Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

  При однородных по составу вечномерзлых грунтах несущую способность  основания висячей сваи допускается  определять по формуле

  F_u = g_tg_c(RA + R_af + A_af)      (4)

  где R_af – расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу на поверхности смерзания, кПа (кгс/см²), при средней по длине сваи (эквивалентной) температуре вечномерзлого грунта Т_е (п. 4.12.);

  А_af – 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 R_af устанавливаются по данным испытаний грунтов, проводимых в соответствии с ГОСТ 24586–81, с учетом коэффициента надежности по грунту g_g, принимаемому согласно указаниям п. 2.8, и расчетных температур грунта основания Т_m, T_z и Т_е, 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 = 5,7c_n/g_g + g_Id      (5)

  где c_n – нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа (кгс/см²), принимаемое равным: c_n = c_n,eg при испытаниях грунтов шариковым штампом и c_n = 0,5s_n – при испытаниях на одноосное сжатие, где c_n,eg и s_n – соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию;

  g_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 R_af допускается принимать по таблицам рекомендуемого приложения 2.

  При расчетах несущей способности оснований  значения R следует принимать: для свайных фундаментов – при расчетной температуре грунта T_z на глубине z, равной глубине погружения сваи; для столбчатых фундаментов – при расчетной температуре грунта T_m на глубине заложения подошвы фундамента.

  Расчетные сопротивления сдвигу R_af,i следует принимать: для свайных фундаментов – при температуре грунта T_z на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов – при температуре грунта T_m на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента.

  При расчетах по формуле (3) значения R_af принимается при средней (эквивалентной) температуре грунта Т_е (п. 4.12).

  Для буроопускных свай расчетное сопротивление  сдвигу необходимо принимать наименьшим из значений сдвига по поверхности смерзания сваи R_af и сдвига по грунту или буровому раствору R_sh; для буронабивных свай – по значению R_sh. При расчете несущей способности комбинированных свай (дерево-металлических, сборно-монолитных и др.) значения R_af 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 ii ³ 0,2 расчетные значения R следует принимать с понижающим коэффициентом n_i = 1 – i_i.

  Для кратковременных нагрузок с временем действия t, равным или меньшим продолжительности перерывов между ними, расчетные значения R и R_af допускается принимать с повышающим коэффициентом n_t (кроме опор мостов) в соответствии с данными табл. 2.

  Таблица 2

  4.9. Коэффициент условий работы основания g_c принимается по табл. 3 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов). 

Таблица 3 

  Значения  коэффициента g_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 g_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 g_t допускается принимать равными:

  а) g_t = 1,1, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов Т_о (п. 8 обязательного приложения 3) соответствует твердомерзлому состоянию грунта и не выше расчетной среднегодовой температуры на верхней поверхности вечномерзлого грунта Т’_о (п. 4.13), устанавливающейся в основании сооружения в процессе его эксплуатации;

  б) g_t = 1,0, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов Т_о соответствует пластичномерзлому состоянию грунта и выше значения температуры Т’_о, устанавливающейся в процессе эксплуатации сооружения.

  При расчетах оснований трубопроводов, линий электропередач и других линейных сооружений коэффициент g_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 = Т_bf – 0,5° С – для песчаных и крупнообломочных грунтов и Т = Т_bf – 1° С – для пылевато-глинистых, где T_bf – температура начала замерзания грунта (п. 5 обязательного приложения 1). Несущая способность основания F_u в этом случае должна определяться при расчетных температурах грунта, устанавливаемых без учета теплового влияния сооружения по формуле (10), принимая коэффициент g_t по расчету, но не более 1,2.

  4.12. Расчетные температуры грунтов  T_m, T_z и Т_е 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  T_m, T_z и Т_е следует принимать равными:

  Т_m – максимальной в годовом периоде температуре грунта в установившемся эксплуатационном режиме на глубине заложения фундамента z_d, отсчитываемой от верхней поверхности вечномерзлого грунта;

  Т_е – максимальной в годовом периоде средней по глубине заложения фундамента z_d  температуре вечномерзлого грунта в установившемся эксплуатационном режиме (эквивалентная температура грунта);

  T_z – температура вечномерзлого грунта на данной глубине z от его верхней поверхности, принимаемой на момент установления температуры Т_е.

  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 T_m, T_z и Т_е 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

  T_m,z,e = (T₀ – T_bf)a_m,z,ek_ts + T_bf     (9)