регистрация компании дать объявление быстрый поиск лента публикаций восстановление доступа о портале
    
Строительный портал СтройПлан.ру
Подбор проекта Новости отраслиПубликации
 
КОРЗИНА (0)  
 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  
  Дополнительные материалы  [ + развернуть]  
Утвержден: Госстрой СССР (21.12.1988)
Дата введения: 1 января 1990 г.
скачать бесплатно СНиП 2.02.04-88 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ
ТЯЖЕЛО
Й ИНДУСТРИИ СССР

ПРОЕКТНЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
«КРАСНОЯРСКИЙ ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ»

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИСПЫТАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ НА ВЕЧНОМЕРЗ
ЛЫХ
ГРУНТАХ ПРОБНЫМИ НА
ГРУЗКАМИ

КРАСНОЯРСК

1974

Настояние Рекомендации дополняют главы СНиП II-Б.6-66 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования», II-А.13-69 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения», «Пособие по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах» и СН 450-72 «Указания по проектированию оснований и фундаментов на засоленных и сильно-льдистых вечномерзлых грунтах» практическими методиками определения нормативных сопротивлений, характеристик деформативных свойств и коэффициентов условий работы мерзлых грунтов и подземного льда.

Рекомендации предназначены для проектировщиков, строителей и инженеров-исследователей.

Отзывы и предложения просьба направлять по адресу:

660306, Красноярск, пр. Свободный, 75,

институт «Красноярский промстройниипроект»

ВВЕДЕНИЕ

Методики испытаний, которые бы позволяли при проектировании фундаментов учитывать переменные во времени нагрузки и другие факторы, связанные с принципами использования вечномерзлых грунтов и технологией ведения строительных работ, не нашли отражения в требованиях Норм строительного проектирования.

В соответствии с общими положениями проектирования по предельным состояниям учет переменных во времени факторов должен осуществляться через коэффициенты условий работы. Коэффициенты условий работы вводятся к нормативным сопротивлениям грунта или льда и показывают неточность отражения действительных условий работы сооружения в расчетных схемах, принятых при нормировании сопротивлений.

Настоящие Рекомендации направлены на восполнение этого пробела в нормах строительного проектирования. Базируясь на кинетических уравнениях для характеристик деформативных свойств мерзлых грунтов, Рекомендации позволяют по результатам сравнительно простых испытаний переходить к расчетам оснований и фундаментов при различных сочетаниях статических и динамических нагрузок.

Рекомендации состоят из общих положений, четырех основных разделов и приложений. Общие положения регламентируют область применения Рекомендаций. Во втором, третьем и четвертом разделах приводятся методики определения нормативных сопротивлений, характеристик деформативных свойств и коэффициентов условий работы мерзлых грунтов и подземного льда. Заключительный раздел Рекомендаций содержит требования по измерению осадок, нагрузок и температур грунта во время испытания. В приложении даны классификация кинетических уравнений и правила конструировании интегральных функций, необходимых для расшифровки материалов испытаний с помощью ЭВМ.

Рекомендации разработаны ст. научным сотрудником А.К. Косинским в институте «Красноярский промстройниипроект».

Применение Рекомендаций будет способствовать более полному использованию пластических свойств мерзлых грунтов и подземного льда при проектировании фундаментов и в других случаях использования мерзлых грунтов в качестве материала и среды, в которой возводятся инженерные сооружения.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации дополняют главы СНиП II-Б.6-66, II-А.13-69, «Пособие» (М., 1969) И СН 450-72 методиками определения нормативных сопротивлений, характеристик деформативных свойств и коэффициентов условий работы мерзлых грунтов и подземного льда.

Рекомендации распространяются на проектирование фундаментов и проверку их эксплуатационной надежности во время строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

1.2. Применение Рекомендации позволяет проектирование оснований и фундаментов проводить с учетом изменения во времени:

а) нагрузок, составляющих расчетное сочетание;

б) мерзлотной обстановки и температурного режима грунтов;

в) положения границ зоны оттаивания-промерзания.

1.3. Испытания, предусматриваемые Рекомендациями, проводятся по специальным программам, допускающим определение полного или частичного набора параметров механических свойств мерзлых грунтов и подземного льда, необходимых для расчетов оснований и фундаментов по предельным состояниям при статических и динамических нагрузках.

Длительность испытаний устанавливается исходя из действительных условий работы фундаментов в нестационарном поле температур.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ И ПОДЗЕМНОГО ЛЬДА

2.1. Нормативные сопротивления мерзлых грунтов и подземного льда уточняются для конкретных мерзлотно-грунтовых условий и для принятой технологии работ по возведению фундаментов.

2.2. Величина нормативных сопротивлений устанавливается для средне интегральной по толще мерзлых грунтов температуры, определяемой по формуле

                                                          (1)

где h′ - длина вмороженной части сваи или заложение подошвы штампа плюс не менее:

3,0 периметра сваи - для свай в вечномерзлых грунтах при льдистости Λв 0,4;

3,0 периметра скважины - для свай в сильно льдистых грунтах и подземных льдах;

2,0 диаметра - для штампов;

q - число i-ых участков мощностью Δhi, на которые разделана толща h при измерении температуры.

2.3. Испытания могут проводиться в любое время года с соблюдением следующих требований:

а) испытывается не менее трех свай или штампов одинакового типоразмера в идентичных мерзлотно-грунтовых условиях и при одинаковых средне интегральных температурах в толще мерзлых грунтов;

б) пробные нагрузки в испытании поддерживаются постоянными и принимаются равными несущей способности основания Ф (определяемой согласно требованиям главы СНиП II-Б.6-66 и СН 450-72), умноженной на коэффициенты, указанные в табл. 1, соответственно для первой, второй и третьей свай или штампов.

Таблица 1

Период года при испытании

Коэффициенты для назначения пробных нагрузок

Летне-осенний

0,5

0,7

1,1

(0,6

0,8

1,2)

Зимний

0,7

1,0

1,4

(0,8

1,0

1,5)

Весенний

0,9

1,2

1,6

(0,9

1,2

1,8)

Примечание. Здесь и далее обозначения без скобок относятся к мерзлым грунтам в пластично-мерзлом состоянии, а в скобках - в твердомерзлом.

в) при испытании регистрируются температура грунта и перемещения опытных свай и штампов во времени, а при оснащении опытных свай тензометрическими устройствами - сопротивления грунта вдоль боковой поверхности сваи и под нижним торцом;

г) программа испытаний по определению нормативных сопротивлений мерзлых грунтов и льда считается выполненной, если средне интегральная по толще мерзлых грунтов температура в конце испытания изменилась по отношению к начальному моменту не более, чем на 10 проц.

д) дальнейшее испытание свай проводится в режиме ступенчатого нагружения, результаты которого необходимы для определения деформативных свойств и коэффициентов условий работы;

е) длительность испытания свай и штампов назначается по условию

τi < τi+1 < ... < Kдоп T, i = 1, 2, 3, ...,                                          (2)

где τi - время до условной стабилизации осадок i-ых свай или штампов;

Kдоп - допустимая относительная длительность испытания;

T - период колебаний температур грунта в толще мерзлых грунтов, равный 8760 час.

2.4. Время до условной стабилизации осадок i-ых свай или штампов устанавливается по приращениям относительных деформаций, превышающим 0,01 за следующие интервалы времени: для песков - 12 (6); супесей - 24 (12); суглинков и глин - 48 (24) час.

2.5. Допустимая относительная длительность испытаний определяется по формуле

                                                       (3)

где τ′ и τ″ - начало и конец испытания, отсчитываемые от момента времени, когда на поверхности толщи вечномерзлых грунтов температура равна нулю.

Допустимая относительная длительность испытания должна удовлетворять уравнению

                                                  (4)

где Ф′(τ) - условная скорость изменения несущей способности основания в связи с годовым ходом температур в толще вечномерзлых грунтов;

Фi - несущая способность i-ой сваи или штампа к моменту начала испытания;

q - количество участков мощностью Δτj, на которые делится продолжительность испытания i-ой сваи или штампа.

2.6. При проведении испытаний в летне-осенний период в уравнении (4) принимается Фi = Ф, что соответствует условию Ф′(τ) = 0, где Ф устанавливается согласно требованиям главы СНиП II-Б.6-66 и СН 450-72. Допустимая относительная длительность испытания определяется по формуле

Kдоп = 0,15 {arctg [(1 - 1,1α)v - (1 - 1,1α)v - 0,5] ln(1 - α)},                      (5)

где α - безразмерный коэффициент, принимаемый по табл. 7 п. 5.8 главы СНиП II-Б.6-66, а для засоленных и сильно-льдистых вечномерзлых грунтов - по СН 450-72;

v - параметр, равный для грунтов в твердомерзлом состоянии I, а в пластично-мерзлом - 0,5.

Назначение допустимой относительной длительности испытаний может осуществляться по табл. 2.

Таблица 2

Допустимая относительная длительность испытания Kдоп

Состояние мерзлого грунта

Значение допустимой относительной длительности испытания при αt или αэ, равном

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1. твердомерзлое

0,06

0,11

0,13

0,17

0,23

0,32

2. пластично-мерзлое

0,03

0,07

0,08

0,12

0,13

0,19

Примечание. Коэффициент αt принимается для штампов, коэффициент αэ - для свай.

2.7. Нормативное сопротивление мерзлых грунтов и подземного льда R, кг/см2 устанавливается по формуле

                                                        (6)

где a1 и b1 - вспомогательные коэффициенты, характеризующие зависимость между величиной i-ых пробных нагрузок и расчетным временем до стабилизации осадок ti;

a2 и b2 - то же, для времени до разрушения (срыва сваи или штампа) t*i.

Нормативные сопротивления определяются для расчетов, связанных с использованием мерзлых грунтов и подземного льда в качестве:

а) оснований - для сдвига грунта по грунту и по прослойкам подземного льда (СН 450-72) и сопротивления R* и Rcgi для расчета фундаментов (СНиП II-Б.6-66);

б) материала и среды, в которой возводятся сооружения, - для сдвига, растяжения и сжатия.

При частичном наборе параметров, устанавливаемых в испытаниях, допускается нормативные сопротивления определять по формуле:

                                                     (7)

где a1 и b1 - то же, что и в формуле (6);

tэ - срок службы сооружения, принимаемый согласно требованиям главы СНиП II-А.3-62 «Классификация зданий и сооружения. Основные положения проектирования».

При испытании в летне-осенний период в формулах (6) и (7) нормативное сопротивление R заменяется на Фсп - несущую способность основания, устанавливаемую по п. 5.11 СНиП II.6-66.

2.8. Расчетное время до стабилизации осадок устанавливается по формуле

                                                   (8)

где a3, b3 - вспомогательные коэффициенты, характеризующие накопление осадок во времени;

eк - осадка i-ой сваи или штампа в конца испытания, отнесенная к периметру сваи или диаметру штампа;

τк - время до условной стабилизации осадок.

2.9. Вспомогательные коэффициенты в формулах (6, 7 и 8) устанавливаются по формулам (31) - (32) п. 5.7 настоящих Рекомендаций при:

а) X = ln (ti + 1), Y = 1 / σi (где ti - расчетное время до стабилизации осадок при σi < R, σi - величина i-ой пробной нагрузки, отнесенная к боковой поверхности сваи или площади штампа) для a1 и b1;

б) X = ln (t*i + 1), Y = 1 / σi (где t*i - время до разрушения, срыва сваи или штампа, при σi > R, σi - величина i-ой пробной нагрузки, отнесенная к боковой поверхности сваи или площади штампа) для a2 и b2;

в) X = τ, Y = τ / e (где τ - время испытания, e - осадка, отнесенная к периметру сваи или диаметру штампа) для a3 и b3.

Для определения Фсп вспомогательные коэффициенты находятся при:

Y = 1 / Ni для подпунктов «а» и «б» настоящего пункта;

Y = τ / s для подпункта «в», где s - осадка сваи или штампа.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФОРМАТИВНЫХ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ «СВАЯ - ОСНОВАНИЕ» ИЛИ «ШТАМП-ОСНОВАНИЕ»

3.1. Характеристики деформативных свойств системы «свая - основание» или «штамп - основание» определяются через параметры ползучести мерзлых грунтов и подземного льда и необходимы для расчета оснований и фундаментов по деформациям.

3.2. Параметры ползучести мерзлых грунтов и подземного льда уточняются для местных мерзлотно-грунтовых условий и для принятой технологии работ по возведению фундаментов.

3.3. Для определения параметров ползучести проводится испытание не менее трех свай или штампов с соблюдением следующих требований:

а) начало испытания предусматривается в любой период времени года с соблюдением условия

t*i < ti+1 < ... ≤ Kдоп T, i = 1, 2, 3, ...,                                         (9)

где t*i - время до разрушения (срыва сваи или штампа) i-ой сваи или штампа, определяемое по п. 5.6 настоящих Рекомендаций.

Допустимая относительная длительность испытания Kдоп назначается согласно пп. 2.4 - 2.5.

б) испытывается не менее трех свай или штампов: два испытания проводятся при одинаковой среднеинтегральной температуре и одно - при температуре, отличающейся от температуры грунта в первых двух испытаниях не менее, чем на 30 - 40 проц., что достигается переходом на другую длину свай (при параллельном их испытании) или испытанием свай и штампов в разное время года;

д) величина пробной нагрузки принимается равной несущей способности основания Ф, определяемой согласно требованиям главы СНиП II-Б.6-66 и СН 450-72 с коэффициентами в 4 - 5 раз выше, чем в испытаниях по п. 2.2 настоящих Рекомендаций.

3.4. Полный набор параметров ползучести мерзлых грунтов и подземного льда необходим для расчетов, связанных с учетом переменных нагрузок и температур, и включает:

а) безразмерный параметр ядра ползучести λ;

б) коэффициент упрочнения m;

в) безразмерные параметры ядра ползучести |θ| и K;

г) параметр ω′, кг/см2.

3.5. Безразмерные параметры λ и m определяются по результатам испытаний свай или штампов при одинаковых температурах по формулам

                                                    (10)

                                                  (11)

где q - число j-ых сочетаний, составленных из свай или штампов, испытанных при одинаковой температуре;

Ni,j и Ni+1,j - пробные нагрузки i-ых свай и штампов;

t*i,j и t*i+1,j - время до разрушения (срыва i-ых свай или штампов);

λj - параметр, определяемый по формуле (10) при q = 1;

bi,j и bi+1,j - вспомогательные коэффициенты, устанавливаемые по п. 3.7 настоящих Рекомендаций.

3.6. Параметр ползучести |θ| принимается равным среднеинтегральной температуре в толще мерзлых грунтов без учета знака «минус» и устанавливается по п. 2.2 настоящих Рекомендаций.

Параметры K и ω′ определяются по формулам

                               (12)

                                (13)

где ai, ai+1 - вспомогательные коэффициенты для i-ых свай или штампов при общем их количестве n, устанавливаемые по п. 3.7 настоящих Рекомендаций.

Применительно к штампам произведение uh в формуле (13) заменяется на площадь подошвы штампа.

3.7. Вспомогательные коэффициенты ai и bi и bi,j определяются соответственно как a и b по формулам (31), (32) при , Y = ln e(τ), где τ - время испытания, t0 - единичный параметр, час; e(τ) - осадка, отнесенная к периметру сваи или диаметру штампа.

3.8. При проектировании оснований и фундаментов по деформациям допускается принимать ;  и переходить к параметру KΛ, см4/кг2час:

KΛ = (ω′t0)-2 (1 + |θ|)1-2K.                                                     (14)

Расчеты выполняются в соответствии с «Пособием» к п. 5.7 главы СНиП II-Б.6-66.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

4.1. Коэффициенты условий работы мерзлых грунтов и подземного льда устанавливаются согласно требованиям главы СНиП I-А.10-72 «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования» и предназначены для учета действительных условий работы оснований и фундаментов.

4.2. Величина коэффициента условий работы определяется в зависимости от принятого принципа использования вечномерзлых грунтов основания, технологии и темпов ведения строительных работ и назначения сооружений.

Коэффициенты условий работы устанавливаются на момент времени, отдаленный от начала эксплуатации сооружения и равный сроку его службы.

4.3. Принцип использования вечномерзлых грунтов основания учитывается нормированием коэффициентов условий работы для изменений во времени:

- мерзлотной обстановки застраиваемой территории;

- температурного режима грунтов;

- границ зоны оттаивания основания.

4.4. Технология ведения строительных работ при назначении коэффициентов условий работы учитывается в зависимости от условий раннего погружения фундаментов, допустимого темпа монтажа конструкций и директивных сроков ввода сооружения в эксплуатацию.

4.5. Назначение сооружения при нормировании коэффициентов условий работы должно учитываться в зависимости от удельного веса длительно действующих нагрузок, степени ответственности сооружения, конфигурации характерных циклов изменения нагрузок и режимов их приложения, а в необходимых случаях - с учетом изменения во времени расчетных схем сооружений, роста нагрузок при реконструкции предприятий и модернизации технологического оборудования.

4.6. При назначении коэффициентов условий работы переменные факторы, указанные в пп. 4.3 - 4.5 учитываются в наиболее невыгодной комбинации.

4.7. Коэффициенты условий работы определяются по материалам испытаний свай и штампов пробными нагрузками, по результатам прогнозных теплотехнических расчетов, данных инженерно-геологических изысканий и опыта эксплуатации сооружений.

4.8. Коэффициенты условий работы определяются на основе кинетических уравнений первого и второго типа.

Классификацию кинетических уравнений см. в приложениях 1, 2 настоящих Рекомендаций.

4.9. Выбор типа уравнений производится в зависимости от укрупненных констант C1 и C2.

Испытания по определению укрупненных констант С1 и С2 обязательны при проектировании сооружений со значительными динамическими нагрузками: анкерных опор ЛЭП, искусственных сооружений на автомобильных и железных дорогах I и II категории, фундаментов под мотор-генераторы и компрессоры, фундаментов зданий электростанций, промышленных сооружений с мостовыми кранами и другими средствами технологического транспорта тяжелого и весьма тяжелого режимов работы.

4.10. Испытания должны проводиться по программам, обеспечивающим:

а) определение параметров, предусмотренных пп. 2.1 - 2.3, 3.3 и 3.4 настоящих Рекомендаций, или только параметров ползучести мерзлых грунтов и подземного льда;

б) оценку теплообразования внутри деформируемой зоны вечномерзлого грунта при длительных динамических нагрузках;

в) учет релаксации и восстановления напряженного состояния в мерзлых грунтах при последовательных чередованиях периодов «нагружения» и «отдыха»;

г) испытания свай или штампов (не менее двух) при переменном во времени поле температур.

4.11. Применимость уравнения первого или второго типа устанавливается по наименьшему из условий

ρоп < ρдоп,                                                            (15)

где ρоп - показатель точности, характеризующий разброс укрупненных констант C1 и C2 относительно своих средних значений;

ρдоп - то же, допустимый показатель точности, принимаемый для ответственных сооружений 10 - 20, а для сооружений массового строительства - 25 проц.

Показатель точности определяется по формуле

                                              (16)

где n - число определений укрупненных констант C1 или C2 по материалам испытаний;

 - средняя величина константы;

Ci - значение константы C1 или C2 в i-ом испытании.

4.12. Укрупненная константа C1, , определяется по формуле

                                           (17)

где q - число j-ых участков длительностью Δtj, в пределах которых пробная нагрузка Ni, средне интегральная по времени и температура (θ1Δtj) и высота вмороженной части сваи hj принимаются постоянными;

 - функция среднеинтегральной по времени температуры, равная

                                   (18)

Сумма всех выделенных участков Δtj должна составлять полное время до разрушения (срыва сваи или штампа). Остальные обозначения в формулах (17) и (18) соответствуют зависимостям (10) - (14).

4.13. Укрупненная константа C2, кг/см2 · град., определяется по формуле

                                           (19)

где θ0 - постоянная, равная единице, град;

q - число j-ых участков длительностью Δtj, в пределах которых пробные нагрузки, скорость осадок и средне интегральную температуру грунта можно считать монотонно меняющимися или постоянными;

A1,j, α1,j - вспомогательные коэффициенты, характеризующие изменения нагрузок на j-ом участке испытания;

A2,j, α2,j - то же, изменение осадок;

A3,j, α3,j - то же, изменение средне интегральных по времени температур грунта.

При расчетах по формуле (19) вспомогательный коэффициент α3,j вводится с противоположным знаком.

4.14. Вспомогательные коэффициенты в формуле (19) устанавливаются при A = a и α = b по формулам (31) - (32) настоящих Рекомендаций для X = ln (Δtj + 1), где Δtj - длительность j-го участка испытания, при:

а) Y = ln σi,j (где σi,j - пробная нагрузка, отнесенная к боковой поверхности сваи или штампа на j-ом участке испытания) для A1,j и α1,j;

б) Y = ln ei,j (где ei,j - осадка, отнесенная к периметру сваи или диаметру штампа) для A2,j и α2,j;

в) Y = lnj| (где θj - параметр, равный среднеинтегральной температуре без знака минус) для A3,j и α3,j;

4.15. Для расчетов, связанных с использованием мерзлых грунтов и подземного льда в качестве материала и среды, в которой возводятся сооружения, укрупненные константы C1 и C2 устанавливаются по результатам испытаний на сдвиг, растяжение и сжатие.

4.16. Коэффициенты условий работы КУР определяются по формулам

                                      (20)

                                               (21)

где Jj и  - интегральные функции, учитывающие факторы, указанные в пп. 4.3 - 4.5 соответственно в кинетических уравнениях первого и второго типа.

При расчетах по формулам (20) - (21) нормативное сопротивление мерзлых грунтов может заменяться несущей способностью основания, определяемой в соответствии с главой СНиП II-Б.6-66 и строительными нормами СН 450-72 или несущей способностью Фсп.

Правила конструирования интегральных функций приводятся в приложении 3.

При использовании мерзлых грунта и подземного льда в качестве материала и среды, в которой возводятся сооружения, коэффициенты условий работы устанавливаются по результатам испытаний на сдвиг, растяжение и сжатие.

4.17. При переменном во времени коэффициенте упрочнения m = m(t) величина КУР определяется по средне интегральному его значению, равному

                                                      (22)

где q - число участков мощностью Δti, на которые делится графическая зависимость коэффициента упрочнения во времени при


4.18. При проектировании зданий и сооружений с нагрузками легкого и среднего режима коэффициенты условий работы принимаются по табл. 3.

Таблица 3

Назначение помещений в зданиях

Значения КУР при коэффициенте упрочнения m, равном

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1. Культурно-бытовых с удельным весом временных нагрузок 0,2 - 0,3

1,2

1,2

1,4

1,5

1,6

2. Промышленных - типа стоянок транспорта, гаражей, складов периодического наполнения

1,3

1,4

1,7

1,8

2,0

3. Промышленных с цеховым транспортом и удельным весом временных нагрузок 0,2 - 0,3

1,4

1,8

2,0

3,0

4,0

4. То же, с удельным весом временных нагрузок 0,6 - 0,8

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

Примечание. Коэффициенты относятся к температуре грунта, определяемой по формулам (10) и (11) СНиП II-Б.6-66. При учете колебаний температур грунта в годовом цикле значения коэффициентов могут быть повышены при глубине заложения фундаментов до 3 м на 20, до 5 м - на 10, а для свай - на 30 проц.

4.19. При разработке проектов организации работ рекомендуется действительные условия работы фундаментов, насыпей и других элементов земляных и ледогрунтовых сооружений в строительный период оценивать через показатель допустимого тепла нагружения  и относительную температуру θэ / θс, при которой обеспечивается устойчивость основания или элементов земляного сооружения.

4.20. Показатель допустимого темпа нагружения определяется по формуле

                                                (23)

где α, β, γ, δ - вспомогательные коэффициенты, характеризующие изменение нагрузок, расчетной схемы основания или элементов земляного сооружения и температуры грунта, равные

α = ρс / ρэ; ; ;

,                                                                                   (24)

где ρс, ρэ - удельные нагрузки, кг/см2, к моменту окончания строительства tс и при эксплуатации сооружения tэ;

,  и θс, θэ - интенсивность касательных напряжений от единичных сил и параметры, равные среднеинтегральной по времени температуре, соответственно во время строительства и эксплуатации сооружения.

В расчетах по формулам (23) - (24) допускается температуру во время эксплуатации сооружения θэ определять по пп. 5.7 - 5.8 главы СНиП II-Б.6-66.

Относительная температура, при которой обеспечивается устойчивость сооружения во время строительства, устанавливается по формуле

                                (25)

где λ, k, m - параметры ползучести;

 - показатель допустимого темпа нагружения.

Предусмотренный в проекте организации работ рост нагрузок должен проверяться расчетом, если показатель допустимого темпа нагружения больше единицы.

4.21. Несущая способность фундамента Ф(t) в момент времени t, отсчитываемый от начала нагружения, оценивается по формуле

                                           (26)

где u и hc - периметр и длина вмороженной части сваи во время строительства.

5. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗМЕРЕНИЯМ. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ИЗМЕРЕНИЙ

5.1. Нормативные сопротивления фундаментов, деформативные свойства системы «свая - основание», «штамп - основание» и коэффициент условий работы устанавливаются на основе измерения нагрузок, осадок и температуры грунта.

5.2. Измерения производятся с помощью:

- динамометров, контрольных грузов и манометров, обеспечивающих определение нагрузок с точностью 50 кг и менее;

- индикаторов, деформометров или прогибомеров, обеспечивающих определение осадок с точностью 0,05 и менее;

- термометров или терморезисторов, позволяющих определить температуры грунта с точностью 0,1 °С;

- часов общего назначения или отметчиков времени, обеспечивающих фиксирование времени испытания с точностью не более 0,5 мин.

Периодичность снятия отсчетов зависит от вида нагрузок и оговаривается программой испытания.

5.3. Осадки измеряются на каждой ступени нагрузок, отсчеты снимаются последовательно через 5, 10, 20, 30, 60 мин. и далее на протяжении 6 - 10 часов через каждые 2 часа. При переходе осадок в стадию прогрессирующего течения отсчеты берутся через 60, 30, 20 мин.

5.4. Температура измеряется в поверхностном слое сезонного оттаивания и промерзания и в толще мерзлых грунтов в точках, расположенных не менее, чем через 0,5 - 1,0 м и с учетом требований п. 2.2 настоящих Рекомендаций.

5.5. При испытании свай или штампов переменными нагрузками необходимо контролировать заданный закон изменения нагрузок и по результатам измерений строить синхронные по времени зависимости для нагрузок, осадок и температур грунта.

5.6. Первичная обработка измерений состоит в определении:

а) среднеинтегральной по времени нагрузки

                                                         (27)

где τi - продолжительность испытания;

q - число j-ых интервалов времени, внутри которых изменчивостью нагрузок можно пренебречь;

Δτj - длительность j-го интервала;

Ni,j - величина нагрузки на jм интервале;

б) среднеинтегральной по толще мерзлых грунтов температуры в заданные моменты времени

                                                     (28)

где h + h- длина вмороженной части сваи с учетом требований пп. 2.2 и 5.4;

θi - - температура i -го слоя вечномерзлого грунта мощностью Δhi, на которые разбивается глубина h + h;

q - количество участков, внутри которых измеряется температура;

в) среднеинтегральной- по времени температуры грунта

                                                   (29)

где τi - продолжительность испытания;

q - число интервалов времени, на которых изменчивостью температур можно пренебречь;

А - средне интегральная по толще мерзлых грунтов температура в j-ый интервал времени испытания;

Δtj - длительность j-го интервала испытания;

г) времени до разрушения

                                                        (30)

где ai, bi - вспомогательные коэффициенты, характеризующие накопление деформаций на стадии затухающей ползучести;

ai, bi - то же, на стадии прогрессирующего течения.

5.7. Вспомогательные коэффициенты определяются по формулам

                                                   (31)

                                          (32)

где n - число опытных точек;

a - коэффициент, равный ординате, при X = 0;

b - тангенс угла наклона спрямленной кривой;

X и Y - координаты спрямления, принимаемые по пп. 2.9, 3.7, 4.14 настоящих Рекомендаций.

5.8. По результатам контроля пробных нагрузок и измерения температуры грунта устанавливаются фактические отклонения от заданного режима нагружения. Нагрузки и температуры относятся к постоянным, если в начале, конце и середине испытания на заданной ступени нагрузки результаты измерений отличаются не более, чем на 5 - 10 проц.

5.9. Требования Рекомендаций распространяются на испытание образцов грунта и горных пород в условиях ползучести.

Приложения 1

КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

1. Общая форма кинетических уравнений определяется условиями длительной прочности мерзлых грунтов и строится методами термодинамики необратимых процессов.

2. При построении кинетических уравнений решается две самостоятельные задачи:

а) выбор параметров, характеризующих состояние мерзлого грунта;

б) вывод кинетического уравнения для обобщенных характеристик деформативных свойств.

3. Кинетическое уравнение включает физический закон накопления деформаций. В качестве физического закона рекомендуется использовать теорию течения. Восстанавливающие деформации могут специально не выделяться. Релаксационные явления (снижение напряжений при постоянной упругопластической деформации и восстановление напряженного состояния после разгрузки и фиксирования остаточных деформаций) учитываются неявно.

4. Теория течения должна приниматься в форме

                                                   (1)

где Dε и Dδ - девиаторы скоростей деформаций и напряжений;

f(T,θ,τ) - функция интенсивности касательных напряжений (Т), температуры (θ) и времени (τ)

f(T,θ,τ) = ψ(T) B(θ) φ′(τ),                                                 (2)

отражающая переменную вязкость грунта.

В формуле (2)

ψ(T) - функция напряженного состояния

                                                        (3)

B(θ) - функция температуры, учитывающая влияние температуры грунта на скорость накопления деформаций;

                                                (4)

φ′(τ) - ядро ползучести

                                                        (5)

(Здесь и в дальнейшем m - коэффициент упрочнения, ω, k, |θ| и λ - параметры ползучести, которые являются характеристиками деформативных свойств).

5. При φ′(τ) = 1 и  функция f(T,θ,τ) физического закона (1) описывает течение льда с постоянной скоростью и может быть выражена формулой

                                                (6)

где Kл - параметр ползучести льда.

Параметры ползучести льда и мерзлых грунтов связаны зависимостью

Kл = ω-n (1 + |θ|)1-kn.                                                  (7)

6. Номенклатурные признаки мерзлых пород оказывают влияние на параметры ползучести. Поэтому все функции физического закона накопления деформаций должны определяться по материалам региональных обобщений или из испытаний на конкретных площадках. Параметры ползучести должны учитывать влажность - льдистость, плотность и засоленность грунтов, их происхождение, а для свай - дополнительно технологию погружения и условия их вмораживания.

7. Физическому закону (1) соответствует кинетическое уравнение

                                 (8)

где t* - время до разрушения, характеризующее наступление стадии прогрессирующего течения;

P(τ) - закон изменения нагрузок;

 - закон изменения интенсивности касательных напряжений от единичных сил;

 - функция переменной по времени температуры

                                           (9)

R - нормативное сопротивление грунта данному виду нагрузок;

 - функция температуры

                                             (10)

φ(t) - интеграл ядра ползучести для срока службы сооружения.

8. Применительно к расчету и испытанию свай функции температуры  и  должны рассматриваться как средне интегральные по длине вмороженной части сваи, а эпюра интенсивности касательных напряжений может приниматься по решению задачи о напряженном состоянии или по экспериментальным данным, получаемым с помощью тензометрии.

9. При расшифровке материалов испытаний свай на вертикальные нагрузки допускается сопротивление грунта под нижним торцом сваи специально не выделять. Это допущение приводит к уравнению следующего вида:

                               (11)

где N(τ) - закон изменения пробной нагрузки;

u и h - периметр и длина вмороженной части сваи;

Ф - несущая способность основания при постоянной нагрузке и температуре.

Остальные обозначения в формуле (11) соответствуют зависимостям (2) - (10).

10. Правая часть уравнения (11) представляет собой укрупненную константу, инвариантную различным режимам нагружения. Поэтому вместо (11) можно записать

                                        (12)

где функция температуры зависит от среднеинтегральной по толще мерзлых грунтов температуры.

11. Более простая форма зависимости (11) имеет вид

                                                   (13)

где  - скорость осадки сваи;

θ(τ) - функция времени для среднеинтегральной по длине сваи температуры;

C2 - новая укрупненная константа.

12. Укрупненные константы C1 и C2 производны от деформативных свойств и могут рассматриваться как обобщенные характеристики длительной прочности мерзлых грунтов в кинетических уравнениях первого и второго типа.

Приложение 2

ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ КИНЕТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ

1. Для постоянных нагрузок и температур решение уравнения (12) может быть записано следующим образом

                                               (14)

Отсюда для свай одного типоразмера, испытанных различными нагрузками, N2 > N1, следует

N21 t1 = N22 t2,                                                      (15)

где t*1, t*2 - время до разрушения, определяемое по материалам испытаний.

2. Если в процессе испытания производится последовательная откопка сваи или постепенное формирование чаши протаивания, т.е. поверхность смерзания меняется во времени, решая уравнение (12), переходим к другой формуле для уравнения первого типа

                                             (16)

где q - количество j-х интервалов длительностью Δtj, сумма которых составляет полное время до разрушения;

Nj - пробная нагрузка на j-ом интервале испытания;

uhj - поверхность смерзания в j-ый период испытания;

 - функция температуры на j-ом интервале испытания.

3. Для постоянных нагрузок и температур решение уравнения (13) имеет вид

                                               (17)

где  - функция времени для скорости осадки свай на j-ой ступени нагрузок.

Приложение 3

КОНСТРУИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

1. Интегральные функции Jj,  и  учитывают изменение во времени нагрузок P(τ) интенсивности касательных напряжений , температуры, высоты вмороженной части сваи и конструируются, исходя из общей формы кинетических уравнений первого и второго типа.

2. Интегральная функция Jj относится к кинетическим уравнениям I типа и для штампов составляется по формуле

                                        (18)

где tj-1, tj - верхний и нижний пределы интегрирования, принимаемые по условию

tj-1 - tj = Δtj,

                                                    (19)

где q - число j-ых участков длительностью Δtj;

tс - длительность строительного периода;

tэ - срок службы сооружения.

В зависимости от конкретных условий расчета фундаментов формула (18) может иметь пять модификаций, каждая из которых определяется сочетанием функций времени для нагрузок, интенсивности касательных напряжений и температуры грунта.

3. Интегральная функция Jj для расчета свай принимается по формуле

                                 (20)

где u и hj - периметр и высота вмороженной части свая;

,  - интенсивность касательных напряжений и функции температуры грунта, учитывающая изменения их во времени и по глубине zhj.

4. Нагрузку P(τ) в формулах (19) и (20) можно представить как удельное сопротивление по нижнему торцу сваи и по ее боковой поверхности

                                        (21)

где Pо и Pб - удельное сопротивление мерзлых грунтов по нижнему торцу сваи площадью F и по боковой поверхности смерзания площадью uhj;

Nj - расчетная нагрузка.

Внося Pо и Pб в (19) и (20), получим

Jj = Jj + Jj,                                                   (22)

где Jj, Jj - определяются по формулам (19) и (20) с заменой P(τ) соответственно на Pо(τ) и Pб(τ).

Формула (22) позволяет расчеты свайных фундаментов проводить с учетом изменения во времени соотношения между нагрузками, отнесенными к нижнему торцу и к боковой поверхности сваи. Дополнительное условие, учитывающее перераспределение нагрузок, следует из (22)

                                         (23)

и характеризует связь между скоростями перераспределения нагрузок и размерами сваи.

5. Интегральные функции  и  относятся к уравнениям второго типа и для штампов диаметром D составляются по формулам

                                           (24)

                                               (25)

где  - скорость осадок на j-ом участке эксплуатации сооружения и при нормативных сопротивлениях основания.

Верхние и нижние пределы интегрирования в формулах (24) и (25) принимаются по условию (19).

Формула (25) может иметь две дополнительные модификации в зависимости от сочетания функций времени для нагрузок и температуры грунта.

6. Для расчетов свайных фундаментов интегральная функция вычисляется по формуле

                                                    (26)

где u и hj - периметр и высота вмороженной части сваи на j-ом участке эксплуатации сооружения;

P(τ,z), θ(τ,z) - нагрузка и температура с учетом изменения их во времени и по глубине zhj.

Для функции  в (26) принимается P(τ,z) = P(z) и θ(τ,z) = θ(z).

Учет перераспределения нагрузок между нижним торцом и боковой поверхностью сваи производится по формулам (21) - (23).

7. Интенсивность касательных напряжений , скорость осадок  и  должны удовлетворять в статических задачах условию равновесия, а в динамических - условия движения системы «штамп - основания» или «свая - основания».

Расчет рекомендуется выполнять с помощью ЭВМ.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 1

1. Общие положения. 2

2. Определение нормативных сопротивлений мерзлых грунтов и подземного льда. 2

3. Определение характеристик деформативных свойств системы «свая - основание» или «штамп-основание». 5

4. Определение коэффициентов условий работы.. 6

5. Требования к измерениям. Первичная обработка измерений. 10

Приложения 1 Кинетические уравнения и их классификация. 12

Приложение 2 Частные случаи кинетических уравнений. 14

Приложение 3 Конструирование интегральных функций. 15

 

 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  
  Дополнительные материалы  [ − свернуть ]  
Утвержден: Госстрой СССР (16.10.1987)
Дата введения: 1 июля 1988 г.
скачать бесплатно СНиП 2.02.05-87 "Фундаменты машин с динамическими нагрузками"
Утвержден: Минстрой России (23.02.1995)
Дата введения: 1 января 1996 г.
скачать бесплатно ГОСТ 5686-94 "Грунты. Методы полевых испытаний сваями"
Утвержден: НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР
Дата введения: 1 января 1972 г.
скачать бесплатно "Рекомендации по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах"

    Реальный Фото: коттедж из бруса с мансардой 209 4 2 Коттедж из бруса с мансардой

    Альберт Фото: красивый дом с эркером из бруса 106 2 1 Красивый дом с эркером из бруса

    Юхоть Фото: деревянный дом для большой семьи 142.9 5 2 Деревянный дом для большой семьи

    Д27 Фото: дачный дом с эркером, террасой, балконом и мансардой 81.29 2 Дачный дом с эркером, террасой, балконом и мансардой

    Пересвет Фото: дом из бруса 6х9 105 1 Дом из бруса 6х9


 Рейтинг@Mail.ru   По вопросам работы сайта и сотрудничества обращайтесь к администратору adm@stroyplan.ru.
При использовании материалов портала - ccылка, доступная для индексации, на сайт обязательна.
© 2006-2016 "СТРОЙПЛАН"
    Все права защищены.