Пункт 4.4 НОРМАЛЬНЫЕ СИЛЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ПО ПОДОШВЕ ФУНДАМЕНТА

 

Нормальные силы морозного пучения по подошве фундамента При промерзании грунта ниже подошвы фундамента (d < df) возникают значительные нормальные силы морозного пучения под подошвой фундамента (Pf, Pfr).

В зимний период не наблюдается резкой границы между мерзлым слоем (t грунта ниже -4 — -5°С) и еще незамерзшим грунтом (рис. 21). При этом всегда существует переходная зона, мощность которой (5-35 см) существенно зависит от вида (Iр) и консистенции (IL) грунта.

Превращение переходного слоя грунта в твердомерзлый сопровождается интенсивным ростом нормальных сил морозного пучения (Pf). При прочих равных условиях (одинаковых гранулометрическом составе, степени влажности Sr, скорости промерзания Vf и др.) нормальные си- лы морозного пучения грунта существенно зависят от мощности промерзшего слоя (dfz), сжимаемости подстилающих талых слоев грунта (Е): чем большая мощность и сжимаемость грунта, тем меньше силы нормального пучения. Действие реакции подстилающего и промерзаю- щего слоя с глубиной затухает.

Если подошва фундамента расположена в переходной зоне, то он воспринимает непосредственно действие исходных сил морозного пуче- ния. Когда граница промерзания опустится ниже, силы, действующие в этой зоне пучения, передадутся на подошву фундамента через слой ра- нее промороженного грунта. При формировании нормальных сил морозного пучения имеют место два встречных процесса: с одной стороны, с увеличением толщины мерзлого слоя (dfi) увеличиваются нормальные силы пучения (Pf), что связано с напряженным состоянием, с другой стороны, эти силы создают препятствующее их росту напряженно-деформированное состояние подстилающего талого грунта (рис. 21). Взаимодействие этих процессов в конечном итоге и определяет зависимость удельных нормальных сил морозного пучения от формы и размеров подошвы фундамента. С рос- том толщины слоя мерзлого грунта (dfz) влияние ширины подошвы ленточных (в) и площади подошвы столбчатых фундаментов (А) увеличивается. В табл. 20 приведено значение нормальных сил пучения (Pf), создаваемое 1 см промерзающего слоя грунта в зависимости от площади подошвы фундамента (А) и степени морозной пучинистости грунта (f).

Главными факторами, обуславливающими величину нормальных сил морозного пучения, являются; 1) состав грунта и физико-механические его свойства: 2) условия промерзания грунта; 3) форма подошвы фун-дамента; 4) действующее давление по подошве фундамента (Рm).

Нормальные силы морозного пучения резко увеличиваются с увеличением плотности грунта до 0,5 popt (см. рис. 13 б), степени влажности (Sr) и скорости промерзания (Vf).

С ростом площади подошвы столбчатого фундамента (А) увеличивается объем зоны, в которой действуют напряжения от передаваемой на основания нагрузки, которые противодействуют объемному расшире- нию грунта при пучении. Поэтому при одинаковом удельном давлении на основание (Рт) меньшему выпучиванию подвергаются фундаменты с большей площадью (шириной) подошвы. С увеличением же глубины под фундаментом промерзания (dfz) влияние площади (ширины) подошвы уменьшается.

При постоянной скорости пучения грунта (Vf) удельные нормальные силы морозного пучения пропорциональны подъему ненагруженного основания (hfi) и зависят от отношения ширины подошвы фундамента к толщине слоя мерзлого грунта под ним, а для столбчатых фундаментов - также от площади подошвы.

Уменьшение удельных нормальных сил морозного пучения при подъеме фундаментов практически пропорционально подъему (hfi). Коэффициент пропорциональности зависит от скорости пучения и толщины слоя мерзлого грунта, а также от формы и площади подошвы столбчатых и ленточных фундаментов.

 

Пункт 4.1 ОСОБЕННОСТИ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ У ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Пункт 4.2 СИЛЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ НА ФУНДАМЕНТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Пункт 4.3 КАСАТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ

Содержание