СНиП 2.02.04-88 (1990) (524555), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

, (34)

где t_fh – расчетная удельная касательная сила пучения, кПа (кгс/см²), принимаемая согласно указаниям п. 4.42;

A_fh – 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.);

F_r – расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН (кгс), принимаемое по указаниям п. 4.43;

g_c – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

g_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 t_fh, кПа (кгс/см²), следует определять, как правило, опытным путем. Для сооружений II и III классов ответственности значения t_fh допускается принимать по табл. 9 в зависимости от состава, влажности и глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов d_th.

Таблица 9

4.43. Расчетное значение силы F_r, 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;

R_af,i – расчетное сопротивление i-го слоя вечномерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа (кгс/см²), принимаемое по таблицам рекомендуемого приложения 2;

h_i – толщина i-го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания–от­таи­ва­ния, м (см);

f_i – 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 F_fh, кН (кгс), разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле

F_fh = t_fhA_fh – F, (37)

где A_fh – 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 p_fh – удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента, кПа (кгс/см²), устанавливаемое по опытным данным;

А_f – 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 возникающее 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 h_s определяется теплотехническим расчетом условия сохранения природного положения верхней поверхности вечномерзлого грунта или ее повышения. Для сплошных подсыпок значение h_s, м, допускается определять по формуле

, (39)

где d_th,n и d_ths,n – нормативные глубины сезонного оттаивания соответственно природного грунта и грунта подсыпки, м, определяемые согласно обязательному приложению 3;

d’_th – 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 R_af 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 = s_p + s_t (40)

где s_p – осадка, обусловленная уплотнением основания под нагрузкой, определяемая по указаниям п. 1 рекомендуемого приложения 7;

s_t – осадка, обусловленная пластичновязким течением грунта за заданный срок эксплуатации сооружения, определяемая по формуле

s = t_un, (41)

здесь t_u – заданный срок эксплуатации здания (сооружения), год;

n – 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 F_u 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 F_u, полученному по условиям ее сопротивления сдвигу по грунтовому раствору и сдвигу грунтового раствора по контакту с льдистым грунтом. В последнем случае значение F_u, кН (кгс), следует рассчитывать по формуле

, (42)

где g_t и g_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;

A_w – площадь поперечного сечения скважины, м² (см²);

i_i,j – льдистость за счет ледяных включений j-го слоя грунта;

R_shj; R_sh,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;

A_shj – площадь поверхности сдвига в j-ом слое, определяемая в зависимости от диаметра скважины, м² (см²).

Если прочность смерзания грунтового раствора с поверхностью сваи R_af < R_sh, то расчет несущей способности сваи F_u по формуле (42) следует производить при значениях R_sh = R_af, принимая площадь поверхности сдвига в i-ом слое грунта A_shj 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.

Засоленные вечномерзлые грунты могут использоваться в качестве основания сооружений как по принципу I, так и по принципу II. При этом должно учитываться повышенное коррозийное воздействие засоленных грунтов на материал фундаментов.

Примечание. Пылеватые грунты морского побережья Севера с преобладанием солей натрий-калиевого состава должны относиться к засоленным при содержании в них растворимых солей от 0,05 % и выше.

6.2. Основания и фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании таких грунтов в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно основным указаниям пп. 3.10–3.23 с учетом следующих особенностей:

а) температура начала замерзания засоленных грунтов T_bf ниже температуры замерзания аналогичных видов незасоленных грунтов и ее следует устанавливать опытным путем с учетом указаний обязательного приложения 1;

б) переход засоленных грунтов из пластично-мерзлого в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов, и должен приниматься по данным опытного определения коэффициента их сжимаемости d_f с учетом указаний п. 2.3;

в) засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом;

г) на участках с засоленными грунтами может быть несколько засоленных горизонтов с разной степенью засоленности, а также могут встречаться отдельные слои или линзы насыщенных сильно минерализованными водами грунтов, находящихся в немерзлом состоянии при отрицательной температуре (криопеги), вскрытие которых скважинами при погружении свай приводит к повышенному засолению грунтов по всей длине сваи.

6.3. При строительстве на засоленных грунтах следует применять фундаменты, обеспечивающие наиболее полное использование сопротивление мерзлых грунтов нормальному давлению (столбчатые и ленточные фундаменты, сваи с уширенной пятой и др.). При буроопускном способе погружения свай скважины должны быть диаметром не менее чем на 10 см большим поперечного сечения сваи и заполняться, как правило, известково-песчаным или цементно-пес­ча­ным раствором. Под нижним концом сваи следует устраивать уплотненную подушку из щебня.

6.4. Несущую способность оснований столбчатых и свайных фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании их по принципу I следует определять согласно указаниям пп. 4.7–4.8. При этом расчетные значения сопротивления грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания R и R_af надлежит принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений III класса ответственности, а также при привязке типовых проектов к местным условиям, значения R и R_af допускается принимать по табл. 5 и 6 рекомендуемого приложения 2.

6.5. При расчетах несущей способности оснований буроопускных свай засоленность грунтового раствора и сопротивления сдвигу по поверхности сваи R_af следует принимать по засоленности и значениям R_af прилегающего природного грунта. Если несущая способность буроопускных свай определена по результатам полевых испытаний, то расчетную несущую способность таких свай следует принимать с понижающим коэффициентом, учитывающим изменение степени засоленности грунтового раствора в процессе эксплуатации сооружения, устанавливаемым по опыту местного строительства или по данным специальных исследований.

Примечание. Для опускных и буроопускных свай расчетные значения R_af допускается принимать при средневзвешенном значении засоленности грунтов по длине сваи.

6.6. Расчет оснований и фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах по деформациям следует производить согласно указаниям пп. 4.20–7.21 как на пластичномерзлых грунтах.

6.7. При расчетных деформациях оснований, сложенных мерзлыми засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания следует предусматривать частичную или полную замену засоленных грунтов на незасоленные, дополнительное понижение температуры грунтов, прорезку засоленных слоев грунта глубокими фундаментами, устройство фундаментов на подсыпках, распределяющих нагрузки на мерзлые грунты оснований, и другие мероприятия, а в необходимых случаях осуществлять строительство с использованием засоленных вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II.

6.8. Основания и фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании их в качестве оснований сооружений по принципу II следует проектировать в соответствии с указаниями пп. 3.24–3.32 и требованиями СНиП 2.02.01–83, СНиП 2.02.03–85 и СНиП 2.03.11–85.

7. Особенности проектирования оснований и фундаментов на биогенных вечномерзлых грунтах

7.1. Основания и фундаменты на биогенных вечномерзлых грунтах (заторфованных и торфах), а также на грунтах с примесью органических остатков надлежит проектировать в соответствии с указаниями разд. 4 и требованиями СНиП 2.02.01-83 с учетом их большой сжимаемости под нагрузкой, проявлением пластических деформаций в широком диапазоне отрицательных температур, пониженной прочностью смерзания с фундаментами, низкой теплопроводностью и замедленной стабилизацией осадок при оттаивании.

7.2. При использовании биогенных грунтов в качестве оснований по принципу I следует применять столбчатые и свайные фундаменты, а также малозаглубленные и поверхностные фундаменты на подсыпках. Сваи следует погружать, как правило, буроопускным способом в скважины диаметром на 10 см большим поперечного сечения сваи с заполнением пазух известково-песчаным раствором; опирание свай на прослои торфа не допускается. Под подошвой столбчатых фундаментов следует устраивать песчаную подушку толщиной не менее половины ширины подошвы фундамента. При небольшой толщине покровного торфяного слоя следует предусматривать его удаление.

7.3. Расчет несущей способности оснований столбчатых и свайных фундаментов на биогенных грунтах при их использовании по принципу I производится согласно указаниям пп. 4.7–4.8. При этом расчетные значения сопротивления этих грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R и R_af следует принимать, как правило, по опытным данным. Для сооружений III класса ответственности, а также для предварительных расчетов оснований значения R и R_af допускается принимать по табл. 8 рекомендуемого приложения 2.

Основания фундаментов, возводимых на подсыпках, следует рассчитывать по несущей способности грунтов подсыпки с проверкой силы предельного сопротивления основания на уровне поверхности природных биогенных грунтов с учетом расчетной глубины сезонного оттаивания. Если расчетная глубина оттаивания больше толщины подсыпки, то основание должно быть также рассчитано по деформациям.

7.4. Расчет оснований, сложенных биогенными грунтами, по деформациям надлежит производить: столбчатых – по указаниям пп. 4.20–4.21; свайных – по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

7.5. Основания и фундаменты на биогенных грунтах при использовании таких грунтов в качестве оснований по принципу II необходимо проектировать в соответствии с указаниями пп. 3.24–3.32 и требованиями СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.02.03-85.

8. Особенности проектирования оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах в сейсмических районах

8.1. Основания и фундаменты сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах на площадках с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует проектировать с учетом требований СНиП II-7-81, СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85, СНиП 2.05.03-84 и требований настоящих норм.

8.2. Для сейсмических районов с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов следует предусматривать использование вечномерзлых грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. При невозможности использования грунтов в качестве основания по принципу I допускается использование их по принципу II при условии опирания фундаментов на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты или на предварительно оттаянные и уплотненные грунты.

8.3. В сейсмических районах следует применять те же виды свай, что и в несейсмических районах, кроме свай без поперечного армирования. Глубина погружения свай в грунт (исключая сваи-стойки) должна быть не менее 4 м.

8.4. Расчет оснований и фундаментов по несущей способности на вертикальную нагрузку с учетом сейсмических воздействий следует производить согласно указаниям п. 4.6, при этом силу предельного сопротивления основания надлежит определять с учетом указаний пп. 8.5–8.6, а коэффициент надежности g_n принимать:

при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I – по указаниям п. 4.6;

при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II – для фундаментов на естественном основании – g_n = 1,5, а для свайных – по требованиям СНиП 2.02.03-85.

8.5. Несущую способность вертикально нагруженной висячей сваи F_u, а также столбчатого фундамента при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I, с учетом сейсмических воздействий следует определять согласно указаниям п. 4.7; при этом расчетное сопротивление грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом R_af и расчетное давление мерзлого грунта под нижним концом сваи или подошвой столбчатого фундамента R надлежит умножать на коэффициент условий работы основания g_eq, принимаемый по табл. 10.

Таблица 10

Для свай в пластичномерзлых грунтах значение R_af следует принимать равным нулю в пределах от верхней границы вечномерзлых грунтов до расчетной глубины h_d, м (см), определяемой по формуле

, (43)

где a_e – коэффициент деформации системы "свая-грунт", определяемый по результатам испытаний в соответствии с п. 8.6.

8.6. Расчет свай по прочности материала на совместное действие расчетных усилий (продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы) при использовании вечномерзлых оснований по принципу I следует производить в зависимости от расчетных значений сейсмических нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 с учетом указаний п. 4.18. При этом для свай в пластично-мерзлых грунтах коэффициент деформации системы "свая-грунт" a_e м^–1 (см^–1), следует определять по результатам испытаний свай статической горизонтальной нагрузкой по формуле

, (44)

где F_h – горизонтальная нагрузка, кН (кгс), принимаемая равной 0,7F_h,u;

здесь F_h,u – горизонтальная предельная нагрузка, кН (кгс), в уровне поверхности грунта, при которой перемещение испытуемой сваи начинает возрастать без увеличения нагрузки;

u₀ – горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м (см), определяемое по графику зависимости горизонтальных перемещений от нагрузки при условной стабилизации перемещений, если расчет ведется на статические нагрузки, и без условной стабилизации перемещений, если расчет ведется на сейсмические воздействия;

E_b – модуль упругости материала свай, кПа (кгс/см²);

I – момент инерции сечения сваи, м⁴ (см⁴).

8.7. Проверку основания столбчатого фундамента на горизонтальную и внецентренно сжимающую нагрузки с учетом сейсмических воздействий при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I следует производить на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента с учетом указаний п. 4.17.

При действии сейсмических нагрузок, создающих моменты сил в обоих направлениях подошвы фундамента, расчет основания надлежит производить раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

8.8. Расчет оснований и фундаментов с учетом сейсмических воздействий при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II необходимо производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и указаниями пп. 4.23–4.37 по расчету оттаивающих оснований. При этом отрицательные (негативные) силы трения, вызванные осадкой оттаивающих грунтов, в расчетах оснований на сейсмические воздействия не учитываются, если оттаивающее основание сложено песчаными и крупнообломочными грунтами, осадки которых завершаются в процессе их оттаивания.

9. Особенности проектирования оснований и фундаментов мостов и труб под насыпями

9.1. Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями (труб), возводимых на территориях распространения вечномерзлых грунтов, следует проектировать с учетом дополнительных требований, содержащихся в настоящем разделе.

9.2. В проектах фундаментов мостов и труб необходимо дополнительно (по сравнению с фундаментами зданий) учитывать влияние следующих факторов:

воздействие на сооружения, кроме вертикальных, значительных горизонтальных сил от временных подвижных нагрузок, давлений грунта и льда;

уменьшение несущей способности оснований вследствие размывов дна водотока или отепляющего воздействия воды на вечномерзлые грунты;

возрастание сил морозного пучения грунтов из-за повышенной их влажности вблизи водотоков и уменьшение этих сил при увеличении толщины снегового покрова;

нарушение устойчивости береговых склонов вследствие проявления оползневых процессов;

появление наледи в пределах сооружений.

9.3. Нагрузки и воздействия на фундаменты мостов и труб следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84.

9.4. В основаниях фундаментов мостов вечномерзлые грунты следует использовать преимущественно по принципу I, если на уровне низа свайных элементов (свай-столбов, свай-оболочек) в течение всего периода эксплуатации сооружений грунты будут находиться в твердомерзлом состоянии. Допускается использовать по принципу I пластичномерзлые грунты, включая засоленные, при условии, что в течение всего периода эксплуатации сооружений будет обеспечена их отрицательная температура, требуемая по расчету несущей способности оснований.

Возможность использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу II для фундаментов мелкого заложения и свайных должна определяться исходя из общих требований пп. 3.3, 3.4 и 3.6.

9.5. Прогноз изменений температурного режима вечномерзлых грунтов, используемых в качестве оснований по принципу I, осуществление в случае необходимости специальных мероприятий по обеспечению мерзлого состояния грунтов и контроль их температуры в течение всего периода эксплуатации сооружений следует выполнять по указаниям ведомственных строительных норм.

9.6. Сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ) необходимо применять в случаях практической невозможности или недостаточной эффективности других решений для поддержания на весь период эксплуатации сооружений температуры грунтов, требуемой по расчету несущей способности оснований. Число СОУ следует принимать по расчету с повышающим коэффициентом 1,4.

9.7. Фундаменты мостов при использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципам I и II следует проектировать, как правило, свайными с ростверком, расположенным над поверхностью грунта или воды. При этом надлежит предусматривать меры, исключающие возможность повреждения свай ледоходом, корчеходом или другими неблагоприятными воздействиями.

Фундаменты мелкого заложения (на естественном основании) допускается проектировать для мостов, возводимых, как правило, на используемых по принципу II вечномерзлых грунтах, если после полного оттаивания таких грунтов осадки и крены опор не будут превышать предельно допустимых значений по условиям нормальной эксплуатации сооружений.

Для труб следует предусматривать преимущественно фундаменты мелкого заложения независимо от вида грунтов и принципа их использования в качестве основания при условии, что суммарное значение осадки используемых по принципу II грунтов может быть компенсировано строительным подъемом лотка труб.

9.8. Вечномерзлые грунты в основании фундаментов малого моста или трубы и прилегающих участков насыпи, как правило, следует использовать по одному принципу, не допуская опирания их частично на мерзлые и частично на немерзлые или оттаивающие грунты.

9.9. В грунтах, подверженных морозному пучению, независимо от принятого принципа их использования в качестве основания подошву фундаментов мелкого заложения для мостов и труб следует заглублять не менее чем на величину, указанную в разд. 12 СНиП 2.02.01-83, а подошва расположенного в грунте ростверка свайных фундаментов – не менее чем на 0,25 м ниже расчетной глубины сезонного промерзания–оттаивания грунтов.

Подошву высокого ростверка свайных фундаментов мостов следует располагать с зазором от поверхности грунта не менее 0,5 м в устоях и 1 м – в промежуточных опорах.

9.10. В подверженных морозному пучению грунтах подошву ростверка свайных фундаментов или фундаментов мелкого заложения мостов и труб допускается располагать в пределах слоя сезонного промерзания–оттаивания при условии, что нижняя граница толщи таких грунтов залегает не менее чем на 1 м ниже расчетной глубины промерзания и, кроме того, в пределах зоны промерзания отсутствует вероятность образования линзового льда, в том числе и от напорных подземных вод.

9.11. Подошву фундаментов мелкого заложения и нижние концы свай не допускается опирать непосредственно на подземные льды, сильнольдистые грунты, а также на используемые по принципу II биогенные вечномерзлые грунты.

9.12. Расчеты оснований фундаментов мостов и труб следует производить:

а) при использовании твердомерзлых грунтов по принципу I – по несущей способности;

б) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II, а пылевато-глинистых пластичномерзлых и по принципу I – по несущей способности и по деформациям.

Допускается не определять осадки оснований фундаментов мостов:

а) всех систем и пролетов при опирании фундаментов на вечномерзлые грунты, используемые по принципу I, за исключением пластичномерзлых пылевато-глинистых грунтов;

б) внешне статически определимых систем железнодорожных мостов с пролетами до 55 м и автодорожных с пролетами до 105 м при опирании фундаментов на используемые по принципу II скальные и другие малосжимаемые при оттаивании грунты.

Расчеты оснований труб следует производить, как правило, по несущей способности. На сильносжимаемых при оттаивании грунтах, используемых по принципу II, основания труб следует рассчитывать по несущей способности и по деформациям, включая определение их осадки.

9.13. Расчет основания свай для фундаментов опор мостов по несущей способности вечномерзлых грунтов, используемых по принципу I, следует производить согласно указаниям пп. 4.6 и 4.7. При этом значение g_n в формуле (2) следует принимать равным 1,4 независимо от числа свай в фундаменте и от положения подошвы ростверка по отношению к поверхности грунта. Значения коэффициентов g_c и g_t в формуле (3) допускается принимать равным 1,0.

Для кратковременной части нагрузок расчетные значения R и R_af исходя из указаний п. 4.8 допускается принимать с повышающим коэффициентом n_t, равным: для свайных фундаментов железнодорожных мостов 1,35 – при одновременном действии постоянных и временных вертикальных нагрузок; 1,5 – при действии постоянных и временных совместно с временными горизонтальными нагрузками (включая сейсмические нагрузки); для свайных фундаментов автодорожных мостов – соответственно 1,5 и 1.75.

Для железнодорожных мостов на станционных и подъездных путях, городских, а также других мостов, на которых возможны систематические остановки на неопределенное время поездов или автотранспорта, значение коэффициента g_c в формуле (3) следует принимать равным 1,0.

9.14. Расчет оснований свайных фундаментов по несущей способности вечномерзлых грунтов, используемых по принципу II, следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85. При этом расчетное сопротивление оттаивающих грунтов под торцом свай следует принимать по СНиП 2.02.03-85, как для буровых свай.

Расчет по несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения на вечномерзлых грунтах, используемых по принципу II, надлежит производить по СНиП 2.05.03-84.

9.15. Фундаменты береговых, переходных и промежуточных опор мостов на крутых склонах, а также фундаменты устоев при высоких насыпях в случаях расположения под несущим слоем пласта немерзлого или оттаивающего (в период эксплуатации моста) глинистого грунта или прослойки насыщенного водой песка, подстилаемого глинистым грунтом, необходимо рассчитывать по устойчивости против глубокого сдвига (смещения фундамента совместно с грунтом) по круглоцилиндрической или другой более опасной поверхности скольжения. Для указанных условий надлежит также проверять возможность появления местных оползневых сдвигов на ранее устойчивых склонах вследствие дополнительного их нагружения весом насыпи и опоры, нарушения устойчивости пластов грунта в процессе производства работ или изменения режима (уровня и скорости течения) подземных и поверхностных вод.

9.16. Фундаменты мостов, возводимых на вечномерзлых грунтах, используемых в качестве оснований по принципу II, следует рассчитывать для условий полного оттаивания грунтов основания независимо от их состояния (мерзлое или талое) в период строительства. Расчет по прочности и трещиностойкости свайных элементов следует производить на усилия в расчетных сечениях, возникающие как для мерзлого, так и оттаявшего состояния грунтов основания.

9.17. Свайные фундаменты надлежит рассчитывать на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов, принимая перемещения фундаментов пропорциональными действующим усилиям. Независимо от принципа использования грунтов в качестве основания, не следует учитывать сопротивление грунтов перемещениям заглубленного в грунт ростверка фундаментов. В расчетах, включающих определение свободной длины свай, оттаявшие и пластичномерзлые грунты допускается рассматривать как линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели, принимаемым как для немерзлых грунтов.

При использовании грунтов в качестве основания по принципу I в расчете допускается принимать, что каждый свайный элемент жестко заделан в твердомерзлом грунте на глубине d, считая от уровня, соответствующего расчетной (максимальной) температуре, при которой данный грунт переходит в твердомерзлое состояние; здесь d – диаметр или больший размер поперечного сечения элемента в направлении действия внешних нагрузок.

9.18. В сейсмических районах фундаменты мостов допускается проектировать на любых грунтах, используемых в качестве основания по принципу I. Если грунты используются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвы фундаментов или нижних концов свай преимущественно на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты. При учете сейсмических нагрузок расчет свайных фундаментов следует производить согласно указаниям пп. 8.4–8.8.

Приложение 1

Обязательное

Физические и теплофизические характеристики вечномерзлых грунтов

1. В состав физических и теплофизических характеристик, определяемых для вечномерзлых грунтов, входят:

а) суммарная влажность мерзлого грунта w_tot и влажность мерзлого грунта между включениями льда w_m;

б) суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot и льдистость мерзлого грунта за счет включений льда i_i;

в) степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой S_r;

г) влажность мерзлого грунта за счет не замерзшей воды w_w;

д) температура начала замерзания грунта T_bf;

е) теплофизические характеристики грунта (теплопроводность l и объемная теплоемкость С);

ж) теплота таяния (замерзания) грунта z_n;

2. Суммарная влажность мерзлого грунта w_tot и влажность мерзлого грунта между включениями льда w_m определяются в соответствии с ГОСТ 5180–84.

3. Суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot, льдистость мерзлого грунта за счет включений льда w_m и степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой S_r определяются в соответствии с ГОСТ 25100–82.

4. Влажность мерзлого грунта за счет не замерзшей воды w_w определяется, как правило, опытным путем. В случаях, предусмотренных п. 2.10, значения w_w, доли единицы, для незасоленных мерзлых грунтов допускается определять по формуле

w_w = k_ww_p, (1)

где k_w – коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от числа пластичности I_p и температуры грунта Т, ° С;

w_p – влажность грунта на границе пластичности (раскатывания), доли единицы.

Таблица 1

Значения коэффициента k_w

5. Температура начала замерзания грунта T_bf ° С, характеризует температуру перехода грунта из талого в мерзлое состояние. Для незасоленных песчаных и крупнообломочных грунтов значение T_bf принимается по ГОСТ 25100–82 равным 0 ° С. Температуру начала замерзания пылевато-глинистых, засоленных и биогенных (за­тор­фованных) грунтов T_bf следует устанавливать опытным путем. Для предварительных расчетов мерзлых оснований значение T_bf допускается принимать по табл. 2 в зависимости от вида грунта и концентрации порового раствора с_ps, доли единицы, определяемой по формуле

, (2)

где D_s – степень засоленности грунта, доли единицы, устанавливаемая по ГОСТ 25100–82;

w_tot – суммарная влажность мерзлого грунта, доли единицы.

Таблица 2

Температура начала замерзания грунта T_bf

6. Теплофизические характеристики грунта (теплопроводность l и объемная теплоемкость С) определяются опытным путем в соответствии с ГОСТ 26263–84. В случаях, предусмотренных п. 2.9, расчетные значения теплофизических характеристик песчаных и пылевато-глинистых грунтов, включая заторфованные и гравелистые, допускается принимать по табл. 3 в зависимости от влажности и плотности сухого грунта (скелета грунта) r_d.

Таблица 3

Расчетные значения теплофизических характеристик грунтов в талом и мерзлом состоянии

7. Теплота таяния (замерзания) грунта z_n принимается равной количеству теплоты, необходимой для таяния льда (замерзания воды) в единице объема грунта. Значение z_n, Дж/м³ (ккал/м³), определяется по формуле

z_n = z₀(w_tot – w_w)r_d, (3)

где z_o = 3,35×10⁵ Дж/кг (80 ккал/кг) – удельная теплота фазовых превращений вода–лед в расчете на единицу массы;

r_d – плотность сухого грунта (скелета грунта), кг/м³.

Приложение 2

Рекомендуемое

Расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов

1. Расчетные давления на мерзлые грунты R, расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхностям смерзания фундаментов R_af и расчетные соп­ро­тив­ле­ния мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh определяются опытным путем. При определении значений R, R_af, R_sh в лабораторных условиях следует производить испытания на сдвиг в специальных приборах – для определения R_af и R_sh и на одноосное сжатие или на вдавливание шарикового штампа – для определения R.

При определении R_af шероховатость поверхности, по которой производится сдвиг смерзшегося в ней образца грунта, должна быть такой же, как у фундаментов, применяемых в строительстве.

2. При отсутствии опытных данных допускается принимать значения R, R_af и R_sh по табл. 1–8 настоящего приложения.

Расчетные давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи принимается по табл. 1, под подошвой столбчатого фундамента – по табл. 2, для мерзлых засоленных грунтов – по табл. 5, для льда – по табл. 7, для биогенных мерзлых грунтов – по табл. 8.

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхностям смерзания фундаментов принимаются по табл. 3, для мерзлых засоленных грунтов – по табл. 6, для мерзлых биогенных грунтов – по табл. 8.

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh принимаются по табл. 4, льдов по грунтовому раствору R_sh,i – по табл. 7, мерзлых биогенных грунтов по грунту или грунтовому раствору – по табл. 8. Значения расчетных сопротивлений мерзлых засоленных грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh допускается принимать равными R_sh = R_af с учетом указаний п. 4 настоящего приложения.

3. Значения R_af в табл. 3, 6 и 8 следует умножать на коэффициент g_af зависящий от вида поверхности смерзания и принимаемый равным:

4. Значения R_sh в табл. 4 и 8 следует умножать на коэффициент g_sh равный:

Примечание. При сочетании двух перечисленных в п. 4 условий коэффициент g_sh принимается равным 0,6.

Таблица 1

Расчетные давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи

Таблица 2

Расчетные давления на мерзлые грунты R под подошвой столбчатого фундамента

Таблица 3

_{Расчетные сопротивления мерзлых грунтов и грунтовых растворов сдвигу по поверхности смерзания R}af

Таблица 4

Расчетные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh

Таблица 5

Расчетные давления на мерзлые засоленные грунты R под нижним концом сваи

Таблица 6

Расчетные сопротивления мерзлых засоленных грунтов сдвигу по поверхностям смерзания R_af

Таблица 7

Расчетные давления на лед R под нижним концом сваи и расчетные сопротивления льда сдвигу по поверхности смерзания с грунтовым раствором R_sh,i

Таблица 8

Расчетные давления на мерзлые биогенные грунты R под подошвой столбчатого фундамента и нижним концом сваи, расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по поверхности смерзания R_af и расчетные сопротивления мерзлых биогенных грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору R_sh

Приложение 3

Обязательное

Среднегодовая температура и глубина сезонного оттаивания и промерзания грунта

1. Нормативная глубина сезонного оттаивания грунта d_th,n м, определяется по данным натурных наблюдений по формуле

, (1)

где d’_th – наибольшая глубина сезонного оттаивания грунта в годовом периоде, м, устанавливаемая по данным натурных наблюдений в соответствии с ГОСТ 26262–84;

k_w,c и k_w – коэффициенты, принимаемые по табл. 1 в зависимости от суммарной влажности грунта w_tot, устанавливаемой согласно указаниям п. 5 на период эксплуатации сооружения, и влажности грунта в период наблюдений;

T_bf – температура начала замерзания грунта, ° С, определяемая по прил. 1;

T_th,c – расчетная температура поверхности грунта в летний период, ° С, определяемая по формуле

T_th,c = 1,4T_th,m + 2,4 °C; (2)

t_th,c – расчетная продолжительность летнего периода, ч, оп­ре­де­ляемая по формуле

t_th,c = 1,15t_th,m + 360 ч; (3)

здесь T_th,m и t_th,m – соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период положительных температур, °C, и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01-82, причем для климатических подрайонов IБ и IГ значения T_th,m и t_th,m следует принимать с коэффициентом 0,9;

T_th и t_th – соответственно средняя температура воздуха, °C, за период положительных температур и продолжительность этого периода, ч, в год проведения наблюдений, принимаемые по метеоданным.

Таблица 1

Коэффициенты k_w и k_w,c

2. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_f,n, м, определяется по формуле

, (4)

где d’_f – наибольшая глубина сезонного промерзания грунта в годовом периоде, м, устанавливаемая по данным натурных наблюдений в соответствии с ГОСТ 24847–81;

T_f,m t_f,m – соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период отрицательных температур, ° С и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01-82;

T_f и t_f – соответственно средняя температура воздуха, ° С, за период отрицательных температур и продолжительность этого периода, ч, в год проведения наблюдений, принимаемые по метеоданным;

k_w, k_w,c – значения те же, что и в формуле (1).

и T_bf

3. При отсутствии данных натурных наблюдений нормативную глубину сезонного оттаивания грунта d_th,n, м, допускается определять по формуле

, (5)

где

; (6)

; (7)

T_th,c и T_bf – обозначения те же, что в формулах (1) – (3);

t_th,c = 1,15t_th,c + 0,1t₁; (8)

t₁ – время, принимаемое равным 1,3×10⁷ С (3600 ч);

t₂ – время, принимаемое равным 2,7×10⁷ С (7500 ч);

T_o – расчетная среднегодовая температура вечномерзлого грунта, ° С, определяемая по указаниям п. 8;

l_th и l_f – теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта, Вт/(м× ° С) {ккал/(м×ч×° С)};

C_th и C_f – объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта, Дж/(м³×° С) {ккал/(м³×° С)};

k_m – коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов равным 1,0, а для пылевато-глинистых – по табл. 2 в зависимости от значения теплоемкости C_f и средней температуры грунта , ° С, определяемой по формуле

; (9)

L_n – теплота таяния (замерзания) грунта, Дж/м³ (ккал/м³), определяемая по обязательному приложению 1 при температуре грунта, равной 0,5 ,° С.

Таблица 2

Коэффициент k_m

4. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_f,n, м, определяется по формуле

, (10)

где

q₂ = L_n – 0,5C_f(T_f,m – T_bf), (11)

здесь Ln – теплота замерзания грунта, Дж/м³ (ккал/м³), определяемая по обязательному приложению 1 при температуре грунта = 0,5(T_f,m – T_bf), ° С.

Остальные обозначения те же, что в формуле (4).

5. В случаях, когда предусматриваются вертикальная планировка территории подсыпкой, регулирование поверхностного стока и другие мероприятия, приводящие к понижению уровня подземных вод, значения теплофизических характеристик при расчете нормативных глубин сезонного оттаивания и промерзания грунтов по формулам (5) и (10), а также значения коэффициента k_w,c в формулах (1) и (4) следует принимать при влажности грунта, равной:

для крупнообломочных грунтов 0,04

для песков (кроме пылеватых) 0,07

для песков пылеватых 0,10

для пылевато-глинистых грунтов w_p + 0,5I_p

для биогенных грунтов 1,1w_p.

где I_p и w_p – соответственно число пластичности и влажности грунта на границе пластичности.

6. Расчетная глубина сезонного оттаивания d_th и расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f определяются по формулам:

; (12)

d_f = k_hd_f,n, (13)

где d_th и d_f,n – нормативные глубины соответственно сезонного оттаи­вания и сезонного промерзания грунта;

k’_h и k_h – коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по табл. 3.

Таблица 3

_{Коэффициенты и k}h

7. Нормативное значение среднегодовой температуры вечномерзлого грунта T_o,n определяется по данным полевых измерений температуры грунтов в соответствии с ГОСТ 25358–82 на опытных площадках с естественными условиями. Допускается значение T_o,n принимать равным температуре грунта на глубине 10 м от поверхности.

8. Расчетная среднегодовая температура вечномерзлого грунта T_o, ° С, устанавливается на основании прогнозных расчетов изменения температурного режима грунтов на застраиваемой территории.

Допускается определять значение T_o, ° С, по формуле

, (14)

где t_y – продолжительность года, принимаемая равной 3,15×10⁷ С (8760 ч);

T_f,m и t_f,m – соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха в период отрицательных температур, ° С, и продолжительность этого периода, с(ч), принимаемые по СНиП 2.01.01-82;

L_n – теплота таяния (замерзания) грунта, Дж/м³ (ккал/м³), определяемая по обязательному приложению 1;

R_s – термическое сопротивление снегового покрова, м²×° С/Вт (м²×ч×° С/ккал), определяемое по формуле

, (15)

здесь m_L = 1,0 т×° С/(м²×Вт) [1,16 т×ч×° С/(м²×ккал)] – коэффициент учета размерностей;

d_s – средняя высота снегового покрова, м, принимаемая по метеоданным;

r_s – средняя плотность снегового покрова, т/м³, принимаемая по метеоданным.

Примечания: 1. В районах со средней скоростью ветра в зимний период свыше 5 м/с рассчитанное по формуле (15) значение R_s следует увеличивать в 1,3 раза.

2. Если при расчете по формуле (14) T_o > T_bf, то следует принимать Т_о = Т_о,n.

Приложение 4

Обязательное

Расчет температурного режима

вентилируемого подполья

1. Температурный режим вентилируемого подполья характеризуется среднегодовой температурой воздуха в подполье Т_с,а, устанавливаемой расчетом в зависимости от предусмотренного проектом значения среднегодовой температуры вечномерзлого грунта на его верхней поверхности Т’_о (п. 4.13), теплового режима сооружения и режима вентилирования подполья.

2. Среднегодовая температура воздуха в вентилируемом подполье Т_с,а, ° С, обеспечивающая предусмотренную в проекте среднегодовую температуру вечномерзлого грунта на его верхней поверхности Т’_о, ° С, вычисляется по формуле

, (1)

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

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

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);

Ö 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;

Характеристики

Список файлов стандарта