4.7. Несущая способность основания Fu, кН (кгс), вертикально нагруженной висячей сваи или столбчатого фундамента определяется по формуле

, (3)

где _t – температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, определяемый по указаниям п. 4.10;

_с – коэффициент условий работы основания, принимаемый по указаниям п. 4.9;

R – расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, кПа (кгс/см²), определяется согласно указаниям п. 4.8;

А – площадь подошвы столбчатого фундамента или площадь опирания сваи на грунт, м² (см²), принимаемая для сплошных свай равной площади их поперечного сечения (или площади уширения), для полых свай, погруженных с открытым нижним концом, – площади поперечного сечения сваи брутто при заполнении ее полости цементно-песчаным раствором или грунтом на высоту не менее трех диаметров сваи;

R_af,i – расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента в пределах (i-го слоя грунта, кПа (кгс/см²), определяемое согласно указаниям п. 4.8;

А_af,i – площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, а для столбчатого фундамента – площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью фун­дамента, м² (см²);

n – число выделенных при расчете слоев вечномерзлого грунта.

Несущая способность основания одиночной сваи F_u по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой определятся по формуле

, (12)

где k – коэффициент, учитывающий различие в условиях работы опытной и проектируемых свай и определяемый по формуле

k = F_u,p/F_u,t, (13)

здесь F_u,p и F_u,t – значение несущей способности соответственно проектируемой и опытной свай, рассчитанные по формулам (3) или (4) по значениям R и R_af, принимаемым по таблицам рекомендуемого приложения 2: для проектируемой сваи – при расчетных температурах грунта, устанавливаемых согласно указаниям пп. 4.8 и 4.12, а для опытной сваи – при температурах, измеренных при испытании;

F_u,n – нормативное значение предельно длительного сопротивления основания опытной сваи статической нагрузке, определяемое по данным испытания сваи в соответствии с ГОСТ 24546–81 с учетом требований ГОСТ 20522–75;

_g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,1.

В-2-14. Классификация набивных свай.

Их изготавливают из бетона, ж-бетона или цементно-песчаного раствора. Конструкция набивных свай, которые имеют цилиндрическую форму, может предусматривать уширение нижнего конца, что значительно повышает их несущ спос.

По способу изготовления:

- сваи без оболочек, применяют в связных сухих и маловлажных грунтах, где можно осуществлять бурение без крепления стенок скважин.

- сваи с извлекаемой оболочкой, можно применять практически в любых геологических и гидрогеологических для их изготовления инвентарные трубы защищают стенки пройденной скважины от обрушения.

- Сваи с неизвлекаемой оболочкой, применяют, когда отсутствует возможность качественного изготовления свай с извлекаемой оболочкой. Какие условия создаются на площадках, сложенных водонасыщенными песками и супесями, где под напором подземных вод ствол сваи на отдельных участках может быть разрушен во время твердения бетонной смеси.

Б-15

В-1-26. Применимость 1 принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания и типы фундаментов, используемых при этом принципе

принцип I – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

Принцип I следует применять, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния. На участках с твердомерзлыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать, как правило, использование вечномерзлых грунтов по принципу I.

При строительстве на пластичномерзлых грунтах следует, как правило, предусматривать мероприятия по понижению температуры (пп. 3.10–3.13) до установленных расчетом значений, а также учитывать в расчетах оснований пластические деформации этих грунтов под нагрузкой

При использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований по принципу I могут применяться свайные, столбчатые и другие типы фундаментов, в том числе фундаменты на искусственных (насыпных и намывных) основаниях. Выбор типа фундамента и способа устройства основания устанавливается проектом в зависимости от инженерно-геокриологических условий строительства, конструктивных особенностей сооружения и технико-экономи­чес­кой целесообразности.

Б-16.

В-1-25. Общие сведения о расчете оснований, сложенных вечномерзлых грунтов по предельным состояниям. Расчет оснований центрально-загруженных столбчатых фундаментов по предельным состояниям при использовании вечномерзлых грунтов по 1 принципу

При проектировании оснований и фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, следует выполнять теплотехнические расчеты основания и расчеты основания и фундаментов на силовые воздействия. В расчетах основания и фундаментов надлежит учитывать принцип использования вечномерзлых грунтов в качестве основания, тепловое и механическое взаимодействие сооружения и основания.

Основания и фундаменты следует рассчитывать по двум группам предельных состояний: по первой – по несущей способности, по второй – по деформациям (осадкам, прогибам и пр.), затрудняющим нормальную эксплуатацию конструкций сооружения или снижающим их долговечность, а элементы железобетонных конструкций – и по трещиностойкости.

При расчете по предельным состояниям несущую способность основания и его ожидаемые деформации следует устанавливать с учетом температурного режима грунтов основания, а при принципе I – также с учетом продолжительности действия нагрузок и реологических свойств грунтов.

при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I: по несущей способности – для твердомерзлых грунтов; по несущей способности и деформациям – для пластичномерзлых и сильнольдистых грунтов, а также подземных льдов;

В-2-16. Расчет свай на выдергивающие нагрузки. Учет отрицательных сил трения грунта по боковой поверхности свай.

Несущ способность F(du) определяется только сопротивлением трению по боковой поверхности и рассчитывается по формуле.

F(du)=γ(c)*U*∑ γ(c)*f(i)*h(i)

где γ(c)- коэфф усл работы

U – периметр попер сеч сваи

f(i) – расчетное значение i-го слоя грунта

h(i) – толщина

Учет определ сил трения:

1 – песч грунт сред плотности

2 – слой торфа

Несущ способ сваи

F(u)= γ(t)*γ(c)+(∑R*A+R(af)*A(af))

Б-17.

В-1-24 Общие сведения о мероприятиях по сохранению вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии

При использовании вечномерзлых грунтов в качестве оснований сооружений по принципу I для сохранения мерзлого состояния грунтов основания и обеспечения их расчетного теплового режима в проектах оснований и фундаментов необходимо предусматривать: устройство холодных (вентилируемых) подполий или холодных первых этажей зданий (п. 3.11), укладку в основании сооружения охлаждающих труб, каналов или применение вентилируемых фундаментов (п. 3.12), установку сезоннодействующих охлаждающих устройств жидкостного или парожидкостного типов – СОУ (п. 3.13), а также осуществление других мероприятий по устранению или уменьшению теплового воздействия сооружения на мерзлые грунты основания.

Выбор одного или сочетания указанных мероприятий должен производиться на основании теплотехнического расчета с учетом конструктивных и технологических особенностей сооружения, опыта местного строительства и экономической целесообразности.

В-2-17. Определение несущ способ о-й свай на действие гориз нагрузок.

Делятся сваи на гибкие и жесткие, производятся по так называемой приведенной глубине погружения сваи в грунт I: I= L*sqrt5(k*b(p)/(γ(c)*E*I))

где L – фактическая глубина погружения сваи

k – коэфф пропорциональности, прин. в зависимости от вида грунта по табл.1 прил.1 СНиП 2.02.03-85

b(p) – условная ширина сваи

γ(c) – коэфф условия работы

E*I – жесткость на изгиб сваи

при L≤1 – свая жесткая

L>1 – гибкая

для F(k)=0,645L[E*(1-ν^2)*(E(б)*I)к]

(E(б)*I)к – жесткость грунта всех свай

Несущ спос гориз нагруженных куста свай допускается определять как сумму сопротивлений одиночных свай.

Б-18

В-1-23. Принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве основания.

При строительстве на вечномерзлых грунтах в зависимости от конструктивных и технологических особенностей зданий и соо­ру­жений, инженерно-геокриологических условий и возможности целенаправленного изменения свойств грунтов основания применяется один из следующих принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве основания сооружений:

принцип I – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

принцип II – вечномерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).

Принцип I следует применять, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния. На участках с твердомерзлыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать, как правило, использование вечномерзлых грунтов по принципу I.

Принцип II следует применять при наличии в основании скальных или других малосжимаемых грунтов, деформация которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для проектируемого сооружения, при несплошном распространении вечномерзлых грунтов, а также в тех случаях, когда по техническим и конструктивным особенностям сооружения и инженерно-гео­крио­логическим условиям участка при сохранении мерзлого состояния грунтов основания не обеспечивается требуемый уровень надежности строительства.

Б-19.

В-1-22. Глубина сезонного оттаивания грунтов и ее зависимость от природно-климатических факторов

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;

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;

d_th - расчетная глубина сезонного оттаивания грунта;

d_th,n - нормативная глубина сезонного оттаивания грунта;

В-2-19. Определение несущ способ свайного ф-та на вертик и гориз. нагрузки по результатам полевых испытаний.

F(d)= γ(c)*F(u)*n/ γ(g)

где F(d) – расчетная несущ спос

γ(c)- коэфф усл раб =1

γ(g) – коэфф надежности по грунту

F(u) – нормативная несущ спос

Существуют методы:

Динамический метод. заключается в определении несущ спос сваи по величине ее отказа на отметке близкой к проектной.

Метод испытаний свай вертик статической нагрузкой.

Метод статического зонирования. заключается во вдавливании в грунт стандартного зонда, состоящего из штанги с корпусом на конце. Конструкция зонда позволяет измерять не только общее сопротивление его погружению, но и величину лобового сопротивления конуса. Учитывая, что характер деформации грунтов при вдавливании свай и при погружении конического зонда статической нагрузкой аналогичен, полученные данные можно использовать для определения предельных сопротивлений свай.

Б-20.

В-1-21. Сведения о вечномерзлых грунтах. Формы их залегания, районы распространения.

Мерзлые грунты – это грунты, имеющие отрицательную темп-ру и ледоцементные связи между частицами. Грунты, находящие в мерзлом состоянии 3 или более лет называется многолетнемерзлыми или вечномерзлые. Территории где встречаются распространения ММГ называются криолитозона. К криолито зоне относится почти 65% территории России (Северная, Северо-востоная часть порядка 11млн км2, столько же территории в Северной Америке и в Северной части Канады). ММГ встречается в высокогорных областях юга сибири, в Китае и средней Азии. Всего 35 млн км2. Выделяют сливающуюся, несливающиеся и островную мерзлоту. Сливающаяся – сливается с верхней границей ВМГ. В южных районах встречается островная мерзлота мощность мерзлоты 10м, на юге до 500-600м, на севере макс 1600м, в горных районах в северной Якутии и Якутске – 200-250м. За критерий принимают в России -1 С ММГ.

В-2-20. Определение несущ способ о-я свайных ф-тов на вертик нагрузки (сваи-стойки, висячие сваи) расчетными способами.

- Сваи-стойки:

а) по материалу сваи F(dm), как центрально сжатого ЖБ элем

б) по несущей способности основания P(ag)

По материалу F(dm)=φ*(γ(b)*R(b)*A+ γ(s)*R(s)*A(s))

где φ – коэфф продольного изгиба =1

γ(b) γ(с) – коэфф условий работы арм и бет

R(b) – расчетное сопротивление сжатию бетона

A – площадь бетона сечения сваи

Rs – расчетное сопротивление сжатию арм-ры

As - площадь арм-ры

По грунту F(ay)= γ(c)*R*A

где γ(c) – кэофф усл раб =1

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

А – площадь опирания грунта

- Влияние сваи

Расчет нес спос верт нагружения висячих свай производится только по прочности сваи, т.к. по прочности материала сваи она всегда заведомо выше.

Fu= γ(c)*(γ(cr)*R*A+∑ γ(cf)*f(i)*A(fi))

γ(c) – коэфф усл работы сваи в грунте

γ(cr), γ(cf) – коэфф усл работы грунта

R – расчетное сопротивление под нижним концом сваи

A – площадь попер сечения сваи

f(i) – расчетные сопротивления i-слоя грунта о-я по боковой поверхности

A(fi) – площадь боковой поверхности i-го слоя