Принципы проектирования фундаментов на вечной мерзлоте

СНиП 2.02.04 – 88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

Нормы рекомендуют два принципа проектирования и строительства на территориях, сложенных ВМ грунтами:

I принцип – в основании зданий и сооруженийсохраняется вечномерзлое состояниегрунтов какв процессе строительства, так и в течениевсего периода эксплуатации сооружения;

II принцип– в основании зданий и сооружений используютсяпредварительно оттаянные грунты или грунты,оттаивающие во время эксплуатации (поIIпринципу ВМ состояние грунтов не сохраняется).

При расчете по IIпринципу существует3 метода:

1 метод - оттаивание предварительное;

2 метод - возможность оттаивания в период эксплуатации (самооттаивание).

3 метод - комбинированный – сочетание первого и второго методов.

I принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания применяется:

• при больших запасах холода в грунтовом основании;

• при температуре заметно ниже 0˚С, (глубина заложения ВМ должна быть большой);

• в случаях, когда сооружение не должно обладать большой тепловыделительной способностью (для неотапливаемых сооружений или там, где можно летом устроить теплоизолирующие подсыпки или другие мероприятия по защите основания от проникновения в него тепла).

Для зданий и сооружений на основаниях, устраиваемых по Iпринципу, необходимо выполнить следующиетребования:

1. устройство зданий с вентилируемыми подпольями;

2. устройство неотапливаемых первых этажей зданий;

3. устройство теплоизолирующих подсыпок, защищающих грунтовые основания от оттаивания (шлак, песок, опилки).

4. применение фундаментов, не нарушающих тепловой режим оснований.

Площадь контакта вечномерзлого грунта с фундаментом должна быть минимальной. Чем больше площадь контакта с грунтом, тем хуже. В 99% случаев применяются столбчатые или свайные фундаменты.

Сваи, рекомендованные СНиПом: бурозабивные или буроопускные, погружение сваи производится в грунт, предварительно оттаянный паровыми иглами.

Последовательность проектирования на основаниях фундаментов по I принципу использования ВМ грунтов:

1. Производится выбор и теплотехнический обсчет мероприятий по сохранению ВМ.

2. Определяем температурное поле в основании здания (производится расчет температуры, строится температурная сетка, в каждой точке температура определяется теплотехническим расчетом).

3. Производится выбор конструкций фундаментов.

4. Назначается глубина заложения фундаментов. Она принимается ниже расчетной глубины оттаивания, причем необходимо углубиться в ВГВМ грунта:

для столбчатых фундаментов ≥ 1м;

для свайных ≥ 2м;

Расчетная глубина сезонного оттаивания грунтов определяются по формуле:

- коэффициент теплового влияния зданий,

- нормативная глубина оттаивания, устанавливаемая на основе теплотехнического расчета или по нормам с поправкой на влажность грунта.

17. Расчет по I группе предельных состояний(выполняется во всех случаях)

F– расчетная нагрузка на основание;

–предельное значение нагрузки (несущая способность грунтового основания, разрушающая нагрузка);

–коэффициент надежности не менее, чем 1,2.

- температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов (СНиП)

–коэффициент условия работы, в основном зависит от метода выполнения фундамента;

и - прочностные характеристики грунта, определяемые в зависимости от температуры в данном слое грунта;

A- площадь подошвы фундамента или сечения нижнего конца сваи;

- площадь боковой поверхности фундамента (или сваи) в пределах данного слоя;

n– число слоев по высоте вмороженной части нижней ступени фундамента или сваи.

18. Расчет основания по II группе предельных состояний.

Расчет ведется только для пластично-мерзлых грунтов.

S≤S_u

Принцип ТУ для ВМ наболее подходящий.

Проектирование при II принципе использования ВМ грунтов в качестве основания.

Различают:

• основания предварительно оттаянными грунтами на всю глубину (1 метод);

• основания, грунты которых оттаивают на всю глубину в процессе эксплуатации

(2 метод).

• основание с предварительно оттаянными грунтами только в верхней зоне (остальная часть основания оттаивает в процессе эксплуатации сооружений) (3 метод);

1.Основания с предварительно оттаянными грунтами проектируют как основания, сложенные немёрзлыми грунтами.

2. Основания, грунты которых оттаивают на всю глубину во время эксплуатации, рассчитывают по Iгруппе предельных состояний с учетом процесса оттаивания верхних слоев и поIIгруппе предельных состояний, исходя из деформаций всего основания как от нагрузок, передаваемых фундаментами, так и под действием собственного веса грунта.

3. Основания, в которых грунты оттаяны только в верхней зоне, а подстилающие грунты оттаивают в процессе эксплуатации, рассчитывают по IIгруппе предельных состояний как основания немерзлых грунтов, а оттаившие основания - поIгруппе предельных состояний на устойчивость.

Осадка с просадкой частично или полностью оттаивающего основания состоит из двух слагаемых:

–осадка уплотнения грунта от давления под подошвой фундамента, которая определяется как для талых грунтов по СНиП 2.02.01-83^*«Основания зданий и сооружений»

–дополнительная осадка, возникающая за счет оттаивания толщин ВМ грунта в процессе эксплуатации под действием собственного веса.

n– число выделенных при расчете слоев грунта;

- коэффициент оттаивания, доли единицы;

- коэффициент сжимаемости i-го слоя оттаивающего грунта, кПа^-1;

- вертикальное природное напряжение в середине i-го слоя грунта, кПа;

–толщина i-го слоя оттаивающего грунта, м.

СЛАЙДЫ

№1