Р ис.5.2. Номограмма для определения коэффициента t

h_в = (h²-r_т²)/h_н , (5.9)

где _t - безразмерная глубина оттаивания под центром трубы, определяемая по номограмме на рис. 5.2 в зависимости от параметров m, _t, I_t;

I_t - безразмерное время, определяется по формуле 5.10.

, (5.10)

где  - расчетный период, ч;

q_f - удельная теплота таяния мерзлого грунта, Вт ч/м³, рассчитывается по формуле 4.8 (см. задача № 4).

Радиус оттаивания r_от и величина смещения центра ореола оттаивания вниз по отношению к центру трубы Δс определяются по формулам 5.3 и 5.4 при подстановке в них значений h_н и h_в, вычисленных по формулам 5.8 и 5.9.

Изложенная методика позволяет рассчитывать высокотемпературные трубопроводы, например, теплопроводы, прокладываемые в невентилируемых подземных каналах. Для этого используются формулы 5.8 - 5.10, а так же 5.3 - 5.4, в которые под радиусом трубы r_t, понимается эквивалентный радиус r_экв, под температурой среды t_c - температура внешней поверхности канала t_к, под глубиной заложения трубы h - расстояние от дневной поверхности до оси канала. При этом коэффициент  принимается равным 1.0. Температура внешней поверхности канала, где прокладывается прямая и обратная магистраль теплопровода, определяется по данным таблицы 5.2.

Таблица 5.2. Значение t_к

глубина заложения до верха	Размеры канала hк bк, м
канала	0.4 0.5	0.40.6	0.40.75	0.51.0	0.651.0	0.81.5
0.5	12/20	12/20	13/22	16/27	24/41	27/46
0.7	12/20	14/24	14/24	20/34	28/41	30/51
1.0	13/22	15/25	15/25	21/35	28/47	30/51
1.5	14/25	17/30	17/30	22/38	31/53	35/60

Примечание: В числителе указана величина t_к при температуре теплоносителя 95-79 ^оС, в знаменателе - при температуре 130-170 ^оС.

Величина r_экв, м, определяется по формуле 5.11.

r_экв=(h_к+b_к)/, (5.11)

где h_к, b_к - высота и ширина канала, м.

6. Расчет вечномерзлых оснований по несущей способности

Основания и фундаменты рассчитываются на силовые воздействия по двум группам предельных состояний: по первой - по несущей способности и по второй - по деформациям (осадкам, прогибам и пр.), затрудняющим нормальную эксплуатацию конструкций и оснований или снижающим их долговечность.

При расчете по предельным состояниям несущая способность основания и его ожидаемые деформации устанавливаются с учетом принципа использования вечномерзлых грунтов. При использовании вечномерзлых грунтов по принципу I расчет производится по несущей способности для твердомерзлых грунтов, по несущей способности и деформациям для пластичномерзлых и сильнольдистых грунтов а также подземных льдов.

Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия 6.1.

F £ F_u/g_n, (6.1)

где F - расчетная нагрузка на основание;

F_u - несущая способность (сила предельного сопротивления) основания, определяемая по формуле 6.2;

g_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемые в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 в зависимости от вида и класса ответственности сооружения, при этом значение g_n следует принимать равным 1,4 независимо от числа свай в фундаменте и от положения подошвы ростверка по отношению к поверхности грунта, кроме свай с высоким ростверком для мостов, где он принимается равным в зависимости от числа свай в кусте 1,5 и 1,75.

Несущая способность основания F_u, кН, вертикально нагруженной висячей сваи или столбчатого фундамента определяется по формуле 6.2.

, (6.2)

где g_t - температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, допускается принимать равным:

а) g_t = 1,1, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов Т_о соответствует твердомерзлому состоянию грунта и не выше расчетной среднегодовой температуры на верхней поверхности вечномерзлого грунта Т_о, устанавливающейся в основании сооружения в процессе его эксплуатации;

б) g_t = 1,0, если расчетная среднегодовая температура вечномерзлых грунтов Т_о соответствует пластичномерзлому состоянию грунта и выше значения температуры Т_о, устанавливающейся в процессе эксплуатации сооружения.

При расчетах оснований трубопроводов, линий электропередач и других линейных сооружений коэффициент g_t следует принимать равным 0,8;

g_с - коэффициент условий работы основания, принимаемый по таблице 6.1 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов).

Значения коэффициента g_с, приведенные в таблице 6.1, допускается увеличивать пропорционально отношению полной нагрузки на фундамент к сумме постоянных и длительных временных нагрузок, но не более чем в 1,2 раза, если расчетные значения деформаций основания при этом не будут превышать предельно допустимых значений.

R - расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, кПа. Для расчета оснований сооружений II и III классов ответственности, возводимых с сохранением мерзлого состояния грунтов допускается принимать по их физическим характеристикам, составу и температуре в соответствии с данными, приведенными в таблице 6.2 и 6.3.

При расчетах несущей способности оснований значения R следует принимать: для свайных фундаментов - на глубине z, равной глубине погружения сваи; для столбчатых фундаментов - на глубине заложения подошвы фундамента, показанного на Рис.6.1.

Таблица 6.1. Определение коэффициента g_с

Виды фундаментов и способы их устройства	Коэффициент gс
Столбчатые и другие виды фундаментов на естественном основании	1,0
То же на подсыпках	0,9
Буроопускные сваи с применением грунтовых растворов, превышающих по прочности смерзания вмещающие грунты	1,1
То же при равномерной прочности грунтовых растворов и вмещающего грунта	1,0
Опускные и буронабивные сваи	1,0
Бурозабивные сваи при диаметре лидерных скважин менее 0,8 диаметра свай	1,0
То же при большем диаметре лидерных скважин	0,9

А - площадь подошвы столбчатого фундамента или площадь опирания сваи на грунт, м², 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, Для расчета оснований сооружений II и III классов ответственности, возводимых с сохранением мерзлого состояния грунтов допускается принимать по их физическим характеристикам, составу и температуре в соответствии с данными, приведенными в таблицах 6.4 и 6.5.

Расчетные сопротивления сдвигу R_af,i следует принимать: для свайных фундаментов - на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов - на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента, показанной на Рис. 6.1).

Для буроопускных свай расчетное сопротивление сдвигу необходимо принимать наименьшим из значений сдвига по поверхности смерзания сваи R_af и сдвига по грунту или буровому раствору R_sh; для буронабивных свай - по значению R_sh. При расчете несущей способности комбинированных свай (деревометаллических, сборно-монолитных и др.) значения R_af следует принимать с учетом неодинаковой прочности смерзания с грунтом их различных элементов;