close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

17. принципы проектирования в условиях вечномерзлых и пучинистых грунтов. расчет по несущей способности

код для вставкиСкачать
6.1 ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Северная строительно-климатическая зона включает районы Крайнего Севера, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока. Она отличается широким диапазоном изменения температур и влажности воздуха, ветровых воздействий, ландшафта. Вечномерзлые грунты имеют отрицательную или нулевую температуру, содержат в своем составе лед и находятся в мерзлом состоянии в течение многих лет. Они имеют сплошное или островное распространение. В северных районах мощность их достигает 500 м. Поверхностный слой подвергается сезонному оттаиванию - промерзанию. По состоянию в природных условиях вечномерзлые грунты подразделяются на твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые. Инженерно-хозяйственная деятельность человека приводит к ослаблению вечной мерзлоты, к появлению термокарстовых явлений. Тепловые загрязнения геологической среды в процессе хозяйственной деятельности часто являются причиной массовых деформаций зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Отепляющие воздействия инфраструктуры приводят к развитию термокарста. При чрезмерном охлаждении возможны деформации, вызванные морозобойным растрескиванием, пучением грунтов. В состав мероприятий по инженерной подготовке территорий входит: вертикальная планировка; устройство дорог и прокладка коммуникаций, отвод поверхностных вод; осушение; недопущение затопления, образования термокарстов. При строительстве на вечномерзлых грунтах применяют два основных принципа: I - грунты основания сохраняют в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации; II - грунты основания используют в оттаявшем или в оттаивающем состоянии. При строительстве по I принципу, несущие конструкции проектируют без учета их осадочных деформаций. Конструктивная система здания такая же, как и при строительстве в обычных условиях. Основным видом фундаментов являются свайные. Поверху свай устраивается сплошной ростверк. Допускается применение столбчатых железобетонных и монолитных бетонных фундаментов. Сохранение вечномерзлого состояния грунтов при проектировании по принципу I достигается [15]: возведением зданий на подсыпках; теплоизоляцией поверхности грунта под полом; устройством вентилируемых подполий; расположением на первом этаже неотапливаемых помещений; прокладкой под полом охлаждающих вентиляционных каналов; искусственным охлаждением грунтов. Принцип I должен применяться, если грунты застраиваемой территории можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах. Использование пластично мерзлых грунтов в качестве основания по принципу I допускается при условии понижения их температур. Принцип II должен применяться при наличии в основании скальных грунтов или вечномерзлых, деформация которых при оттаивании не превышает предельно допустимых значений для проектируемых сооружений и в тех случаях, когда это экономически оправдано. Уменьшение деформаций может быть достигнуто предварительным искусственным оттаиванием на заданную глубину, устройством грунтовых подушек, увеличением глубины заложения и прорезкой сильносжимаемых слоев с опиранием на малосжимаемое основание. В [47] отмечается, что возводимые системы неремонтнопригодны, т.е. работают до первого отказа. Предполагается создать ремонтнопригодные системы с управляемой величиной долговечности. Для этого в конструкциях зданий следует предусматривать возможность восстановления их первоначальных форм. Регулирование теплового взаимодействия здания с основанием позволит повысить долговечность в несколько раз. Вентилируемое подполье позволяет стабилизировать верхнюю границу вечномерзлых грунтов. Режим вентиляции назначается из условия равенства глубины промерзания грунтов в подполье глубине их последующего оттаивания. При наличии в основании твердомерзлых грунтов основание рассчитывают только по первой группе предельных состояний. 6.2 РАСЧЕТ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ Расчет производится по условию N ≤ Ф / γn, (6.1) где N - расчетная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунтов на его уступах; γn - коэффициент надежности, которым учитывается ответственность здания и сооружения γn ≥ 1,2. Отдельные и свайные фундаменты, заделанные в вечномерзлый грунт, передают нагрузку через подошву (или острие сваи) и боковую поверхность, смерзшуюся с грунтом,  n 
Фu =γt γc RA+∑Raf ,i Aaf ,i , (6.2)  i=1 
где γt и γc - температурный коэффициент и коэффициент условий работы грунтов основания; Aaf ,i - площадь смерзания с боковой поверхностью сваи; Raf ,i - расчетное сопротивление мерзлого грунта по поверхности смерзания фундаментов при расчетной температуре tм или tz, определяемое по [76, прил. 6 СНиП]. Коэффициент условий работы основания γc зависит от температуры грунта и технологии устройства фундаментов. Так для буроопускных и опускных свай γc = 1,1; для столбчатых фундаментов при температуре вечномерзлого грунта -2° и ниже при заглублении фундаментов в вечномерзлый грунт менее чем на два метра γc = 1,2, при большем заглублении γc = 1,1. Если температура вечномерзлого грунта выше -2 °С, γc = 1,1 и 1 (при заглублении менее двух метров в вечномерзлый грунт и более двух метров соответственно). R - расчетное сопротивление мерзлого грунта под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, определяется по [76, прил. 6 СНиП] при расчетной температуре tz для свайного фундамента или tм для столбчатого фундамента на отметке подошвы фундаментов или под нижним концом сваи: 5,7
R= +γh, (6.3) kг
где kг - коэффициент безопасности по грунту равный 0,85. Все расчетные значения температур вечномерзлых грунтов устанавливаются по формулам: 1) для зданий с холодным подпольем: • под серединой здания tмc, z =(t0' −tн.з)α+(t0 −t0' )kc +tн.з; (6.4) • под краем tмк, z =(t0' −t0−2tн.з)α/2+(t0−t0' )kк +tн.з; (6.5) 2) для зданий с ограниченной зоной оттаивания: • под серединой здания tмс, z =(t0−tн.з)kс +tн.з; (6.6) • под краем tмк, z =(t0−2tн.з)α/2+(t0−t0' )kк +tн.з; (6.7) где t′0 = t0 + ∆t, (6.8) где t0 - температура вечномерзлого грунта °С на глубине 10 м определяемая по данным инженерных изысканий; tн.з - температура начала замерзания, определяется опытным путем, а при отсутствии опытных данных по табл. 6.1 6.1 Температура начала замерзания грунтов tн.з при концентрации порового раствора kп.р. Грунт 0 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 Песчаный 0 -0,6 -0,8 -1,6 -2,2 -2,8 Глинистый • супесь -0,1 -0,6 -0,9 -1,7 -2,3 -2,9 • суглинок и глина -0,2 -0,6 -1,1 -1,8 -2,5 -3,2 В табл. 6.1 kп.р. = z /(z + 100 ωr); z - засоленность мерзлого грунта; z = (gz / γd) 100; gz - вес легкорастворимых солей в единице объема грунта; ωr - влажность мерзлого грунта, определяется опытным путем; ∆t - понижение температуры, которое должно быть обеспечено охлаждающими устройствами, ∆t = - 2,5 °С при (t0 - tн.з) > - 0,5 °С; ∆t = - 1,5 °С при -1°С ≤ t0 - tн.з ≤ - 0,5 °С; ∆t = - 0,5 °С при -1,5 °С < t0 - tн.з < - 1,0 °С; ∆t = 0 °С при -6 °С ≤ t0 - tн.з ≤ - 1,5 °С. Коэффициенты αм, αz используемые при определении расчетных температур tм, tz принимаются по табл. 6.2 6.2 Значения коэффициентов Коэффициенты z′ cм /λм αм αz 0 0 0 25 0,4 0,5 50 0,65 0,8 75 0,75 0,95 100 0,85 1,05 125 0,9 1,1 150 0,95 1,1 175 0,95 1,1 В табл. 6.2 z′ - расстояние от верхней поверхности вечно- мерзлых грунтов до уровня, на котором определяется температура, м; см и λм - объемная теплоемкость (ккал/(м3 ⋅ град) и коэффициент теплопроводности ккал/(м ⋅ ч ⋅ град) для грунтов в мерзлом состоянии определяются по [76, прил. 1]. Коэффициенты kc и kк определяются по табл. 6.3. 6.3 Значения коэффициентов Коэффициенты Значения z / B kc kк 0,05 0,06 0,04 0,1 0,13 0,06 0,15 0,18 0,09 0,2 0,24 0,12 0,3 0,34 0,19 0,5 0,5 0,3 1 0,7 0,5 2 0,85 0,7 В случае внецентренного приложения нагрузок для грунтов используемых в качестве основания по принципу I расчет по первой группе предельных состояний проводится в соответствии с решением Строганова (расчет на глубинный сдвиг). Эксцентриситеты приложения нагрузок определяются с учетом смерзания грунта с боковыми поверхностями фундаментов =Me −M (6.9) el см ;
N
=Mb −M (6.10) eb см ,
N
где еl и еb - эксцентриситеты приложения равнодействующей всех нагрузок; Мe и Мb - моменты относительно тех же осей; Мсм - часть момента, воспринимаемого касательными силами смерзания вечномерзлого грунта с боковыми поверхностями фундамента Mсм =γc Rсм hb l , (6.11) где Rсм - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, определяемое по [76, прил. 6] на глубине z, равной расстоянию от верхней поверхности вечномерзлых грунтов до середины нижней ступени фундамента. При еb = 0 Mсм=γcRсмhbl (b+0,5), (6.12) где l - сторона фундамента параллельная плоскости действия момента, см. Для глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков допускается принимать ϕ = 0. В этом случае несущая способность при внецентренной вертикальной нагрузке Фu =γc (R+q−0,5)ld , (6.13) где q - пригрузка со стороны предполагаемого выпора грунта. l = l - 2el ; (6.14) b = b - 2eb . (6.15)
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа