Страницы   ..  1  2  3  4 

Приложение Л

(рекомендуемое)

Нормативные и расчетные нагрузки, принимаемые в расчетах оснований и фундаментов

Л.1. При проектировании следует учитывать нагрузки, возникающие при возведении и эксплуатации сооружений, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций.

Л.2. При проектировании следует учитывать нагрузки, возникающие при возведении и эксплуатации сооружений, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций. Нагрузки от оборудования (в том числе трубопроводов, транспортных средств), веса строительных конструкций, складируемых материалов и изделий, а также другие равномерно распределенные и сосредоточенные нагрузки, нагрузки от мостовых и подвесных кранов, снеговые, ветровые и гололедные устанавливаются в строительном задании.

Л.3. Расчетное значение нагрузки следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке g_t, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию и принимаемый:

а) при расчете на прочность и устойчивость;

- для веса строительных конструкций и грунтов коэффициент надежности по нагрузке приведен в таблице Л.1;

- веса оборудования коэффициент надежности по нагрузке g_t приведен в таблице Л.2;

- равномерно распределенных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузке g_t следует принимать:

1,3 - при полном нормативном значении менее 2,0 кПа;

1,2 - при полном нормативном значении 2,0 кПа и более;

- крановых нагрузок коэффициент надежности по нагрузке следует принимать g_t = 1,1;

- по ветровой нагрузке коэффициент надежности g_t следует принимать равным 1,4;

- для гололедной нагрузки коэффициент надежности по нагрузке g_t следует принимать равным 1,3, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах;

- температурных климатических воздействий коэффициент надежности по нагрузке g_t следует принимать равным 1,1;

б) при расчете на выносливость - равным единице;

в) в расчетах по деформациям - равным единице, если в нормах проектирования конструкций и оснований не установлены другие значения;

г) при расчете по другим видам предельных состояний - по нормам проектирования конструкций и оснований.

Таблица Л.1

Коэффициент надежности по нагрузке g_t для конструкций, сооружений и видов грунтов

Таблица Л.2

Коэффициент надежности по нагрузке g_t для оборудования

Л.4. При расчете конструкций и оснований для условий возведения зданий и сооружений расчетные значения снеговых, ветровых, гололедных нагрузок и температурных климатических воздействий следует снижать на 20 %.

Л.5. В зависимости от продолжительности действия нагрузок различаются постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций, а также при возведении сооружений следует учитывать в расчетах как кратковременные нагрузки.

К постоянным нагрузкам следует относить:

- вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций;

- вес и давление грунтов.

Сохраняющиеся в конструкции или основании усилия от предварительного напряжения следует учитывать в расчетах как усилия от постоянных нагрузок.

К длительным нагрузкам следует относить:

- вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование;

- вес стационарного оборудования, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;

- давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, избыточное давление и разрежение воздуха, возникающее при вентиляции шахт;

- нагрузки на перекрытия от складируемых материалов и стеллажного оборудования в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах, книгохранилищах, архивах и подобных помещениях;

- температурные технологические воздействия от стационарного оборудования;

- вес слоя воды на водонаполненных плоских покрытиях;

- вес отложений производственной пыли, если ее накопление не исключено соответствующими мероприятиями;

- нагрузки от людей и оборудования на перекрытия;

- вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов;

- снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением, определяемым умножением полного расчетного значения на коэффициент 0,5;

- температурные климатические воздействия;

- воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным изменением структуры грунта, а также оттаиванием многолетнемерзлых грунтов;

- воздействия, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов.

К кратковременным нагрузкам следует относить:

- нагрузки от оборудования, возникающие в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, а также при его перестановке или замене;

- вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования;

- нагрузки от людей и оборудования на перекрытия;

- нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования;

- снеговые нагрузки с полным расчетным значением;

- температурные климатические воздействия с полным нормативным значением;

- ветровые нагрузки;

- гололедные нагрузки.

К особым нагрузкам следует относить:

- сейсмические воздействия;

- взрывные воздействия;

- нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;

- воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и на карстовых территориях.

Л.6. Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считаются кратковременными. 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.

Л.7. Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий. В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:

- основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;

- особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Временные нагрузки с двумя нормативными значениями следует включать в сочетания как длительные - при учете пониженного нормативного значения, как кратковременные - при учете полного нормативного значения.

При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок или соответствующих им усилий следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные:

- в основных сочетаниях для длительных нагрузок y₁ = 0,95; для кратковременных y₂ = 0,9;

- в особых сочетаниях для длительных нагрузок y₁ = 0,95; для кратковременных y₂ = 0,8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений для сейсмических районов и в других нормах проектирования конструкций и оснований. При этом особую нагрузку следует принимать без снижения.

При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты y₁, y₂ вводить не следует.

В основных сочетаниях при учете трех и более кратковременных нагрузок их расчетные значения допускается умножать на коэффициент сочетания y₂, принимаемый для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки - 1,0, для второй - 0,8, для остальных - 0,6.

При учете сочетаний нагрузок за одну временную нагрузку следует принимать:

- нагрузку определенного рода от одного источника;

- нагрузку от нескольких источников, если их совместное действие учтено в нормативном и расчетном значениях нагрузки.

Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок: по несущей способности - на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетание.

Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией:

- при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I, если грунты основания находятся в твердомерзлом состоянии;

- для выбора принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований и необходимых мероприятий для уменьшения деформаций основания;

- при расчете оснований зданий и сооружений III класса;

- расчете общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

- расчете средних значений деформаций основания;

- расчете деформаций основания в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.

Л.8. Значения нагрузок необходимо умножать на коэффициенты надежности по назначению, принимаемые в соответствии с таблицей В.1 (приложение В) в зависимости от класса ответственности сооружения.

Л.9. В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

Л.10. Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в нормах по проектированию соответствующих конструкций.

Приложение М

(рекомендуемое)

Расчет свайных фундаментов на действие горизонтальных сил и изгибающих моментов

М.1. При расчете свайных фундаментов на действие горизонтальных сил и изгибающих моментов следует рассматривать следующие расчетные схемы:

- схема 1 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина сезонного оттаивания которого d_th £ 5b, где b - размер поперечного сечения сваи в направлении действия горизонтальной силы; свая принимается жестко заделанной в многолетнемерзлый грунт в сечении на глубине 1,5b от его верхней поверхности, сопротивление вышерасположенных слоев грунта не учитывается, расчетная длина сваи l принимается равной d_th + 1,5b;

- схема 2 - свая погружена в твердомерзлый грунт, глубина сезонного оттаивания которого d_th > 5b, условия заделки сваи в многолетнемерзлый грунт те же, что и в схеме 1, а вышерасположенные грунты рассматриваются, как линейно деформируемая среда с коэффициентом постели, возрастающим пропорционально глубине; схему 2 допускается также принимать при d_th £ 5b, если сезоннооттаивающий слой сложен маловлажными крупнообломочными и песчаными грунтами, а также пылевато-глинистыми грунтами с показателем текучести в талом состоянии I_L ³ 0,75;

- схема 3 - свая погружена в пластично-мерзлый грунт, а также в случаях использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания по принципу II; окружающие сваю грунты рассматриваются как линейно деформируемая среда с коэффициентом постели, возрастающим пропорционально глубине от поверхности грунта.

Расчет свай по указанным схемам следует выполнять в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03-85 [8] исходя из приведенной глубины погружения свай d, определяемой по формуле

d = d a_e,                                                                 (М.1)

где d - расчетная глубина сваи, равная d_th + 1,5b при расчетах по схеме 2 и равная фактической глубине погружения сваи при расчетах по схеме 3, отсчитываемая от поверхности грунта при высоком ростверке и от подошвы ростверка при низком ростверке;

a_e - коэффициент деформации системы «свая - грунт», 1/м, определяемый:

- в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 [8] при расчетах по схемам 1 и 2, а также по схеме 3 в случаях, когда многолетнемерзлые грунты используются в качестве основания по принципу II;

- по результатам полевых испытаний свай при расчете свайных фундаментов в пластично-мерзлых грунтах по схеме 3; значение a_e в этом случае допускается определять по формуле (М.2) при условной стабилизации горизонтальных перемещений u₀ испытываемой сваи.

Примечание - Расчет фундаментов опор-мостов на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84 [15]

,                                                                     (M.2)

где F_h - горизонтальная нагрузка, кН, принимаемая равной 0,7F_h,u;

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

u₀ - горизонтальное перемещение сваи в уровне поверхности грунта, м, 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;

I - момент инерции сечения сваи, м⁴.

Расчет свайных фундаментов на горизонтальные смещения, вызванные температурными деформациями ростверков, следует производить по схеме 2, принимая расчетную глубину погружения свай (считая от поверхности грунта до уровня жесткой заделки) по формуле

d = d_th n_a + b (1,5 + n_a),                                                       (M.3)

где n_a - коэффициент влияния окружающего грунта, д.е., принимаемый по таблице М.1 в зависимости от значения a_e.

Таблица М.1

Коэффициент n_a

Приложение Н

(рекомендуемое)

Расчет деформаций оснований, сложенных талыми грунтами ¹⁾

Н.1. Определение осадки

Н.1.1. Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

,                                                                (Н.1)

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. Н.2 - Н.4);

h_i и E_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных нормальных ²⁾ напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рисунке Н.1.

_________________

¹⁾ В настоящем приложении, кроме специально оговоренных случаев, приняты следующие единицы: для линейных величин - м, для сил - кН; для напряжений, давлений и модулей деформации - кПа; для удельного веса - кН/м³.

²⁾ Далее для краткости слово «нормальное» опускается.

DL - отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа;

FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень подземных вод; BC - нижняя граница сжимаемой толщи; d и d_n - глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b - ширина фундамента;

p - среднее давление под подошвой фундамента; p₀ - дополнительное давление на основание;

s_zg и s_zg,0 - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s_zp и s_zp,0 - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; H_c - глубина сжимаемой толщи; h_i - толщина i-го слоя грунта

Рисунок Н.1 - Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

Н.1.2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: s_zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и s_zp,c - по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:

s_zp = ap₀;                                                                  (H.2)

,                                                                (Н.3)

где a - коэффициент, принимаемый по таблице Н.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2z/b при определении s_zp и x = z/b при определении s_zp,c;

Примечание - При значительной глубине заложения фундаментов, расчет осадки рекомендуется производить с использованием расчетных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлована.

p₀ = p - s_zg,0 - дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ³ 10 м принимается p₀ = p):

p - среднее давление под подошвой фундамента;

s_zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается s_zg,0 = g_d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s_zg,0 = gd_n, где g - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, dи d_n - обозначены на рисунке Н.1).

Таблица Н.1

Коэффициент a

а - схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2;

б - схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений s_zp,cj

в формуле (Н.4) под углом i-го фундамента

Рисунок Н.2 - Схема к определению дополнительных вертикальных напряжений s_zp,a в основании рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек

Н.1.3. Дополнительные вертикальные напряжения c_zg,nf на глубине z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади, определяются по формуле

,                                                        (Н.5)

где k - число влияющих фундаментов.

Н.1.4. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

,                                                           (Н.6)

где g¢ - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

d_n - обозначение - см. рисунок Н.1;

g_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды.

При определении s_zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше рассматриваемой глубины.

Н.1.5. Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = H_c, где выполняется условие s_zp = 0,2 s_zg (здесь s_zp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяемое в соответствии с указаниями Н.1.2 и Н.1.4; s_zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта, определяемое в соответствии с Н.1.5).

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E < 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H_c, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия s_zp = 0,1 s_zg.

Н.1.6. Осадка основания с использованием расчетной схемы линейно деформируемого слоя определяется по формуле

,                                                          (Н.7)

где p - среднее давление под подошвой фундамента (для фундаментов шириной b < 10 м принимается p = p₀ (см. Н.1.2));

b - ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;

k_c и k_m - коэффициенты, принимаемые по таблицам Н.2 и Н.3;

n - число слоев, различающихся по сжимаемости в пределах расчетной толщи слоя H, определяемой в соответствии с указаниями Н.1.8;

k_i и k_i-1 - коэффициенты, определяемые по таблице Н.4 в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, на которой расположены подошва и кровля i-го слоя соответственно;

E_i - модуль деформации i-го слоя грунта.

Примечание - Формула (Н.7) служит для определения средней осадки основания, загруженного равномерно распределенной по ограниченной площади нагрузкой. Эту формулу допускается применять для определения осадки жестких фундаментов.

Таблица Н.2

Коэффициент k_c

Таблица H.3

Коэффициент k_m

Таблица Н.4

Коэффициент k

Н.1.7. Толщина линейно деформируемого слоя H (рисунок Н.3), в случае если в пределах сжимаемой толщи основания H_c, определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации E₁ ³ 100 МПа и толщиной h₁, удовлетворяющей условию

,                                                           (Н.8)

где E₂ - модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации E₁, принимается до кровли грунта с модулем деформации E ³ 100 МПа, а при ширине (диаметре) фундамента b ³ 10 м и среднем значении модуля деформации грунтов основания E ³ 10 МПа, вычисляется по формуле

H = (H₀ + yb) k_p,                                                             (H.9)

где H₀ и y - принимаются соответственно равными для оснований, сложенных: пылевато-глинистыми грунтами 9 м и 0,15; песчаными грунтами - 6 м и 0,1;

k_p - коэффициент, принимаемый равным: k_p = 0,8 при среднем давлении под подошвой фундамента p = 100 кПа; k_p = 1,2 при p = 500 кПа, а при промежуточных значениях - по интерполяции.

Если основание сложено пылевато-глинистыми и песчаными грунтами, значение H определяется по формуле

,                                                             (Н.10)

где H_s - толщина слоя, вычисленная по формуле (Н.9) в предположении, что основание сложено только песчаными грунтами;

h_c1 - суммарная толщина слоев пылевато-глинистых грунтов в пределах от подошвы фундамента до глубины, равной h_c1 - значению H, вычисленному по формуле (Н.9) в предположении, что основание сложено только пылевато-глинистыми грунтами.

Значение H, вычисленное по формулам (Н.9) и (Н.10), должно быть увеличено на толщину слоя грунта с модулем деформации E < 10 МПа, если этот слой расположен ниже H и толщина его не превышает 0,2H. При большей толщине слоя такого грунта, а также если вышележащие слои имеют модуль деформации E < 10 МПа, расчет деформаций основания выполняется по расчетной схеме линейно деформируемого полупространства.

Рисунок Н.3 - Схема к расчету осадок с использованием расчетной схемы основания в виде линейно деформируемого слоя

Н.2. Определение крена фундамента

Н.2.1. Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле

,                                                        (Н.11)

где E и v - соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (значение v принимается по Н.2.2); в случае неоднородного основания значения E и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями Н.2.3;

k_e - коэффициент, принимаемый по таблице Н.5;

N_e - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы;

e - эксцентриситет;

k_m - коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов по схеме линейно деформируемого слоя (при ширине (диаметре) фундамента b ³ 10 м и модуле деформации грунтов основания E ³ 10 МПа) при a ³ 10 м и E ³ 10 МПа и принимаемый по таблице Н.3;

a - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью A принимается .

Н.2.2. Коэффициент Пуассона v принимается равным для грунтов: крупнообломочных - 0,27; песков и супесей - 0,30; суглинков - 0,35; глин - 0,42,

Таблица Н.5

Коэффициент k_e

Н.2.3. Средние (в пределах сжимаемой толщи H_c или толщины слоев H) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания () определяются по формулам:

;                                                           (Н.12)

;                                                             (Н.13)

где A_i - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта; для схемы полупространства допускается принимать A_i = s_zp,i h_i (см. Н.1.1), для схемы слоя - A_i = k_i - k_i-1 (см. Н.1.6);

E_i, v_i, h_i - соответственно модуль деформации, коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта;

H - расчетная толщина слоя, определяемая по Н.1.7;

n - число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи H_c или толщины слоя H.

Приложение П

(рекомендуемое)

Расчет осадок оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземным льдом

П.1. Осадка основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах определяется согласно указаниям, приведенным в 9.2.17, 9.2.18 и 12.8. При этом составляющую осадки s_p, м (см), обусловленную уплотнением оснований под нагрузкой, допускается определять по формуле

,                                                                (П.1)

где n и h_i - соответственно число выделенных слоев грунта и их толщина, м (см);

x - относительное сжатие i-го слоя грунта, д.е., определяемое опытным путем; для прослоев льда значение x, допускается определять по формуле

,                                                        (П.2)

где n_j - - пористость j-го слоя льда;

p - среднее давление на грунт под подошвой фундамента, кПа;

s_a - атмосферное давление, принимаемое равным 10,0 кПа;

s_g,j - природное (бытовое) давление в середине j-го слоя, кПа;

a_m,j - безмерный коэффициент, принимаемый по таблице П.1 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента l/b и относительной глубины

,

где z_j-1 и z_j - расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда.

Таблица П.1

Коэффициент a_m

П.2. Скорость осадки сильнольдистых грунтов v, м/год (см/год), обусловленная их пластичновязким течением, определяется по формуле

,                                                                  (П.3)

где m - число месяцев в году, в течение которых развиваются деформации ползучести грунтов;

v_j - среднемесячная скорость осадки, м/мес (см/мес), определяемая согласно указаниям П.3.

П.3. Среднемесячная скорость осадки сильнольдистых грунтов основания v_j, м/мес (см/мес), определяется по формуле

,                                                          (П.4)

где n - число слоев грунта, в пределах которых определяется среднемесячная температура T_j,k;

h_k - толщина k-го слоя грунта, м (см); принимается не более 0,2b (b - меньший размер подошвы фундамента);

x_k - скорость относительной деформации k-го слоя грунта, 1/ч, при среднемесячной температуре грунта T_j,k, определяемая по формуле

,                                                    (П.5)

где h_k - коэффициент вязкости k-го слоя грунта основания, кПа·ч, определяемый согласно указаниям П.5;

s_k - напряжение, кПа, в k-м слое грунта основания, определяемое по П.4;

s_L,k - предел текучести k-го слоя грунта основания, кПа, определяемый по П.5.

П.4. Напряжение s_k вычисляется по формуле

s_k = 0,5(s_z,k-1 + s_z,k),                                                      (П.6)

где s_z,k-1 и s_z,k - напряжения, кПа, на верхней и нижней границах k-го слоя, определяемые по формуле

s_z = a₀ p₀,                                                                (П.7)

где a₀ - безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице П.2 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента l/b и от значения z/b, где z - расстояние от низа подошвы фундамента до уровня, на котором определяется напряжение;

p₀ - дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа, определяемое по формуле

p₀ = p - s_g,                                                               (П.8)

где p - среднее давление на грунт под подошвой фундамента от постоянной и длительных долей временных нагрузок, кПа;

s_g - природное (бытовое) давление в грунте на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев грунтов (до отметки природного рельефа), кПа.

Среднее дополнительное давление на грунту должно удовлетворять условию

,                                                            (П.9)

где k_f - безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице П.3 при h_s/b = 0;

s_u - наибольшее значение напряжения, кПа, при котором сохраняется линейная зависимость скорости установившегося течения от напряжения на начальном участке реологической кривой, определяемое по Н.5.

Таблица П.2

Коэффициент a₀

Таблица П.3

Коэффициент k_f

П.5. Расчетные характеристики сильнольдистого грунта h, s_L, s_u определяются при инженерных изысканиях из испытаний образцов мерзлого грунта на одноосное сжатие в соответствии с ГОСТ 12248.

Температуры T_j,k, в зависимости от которых устанавливаются значения h и s_L, следует определять по формулам (П.6), (П.7) и (П.9). Значения коэффициента a для определения температуры принимаются по таблице П.4 для j-го месяца и глубины залегания середины k-го слоя z, измеряемой от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов. При этом за первый месяц (j = 1) принимается тот, в котором глубина сезонного оттаивания достигает наибольшего значения. Для s_u температура принимается равной температуре на глубине ниже подошвы фундамента на 0,5b (здесь b - ширина подошвы фундамента).

Таблица П.4

Коэффициент a_j,k

П.6. Скорость осадки подземного льда v м/год (см/год), обусловленная его пластично-вязким течением, определяется по формуле

,                               (П.10)

где p₀ - дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа, определяемое так же, как и в П.4;

b - ширина подошвы фундамента, м;

k_i - параметр, характеризующий вязкость льда, определяемый из испытаний образцов льда на одноосное сжатие, °C/(кПа·ч);

n - число слоев, на которое разделяется толща льда (толщина слоя принимается не более 0,4b);

k_t,j, k_t,j-1 - коэффициенты, 1/°C, принимаемые по таблице П.5 в зависимости от температуры основания (T₀ - T_b,f) и расстояний от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до кровли z_j-1 и подошвы z_j j-го слоя льда;

w_j, w_j-1 - безмерные коэффициенты, определяемые по таблице П.6 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента l/b и соответственно относительных глубин z_j-1/b и z_j/b (здесь z_j-1 и z_j - расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда).

Среднее дополнительное давление p₀ должно удовлетворять условию (П.9), при этом значение k_f определяется по таблице П.3 в зависимости от толщины грунтовой прослойки под фундаментом h_s и размеров подошвы l и b. Значение s_u определяется из испытаний образцов льда на одноосное сжатие при температуре T_max (п. 8.3.6) на уровне кровли льда.

Таблица П.5

Значения коэффициента k_t

Таблица П.6

Коэффициент w

Приложение Р

(рекомендуемое)

Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний

Р.1. Несущую способность F_d, кН, свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

,                                                                (P.1)

где g_c - коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок g_c = 1; в случае выдергивающих нагрузок принимается по указаниям 8.4.10.

Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте здания или сооружения.

Р.2. Испытания свай статической и динамической нагрузками следует производить, соблюдая требования ГОСТ 5686, а испытания грунтов статическим зондированием и эталонной сваей - ГОСТ 19912.

Для забивных висячих свай длиной более 12 м вместо испытаний грунтов эталонной сваей допускается производить испытания статической нагрузкой с помощью металлической сваи-зонда диаметром 127 мм, конструкция которой обеспечивает раздельные измерения сопротивления грунта под нижним концом и на участке боковой поверхности (муфте трения) площадью 0,25 м². Испытания грунтов сваей-зондом следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 5686 применительно к эталонной свае типа II.

Р.3. Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого сооружения должно быть проведено не менее:

- статических испытаний свай и свай-штампов - 2;

- динамических испытаний свай - 6;

- испытаний грунтов эталонной сваей - 6;

- испытаний свай-зондов - 6;

- испытаний статическим зондированием - 6.

Р.4. В случае если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи в формуле (Р.1) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т.е. F_u,p = F_u,min, а коэффициент надежности по грунту g_g = 1.

В случае если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет шесть и более, F_u,p и g_g следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай F_u, полученных по данным испытаний, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522 применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления. При этом для определения частных значений предельных сопротивлений следует руководствоваться требованиями Р.5 при вдавливающих, Р.6 - при выдергивающих и горизонтальных нагрузках и Р.7 - при динамических испытаниях.

Р.5. Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание их осадки s без увеличения нагрузки (при s £ 20 мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления F_uиспытываемой сваи.

Во всех остальных случаях для фундаментов сооружений за частное значение предельного сопротивления сваи F_u вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную s и определяемую по формуле

s = z s_u,mt,                                                            (P.2)

где s_u,mt - предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения, устанавливаемое по таблице В.2 (приложение В);

z - коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения s_u,mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.

Значение коэффициента z следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или пылевато-глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за 2 ч, если под их нижними концами залегают пылевато-глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента z допускается уточнять по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.

Если осадка, определенная по формуле (Р.2), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи F_u следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.

Если при максимальной достигнутой при испытаниях нагрузке, которая окажется равной или более 1,5F_d (где F_d - несущая способность сваи, подсчитанная по формулам (8.34), (8.37), (8.39) и (8.42)), осадка сваи s при испытаниях окажется менее значения, определенного по формуле (Р.2), то в этом случае за частное значение предельного сопротивления сваи F_u допускается принимать максимальную нагрузку, полученную при испытаниях.

В отдельных случаях при соответствующем обосновании допускается принимать максимальную нагрузку, достигнутую при испытаниях, равной F_d.

Ступени загружения при испытаниях свай статической вдавливающей нагрузкой должны назначаться равными 1/10 - 1/15 предполагаемого предельного сопротивления сваи F_u.

Р.6. При испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой за частное значение предельного сопротивления F_u (см. Р.4) по графикам зависимости перемещений от нагрузок принимается нагрузка на одну ступень менее нагрузки, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетных параметров системы «свая-грунт».

Р.7. При динамических испытаниях забивных свай частное значение предельного сопротивления F_u, кН, (см. Р.4) по данным их погружения при фактических (измеренных) остаточных отказах s_a ³ 0,002 м следует определять по формуле

.                                           (Р.3)

Если фактический (измеренный) остаточный отказ s_a < 0,002 м, то в проекте свайного фундамента следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет s_a ³ 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования и при наличии отказомеров частное значение предельного сопротивления сваи F_u, кН, следует определять по формуле

,                                  (Р.4)

где h - коэффициент, принимаемый по таблице Р.1 в зависимости от материала сваи, кН/м²;

A - площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м²;

M - коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай - по таблице Р.2 в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

E_d - расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по таблице Р.3, или расчетная энергия вибропогружателей - по таблице Р.4;

s_a - фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей - от их работы в течение 1 мин, м;

s_el - упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;

m₁ - масса молота или вибропогружателя, т;

m₂ - масса сваи и наголовника, т;

m₃ - масса подбабка (при вибропогружении свай m₃ = 0), т;

m₄ - масса ударной части молота, т;

e - коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем e² = 0,2, а при вибропогружателе e² = 0;

Q - коэффициент, 1/кН, определяемый по формуле

,                                           (Р.5)

где A, m₄, m₂ - то же, что в формулах (Р.3) и (Р.4);

n_p, n_f - коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление грунта) к статическому сопротивлению грунта, принимаемые соответственно равными: для грунта под нижним концом сваи n_p = 0,00025 с·м/кН и для грунта на боковой поверхности сваи n_f = 0,025 с·м/кН;

A_f - площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м²;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

H - фактическая высота падения ударной части молота, м;

h - высота первого отскока ударной части дизель-молота, принимаемая согласно таблице Р.3, для других видов молотов h = 0.

При забивке свай в грунт, подлежащий удалению при разработке котлована, или в грунт дна водотока значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения - с их учетом.

В случае расхождения более чем в 1,4 раза значений несущей способности свай, определенных по формулам (Р.3) - (Р.5), с несущей способностью, определенной расчетом в соответствии с требованиями 9.3.7 - 9.3.17 (по результатам лабораторных определений физико-механических свойств грунтов), необходимо дополнительно проверить несущую способность свай по результатам статического зондирования или статических испытаний свай.

Таблица Р.1

Коэффициент h

Таблица Р.2

Коэффициент M

Таблица Р.3

Расчетная энергия удара молота E_d

Таблица P.4

Эквивалентная расчетная энергия удара вибропогружателя

Р.8. Несущую способность F_d, кН, забивной висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или статического зондирования следует определять по формуле

,                                                               (Р.6)

где g_с - коэффициент условий работы; g_с = 1;

n - число испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или точек зондирования;

F_u - частное значение предельного сопротивления сваи, кН, в месте испытания грунтов эталонной сваей, испытания сваи-зонда или в точке зондирования, определенное в соответствии с требованиями Р.9, Р.10 или Р.11;

g_g - коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый в зависимости от изменчивости полученных частных значений предельного сопротивления сваи F_u в местах испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или в точках зондирования и числа этих испытаний или точек при значении доверительной вероятности a = 0,95 в соответствии с требованиями ГОСТ 20522.

Р.9. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в месте испытания грунтов эталонной сваей F_u, кН, следует определять:

- при испытании грунтов эталонной сваей типа I (ГОСТ 5686) - по формуле

,                                                          (Р.7)

где g_sp - коэффициент; g_sp = 1,25 при заглублении сваи в плотные пески независимо от их крупности или крупнообломочные грунты и g_sp = 1 для остальных грунтов;

u, u_sp - периметры поперечного сечения сваи и эталонной сваи;

F_u,sp - частное значение предельного сопротивления эталонной сваи, кН, определяемое по результатам испытания статической нагрузкой согласно Р.5;

- при испытании грунтов эталонной сваей типа II или III (ГОСТ 5686) - по формуле

F_u = g_cR R_sp A + g_cf f_sp u h,                                                    (Р.8)

где g_cR - коэффициент условий работы под нижним концом натурной сваи, принимаемый по таблице Р.5 в зависимости от предельного сопротивления грунта под нижним концом эталонной сваи R_sp;

R_sp - предельное сопротивление грунта под нижним концом эталонной сваи, кПа;

A - площадь поперечного сечения натурной сваи, м;

g_cf - коэффициент условий работы на боковой поверхности натурной сваи, принимаемый по таблице Р.5 в зависимости от среднего значения предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи f_sp;

f_sp - среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи, кПа;

h - глубина погружения натурной сваи, м;

u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м.

При применении эталонной сваи типа II следует проверить соответствие суммы предельных сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности эталонной сваи ее предельному сопротивлению. Если разница между ними превышает ± 20 %, то расчет предельного сопротивления натурной сваи должен выполняться как для эталонной сваи типа I.

Р.10. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в месте испытаний сваи-зонда F_u, кН (тс), следует определять по формуле

F_u = g_cR R_ps A + u å g_cf f_ps,i h_i,                                                     (Р.9)

где g_cR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый равным 0,8;

R_ps - предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи-зонда, кПа;

g_cf - коэффициент условий работы i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый по таблице Р.5 в зависимости от среднего значения предельного удельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи-зонда f_ps,i;

f_ps,i - среднее значение предельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи-зонда, к Па;

h - толщина i-го слоя грунта, м.

Таблица Р.5

Коэффициенты g_cR и g_cf

Р.11. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования F_u, кН, следует определять по формуле

F_u = R_sA + fhu,                                                            (P.10)

где R_s - предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

f - среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

h - глубина погружения сваи от поверхности грунта около сваи, м;

u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Предельное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи R_s, кПа, по данным зондирования в рассматриваемой точке следует определять по формуле

R_s = b₁ q_s,                                                              (Р.11)

где b₁ - коэффициент перехода от q_s к R_s, принимаемый по таблице Р.6 независимо от типа зонда (по ГОСТ 20069);

q_s - среднее значение сопротивления грунта, кПа, под наконечником зонда, полученное из опыта, на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров ниже отметки острия проектируемой сваи (где d - диаметр круглого или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного сечения сваи, м).

Таблица Р.6

Коэффициенты b₁, b₂, b_i

Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной сваи f, кПа, по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять:

- при применении зондов типа I - по формуле

f = b₂ f_s;                                                              (Р.12)

- при применении зондов типа II или III - по формуле

,                                                         (Р.13)

где b₂, b_i - коэффициенты, принимаемые по таблице Р.6;

f_s - среднее значение сопротивления грунта на боковой поверхности зонда, кПа, определяемое как частное от деления измеренного общего сопротивления грунта на боковой поверхности зонда на площадь его боковой поверхности в пределах от поверхности грунта в точке зондирования до уровня расположения нижнего конца сваи в выбранном несущем слое;

f_si - среднее сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда, кПа;

h_i - толщина i-го слоя грунта, м.

P.12. Несущую способность винтовой сваи, работающей на сжимающую и выдергивающую нагрузки, по результатам статического зондирования следует определять по формуле (Р.6), а частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования - по формуле (Р.10), где глубина принимается уменьшенной на значение диаметра лопасти. Предельное сопротивление грунта под (над) лопастью сваи по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять по формуле (Р.11). В этом случае b₁ - коэффициент, принимаемый по таблице Р.6 в зависимости от среднего значения сопротивления грунта под наконечником зонда в рабочей зоне, принимаемой равной диаметру лопасти. Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять по формуле (Р.12) или (Р.13).

Библиография

Ключевые слова: многолетнемерзлый грунт, фундамент, свая, термостабилизаиия, сезоннодействующие охлаждающие устройства, геотехнический мониторинг, инженерная защита, инженерные изыскания, проектирование, расчет

Содержание

1. Область применения

2. Нормативные ссылки

3. Термины и определения

4. Обозначения и сокращения

5. Общие положения

6. Инженерные изыскания на многолетнемерзлых грунтах

6.1. Общие указания

6.2. Характеристики многолетнемерзлых грунтов оснований

6.3. Изыскания для разработки предпроектной документации

6.4. Изыскания для разработки проекта

6.5. Изыскания для разработки рабочей документации

6.6. Особенности изысканий для разработки проектной документации по реконструкции объектов

7. Основные положения проектирования оснований и фундаментов

7.1. Принципы использования многолетнемерзлых грунтов в качестве оснований

7.2. Мероприятия по инженерной подготовке территории

7.3. Типы и глубина заложения фундаментов

7.4. Устройство оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I

7.5. Устройство оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II

8. Расчет оснований и фундаментов

8.1. Общие указания

8.2. Теплотехнические расчеты оснований

8.3. Расчет оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I

8.4. Расчет оснований и фундаментов при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II

8.5. Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения

8.6. Особенности проектирования оснований и фундаментов на засоленных многолетнемерзлых грунтах

8.7. Особенности проектирования оснований и фундаментов на биогенных многолетнемерзлых грунтах

8.8. Особенности проектирования оснований и фундаментов на сильнольдистых многолетнемерзлых грунтах и подземных льдах

8.9. Особенности проектирования оснований и фундаментов на многолетнемерзлых грунтах в сейсмических районах

9. Упрочнение грунтов оснований

9.1. Общие указания

9.2. Термостабилизация грунтов

9.3. Армирование грунтов

9.4. Химическое закрепление грунтов

10. Инженерная защита объектов

10.1. Общие указания

10.2. Устройство общепланировочных насыпей

10.3. Устройство водоотводных сооружений

10.4. Защита от опасных криогенных процессов

10.5. Снегозащита

11. Геотехнический мониторинг объектов обустройства

11.1. Общие требования

11.2. Требования к составу и содержанию проектной документации на геотехнический мониторинг

11.3. Виды и объемы геотехнических исследований

11.4. Требования к устройству сети режимных наблюдений

11.5. Разработка геотехнических паспортов

Приложение А (справочное). Основные буквенные обозначения

Приложение Б (справочное). Типизация инженерно-геокриологических условий

Приложение В (справочное). Классификация объектов обустройства

Приложение Г (рекомендуемое). Состав документации по техническому заданию на инженерно-геокриологические изыскания

Приложение Д (рекомендуемое). Нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик талых грунтов

Приложение Е (рекомендуемое). Физические и теплофизические характеристики мерзлых грунтов

Приложение Ж (рекомендуемое). Расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов

Приложение И (рекомендуемое). Расчет температурного режима вентилируемого подполья

Приложение К (рекомендуемое). Расчет оснований при строительстве по способу стабилизации верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов

Приложение Л (рекомендуемое). Нормативные и расчетные нагрузки, принимаемые в расчетах оснований и фундаментов

Приложение М (рекомендуемое). Расчет свайных фундаментов на действие горизонтальных сил и изгибающих моментов

Приложение Н (рекомендуемое). Расчет деформаций оснований, сложенных талыми грунтами

Приложение П (рекомендуемое). Расчет осадок оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземным льдом

Приложение Р (рекомендуемое). Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний

Библиография