Основания и фундаменты в районах распространения вечномерзлых грунтов. Часть II
Расчет фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта
Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить как для условий эксплуатации сооружения, так и для условий периода строительства, если до передачи на фундаменты проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного оттаивания (промерзания).
При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в период строительства.
Разрушение жилого дома в результате таяния многолетней мерзлоты
Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию
, (29)
| где t fh – | расчетная удельная касательная сила пучения, кПа; |
| Afh – | площадь боковой поверхности смерзания фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания–оттаивания грунта, м2; |
| F – | расчетная нагрузка на фундамент, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т. п.); |
| Fr – | расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН; |
| 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. |
Расчетную удельную касательную силу морозного пучения t fh, кПа, следует определять, как правило, опытным путем. Для сооружений II и III уровней ответственности значения t fh допускается принимать по табл. 8 в зависимости от состава, влажности и глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов dth.
Таблица 8
| Грунты и степень водонасыщения | Значения t fh, кПа, при глубине сезонного промерзания – оттаивания dth, м | ||
| 1,0 | 2,0 | 3,0 | |
| Глинистые при показателе текучести IL > 0,5, пески мелкие и пылеватые при степени влажности Sr > 0,95 | |||
| Глинистые при 0,25 < IL < 0,5, пески мелкие и пылеватые при 0,8 < Sr < 0,95, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) свыше 30 % | |||
| Глинистые при IL < 0,25, пески мелкие и пылеватые при 0,6 < Sr < 0,8, а также крупнообломочные с заполнителем (глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) от 10 до 30 % |
Примечания
1. Приведенные в таблице значения t fh относятся к поверхности бетонного фундамента. Для фундаментов из других материалов табличные значения t fh
должны умножаться на коэффициент g af, значения которого даны в рекомендуемом приложении В.
2. Для поверхностей фундаментов, покрытых специальными составами, уменьшающими силы смерзания, а также при применении других противопучинных мероприятий, значение t fh следует принимать на основании опытных данных.
Расчетное значение силы Fr, кН, удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам:
при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I
; (30)
при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II
, (31)
| где u – | периметр сечения поверхности сдвига, м, принимаемый равным: для свайных и столбчатых фундаментов без анкерной плиты – периметру сечения фундамента; для столбчатых фундаментов с анкерной плитой – периметру анкерной плиты; |
| Raf,i – | расчетное сопротивление i -го слоя многолетнемерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа; |
| hi – | толщина i -го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания–оттаивания, м; |
| fi – | расчетное сопротивление i -го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа. |
Заанкеренный столбчатый фундамент должен быть проверен на отрыв силами морозного пучения стойки фундамента от анкерной плиты. Усиление Ffh, кН, разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле
Ffh = t fhAfh – F, (32)
где Afh –площадь боковой поверхности стойки фундамента, находящейся в пределах слоя сезонного промерзания–оттаивания грунта, м2.
Поверхностные, малозаглубленные фундаменты и свайные ростверки, 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
, (33)
| где pfh – | удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента и ростверка, кПа, устанавливаемое по опытным данным; |
| Аf – | площадь подошвы фундамента и ростверка, м2. |
Остальные обозначения те же, что в формуле (3).
Расчет по деформациям следует производить с учетом совместной работы сооружения и неравномерно выпучиваемого основания. При этом возникающие 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.