fu, кН (кгс), следует рассчитывать по формуле
, (42)
где ??t и c - обозначения те же, что и в формуле (3);
R - расчетное сопротивление сильнольдистого грунта или льда под нижним концом сваи, кПа (кгс/см2), определяемое для сильнольдистых грунтов интерполяцией между значениями R по табл. 1 и 7 рекомендуемого приложения 2, а для льдов - по табл. 7 того же приложения;
Aw - площадь поперечного сечения скважины, м2 (см2);
ii,j - льдистость за счет ледяных включений j-го слоя грунта;
Rshj; Rsh,i,j - расчетные сопротивления сдвигу грунтового раствора по вечномерзлому грунту и грунтового раствора по льду для середины i-го слоя, кПа (кгс/см2), принимаемые соответственно по табл. 4 и 7 рекомендуемого приложения 2;
Ashj - площадь поверхности сдвига в j-ом слое, определяемая в зависимости от диаметра скважины, м2 (см2).
Если прочность смерзания грунтового раствора с поверхностью сваи Raf < Rsh, то расчет несущей способности сваи Fu по формуле (42) следует производить при значениях Rsh = Raf, принимая площадь поверхности сдвига в i-ом слое грунта Ashj равной площади поверхности сваи в этом слое.
Примечание. В случаях, когда под торцом сваи предусматривается устройство грунтовой подушки, то значение R в формуле (42) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (42) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (42), как для сваи, диаметр которой равен диаметру скважины, а длина - толщине подушки.
6. Особенности проектирования оснований и фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах
6.1. Для проектирования фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах материалы изысканий должны содержать данные об условиях залегания засоленных грунтов, степени их засоленности, а также о химическом составе водно-растворимых солей.
