close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

18. принципы проектирования в условиях вечномерзлых и пучинистых грунтов. расчет по деформациям

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. 6.3 РАСЧЕТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ Расчет оснований, используемых по принципу I по второй группе предельных состояний для твердомерзлых грунтов, имеющих высокие значения Е, не производят. Осадка столбчатого фундамента, возводимого на пластично-мерзлых грунтах определяется по схеме линейно-
деформируемого основания или линейно-деформируемого слоя конечной толщины. Модуль деформации Е и коэффициент сжимаемости определяются по результатам полевых испытаний. Осадка свайных фундаментов в этих грунтах определяется по результатам статических испытаний. При расчете оснований фундаментов, проектируемых по принципу II (без сохранения вечномерзлого состояния грунта), рассматривают случаи: 1) грунт основания предварительно оттаян на всю глубину; 2) только в верхней зоне, а остальная часть оттаивает в процессе эксплуатации; 3) грунт основания оттаивает на всю глубину в процессе эксплуатации. Порядок расчета по деформациям 1 Определение ожидаемой осадки оттаивающих вечномерзлых грунтов для выбора принципа их использования s=∑n δi hi, (6.16) i=1
где hi - толщина i-го слоя в пределах глубины оттаивания. Граница оттаивания определяется теплотехническим расчетом. Значение относительной осадки δi определяется: • для песчаных грунтов γ −γ
δi = d d, м ; (6.17) γ
d
• для глинистых δi =1−γd γ1s + γ1ω(wp +kd Ip) , (6.18)  
где γd - удельный вес скелета воздушно-сухого грунта при максимальной плотности; γd, м - удельный вес скелета мерзлого грунта; γ - удельный вес твердых частиц; γω - удельный вес воды; wр - влажность грунта на границе раскатывания; kd - коэффициент, s
зависящий от давления в рассматриваемом слое (табл. 6.4). 6.4 Значение коэффициента kd Значение kd при уплотняющем давлении, кгс/см2 Ip 1,5 2 3 4 5 < 0,03 1,45 1,3 1,1 0,9 0,8 0,03 ... 0,05 1,2 1,1 0,95 0,8 0,7 0,05 ... 0,07 1,1 1 0,85 0,75 0,65 0,07 ... 0,09 1 0,9 0,8 0,65 0,55 0,09 ... 0,13 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,13 ... 0,17 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,17 ... 0,21 0,7 0,65 0,5 0,45 0,35 0,21 ... 0,26 0,65 0,55 0,45 0,35 0,3 0,26 ... 0,32 0,6 0,5 0,35 0,3 0,25 > 0,32 0,5 0,4 0,3 0,25 0,2 1. Назначение мероприятий по уменьшению деформаций основа-ний, если ожидаемая осадка больше предельно-допустимой величины (s > sпр). 2. Проверка возможности устройства фундамента на предварительно оттаянном грунте или при возможности оттаивания грунта в процессе эксплуатации. Осадка фундамента на оттаивающем в процессе эксплуатации основании при расчетной схеме в виде линейно деформируемого слоя толщиной Н n n
s=b p0Mот∑ai(ki −ki−1)(1−Лci)+∑[(Ai +ai pbi)(1−Лci)+kπi Лci]hi , i=1 i=1
(6.19) где р0 - среднее дополнительное давление на грунт под подошвой; Мот - коэффициент, равный 1,85 при Н / b ≤ 0,25, Мот = 1,75 при 0,25< Н / b ≤ 0,5; Мот = 1,65 при 0,5 < Н / b ≤ 1; Мот = 1,6 при 1< Н / b ≤ 1,5; Мот = 1,5 при Н / b >1,5; Н - расстояние от подошвы фундамента до границы вечномерзлого или малосжимаемого грунта, см; b - ширина подошвы фундамента, см; n - число слоев; ai - коэффициент сжимаемости i-го слоя оттаивающего грунта; ki,ki−1- безразмерные коэффициенты [58], зависящие от соотношения сторон подошвы и глубины рассматриваемого слоя; Лci - разность между суммарной льдистостью i-го слоя грунта и суммарной льдистостью образца грунта, взятого из этого слоя; Ai - коэффициент оттаивания, определяемый по данным лабораторных испытаний; pbi - давление от собственного веса грунта pbi =γ[h+0,5(zi +zi−1)], (6.20) где γ - объемный вес грунта; h - глубина заложения подошвы; zi , zi−1 - расстояние от подошвы фундамента до кровли и подошвы i-го слоя; kπi - коэффициент, зависящий от средней толщины ледяных включений ∆, при ∆ ≤ 1 см kπi = 0,7, при ∆ ≥ 3 см kπi = 0,9, при промежуточных значениях определяется интерполяцией. Осадка основания фундамента при предварительно оттаянном грунте s = sp + sth, (6.21) где sp - осадка слоя грунта, предварительно оттаянного на глубину hот, определяется по формуле (6.19) при значениях Ai = 0; Лci = 0 или методом послойного суммирования как для талых грунтов; sth - дополнительная осадка слоя грунта, оттаивающего в процессе эксплуатации, определяемая по формуле (6.19) для слоя hдоп = Н - hот, где Н - полная глубина оттаивания грунта или по формуле [76]; n
sth=∑(Athi+δiσzgi)hi , (6.22) i=1
где Ath - коэффициент оттаивания; δi - коэффициент сжимаемости i-го слоя оттаивающего грунта, определяемые экспериментально; σzgi - природное напряжение в середине i-го слоя грунта. Несущая способность сваи-стойки определяется с учетом отрицательного трения, вызываемого осадкой мерзлого грунта, оттаивающего в процессе эксплуатации, Ф γ RF−γ1R F , (6.23) u c cq cq
где γc - коэффициент условий работы, для защемленных свай стоек, равный 0,7; F - площадь опирания сваи; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки; γ1 = 1 - коэффициент условий работы основания вдоль боковой поверхности сваи; Rcq - негативное трение, принимаемое 0,1 кПа; Fcq - площадь боковой поверхности сваи-стойки в пределах всей глубины оттаивания. 
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа