СНиП 2.02.04-88 (1990) (524555), страница 4
Текст из файла (страница 4)
3.37. Для обеспечения устойчивости и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений при прокладке наружных сетей систем водоснабжения, канализации, теплоснабжения следует предусматривать, как правило, тот же принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований, который принят для зданий и сооружений, размещаемых на данной территории застройки. Применение различных принципов допускается при условии прокладки сетей, как правило, в каналах на таком расстоянии от зданий и сооружений, при котором не произойдет изменения расчетных температур оснований зданий и сооружений, или при применении других мер, предусмотренных п. 3.5.
Вводы и выпуски инженерных сетей в зданиях или сооружениях и прокладку этих сетей в подпольях и технических этажах следует осуществлять по принципу использования вечномерзлых грунтов, принятому для данного здания или сооружения. Конструкция вводов и выпусков должна быть такой, чтобы при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I исключалась возможность местного оттаивания грунтов или повышения (против установленной в проекте) их расчетной температуры, а при использовании грунтов в качестве основания по принципу II – ускоренного местного оттаивания и, как следствие, увеличенной неравномерности деформации основания фундаментов.
4. Расчет оснований и фундаментов
Общие указания
4.1. При проектировании оснований и фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, следует выполнять теплотехнические расчеты основания и расчеты основания и фундаментов на силовые воздействия. В расчетах основания и фундаментов надлежит учитывать принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания, тепловое и механическое взаимодействие сооружения и основания.
4.2. Основания и фундаменты следует рассчитывать по двум группам предельных состояний: по первой – по несущей способности, по второй – по деформациям (осадкам, прогибам и пр.), затрудняющим нормальную эксплуатацию конструкций сооружения или снижающим их долговечность, а элементы железобетонных конструкций – и по трещиностойкости.
При расчете по предельным состояниям несущую способность основания и его ожидаемые деформации следует устанавливать с учетом температурного режима грунтов основания, а при принципе I – также с учетом продолжительности действия нагрузок и реологических свойств грунтов.
Фундаменты как элементы конструкций в зависимости от их материала следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01–84, СНиП II-23–81*, СНиП II-25–80 и СНиП 2.05.03–84.
4.3. Расчет оснований следует производить:
а) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I: по несущей способности – для твердомерзлых грунтов; по несущей способности и деформациям – для пластичномерзлых и сильнольдистых грунтов, а также подземных льдов;
б) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II: по несущей способности – в случаях, предусмотренных СНиП 2.02.01–83; по деформациям – по всех случаях, при этом для оснований, оттаивающих в процессе эксплуатации сооружения, расчет по деформациям надлежит производить из условия совместной работы основания и сооружения (фундаментов).
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 /gn (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);
gn – 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 gt – температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, определяемый по указаниям п. 4.10;
gс – 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 = gtgc(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 gg, 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/gg + gId (5)
где cn – нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа (кгс/см2), принимаемое равным: cn = cn,eg при испытаниях грунтов шариковым штампом и cn = 0,5sn – при испытаниях на одноосное сжатие, где cn,eg и sn – соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию;
gI – 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 (дерево-металлических, 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 ii ³ 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 gc принимается по табл. 3 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов).
Таблица 3
Виды фундаментов и способы их устройства | Коэффициент gс |
Столбчатые и другие виды фундаментов на естественном основании То же на подсыпках Буроопускные сваи с применением грунтовых растворов, превышающих по прочности смерзания вмещающие грунты То же при равномерной прочности грунтовых растворов и вмещающего грунта Опускные и буронабивные сваи Бурозабивные сваи при диаметре лидерных скважин менее 0,8 диаметра свай То же при большем диаметре лидерных скважин | 1,0 0,9 1,1 1,0 1,0 1,0 0,9 |
Значения коэффициента gс 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.