Примечания. 1 При расчете несущей способности основания столбчатого фундамента силы смерзания грунта, определяемые вторым слагаемым формулы (7.2)

1 При расчете несущей способности основания столбчатого фундамента силы смерзания грунта, определяемые вторым слагаемым формулы (7.2), учитываются только при условии выполнения обратной засыпки пазух котлована влажным грунтом, что должно быть отмечено в проекте.

2 В случаях, когда слой сезонного промерзания - оттаивания не сливается с многолетнемерзлым грунтом, несущую способность свай в пределах немерзлого слоя грунта допускается учитывать по СП 24.13330. При этом должны быть предусмотрены меры по стабилизации верхней поверхности многолетнемерзлого грунта, а расчетные сопротивления таликовых грунтов (кроме крупнообломочных и песков со степенью влажности не превышающей 0,8) вдоль боковой поверхности свай, принимаемые по нормативным таблицам СП 24.13330, следует брать с понижающими коэффициентами: 0,8 - для глинистых грунтов, 0,9 - для песчаных водонасыщенных грунтов; для других грунтов понижающие коэффициенты определяют по опытным данным.

7.2.3 Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента R и расчетные сопротивления мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания фундамента R_af устанавливаются по данным испытаний грунтов, проводимых в соответствии с ГОСТ 12248, с учетом коэффициента надежности по грунту g_g, принимаемому согласно 5.8, и расчетных температур грунта основания Т_т, T_z и Т_е, определяемых теплотехническим расчетом по 7.2.7.

По результатам испытаний грунтов шариковым штампом или на одноосное сжатие расчетные значения R, кПа, вычисляются по формуле

R = 5,7c_n/g_g + g_Id, (7.3)

где с_n - нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа, принимаемое равным: с_n = c_egn при испытаниях грунтов шариковым штампом и с_n = 0,5R_cn - при испытаниях на одноосное сжатие, где c_egn и R_cn - соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию;

g_i - расчетное значение удельного веса грунта, кН/м³;

d - глубина заложения фундамента, м;

g_g - коэффициент надежности по грунту.

Нормативное значение с_n допускается принимать согласно указаниям рекомендуемого приложения Л.

В случаях, предусмотренных 5.9, расчетные значения R и R_af допускается принимать по таблицам приложения В.

При расчетах несущей способности оснований значения R следует принимать: для свайных фундаментов - при расчетной температуре грунта T_z на глубине z, равной глубине погружения сваи; для столбчатых фундаментов - при расчетной температуре грунта Т_т на глубине заложения подошвы фундамента.

Расчетные сопротивления сдвигу R_af,i следует принимать: для свайных фундаментов - при температуре грунта T_z на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов - при температуре грунта Т_т на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента.

При расчетах несущей способности основания висячей сваи, расположенной в однородных по составу многолетнемерзлых грунтах, по формуле (7.2) значения R_af принимается при средней (эквивалентной) температуре грунта Т_е (7.2.7).

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 в соответствии с указаниями приложения В.

Для свай (кроме бурозабивных), опираемых на песчано-щебеночную подушку высотой не менее трех диаметров скважины, при диаметре скважины не более полутора диаметров сваи, расчетное значение R допускается принимать для грунта подушки, а значение А - равным площади забоя скважины. При опирании свай на льдистые грунты с льдистостью i ³ 0,2 расчетные значения R следует принимать с понижающим коэффициентом n_i = 1 - i_i.

Для кратковременных нагрузок с временем действия t, равным или меньшим продолжительности перерывов между ними, расчетные значения R и R_af допускается принимать с повышающим коэффициентом n_t (кроме опор мостов) в соответствии с данными таблицы 7.1.

Таблица 7.1

7.2.4 Коэффициент условий работы основания g_с принимается по таблице 7.2 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов).

Таблица 7.2

Значения коэффициента g_с, приведенные в таблице 7.2, 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.

7.2.5 Передача на фундаменты проектных нагрузок допускается, как правило, при температуре грунтов в основании сооружения не выше установленных на эксплуатационный период расчетных значений. В необходимых случаях следует предусматривать мероприятия по предварительному (до загружения фундаментов) охлаждению пластично-мерзлых грунтов (6.3.5) до установленных расчетом значений температуры.

При соответствующем обосновании расчетом основания по деформациям допускается загружать фундаменты при температурах грунта выше расчетных, но не выше значений: Т = Т_bf - 0,5 °С - для песчаных и крупнообломочных грунтов и Т = Т_bf - 1 °С - для глинистых, где Т_bf - температура начала замерзания грунта (Б.5). Несущая способность основания F_u в этом случае должна определяться при расчетных температурах грунта, устанавливаемых без учета теплового влияния сооружения по формуле (7.8), принимая коэффициент γ_t по расчету.

7.2.6 Расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е определяются расчетом теплового взаимодействия сооружения с многолетнемерзлыми грунтами основания в периодически установившемся тепловом режиме с учетом переменных в годовом периоде условий теплообмена на поверхности, формы и размеров сооружения, глубины заложения и расположения фундаментов в плане, а также теплового режима сооружения и принятых способов и средств сохранения мерзлого состояния грунтов основания.

При расчетах многолетнемерзлых оснований по несущей способности и деформациям расчетные температуры грунтов Т_т, Т_z и Т_е следует принимать равными:

Т_т - максимальной в годовом периоде температуре грунта в установившемся эксплуатационном режиме на глубине заложения фундамента z_d, отсчитываемой от верхней поверхности многолетнемерзлого грунта;

Т_е - максимальной в годовом периоде средней по глубине заложения фундамента z_d температуре многолетнемерзлого грунта в установившемся эксплуатационном режиме (эквивалентная температура грунта);

T_z - температура многолетнемерзлого грунта на данной глубине z от его верхней поверхности, принимаемой на момент установления температуры Т_е.

7.2.7 Для оснований свайных, столбчатых и других видов фундаментов сооружений с холодным (вентилируемым) подпольем, опор трубопроводов, линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений, кроме оснований опор мостов, расчетные температуры грунтов Т_m, Т_z и Т_е допускается определять по формулам:

для оснований сооружений с холодным подпольем

под серединой сооружения

T_m,z,e = (T¢₀ - T_bf)a_m,z,e + (T₀ - T¢₀)k₁ + T_bf, (7.4)

под краем сооружения

T_m,z,e = (T¢₀ - T_bf)a_m,z,e + (T₀ - T¢₀)(0,5a_m,z,e + k₂) + T_bf, (7.5)

под углами сооружения

T_m,z,e = (T¢₀ - T_bf)a_m,z,e + (T₀ - T¢₀)(0,5a_m,z,e + k₃) + T_bf, (7.6)

для опор линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений и трубопроводов

T_m,z,e = (T¢₀ - T_bf)a_m,z,e k_is + T_bf, (7.7)

где T¢₀ - расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения, °С, определяемая согласно приложению Д;

T_bf - температура начала замерзания грунта, °С, определяемая согласно приложению Б;

T₀ - расчетная среднегодовая температура грунта, °С, определяемая согласно приложению Г;

a_т, a_z и a_е - коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания, принимаемых по таблице 7.3 в зависимости от значения параметра

с^0,5 (ч^0,5),

где z - глубина от кровли многолетнемерзлого грунта, м;

C_f - объемная теплоемкость, Дж/(м³×°С), определяемые согласно приложению Б;

l_f - теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м³×°С), определяемые согласно приложению Б;

k₁, k₂ и k₃ - коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по таблице 7.4 в зависимости от отношений z/B и L/B, L и В - соответственно длина и ширина сооружения, м;

k_ts - коэффициент теплового влияния изменения поверхностных условий при возведении фундаментов линейных сооружений, принимаемый по таблице 7.5 в зависимости от вида и глубины заложения фундаментов z, м.

Таблица 7.3

Коэффициенты	Значения с0,5 (ч0,5)
(0)	(25)	(50)	(75)	(100)	(125)	(150)	(175)	(250)	(300)
am	(0)	0,28 (0,38)	0,47 (0,61)	0,61 (0,76)	0,71 (0,85)	0,85 (0,91)	0,92 (0,94)	0,96 (0,96)	0,99 (0,99)	1,00 (1,00)
az	(0)	0,30 (0,40)	0,52 (0,67)	0,67 (0,85)	0,80 (0,95)	0,95 (1,01)	1,02 (1,03)	1,03 (1,03)	1,01 (1,01)	1,00 (1,00)
ae	(0)	0,14 (0,21)	0,26 (0,38)	0,38 (0,51)	0,47 (0,61)	0,61 (0,68)	0,70 (0,74)	0,77 (0,78)	0,85 (0,85)	0,90 (0,88)

Таблица 7.4

Таблица 7.5

7.2.8 Расчетные температуры многолетнемерзлых грунтов основания без учета теплового влияния сооружения определяются по формуле

Т_m,z,e = (Т₀ - T_bf)a_m,z,e + Т_bf, (7.8)

где обозначения те же, что в формуле (7.4).

7.2.9 Расчетные температуры грунтов оснований фундаментов, охлаждаемых системой вентилируемых труб, каналов или полостей в фундаментах (6.3.3), следует определять из совместного теплотехнического расчета основания и системы охлаждения, исходя из условия

T¢₀ £ Т₀, (7.9)

где T₀ - расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения, отвечающая проектному положению границы сезонного оттаивания грунтов, включая грунты подсыпки.

При равномерном расположении охлаждающих труб или каналов под всей площадью сооружения расчетные температуры грунтов в его основании T_m, T_z и Т_е допускается определять как для сооружений с холодным подпольем (7.2.7) при среднем по площади сооружения значении температуры Т₀.

Расчетные температуры грунтов оснований фундаментов, при использовании термостабилизации грунтов допускается рассчитывать численными методами с учетом изменения температур при эксплуатации сооружения.

7.2.10 Несущая способность основания одиночной сваи F_u по результатам полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой определяется по формуле

(7.10)

где k - коэффициент, учитывающий различие в условиях работы опытной и проектируемых свай и определяемый по формуле

k = F_u,p/F_u,t,(7.11)

F_u,p и F_u,t - значение несущей способности соответственно проектируемой и опытной свай, рассчитанные по формуле (7.2) по значениям R и R_af, принимаемым по таблицам приложения В: для проектируемой сваи - при расчетных температурах грунта, устанавливаемых согласно указаниям 7.2.3 и 7.2.6, а для опытной сваи - при температурах, измеренных при испытании;

F_u,n - нормативное значение предельно длительного сопротивления основания опытной сваи статической нагрузке, определяемое по данным испытания сваи в соответствии с ГОСТ 5686 с учетом требований ГОСТ 20522;

g_g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,1.

7.2.11 Количественную оценку характеристик механических свойств и несущей способности оснований свай в многолетнемерзлых грунтах по данным статического зондирования проводят на основе эмпирических или полуэмпирических зависимостей (таблиц), устанавливаемых в результате корреляционно-регрессионного анализа данных параллельных испытаний грунтов прямыми методами, согласно ГОСТ 12248 и ГОСТ 5686, и методом статического зондирования.

7.2.12 Несущую способность основания столбчатого фундамента, нагруженного внецентренно сжимающей нагрузкой, допускается определять в соответствии с требованиями СП 22.13330. При этом эксцентриситеты приложения равнодействующей всех нагрузок на уровне подошвы фундамента следует определять с учетом смерзания грунта с боковой поверхностью нижней ступени фундамента по формулам

e_a = (M_a - M_af)/F; (7.12)

e_b = (M_b - M_af)/F, (7.13)

где е_а и е_b - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей всех нагрузок относительно осей прямоугольной подошвы фундамента со сторонами а и b, м;

М_а и М_b - моменты внешних сил от расчетных нагрузок относительно тех же осей, кН×м;

F - расчетная вертикальная нагрузка, кН, от сооружения на основание, включая вес фундамента и грунта, лежащего на его уступах;

M_af - часть момента внешних сил, кН×м, воспринимаемая касательными силами смерзания многолетнемерзлого грунта с боковыми поверхностями нижней ступени фундамента высотой h_p и вычисляемая по формуле

M_af = g_tg_cR_afh_pab, (7.14)

где g_t и g_с - обозначения те же, что в формуле (7.2);

R_af - расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу, кПа, принимаемое по 7.2.3.

При эксцентриситете нагрузки относительно одной оси фундамента (е_b = 0) допускается М_аf, кН×м, определять по формуле

М_аf = g_tg_cR_afh_pa(b + 0,5а), (7.15)

где а - сторона подошвы фундамента, параллельная плоскости действия момента, м.

7.2.13 Расчет свайных фундаментов на действие горизонтальных нагрузок (сил и/или моментов) и воздействий (температурного расширения ростверка и пр.), следует производить с учетом инженерно-геокриологических условий из условия совместной работы свай и грунтового основания с использованием апробированных геотехнических программ. Расчетная схема должна отвечать требованиям 7.1.2 СП 24.13330. Методика расчета должна учитывать влияние продольной силы на изгиб, а также поперечных сил и деформаций на продольное сжатие ствола сваи.

Взаимодействие сваи с грунтом (по боковой поверхности и нижнему торцу) допускается учитывать с помощью нелинейных контактных элементов (контактной модели). При малых (упругих, линейных) деформациях жесткость контактного элемента должна соответствовать стандартным деформационным характеристикам грунта (модуль деформаций, коэффициент Пуассона). Прочность и пластические деформации грунта (контактных элементов у боковой поверхности сваи и под ее нижним торцом) следует рассчитывать с применением условия предельного равновесия Кулона-Мора. При расчете свайных групп характеристики контактных элементов следует определять с учетом взаимовлияния между сваями через грунт.

Для расчетов свайных фундаментов сооружений II уровня ответственности допускается применение линейных контактных элементов при условии проведения расчета по приложению Г СП 24.13330 с учетом инженерно-геокриологических условий согласно приложению Ж.

7.2.14 Расчет фундаментов, воспринимающих значительные горизонтальные усилия, следует производить на плоский сдвиг в соответствии с требованиями СП 22.13330.

7.2.15 Расчет оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) производится исходя из условия

s_f £ s_u, (7.16)

где s_f - деформация пластично-мерзлого основания под нагрузкой от сооружения, определяемая согласно указаниям 7.2.16 и 7.2.17;

s_u - предельно допустимая деформация основания сооружения за расчетный срок его эксплуатации, определяется согласно СП 22.13330.

7.2.16 Осадки оснований фундаментов, возводимых на пластично-мерзлых грунтах, следует определять:

а) для столбчатых фундаментов - в соответствии с указаниями СП 22.13330, применяя расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства или линейно-деформируемого слоя конечной толщины с учетом указаний 7.2.17;

б) для одиночных свайных фундаментов - по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой, а для кустов или групп свай - согласно указаниям СП 24.13330 с использованием расчетных схем, основанных на модели грунта как линейно-деформируемой среды.

Расчетные деформационные характеристики пластично-мерзлых грунтов (коэффициент сжимаемости d_f или модуль деформации E_f) следует принимать по данным компрессионных испытаний в соответствии с ГОСТ 24586 при расчетной температуре грунта, устанавливаемой по формуле (7.8).

7.2.17 Осадки оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземными льдами, а также в случаях загружения фундаментов при температуре грунтов основания выше расчетных значений, принятых для установившегося эксплуатационного режима (7.2.5), следует определять с учетом изменения деформационных характеристик грунтов в зависимости от температуры и времени, а также развития пластических деформаций льда, согласно указаниям 8.8 и приложения И.