герб

ГОСТы

флаг

Рекомендации Рекомендации по испытанию фундаментов на вечномерзлых грунтах пробными нагрузками

МИНИСТЕРСТВО СТРО И ТЕЛЬСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ
ТЯЖЕЛОЙ ИНДУС ТРИИ СССР

П РОЕК ТНЫ Й И Н АУ ЧНО-И ССЛЕД ОВ АТЕЛ ЬСКИ Й ИНСТИТУТ
« КРАСНОЯРСКИЙ П РОМСТРОЙН ИИПРОЕКТ»

Р ЕКО МЕНД АЦИИ
ПО ИСПЫТАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ НА ВЕЧНОМЕРЗ
Л ЫХ
ГРУНТАХ ПРОБНЫМИ НАГ РУЗКАМИ

К РАСНОЯРСК

1 974

Настояние Рекомендации дополняют главы СНиП II -Б.6-66 « Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования» , II -А. 1 3- 69 « Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» , « Пособие по проектированию оснований и фундаментов на вечном ерз лых грунтах» и СН 450- 72 « Указания по проектиров анию оснований и фундаментов на з асол енных и сил ьно-ль дистых ве чном ерзлых грунтах» практическ им и методиками определения нормативных сопротивлений, характе ристик деформативных с войст в и к оэффицие нтов условий работы мерзлых грунтов и подземно го льда.

Рекомендации предназначены для проект и ровщиков, строителей и инженеров -исследователей.

От зы вы и предложения просьба н аправлять по а дресу:

660306, Красноярск, пр. Свободный, 75,

институт « Красноярский промстройниипроект»

ВВЕДЕНИЕ

Ме тодики испытаний, которые бы позволяли при прое ктировании фундаментов учитывать переменные во времени нагрузки и другие факторы, связанные с принципами использования вечн оме рзлых грунтов и технологией ведения строительных работ, не нашли отра жения в тр ебованиях Норм строительного проектирования.

В соответствии с об щ ими положе ниями проектирования по предельны м 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 отраж ения действительных усл овий работы сооружения в расчетных схемах, принятых при нормировании сопроти влений.

Настоящие Рекомендации направлены на восполнение этого пробела в нормах строительного проектирования. Базиру я сь на кинетических уравнениях для характеристик деформатив ных с войств 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, ч е тырех основных разделов и пр ил ожений. Общие положе ния регламентируют область применения Реком ендаций. Во втором, третьем и четвертом разделах прив одятся методики определения нормативных сопротивлений, характеристик деформативн ых свойств и коэ ффициентов условий работы мерзлых грунтов и подземного льда. Заключительный раздел Реком ендац ий содержит требования по измерению осадок, нагрузок и температур грунта во время испытания. В приложении даны классиф ик ация кинетических уравнений и правила конструи ровании интегральных функций, необходимых для расшифровки матер иалов испытаний с помощью ЭВМ.

Рекомендации разработаны ст. научным сотрудником А .К . Косинским в и нституте « Красноярский промст ройниипроек т» .

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

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1 .1 . Настоящие Рекомендации дополняют главы СНиП II -Б.6-66 , II -А. 1 3- 69, « Пособие» (М., 19 69) И СН 450-72 методиками определения нормативных сопротивлений, характеристик дефо рм ативн ых свойств и коэффициентов условий работы мерзлых грунтов и подз емного льда.

Рекомендации распространяются на проектирование фун д аментов и проверку их экспл уатационной 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. И спытания, п редусматриваемые Рекомендациями, п роводятся по специальным программам, допускающим определение полного или частичного набора параметров механических свойств мерзлы х грунтов и подземного льда, необход имых для расчетов оснований и фундаментов по предельным состояниям при статических и динамических нагрузках.

Длительность испытаний устанавливается исходя из дейс твите льных условий работы фундаментов в нестационарном поле темпе рат ур.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ И ПОДЗЕМНОГО ЛЬДА

2. 1 . Нормативные сопротивления мерзлых грунтов и подземного льда уточняю тся для конкретных мерзлотно-грунтовых условий и для принятой технологии работ по возведению фундаментов.

2.2. Велич и на нормативных сопротивлений устанавливается для средне интегральной по толще мерзлых грунтов температуры, определяемой по форм ул е

                                                          (1)

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

3,0 пер и метра сваи - для свай в вечном ерзлых грунтах при льдистости Λ в ≤ 0,4;

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

2,0 диаметра - для штампов;

q - число i -ых участков мощностью Δhi , н а кот оры е разделана толща h ′ при измерении температуры.

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

а) испыт ы вается не менее трех свай или штампов одинакового типоразмера в идентичных мерзло тно-грунтовых условиях и при одинак овых с редне интегра льных температурах в толще мерзлых грунтов;

б) пробные нагрузки в испытании поддерживаются постоянными и принимаются равными несущей способности основания Ф (определяемой согласно требованиям главы СН иП 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)

Приме чан ие . З десь и далее об означен ия без скоб ок от носятся к мерзлым гру нтам в пл асти чно-ме рзлом состоянии, а в скобках - в твердо мерзлом.

в) при испытании регистрируются темп ература грунта и пере мещения 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 с опротивле ний мерзлых грунтов и льда считается выполненной, если средн е интегральна я по толще мерзлых грунтов темпе ратура в конце испытания изменилась по отноше нию к начальному моменту не боле е, чем на 10 проц .

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

е) длительность испытания свай и штампов назначается по у с ловию

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

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

K доп - 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, п ревыш ающим 0,01 за следующие интервалы времени: для песков - 1 2 (6); супесе й - 24 (1 2); суглинков и глин - 48 (24) час.

2.5. Допустимая относи тельная длительность испытаний опре деляется по ф ормуле

                                                       (3)

г де τ′ и τ″ - начало и конец испытания, отсчитываемые от момента времени, когда на поверхности толщ и вечномерзлы х грунтов температура равна нулю.

Допустимая относительная длительность испытания должна удовлетворять уравнению

                                                  (4)

где Ф′(τ) - условная скорость изме нения несущ ей способности основания в связи с годовым ходом температур в толще вечноме рзлы х грунтов;

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

q - количество участков мощно с тью Δτj , на которые делит с я продолжительность испытания i -ой сваи или штампа.

2.6. При проведении испытаний в летне-осенн и й период в уравнен ии ( 4) принимается Ф i = Ф , что соответствует усл ови ю Ф′(τ) = 0, где Ф устан авливается согласно требованиям главы СН иП II -Б.6 - 66 и СН 450-72. Допустимая относительная длительность испы тания определяется по формуле

K доп = 0,15 { arctg [(1 - 1,1 α ) v - (1 - 1,1 α ) 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 т ве рдомерзлом состоянии I , а в пластично-мерзлом - 0 ,5.

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

Таблица 2

Допустимая относительная длительность испытания K доп

Состояние мерзлого грунта

Значение допустимой относительной длительности испытания при α t или α э , равном

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1 . твердомерз лое

0,06

0, 11

0, 1 3

0, 1 7

0,23

0,32

2. пластично-мерзлое

0,03

0,07

0,08

0, 1 2

0, 1 3

0, 1 9

Пр имечание . Коэффициент α t принимается для штампов, к оэффициент αэ - для свай.

2. 7 . Нормативное сопротивление мерзлых грунтов и подземного льда R , кг/см2 устанавливается по формуле

                                                        (6)

где a 1 и b 1 - вс п ом ога те льные коэффициенты, характеризующие зависимость между величиной i -ых пробных нагрузок и расчетным временем до стабилизации осадок ti ;

a 2 и b 2 - т о же , для времени до разрушения (срыва сваи или штампа) t * i .

Нормативные сопротивления определяются для расчетов, связанных с использовани ем мерзлы х грунтов и подземного льда в качестве :

а) осн ов ани й - для сдвиг а грунта по грунту и по прослойкам под земн ого льда (СН 450-72) и сопротивления R * и Rcgi для р асчета фундаментов (СН иП II -Б.6-66);

б) материала и ср е ды , в которой возводятся сооружения, - для сдвига, растяжения и сжатия.

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

                                                     (7)

где a 1 и b 1 - то же, что и в формуле ( 6);

t э - срок слу ж бы сооружения , принимаемый согласно требованиям главы СН иП 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 сп особность основания, устана вливаемую по п. 5 .11 С НиП II -Б .6-66 .

2.8. Расчетное врем я до стаби лизации осадок устанавливается по формуле

                                                   (8)

где a 3 , b 3 - вспомогательные коэфф ици енты, характеризующие накопление осадок во времени;

e к - осадка i -ой сваи или штампа в конца испытания, отнесенная к периметру сваи или диаме тру штампа;

τ к - время до условной стабилизации осадок.

2.9. Всп омогат ел ьные коэффициенты в формулах ( 6 , 7 и 8 ) устанавливаются по формулам ( 31 ) - ( 32 ) п. 5.7 настоящих Реком е ндаций при:

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

б) X = ln ( t * i + 1), Y = 1 / σ i (где t * i - время до разру шения , срыва сваи или штампа, при σ i > R , σi - величина i -ой проб н ой нагрузки, отнесенная к боковой поверхности сваи или площади штампа) для a 2 и b 2 ;

в) X = τ , Y = τ / e (где τ - время испы тани я, e - осадка, о т несенн ая к периметру сваи или диаметру штампа) для a 3 и b 3 .

Для определения Фсп вспомогательные коэ фф иц иен ты находятс я при:

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

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

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

3. 1 . Характер ист ики деформати вны х свойств системы « свая - основание» или «ш тамп - основани е» определяю тс я через параметры ползучести мерзлы х грунтов и подземного льда и необходимы для расчета оснований и фундаментов по деформациям.

3.2. Параметры по л зучести мерзлых грунтов и подземного льда уточняются для местных мерзлотно-грунтовых ус ловий и д ля принятой технологии работ по возведению фундаментов.

3 .3. Дл я определения параметров полз учести проводится испытание не менее трех свай или штампов с соблюдением следующ их требований:

а) начало испы т ани я предус мат ривается в любой период времени года с соблюдением условия

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

где t * i - время до разрушения (сры в а сваи или штампа) i -ой сваи или штампа, определяе м ое по п. 5.6 настоящих Рекомендаций.

Допустимая относительная длительность испытания K доп н азначается согласно пп. 2.4 - 2.5.

б) ис пы тыв ается не менее трех свай или штампов: два испытания проводятся при одинаковой сред неинтегральной темпе ратуре и одно - при температуре, отличаю щейся 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 проб ной нагрузки прин имается равной н есуще й способно сти основания Ф, определяемой согласно требованиям главы СН иП II -Б.6 - 66 и СН 450- 72 с коэффициентами в 4 - 5 раз выше, чем в испытаниях по п. 2.2 настоящих Рек омендаци й.

3.4. Полный набор парам е тров ползучест и мерзлых грунтов и подземного льда необходим дл я расчетов, связанных с учетом переменных нагрузок и температур, и включает:

а) безразмерн ы й параметр ядра ползучести λ ;

б) коэффициент упрочнения m ;

в) безразмерные параметры я дра ползучести | θ | и K ;

г) параметр ω ′, кг/см2.

3.5. Без ра зме рны е параметры λ и m опред ел яю тс я по результатам испытаний свай или штампов при один ак овых тем пера турах по формулам

                                                    (10)

                                                  (11)

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

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

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

λ j - параме тр, определяемый по формуле ( 10) при q = 1;

bi , j и bi +1, j - вспо могательн ые коэффициенты, устанавливаемые по п. 3.7 настоящих Рекомендаций.

3 .6. П араме тр ползучести | θ | принимается равным с реднеинтегр альн ой температуре в толще мерзлых грунтов без учета знака « минус» и устанавливае тся 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 общ е м их количестве n , устанавл и ваемы е по п. 3.7 настоящи х Рекомендаций.

Прим е нительно к штампам произведение uh в формуле ( 13) заменяется на площадь подошвы штампа.

3.7. В спом огате льные коэффициенты ai и bi и bi , j опреде л яютс я со отв ет ств енн о как a и b по формулам ( 31 ) , ( 32 ) при , Y = ln e ( τ ), г де τ - время испытания, t 0 - единичный парамет р, час; e ( τ ) - осад к а, отнесенная к периметру сваи или диаметру штампа.

3.8. П ри проектировании оснований и фундамент ов по де формациям допускается принимать ;  и перех одить к параметру K Λ , см4/кг2час :

K Λ = (ω′ t 0 )-2 (1 + | θ |)1-2 K .                                                      (14)

Расчет ы вы полняются в соответствии с « Пособием» к п. 5 .7 главы СНиП II -Б.6-66.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

4. 1 . К оэффи циенты условий работы ме рзлы х грунтов и подзе мно го льда устан авли ваю тся согласно т ребов аниям главы СНиП I - А. 10-72 « Ст роит ельные конструкции и основани я. Основные положения проектирования » и предназначены для учета действи тельных условий работы оснований и фундаментов.

4.2. Величина коэффициента условий работы определяется в з ависимост и от принятого при нцип а использования вечноме рзлых грунтов основания, технологии и темпов ве дения строительных работ и назначения сооружений.

Коэффициенты услови й работы устанавливаются на мом ент времени, отдаленный от начала эксплу атации сооружения и равный сроку его службы.

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

- мерзлотной обстановки застраиваемой территории;

- температурного ре жима грунтов;

- границ зоны оттаивания основания.

4.4. Технология ведения строительных работ при назначении коэффициентов условий работы учитывается в зависимости от условий раннего по г руж ени я фундаментов, допустимого темпа монтажа конс трукций и директивных сроков ввода сооружения в эксплуатацию.

4.5. Назначение сооружения при нормировании коэффициенто в условий работы должно учитываться в зависим ости от удельного веса длительно действующих нагрузок, степени ответственности сооружения, конфигурации характерных циклов изменения нагрузок и режимов их приложения, а в необходимы х случаях - с учетом изменения во времени расчетных схем сооружени й, роста нагрузок при реконструкции предприятий и модернизации технологическо го обо рудов ания.

4.6. П ри назначении коэф фициентов условий работы переменные факторы, указанные в пп. 4.3 - 4.5 учитываются в наиболее невыг одн ой комбинации.

4.7 . К оэффициен ты условий работы определяются по мате риалам испыт аний свай и штампов пробными нагрузками, по результатам прогнозных теплотехни ческих расчетов, данных инженерно-геологических из ысканий и опыта эксплуатации сооружений.

4.8 . Коэффициенты условий работы определяются на основе кинетиче ских уравне ний пе рвого и второго типа.

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

4.9. Выб о р типа уравнений производится в зависимости от укрупненных констант C 1 и C 2 .

Испытания по определению укрупненных констант С1 и С2 обязательны при проектировании сооружений со значител ьным и ди намическими нагрузками: анкерных опор ЛЭП , искусственных сооружений на автомобильных и железных дорогах I и II категории, фундаментов под мотор-генераторы и компрессоры, фундаментов зданий эле к тростанций, промышленных сооружений с мостовыми кранами и другими средствами технологического тран спорта тяжелого и весьма тяжелого режимов работы.

4. 1 0. 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 ползучес т и мерзл ых грунтов и подземного льда;

б) оценку теплообразования внутри деформируемой зоны вечном ер злого грунта при длительных динамических нагрузках;

в) учет релаксации и восстановления напря ж енного состояни я в мерзлых грунтах при последовательных чередованиях периодов « нагруж ени я» и « отдыха» ;

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

4. 11 . Применимость уравнения первого или второго типа устанавливается по наименьшему из условий

ρоп < ρдоп,                                                             (1 5)

где ρоп - показатель точности, характеризующий разброс укрупненных к он стан т C 1 и C 2 о т носительн о св оих средних значений;

ρ доп - то же, д опуст имы й показатель точности, прини маемый для ответственных сооружений 1 0 - 20, а для сооружений массового строительства - 25 проц .

Показатель точности определяется по формуле

                                              (16)

где n - число опр е делений укрупненных констант C 1 ил и C 2 по материалам испытаний;

 - средняя величина константы;

Ci - значение константы C 1 или C 2 в i -ом испытании.

4. 1 2. Укрупненная константа C 1 , , опре деляетс я по формуле

                                           (17)

где q - число j -ых участков длительностью Δtj , в преде лах которых пробная нагрузка Ni , сре д не интеграль ная по в ремени и температура (θ1Δ tj ) и выс ота вмороженной части сваи hj приним аются п остоя нным и;

  - функция средне инте грал ьной по времени темпе ратуры , равная

                                   (18)

Сумма всех выде ленны х участков Δ tj должна составлять полное время до разрушения (срыва сваи или штампа). Остальные обозначения в формулах ( 17) и ( 18) соответст вуют зав исимостям ( 10) - ( 14).

4. 1 3. Укрупненная константа C 2 , кг/см 2 · град., опре деляется по формуле

                                           (19)

где θ0 - постоянная, равная единице, град;

q - чи сл о j -ых участков дл ительност ью Δ tj , в предела х которых пробные нагрузки, скорость осадок и средне интегральную температуру грунта можно считать монотонно меняющимися или постоянными;

A 1, j , α 1, j - вспомогательные коэф ф ициенты, характеризующие измен е н ия нагрузок на j -ом участке испытания;

A 2, j , α 2, j - то же, изменение осадок;

A 3, j , α 3, j - то же, изменение средне интегральных по времени темпе ратур грунт а.

При расчетах по формуле ( 19) вс пом ога тел ьный коэффициент α3, j вводится с противоположным знаком.

4. 1 4. Вспомогательные коэффициенты в формуле ( 19 ) устанавливаются пр и A = a и α = b по формулам ( 31 ) - ( 32 ) настоящих Рек омендац ий для X = ln ( Δtj + 1) , где Δtj - длительность j -го участка испытания, при:

а) Y = ln σi , j (где σi , j - пробная нагрузка, отнесенн ая к боковой поверхности сваи ил и штампа на j -ом участке ис пытания) для A 1, j и α 1, j ;

б) Y = ln ei , j (где ei , j - осадка, отнесенная к периметру сваи или диаметру штампа) дл я A 2, j и α 2, j ;

в) Y = ln |θ j | (где θ j - параметр, равный сред н еин тегральной температуре без знака минус) для A 3, j и α 3, j ;

4. 1 5. Для расчетов, связанных с использованием мерзлых грунтов и подземного льда в к аче стве материала и среды, в которой возводятся сооружения, укрупненные константы C 1 и C 2 уста н авливаю тся п о результатам испытаний на сдвиг, растяжение и сжатие.

4. 1 6. Коэффициенты условий работы КУР определяю тс я по формулам

                                      (20)

                                               (21)

где Jj и  - инт е гральные функции, учитывающие факторы, указанные в пп. 4.3 - 4.5 соотве тственн о в кинетических уравнениях первого и второго типа.

При расчетах по формулам ( 20 ) - ( 21) нормативное сопро тивление ме рзлых грунтов может заменяться несущей способностью основания, определяе мой в соответствии с главой СНиП II -Б.6-66 и строительными нормами СН 450- 72 или несущей способностью Фсп.

Правила конструирования интегральных функций привод я тся в приложен ии 3.

При использовании мерзл ы х 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. 1 7. При переменном во времени коэффицие нте упрочнен ия m = m ( t ) вели ч ина КУР определяется по средне интеграл ьному е го значению, равн ому

                                                      (22)

где q - ч исло участков мощностью Δ ti , на которые делится г рафическая зависимость коэффициента упрочнения во в ремен и при


4. 1 8. При проектировании зданий и сооружений с нагрузками легк ого и среднего режим а 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 . К ульту рно-быт овых с удельным в есом временных н агрузок 0,2 - 0,3

1, 2

1 ,2

1 ,4

1 ,5

1 ,6

2. Промышлен ны х - ти па стоянок транспорта, га ражей , складов перио дичес кого на полне ния

1 ,3

1 ,4

1, 7

1, 8

2,0

3. П ромышле нны х с цеховым транспортом и удельным весом временных н агруз ок 0,2 - 0 ,3

1 ,4

1 ,8

2,0

3,0

4,0

4. То же , с у дельн ым весом временных нагрузок 0,6 - 0,8

1, 0

1 ,1

1,2

1, 3

1 ,4

Примечание . Коэффициенты отн осятся к температуре грунта, определяемой по формулам ( 10) и ( 11) СНиП II -Б.6-66. При учете колебаний те мпера ту р грунта в годовом цикле значения коэффициентов могут быть повышены при глуби не заложения фундаментов до 3 м на 20, до 5 м - на 1 0, а дл я св ай - на 30 проц .

4. 1 9. При разработке проектов организации работ рекоме ндуется действите льные условия работы фундаментов , насыпей и других элементов земляных и лед огрунтовых сооружений в строительный период оценивать через показатель допустимого тепла нагруж ения  и относительную температуру θ э / θ с , 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 землян ого сооружения и температуры грунта, равные

α = ρс / ρэ; ; ;

,                                                                                    (24)

гд е ρс, ρэ - удельные нагрузки, кг/см2, к моменту окончания строительства t с и при эксплуатации сооружения t э ;

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

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

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

                                (25)

где λ, k , m - пара метры ползучести;

 - показатель допустимого темпа нагружения.

Предусмотренный в проекте организации работ рост нагрузок должен проверяться расчетом, если показатель допустимого темпа н агр у жения больше единицы.

4.2 1 . Несущая способност ь фундамента Ф( t ) в моме нт времени t , о тс читы вае мый от начала нагруж ения, оце нивается по формуле

                                           (26)

где u и hc - периметр и дли н а вмороженной части сваи во время строител ьства.

5. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗМЕРЕНИЯМ. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА ИЗМЕРЕНИЙ

5 .1 . Нормативные сопротивл ен ия фундаментов, деформативные свойства системы « свая - ос нование» , «ш тамп - осн ование» и коэффициент условий работы устанавливаются на основе измерения нагрузок, осадок и температуры грунта.

5.2. Измерения производятся с помощью:

- динамометров, к онтрольных грузов и манометров, о беспечивающих определ ение нагрузок с точностью 50 кг и менее;

- индикаторо в , деформоме тров или прогибомеров, обес печив ающ их определение осадок с точностью 0,05 и менее;

- термометров или терморезисторов, позволяющих определить те м перат уры грунта с точнос тью 0,1 °С;

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

Периодичность сня ти я отсчетов зависит от вида нагрузок и оговарива ется программой испытания.

5.3. Осадки измеряются на каждой ступени нагрузок, отсче ты сни маются послед овате льно чере з 5, 1 0, 20, 30, 60 мин. и далее на протяжении 6 - 10 часов через каждые 2 часа . При переходе оса док в стадию прогрессирующего течения отсчеты берутся через 60, 30, 20 мин .

5.4. Температура из меряетс я в поверхн ос тн ом слое сезонн ого 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 Р е комендаций.

5.5. При испытании свай или штампов переменными нагрузками необходимо контролировать заданный закон изменения нагрузок и по результатам измерений строить синхронные по вр е мени з ависимости для нагрузок, осадок и температур грунта.

5.6. Пер в ичная обработка измерений состоит в определении:

а) среднеинтегральной по време н и нагрузки

                                                         (27)

где τ i - продолжительность испытания;

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

Δτj - длительность j -го и н тервала ;

Ni , j - величина нагрузки на j -о м интервале;

б) среднеинтегральн о й п о толще мерзлых грунтов темпер ату ры в заданные моменты времени

                                                     (28)

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

θi - - тем пература i -го слоя веч н омерзлого грунта мощностью Δ hi , на которые разбивается г лу бин а h + h ′ ;

q - количество участков, внутри которых измеряется темпе р а тура;

в) средне ин теграл ьн ой- по в ремени тем пературы грунта

                                                   (29)

где τ i - продолжит ельнос ть ис пытания;

q - ч исло ин тервалов времени, на которых изменчивостью температур можно пренебречь;

А - средне интегральная по толще мерзлых грунтов температура в j -ый ин те рвал времени испытания;

Δ tj - длительность j -го интервала испытания ;

г) времени до разрушения

                                                        (30)

где ai , bi - вспомогате льные к оэффицие нты, характеризующие накопление деформаций на стадии затухающей ползучести;

a ′ i , b ′ i - то же, на стадии пр о грессирующего течения.

5.7. Вспомогательные коэффициенты определяются по формулам

                                                   (31)

                                          (32)

где n - число опы тных точек ;

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

b - тангенс угла наклона спрямленн ой к ривой;

X и Y - координаты спрямления, п ри нима ем ые по пп. 2.9, 3.7, 4.14 настоящих Рекомендаций.

5.8. По результата м контро ля пробных нагрузо к и измерения температуры грунта устанавливаются фактические отклонения от заданного режима н агруже ния. Нагрузки и температуры относятся к постоянным, если в н ачал е, конце и середине испытания на заданной ступени нагрузк и результаты измерений отличаются не более, чем на 5 - 10 проц.

5.9. Требования Рекомендаций ра с пространяются на испытание о бразцов грун та и горных пород в условиях пол зуче сти.

Приложения 1

КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

1 . Общая форма кинетических уравнений определяется усло виями длительной про чности мерзлых грунтов и строится методами термодинамики необратимых проце ссов.

2. При по с троении кинетическ их уравнений решае тся две сам остоятельны е задачи:

а) выбор параметров, характеризующих состояние мерзлого гр ун та;

б) вывод кинетического уравнения для обобщенных характеристик деформативных свойств.

3. К ине тическое уравнение включает физический закон накопления деформаций. В качестве физического закона рекоме ндуе тся использовать теорию течения. Восстанавл ивающ ие деформации могут специально не выделяться. Релаксационные явления (сниж ение на пряжени й при постоянной упругопластическ ой деформац ии и в осстановление напряж ен ног о состояния после разгрузки и фиксирования оста точны х деформаций) учитываются неявно.

4. Теория течени я должна приниматься в форме

                                                   (1)

где Dε и Dδ - де ви аторы скоростей деформаций и напря жений;

f ( T , θ , τ ) - функция инте нсивности каса тель ны х напряжений (Т), темпер атуры ( θ ) и времени (τ)

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

о тражающая переменную вязкость грунта.

В формуле ( 2)

ψ( T ) - фун кц ия нап ряженного состояния

                                                        (3)

B ( θ ) - функция температуры, учитывающая влияние температу ры грунта на скорость накоплен ия деформаций;

                                                (4)

φ′(τ) - ядро пол зучести

                                                        (5)

(Здесь и в дальнейшем m - коэффициент упрочнения, ω , k , | θ | и λ - параметры полз учести, которые являются харак теристи ка м и 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 K л - параметр ползучести льда.

Параметры ползучести льда и мерзлых грунтов связаны завис имостью

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

6. Номенклатурные признаки мерзлых пород оказывают влияние на параметры ползуч е сти. Поэтому все функции физического закона накопления деформаций должны определяться по материалам региональных обобщений или из испытани й на конкретных площадках. Параметры п олзу чести должны учитывать влажность - льдис тость, плотность и засоленность грунтов, их происхождение, а для свай - дополнительно технологию погружения и усл овия их вмораживания.

7. Физическому закону ( 1) соответствует кинетическое уравне ние

                                 (8)

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

P ( τ ) - закон изменения нагрузок;

 - закон изменения интенсивности касательных напряжений от единичных сил;

 - функция переменной по времени темпера т уры

                                           (9)

R - нормативное сопротивление грунта данному виду нагрузок;

 - функция температуры

                                             (10)

φ ( t ) - интеграл ядра п олзуче сти для срока службы сооружения.

8. Применительно к расчету и испытанию свай функции температуры  и   должны рассматриваться к ак средне интегральные по длине вм ороженной части сваи, а эпюра интенсивности кас ате льн ых напряжений м оже т прини маться 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 гру н та под нижним торцом с ваи специально не выделять. Это допущение приводит к уравнению следующего вида:

                               (11)

где N ( τ ) - закон изме нения пробной нагрузки;

u и h - периметр и длина вмороженной части сваи;

Ф - несущая с пособность основания при постоянной наг рузке и температуре.

Остальные обозначения в формуле ( 11) соо т ветствуют зави симостям ( 2) - ( 10).

1 0. Правая часть уравнения ( 11) представляет собой укрупненную константу, инвариантную различным режимам нагружен ия. Поэ тому вместо ( 11) можно з ап исать

                                        (12)

где функция температ у ры зависит от сре днеинте гральной п о толще мерзлых грунтов температуры.

11. Более п р остая форма зависимости ( 11) имеет вид

                                                   (13)

где  - скорость осадки сваи ;

θ ( τ ) - функция времени для сре днеинтегральной по длине с ваи температуры;

C 2 - новая укрупненная константа.

1 2. Укрупненные константы C 1 и C 2 п роизводн ы от деформативных свойств и могут рассматриваться как обобщенные характеристики длительной прочности мерзлы х грунтов в кинетических уравнениях первого и второго типа.

Приложение 2

ЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ КИНЕТИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ

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

                                               (14)

Отсюда для свай одного типоразмера, испытанных различными нагру зками, N 2 > N 1 , сле дует

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 - колич ество j -х интервалов длит е льностью Δ tj , сумма которых составляет полное время до разрушения;

Nj - пробная нагрузка на j -ом интервале испыт а ния;

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)

г де  - функция времени для скорости осадки с в ай на j -ой ступени нагрузок.

Приложение 3

КОНСТРУИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

1. Интегральные функции Jj ,  и   учитывают изменение во в реме ни нагрузок P ( τ ) интенсивности касательных напряжений , темпе ратуры , высоты вмороженной части сваи и конструируются, ис ходя из общей формы кинетических уравнен ий первого и второго типа.

2. Инт е гральная функция Jj относ ит ся к кинетическим уравнениям I типа и для штампов составляется по формуле

                                        (18)

где tj -1 , tj - верхний и нижний пределы интегрирования, принимаемые п о у словию

tj -1 - tj = Δtj ,

                                                    (19)

где q - число j -ых участков дл ительностью Δ tj ;

t с - длитель ность строительного периода;

t э - срок службы сооружения.

В зависимости от конкретных условий рас че та фун даментов формула ( 18) м оже т иметь пять модификаций, каждая из к от орых о пределяется сочетанием функций времени для нагрузок, интенсивности касательных напряж ений и температуры грунта.

3. И нтегральная функция Jj для расчета свай принимается п о формуле

                                 ( 20)

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

,  - ин тен сив ность касательных напряжений и функции температуры грунта, учитывающая изменения их во времени и по глубине z ≤ hj .

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

                                        (21)

где P о и P б - удельное сопротивл ение мерзлых грунтов по нижнему торцу сваи площадью F и по боковой поверхно с ти смерзания площадью uhj ;

Nj - расчетная нагрузка.

Внося P о и P б в ( 19) и ( 20), получим

Jj = Jj + Jj ,                                                    (22)

где Jj , Jj - определяют с я по формулам ( 19) и ( 20) с заменой P ( τ ) соответственно на P о (τ) и P б ( τ ).

Формула ( 22) позволяет расчеты свайных фундаментов п роводить с учетом изменения во времени соотношени я между нагр узками, отнесенными к нижнему торцу и к боковой поверхности сваи. Дополни тельное условие, учитывающее пе рераспределение нагрузок, следует из ( 22)

                                         (23)

и характеризует связь между скоростями перераспределения наг руз ок и размерами сваи.

5. Интегральные функции  и  относятся к ура в нениям вто ро го типа и для штампов диаметром D составляются по форм улам

                                           ( 24)

                                               (25)

где  - скорость осадок на j -ом участке эксплуатации сооружения и при нормативных сопротивлени ях основа ния.

Вер хние 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 инте г ральная функция вычисляется по формуле

                                                    (26)

где u и hj - периметр и высота вмороженной части сва и на j -ом уча стк е эксплуатации сооружения;

P ( τ , z ), θ ( τ , z ) - нагрузка и температура с учетом изменени я их во времени и по глубине z ≤ hj .

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 , скор ос ть осадок   и  должны удовлетворять в ста т ических задачах условию равновесия, а в динамических - условия движения системы «шт ам п - основ ания» 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

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Гост 13568 Двери гост Допуски и посадки Инструкция по пожарной безопасности Категории дорог Нормы расхода материалов в строительстве Обозначения на электрических схемах Обязанности стропальщика Разрешенная максимальная масса грузового автомобиля Резьба метрическая Свес кровли плоской полимерной Сортамент уголков Удельный вес грунта Условные обозначения на генплане гост Условные обозначения на чертежах