Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения

7.4.1 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 несливающейся мерзлоте - талого слоя со стороны многолетнемерзлых грунтов. При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в период строительства.

7.4.2 Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по ГОСТ 27217 или условию

(7.29)

где t_fh - расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, принимаемая согласно указаниям 7.4.3;

A_fh - 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.);

F_r - расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН, принимаемое по указаниям 7.4.4;

g_с - 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.

7.4.3 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 таблице 7.8 в зависимости от состава, влажности и глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов d_th.

Таблица 7.8

Грунты и степень водонасыщения	Значения tfh, 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 tfh относятся к поверхности бетонного фундамента. Для фундаментов из других материалов табличные значения tfh должны умножаться на коэффициент gaf, значения которого даны в приложении В. 2 Для поверхностей фундаментов, покрытых специальными составами, уменьшающими силы смерзания, а также при применении других противопучинных мероприятий, значение tfh следует принимать на основании опытных данных.

7.4.4 Расчетное значение силы F_r, кН, удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам:

при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I

(7.30)

при использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II

(7.31)

где и - 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;

R_af,i - расчетное сопротивление i-го слоя многолетнемерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа, принимаемое по испытаниям и таблицам приложения В;

h_i - толщина i-го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания-оттаивания, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа, принимаемое в соответствии с требованиями СП 24.13330, с учетом примечания к 7.3.1.

7.4.5 Заанкеренный столбчатый фундамент должен быть проверен на отрыв силами морозного пучения стойки фундамента от анкерной плиты. Усиление F_fh, кН, разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле

F_fh = t_fhA_fh - F, (7.32)

где А_fh - площадь боковой поверхности стойки фундамента, находящейся в пределах слоя сезонного промерзания - оттаивания грунта, м².

7.4.6 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

(7.33)

где p_fh - удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента и ростверка, кПа, устанавливаемое по опытным данным;

А_f - площадь подошвы фундамента и ростверка, м².

Остальные обозначения те же, что в формуле (7.29).

Расчет по деформациям следует производить с учетом совместной работы сооружения и неравномерно выпучиваемого основания. Пучинистость грунта следует определять по ГОСТ 28622. 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.