Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 60

                                       ,                          (8.29)

Нормативные глубины сезонного промерзания d_f,n и сезонного оттаивания d_tn для районов распространения вечномерзлых грунтов определяют по данным натурных наблюдений или теплотехническими расчетами /18/. Расчетные глубины сезонного промерзания d_f и сезонного оттаивания d_th,n грунтов определяют умножением их нормативных значений на коэффициенты теплового влияния сооружения k_h и k'_h, принимаемые по табл. 3 прил. 3 /18/.

Минимальную глубину заложения фундаментов d_min необходимо принимать в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания d_th по табл.8.2.

Минимальная глубина заложения фундаментаТаблица 8.2.

№ п/п	Фундаменты	Минимальная глубина заложения фундаментов
1	Фундаменты всех типов, кроме свайных	+1
2	Свайные фундаменты зданий и сооружений	+2
3	Сваи опор мостов	+4
4	Фундаменты зданий и сооружений, возводимых на подсыпках	Не нормируется

Расчеты фундаментов и оснований при использовании твердомерзлых грунтов по принципу I выполняют главным образом по первой группе предельных состояний, учитывая, что деформации таких грунтов несущественны. Расчет свайных и столбчатых фундаментов опор мостов по второй группе предельных состояний сводится лишь к определению перемещений фундаментов и опор от горизонтальных нагрузок и моментов.

Несущую способность вечномерзлых оснований для фундаментов всех типов определяют с учетом ее зависимости от значений возможных максимальных отрицательных температур в основании, определяющих прочность мерзлых грунтов. Расчетную температуру вечномерзлого грунта в пределах глубины заложения фундамента устанавливают специальными теплотехническими расчетами.

Расчетную температуру вечномерзлых грунтов t_z для свайных и столбчатых фундаментов сооружений определяют по формуле (8.30).

                                                                    (8.30)
где Т_о - температура вечномерзлого грунта на глубине нулевых годовых амплитуд (10 – 15 м от поверхности), определяемая при инженерных изысканиях; Т_bf - температура начала замерзания, °С, равная для незасоленных песков 0, супесей - 0,1, суглинков и глин - 0,2; α_m,z,e- коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания, принимаемые по табл. 4 /18/.  k_ts- коэффициент теплового влияния фундамента, принимаемый для фундаментов массивных и свайных с низким ростверком при глубине z < 2 м равным 0,7, при 2 £ z £ 6 м k_ts = 0,9, при z > 6 м k_ts = 1, а для свайных с высоким ростверком при глубине z > 2 м - равным 1, при меньшей глубине - 0,9.

Расчет оснований по несущей способности производится исходя из условия

                                                                                                 (8.31)

        - расчетная нагрузка на основание в наиболее невыгодном сочетании, включая вес фундамента;

    - несущая способность, сила предельного сопротивления основания;

  - коэффициент надежности (не менее 1.2, в зависимости от ответственности сооружения).

Несущая способность  центрально нагруженного столбчатого фундамента или висячей сваи (рис. 8.9) определяется по формуле /8.32/,

                                                                 (8.32)

где: g_t - коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, принимаемый для оснований мостов равным 0,8; γ_c - коэффициент условий работы основания, принимаемый для опускных, буроопускных и бурозабивных свай равным 1,0; R - расчетное сопротивление мерзлого грунта под нижним концом сваи или столбчатого фундамента при температуре Т_m,z,e- на этой  глубине; A - площадь опирания сваи или столбчатого фундамента на грунт; R_af,i  - расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности  смерзания в зависимости от температуры Т_m,z,e для середины i-го слоя мерзлого грунта толщиной h_i; A_af,i  - площадь поверхности смерзания i – ого слоя грунта с боковой поверхностью сваи, а для столбчатого фундамента - площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью фундамента; n - число выделенных при расчете слоев вечномерзлого грунта.

 

Рис. 8.9Расчётные схемы свай, погруженных в вечномёрзлый грунт

 а) - при определении несущей способности сваи на осевую сжимающую нагрузку, б) - эпюры отрицательных температур в вечномёрзлом грунте,

 в) - при расчёте на поперечные нагрузки.

Расчетные сопротивления R и R_af,i   определяют по результатам испытаний грунтов на сжатие и сдвиг при соответствующих температурах, а при отсутствии опытных данных для незасоленных грунтов принимают потаблицам прил. 2  /18/.

Значения R и  для засоленных грунтов существенно ниже и зависят от их засоленности D_sol, %  /18/.

При действии поперечных нагрузок на сваи и столбы их считают жестко защемленными в твердомерзлом грунте, как в скале, на глубине, равной толщине свай или столба, считая от уровня, на котором температура грунта t_тв соответствует переходу его в твердомерзлое состояние (рис. 8.9, б). Выше этого уровня до поверхности грунта или подошвы низкого ростверка грунт считают упругой средой, свойства которой характеризуются коэффициентом постели С_z = Kz, линейно возрастающим по глубине h. При этом коэффициент пропорциональности грунта K в пределах этой глубины принимают по табл. 1 прил. 1 /18/в зависимости от свойств грунта после оттаивания.

Если d_th £ 5d, то боковое сопротивление грунта в пределах глубины h можно не учитывать.

Расчетную длину сжатия сваи или столба принимают равной L_N = l₀ + h (l₀ - свободная длина), и выполняют расчет для приведенной глубины погружения  где a_e определяют по формуле 4.20.