При какой температуре промерзает земля

Руководство Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах — скачать бесплатно

при какой температуре промерзает земля

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИМ. Н. М. ГЕРСЕВАНОВА

(НИИОСП ИМ. Н. М. ГЕРСЕВАНОВА) ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1979

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ3. ИНЖЕНЕРНО-МЕЛИОРАТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ДЕФОРМАЦИИ ОТ ДЕЙСТВИЯ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ4. СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ ДЕФОРМАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ И ПУЧЕНИИ ГРУНТОВ5. ТЕПЛОВЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ ДЕЙСТВИЯ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ВЫПУЧИВАНИЯ НЕЗАГЛУБЛЯЕМЫХ И МАЛОЗАГЛУБЛЯЕМЫХ ФУНДАМЕНТОВ7. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ГЛУБИНЫ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ И НОРМАЛЬНЫХ СИЛ МОРОЗНОГО ВЫПУЧИВАНИЯ МАЛОЗАГЛУБЛЯЕМЫХ ФУНДАМЕНТОВ8. УКАЗАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ПО НУЛЕВОМУ ЦИКЛУ9. МЕРОПРИЯТИЯ НА ПЕРИОД ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ ОТ ИЗБЫТОЧНОГО ВОДОНАСЫЩЕНИЯ

Руководство составлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований деформаций и сил морозного пучения грунтов и материалам обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

Предназначено для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного пучения грунтов и выпучивания фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации конструктивных элементов, что приводит к большим ежегодным затратам на ремонт повреждений и наносит народному хозяйству значительный ущерб.

В настоящем Руководстве приведены проверенные в практике строительства инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также в кратком изложении даны указания по производству строительных работ по нулевому циклу и мероприятиям по предотвращению выпучивания незаглубляемых и малозаглубляемых фундаментов под малоэтажные каменные здания различного назначения и одноэтажные сборные деревянные дома в сельской местности.

Наиболее часто встречающиеся повреждения фундаментов и разрушения конструкций надфундаментного строения зданий и сооружений от морозного пучения обусловлены следующими факторами: а) составом грунтов в зоне сезонного промерзания и оттаивания; б) состоянием природной влажности грунтов и условиями их увлажнения; в) глубиной и скоростью сезонного промерзания грунтов; г) конструктивными особенностями фундаментов и надфундаментного строения; д) степенью теплового влияния отапливаемых зданий на глубину сезонного промерзания грунтов; е) эффективностью мероприятий, применяемых против воздействия сил морозного выпучивания фундаментов; ж) способами и условиями производства строительных работ по нулевому циклу; з) условиями эксплуатационного содержания зданий и сооружений. Чаще всего эти факторы воздействуют на фундаменты суммарно при различном их сочетании, и бывает трудно установить действительную причину повреждений в зданиях.

Как правило, результаты исследований взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами, полученные по методу моделирования в лабораторных условиях, до сих пор не приносят позитивного эффекта при перенесении этих результатов в строительную практику, поэтому следует быть осмотрительнее с применением в природных условиях зависимостей, установленных в лаборатории.

При проектировании следует принимать в расчет результаты многолетних стационарных экспериментальных данных по исследованию взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами в природных условиях, а не за одну зиму, так как климатические условия по отдельным годам с аномальными отклонениями не являются характерными для средней зимы данной местности.

Рекомендуемые в данном Руководстве противопучинные мероприятия могут применяться как для полного исключения деформаций от морозного выпучивания фундаментов, так и для частичного их снижения.

Инженерно-мелиоративные мероприятия в принципе являются коренными, поскольку они обеспечивают осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания грунтов и снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания. Это мероприятие возможно осуществить практически не для всех грунтовых и гидрогеологических условий, и тогда следует применять его только как уменьшающее деформацию грунта при промерзании в сочетании с другими мероприятиями.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены в основном на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа конструкций фундаментов, глубина их заложения в грунт, жесткости конструкций надфундаментного строения, величин нагрузки на фундаменты, заанкеривание фундаментов в грунтах, залегающих ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Рекомендуемые в Руководстве конструктивные мероприятия приведены только в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даны рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов и местного опыта строительства.

Расчеты фундаментов на устойчивость под действием сил морозного выпучивания, а также расчеты по конструктивным мероприятиям не являются обязательными для всех конструкций, применяемых в фундаментостроении, поэтому нельзя считать эти мероприятия универсальными по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов во всех случаях.

Тепловые и химические мероприятия являются коренными как по полному исключению деформаций от морозного пучения, так и по снижению сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов.

Они включают в себя применение рекомендуемых теплоизоляционных покрытий на поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта с фундаментом и снижающих касательные силы сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При обогреве грунт не будет иметь отрицательную температуру, что исключает его промерзание и морозное пучение.

При обработке грунта химическими реагентами, хотя грунт потом имеет отрицательную температуру, он не замерзает, поэтому также исключается промерзание и морозное пучение.

При назначении противопучинных мероприятий необходимо учитывать значимость зданий и сооружений, особенности технологических процессов производства и условия эксплуатационного режима, грунтовые и гидрогеологические условия, а также климатические характеристики данного района. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах следует отдавать предпочтение таким мероприятиям, которые наиболее экономичны и эффективны в данных условиях.

Изложенные в данном Руководстве мероприятия по борьбе с деформациями зданий и сооружений под действием сил морозного пучения грунтов помогут строителям повысить качество строящихся объектов, обеспечить устойчивость и долговечную эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, исключить случаи удлинения сроков строительства, обеспечить ввод зданий и сооружений в промышленную эксплуатацию в плановые сроки, снизить непроизводительные разовые и ежегодно повторяющиеся расходы на ремонт и восстановление поврежденных силами морозного пучения зданий и сооружений.

Руководство составлено доктором техн. наук М. Ф. Киселевым.

Все замечания по тексту Руководства и предложения об улучшении просьба присылать в НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данное Руководство предназначено для проектирования и строительства фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного специального и. технологического оборудования на пучинистых грунтах.

Примечание. Рекомендации Руководства по противопучинным мероприятиям не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунтов сливается с вечномерзлым грунтом.

1.2. Руководство разработано в соответствии с основными положениями глав СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений и оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах.

1.3. Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличивать свой объем при переходе в мерзлое состояние. Изменение объема грунта обнаруживается в природных условиях в поднятии в процессе промерзания и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта. В результате этих объемных изменений происходят, деформации и наносят повреждения основаниям, фундаментам и надфундаментному строению зданий и сооружений.

1.4. В зависимости от гранулометрического состава грунта, его природной влажности, глубины промерзания и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозной пучинистости подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и практически непучинистые.

1.5. Подразделения грунтов по степени морозной пучинистости в зависимости от изменяющегося во времени уровня грунтовых вод и показателя консистенции I L приняты по табл. 1 прил. 6 главы СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений. Природную влажность грунтов на период эксплуатации при проектировании необходимо корректировать по пп. 3.17-3.20 упомянутой выше главы СНиП.

1.6. Основанием для установления степени пучинистости грунтов должны служить материалы гидрогеологических и грунтовых изысканий (состав грунта, его природная влажность и уровень стояния грунтовых вод, которые могут охарактеризовать участок застройки на глубину не менее удвоенной нормативной глубины промерзания грунта, считая от планировочной отметки).

В практике проектирования оснований и фундаментов часто встречаются большие затруднения при оценке грунтов по степени их морозной пучинистости на основании имеющихся материалов инженерно-геологических изысканий, так как обычно слой сезонного промерзания не считается основанием для фундаментов и для него не определяются необходимые характеристики грунта.

Если же первые 1,5-2 м в инженерно-геологических материалах охарактеризованы только как «растительный слой» или же как «почва серая», то при отсутствии уровня грунтовых вод близко к слою промерзания не представляется возможности установить степень пучинистости грунтов.

При отсутствии характеристик промерзающего слоя грунта надо провести отдельно дополнительные изыскания на стройплощадке, желательно под каждое стоящее здание.

1.7. Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений на пучинистых грунтах должно осуществляться с учетом:

Таблица 1

Наименование грунта по степени морозной пучинистости Пределы положения z , м, уровня грунтовых вод ниже расчетной глубины промерзания у фундамента Консистенция глинистого грунта I L
песок мелкий песок пылеватый супесь суглинок глина
Сильнопучинистые z ≤0,5 z ≤1 z ≤1,5 I L >0,5
Среднепучинистые z ≤0,5 0,5

Источник: http://www.gosthelp.ru/text/RukovodstvoRukovodstvopop28.html

Глубина промерзания грунта в Новосибирске

при какой температуре промерзает земля

Любое строительство априори начинается с земельных работ и устройства фундамента. Причем на выбор последнего и величину его заглубления влияет множество природных факторов, к которым относится и глубина промерзания грунта.

Процесс промерзания грунта

Вполне естественно, что в зимний, холодный период грунт оказывается промерзшим и зависит глубина промерзания от типа грунта и географического расположения, обуславливающего определенные климатические условия. Немаловажна так же и степень влажности грунта.

Опасность для фундамента, а значит и всего строения в целом, таится в превращении при минусовых температурах воды в лед, находящейся на глубине промерзания. Процесс этот характерен тем, что преобразуясь в лед, вода существенно изменяется в объеме (увеличивается порядка на 10%), изменяя тем самым объем грунта.

Это приводит к такому неприятному явлению как пучение грунта. То есть, грунт начинает вытеснять фундамент. Это происходит зимой, а весной, с наступлением тепла и таянием льда, происходит обратный процесс — затягивание основы строения.

И тем больше пучение, чем больше воды находится в грунте. Такое опасное явление зачастую служит причиной деформации/разрушения фундамента. Силы вспучивания могут оказывать колоссальное давление на основу, причем все это происходит неравномерно.

Нивелируют силы пучения заглублением фундамента на расстояние превышающие глубину промерзания грунта.

Что влияет на глубину промерзания грунта?

Поскольку на показатели глубины промерзания оказывают влияние климатические условия и тип грунта, то совершенно справедливо, что для каждого района она разная. Например, глубина промерзания грунта в Новосибирске будет существенно отличаться от глубины в других районах. В самой же Новосибирской области распространены следующие грунты:

  • песчаный
  • глинистый
  • суглинки и супеси
  • крупнообломочный грунт (осколки и обломки скальных пород)
  • скалистый грунт

Если два последних ни вызывают нареканий при строительстве и являются вполне надежными (не впитывают влагу, не изменяются в объеме и т.д.), то для остальных, в обязательном порядке, следует знать глубину промерзания.

Нормативные показатели промерзания грунта:

Значения глубины промерзания грунта для Новосибирска, взятые из СНиП составляют:

  • Суглинки и глины — 1.83 м
  • Песок мелкий, супесь — 2.23 м
  • Песок крупный, гравелистый — 2.39 м

Определены значения из учета: — полного отсутствия снежного покрова на грунте — минимально возможная температура для Новосибирска

— максимальная влажность грунта.

В реальности фактическая глубина несколько разнится от указанной СНиП. Это объясняется наличием снега на грунте, выступающего в роли отличного теплоизоляционного природного материала. Также сказывается, что под фундаментом отапливаемого в холодный период дома грунт, как правило, промерзает гораздо меньше. Все это позволяет вносить коррективы при устройстве основы дома и предполагать, что реальная глубина промерзания может существенно отличаться от официальной (на 20-40%).

Источник: https://sibposelki.ru/articles/fundament/glubina-promerzaniya-grunta

Что такое морозное пучение и глубина промерзания грунта?

при какой температуре промерзает земля

Это понятия, смысл которых стоит понимать любому человеку, решившему самостоятельно возводить фундамент. Так же будет полезным для того, кто решил привлекать специалистов.

Морозное пучение

Морозное пучение — процесс превращения в лед воды, которая содержится в грунте. Всем известно, что вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме. Поскольку поздней осенью вода в грунте содержится в большом объёме из-за дождей и периодически выпадающего и оттаивающего снега, то, промерзая, верхний слой земли увеличивается в объеме (профессионально говорится «вспучивается»). Так как вспучивающемуся грунту необходимо куда то деваться, то он расширяется вверх.

В результате зимой поверхность земли приподнимается в среднем на 5–10 см, максимум может достигать в Московской области 15 см.

Первая неприятность состоит в том, что если фундамент расположен на поверхности грунта (т.е. не заглублен), грунт приподнимает фундамент, а вместе с ним все строение целиком. проблема этой ситуации – неравномерность пучения под домом, то есть один угол фундамента может поднять на 5 см, а другой на 10 см. Почему? Здесь много факторов:
— сам по себе состав грунта под строением может существенно разниться

— один угол получает много солнечного света и тепла, а противоположный наоборот пребывает дольше в тени

— грунт под одним углом дома сильнее увлажняется, чем под другими углами в результате стока воды от дождей или из-за рельефа участка

Вслед за фундаментом деформируется всё строение.

В стенах из кладки образуются трещины (особенно заметно, если нет армопояса, а в доме из бруса не открываются или не закрываются двери и окна, начинаются течи или сквозняки). Весной, когда промерзший грунт оттаивает и лёд снова превращается в воду, поверхность грунта садится обратно, разумеется вместе с фундаментом и строением.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что можно делать фрезером по дереву

Вторая неприятность заключается в том, что весной, когда грунт оттает и сядет, поверхность земли не будет в точности копировать геометрию прошлого лета.

А это означает, что фундамент и строение не займут уже никогда исходную форму и будут всегда существовать с некоторым искривлением, от года к году претерпевая новые деформации. Разумеется, этот процесс изнашивает постройку, существенно сокращая долговечность дома, доставляет неудобства при эксплуатации и проживании.

Негативный результат от промерзания может появиться сразу первой зимой, но воздействие промерзания особенно заметно с течением длительного времени.

Но, есть немало примеров, когда лёгкие дома на незаглубленных фундаментах в Московской области не испытывают подобных проблем или испытывают их в приемлемой степени, и это не редкость. Дело в том, что степень пучения может быть разной и зависит от многих факторов, и да же может меняться от год от года. Поэтому, пучинистость грунта делится на 5 степеней:

  • непучинистый,
  • слабопучинистый,
  • среднепучинистый,
  • сильнопучинистый,
  • чрезмернопучинистый.

Примерную степень пучения на участке может определить любой человек. К слабопучинистым относятся места на возвышенностях, с низким уровень грунтовых вод, и там где залегают песчаные (быстрофильтрующие воду) грунты.

У чрезмернопучинистых всё наоборот – это места в низинах, там где есть обводненные, болотистые, водовмещающие глинистые грунты, когда вода стоит на штыке–двух лопаты круглый год. В завершение стоит сказать, что каждый участок может перемещаться в соседнуюю категорию по пучинистости в зависимости от погодных условий конкретного года.

Чем меньше осадков было осенью, чем меньшее количество раз таял снег за осень и зиму – тем менее вспученным будет грунт. В таблице ниже вы сможете найти общие рекомендации по заглублению фундаментов в зависимости от типа грунта:

Ниже в таблице вы найдёте процент расширения грунта в зависимости от его типа (песчаные грунты в таблице не представлены, поскольку в большинстве случаев не являются пучинистыми)

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта — это та глубина, на которую может промерзнуть грунт зимой. Эта глубина определяет границу, ниже которой рекомендуется располагать подошву фундамента (Подошва фундамента — это низ монолитной части без подбетонки) или «анкерные» элементы фундаментов (уширение свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и т.д.). Есть нормативная глубина промерзания, представленная на карте.

Но, фактическая глубина промерзания может быть значительно меньше или больше указанной на карте. Рассмотрим причины:
1. В первую очередь важна разновидность грунта, залегающего на участке. Ниже приведена таблица с глубиной промерзания различных типов грунтов, в частности для городов Московской области.

Появляется логичный вопрос – почему, принимается 140 см для Московской области, когда в таблице присутствуют куда большие значения? Дело в том, что глубоко промерзают именно песчаные грунты, которые пучинистыми не являются и не представляют для конструкции фундамента опасности.

Песчаным грунтам свойственно быстро фильтровать воду, при том чем крупнее размер частиц (фракция), тем, как правило, быстрее происходит фильтрация. Поскольку из песчаных грунтов влага удаляется быстро, то и степень проявления пучения в них несущественна, а само промерзание проходит глубоко в результате открытых пор.

Неприятной ситуацией может быть наличие водоупора под песком на глубине одного-двух метров, поскольку это может приводить к застаиванию влаги в верхней толще и к её вспучиванию; это ситуации-исключения.

В глинистых грунтах наоборот. Фильтрация воды очень медленная и в результате заполненных пор глубокого промерзания не происходит. В результате, к заморозкам поры глинистого грунта не успевают освободиться от воды, что приводит к значительному вспучиванию, которое может повредить фундамент постройку.

Именно исходя из этих соображений принимается величина 140 см. Из глинистых грунтов стоит отдельно выделить грунты с консистенцией “Твёрдый”. Это водоупоры, грунты с очень плотной структурой, и они не насыщаются водой. Этим грунтам присуща низкая степень пучения и малое промерзание.

К сожалению, в Московской области твёрдые глинистые грунты или крупные пески в верхней толще земли встречаются редко.
2. Помимо типа грунта на глубину промерзания так же влияют погодные условия конкретного года (температура зимой, толщина снежного покрова, количество выпавших осенью и зимой осадков).
3. Локация конкретного участка.

Очевидно, что участкам в низинах, вблизи болот свойственно быть более влажными, чем участкам на холмах и вдали от водоёмов.

4. Профилактические мероприятия по снижению увлажнения и промерзания (о них будем говорить ниже).

Виды «противопучинистых» фундаментов и мероприятий

Степень проявления морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. «Противопучинистыми» вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной широкой подушкой (именно с подушкой, т.к. без неё лёгкие дома на ленте так же подвержены вспучиванию), монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта.

Разумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции «якоря».

К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же прямые заглубленные ленточные фундаменты без широкой монолитной подушки (на практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом).

Способы защиты от морозного пучения

Есть немало современных способов, позволяющих почти полностью, либо частично устранить воздействие морозного пучения.
1. Круглогодичное отопление строения. Не стоит путать с ситуацией, когда хозяева приезжают в дом пару раз за зиму. Речь идет о доме, в котором температура круглый год не падает ниже +15 градусов. В этом случае уместно рассмотреть плавающую плиту или мелкозаглубленную ленту.

Суть метода в том, чтобы сперва возвести закрытый по периметру непродуваемый цоколь (фундамент без «щели»), а затем важно правильно утеплить его. Стоит утеплить два места:
— фундамент утепляется по наружному периметру, вертикально. В качестве материала чаще всего используется ЭППС (экструдированный пенополистирол), он бывает уже встроен в некоторые отделочные фундаментные панели.

Толщину ЭППС следует принимать не менее 50 мм, а лучше 80 или 100 мм для Московского региона.

— необходимо утеплить отмостку. Для этого нужно в толще отмостки проложить ЭППС той же толщины, что и при утеплении фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра (в идеале не менее глубины промерзания).

Если данные рекомендации выполнены правильно, то пучение грунта под домом будет устранено как минимум на 80-90%, что является вполне достаточным.
Полученная система будет работать следующим образом: зимой часть тепла будет выходить из дома через нижнее перекрытие.

Если цокольное пространство является замкнутым и потеря тепла через стены фундамента минимальна, то будет прогреваться земля под домом. Этого прогрева будет вполне достаточно, чтобы остановить промерзание и вспучивание.

Утепление отмостки необходимо для того, чтобы избежать потерь тепла через промерзший грунт с наружной стороны фундамента (т.е., чтобы не отапливать грунт снаружи дома). Это не очень дорогой, но действенный метод. Главный его минус – зависимость от беспрерывного зимнего отопления.

2. Дренаж — это отдельная тема для статьи, но дренажи направленные на осушение участка и отведение воды от дома, являются одним из способов по снижению сил морозного пучения.

3. Ливневая система (ливневка). В данном разделе мы поговорим об отведении ливневой воды от дома комплексом водных стоков. Этот комплекс включает в себя водосточную систему, отмостку и ливневые желоба, идущие вдоль отмостки, и, уводящие ливневую воду от строения.

Если, отмостку делать нет средств, но у Вас есть правильное желание отводить от строения воду с кровли и стен, то Вы можете воспользоваться временным вариантом “скрытой” отмостки.

4. Армопояс (в каменном доме). Очень важный, но к сожалению многими не выполняемый элемент. Ранее уже было отмечено то, что при воздействии морозным пучением на строения со стенами из кладочных материалов (кирпич, блоки любых видов) в стенах образовываются трещины. Они могут иметь различную ширину раскрытия и приносить разную степень неудобства владельцам здания.

Для предотвращения возникновения трещин требуется армопояс. Армопояс — это монолитная балка в теле стен, стягивающая все стены строения между собой как бандаж и тем самым препятствует появлению трещин. Выполняется армопояс как минимум по всему периметру, при этом неразрывно (это важно!). Если внутри строения есть несущие стены, то желательно сделать пояс по всем несущим стенам.

Чаще всего устраивается армопояс под каждым межэтажным перекрытием, при этом он одновременно исполняет вторую важную функцию — служит поясом для опирания тяжелых перекрытий из бетона, либо деревянных лаг. Армопояс должен обязательно крепиться к кладке анкерами, чтобы при возникновении деформаций армопояс не мог съехать вдоль блоков по касательной.

Анкерами могут являться простые арматурные стержни с шагом 500 мм, заходящие в кладку не менее 200 мм и подходящие к верху армопояса.

Это важнейший элемент несущей конструкции, рекомендованный всем каменным строениям, независимо от типа фундамента и силы воздействия морозного пучения. Такой пояс повысит важнейшие свойства дома — прочность, надежность и долговечность.

Источник: https://levelex.ru/blog/276-chto-takoe-moroznoe-puchenie-i-glubina-promerzaniya-grunta-2

Достать из-под земли

Это могло бы показаться фантастикой, если бы не было правдой. Оказывается, в суровых сибирских условиях можно получать тепло прямо из земли.

Первые объекты с геотермальными системами отопления появились в Томской области в прошлом году, и хотя они позволяют снизить себестоимость тепла по сравнению с традиционными источниками примерно в четыре раза, массового хождения «под землю» пока нет. Но тренд заметен и главное — набирает обороты.

По сути, это наиболее доступный альтернативный источник энергии для Сибири, где не всегда могут показать свою эффективность, например, солнечные батареи или ветряные генераторы. Геотермальная энергия, по сути, просто лежит у нас под ногами.

«Глубина промерзания грунта составляет 2–2,5 метра. Температура земли ниже этой отметки остается одинаковой и зимой и летом в диапазоне от плюс одного до плюс пяти градусов Цельсия. Работа теплового насоса построена на этом свойстве, — говорит энергетик управления образования администрации Томского района Роман Алексеенко.

 — В земляной контур на глубину 2,5 метра закапывают сообщающиеся трубы, на расстоянии примерно полутора метров друг от друга. В системе труб циркулирует теплоноситель — этиленгликоль. Внешний горизонтальный земляной контур сообщается с холодильной установкой, в которой циркулирует хладагент — фреон, газ с низкой температурой кипения.

При плюс трех градусах Цельсия этот газ начинает закипать, и когда компрессор резко сжимает кипящий газ, температура последнего возрастает до плюс 50 градусов Цельсия. Нагретый газ направляется в теплообменник, в котором циркулирует обычная дистиллированная вода.

Жидкость нагревается и разносит тепло по всей системе отопления, уложенной в полу».

Чистая физика и никаких чудес

Детский сад, оборудованный современной датской системой геотермального отопления открылся в поселке Турунтаево под Томском летом прошлого года. По словам директора томской компании «Экоклимат» Георгия Гранина, энергоэффективная система позволила в несколько раз снизить плату за теплоснабжение.

За восемь лет это томское предприятие уже оснастило геотермальными системами отопления около двухсот объектов в разных регионах России и продолжает заниматься этим в Томской области. Так что в словах Гранина сомневаться не приходится.

За год до открытия садика в Турунтаево «Экоклимат» оборудовал системой геотермального отопления, которая обошлась в 13 млн руб­лей, еще один детский сад «Солнечный зайчик» в микрорайоне Томска «Зеленые горки». По сути это был первый опыт такого рода. И он оказался вполне успешным.

Еще в 2012 году в ходе визита в Данию, организованного по программе Евро Инфо Корреспондентского Центра (ЕИКЦ-Томская область), компании удалось договориться о сотрудничестве с датской компанией Danfoss.

А сегодня датское оборудование помогает добывать тепло из томских недр, и, как говорят без лишней скромности специалисты, получается довольно эффективно. Основной показатель эффективности — экономичность. «Отопительная система здания детского сада площадью 250 квадратных метров в Турунтаево обошлась в 1,9 миллиона руб­лей, — говорит Гранин.

 — А плата за отопление составляет 20–25 тысяч руб­лей в год». Эта сумма несопоставима с той, которую садик платил бы за тепло, используя традиционные источники.

Система без проблем проработала в условиях сибирской зимы. Был произведен расчет соответствия теплового оборудования нормам СанПиН, по которым оно должно поддерживать в здании детского сада температуру не ниже +19°C при температуре наружного воздуха -40°C.

Всего на перепланировку, ремонт и переоборудование здания было затрачено около четырех миллионов руб­лей. Вместе с тепловым насосом сумма составила чуть меньше шести миллионов. Благодаря тепловым насосам сегодня отопление детского сада представляет собой полностью изолированную и независимую систему.

В здании теперь нет традиционных батарей, а отопление помещения реализуется при помощи системы «теплый пол».

Турунтаевский садик утеплен, что называется, «от» и «до» — в здании обустроена дополнительная теплоизоляция: поверх существующей стены (толщиной в три кирпича) установлен 10-сантиметровый слой утеплителя, эквивалентный двум–трем кирпичам. За утеплителем находится воздушная прослойка, а следом — металлический сайдинг. Таким же образом утеплена и крыша. Основное внимание строителей сосредоточилось на «теплом полу» — системе отопления здания.

Получилось несколько слоев: бетонный пол, слой пенопласта толщиной 50 мм, система труб, в которых циркулирует горячая вода и линолеум. Несмотря на то, что температура воды в теплообменнике может достигать +50°C, максимальный нагрев фактического напольного покрытия не превышает +30°C.

Фактическая температура каждой комнаты может регулироваться вручную — автоматические датчики позволяют устанавливать температуру пола таким образом, чтобы помещение детского сада прогревалось до положенных санитарными нормами градусов.

Мощность насоса в Турунтаевском садике составляет 40 кВт вырабатываемой тепловой энергии, для производства которых тепловому насосу требуется 10 кВт электрической мощности. Таким образом, из 1 кВт потребляемой электрической энергии тепловой насос производит 4 кВт тепловой. «Мы немного боялись зимы — не знали, как поведут себя тепловые насосы.

Но даже в сильные морозы в садике было стабильно тепло — от плюс 18 до 23 градусов Цельсия, — говорит директор Турунтаевской средней школы Евгений Белоногов. — Конечно, здесь стоит учесть, что и само здание было хорошо утеплено.

Оборудование неприхотливо в обслуживании, и несмотря на то, что это разработка западная, в наших суровых сибирских условиях она показала себя довольно эффективно».

Комплексный проект по обмену опытом в сфере ресурсосбережения был реализован ЕИКЦ-Томская область Томской ТПП. Его участниками стали малые и средние предприятия, разрабатывающие и внедряющие ресурсосберегающие технологии. В мае прошлого года в рамках российско-датского проекта Томск посетили датские эксперты, и результат получился, что называется, налицо.

Инновации приходят в школу

Новая школа в селе Вершинино Томского района, построенная фермером Михаилом Колпаковым, — это третий объект в области, использующей в качестве источника тепла для отопления и горячего водоснабжения тепло земли. Школа уникальна еще и потому, что имеет наивысшую категорию энергоэффективности — «А». Систему отопления спроектировала и запустила все та же компания «Экоклимат».

«Когда мы принимали решение, какое отопление сделать в школе, у нас было несколько вариантов — угольная котельная и тепловые насосы, — говорит Михаил Колпаков. — Мы изучили опыт энергоэффективного детского сада в Зеленых Горках и посчитали, что отопление по старинке, на угле, нам обойдется более чем в 1,2 миллиона руб­лей за зиму, да еще и горячая вода нужна. А с тепловыми насосами затраты составят около 170 тысяч за весь год, вместе с горячей водой».

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать газобетон своими руками

Для производства тепла системе необходимо только электричество. Потребляя 1 кВт электроэнергии, тепловые насосы в школе производят около 7 кВт тепловой энергии. Кроме того, в отличие от угля и газа, тепло земли — самовозобновляемый источник энергии. Установка современной отопительной системы школе обошлась примерно в 10 млн руб­лей. Для этого на территории школы пробурили 28 скважин.

«Арифметика здесь простая. Мы посчитали, что обслуживание угольной котельной, с учетом зарплаты истопнику и стоимости топлива, в год обойдется более чем в миллион руб­лей, — отмечает начальник управления образования Сергей Ефимов.

 — При использовании тепловых насосов придется платить за все ресурсы около пятнадцати тысяч руб­лей в месяц. Несомненные плюсы использования тепловых насосов — это их экономичность и экологичность.

Система теплоснабжения позволяет регулировать подачу тепла в зависимости от погоды на улице, что исключает так называемые «недотопы» или «перетопы» помещения».

По предварительным расчетам, дорогостоящее датское оборудование окупит себя за четыре–пять лет. Срок службы тепловых насосов компании Danfoss, с которыми работает ООО «Экоклимат», — 50 лет. Получая информацию о температуре воздуха на улице, компьютер определяет, когда греть школу, а когда можно этого не делать. Поэтому вопрос о дате включения и отключения отопления отпадает вообще. Независимо от погоды за окнами внутри школы для детей всегда будет работать климат-контроль.

«Когда в прошлом году на общероссийское совещание приехал чрезвычайный и полномочный посол королевства Дании и посетил наш детский сад в «Зеленых Горках», он был приятно удивлен, что те технологии, которые даже в Копенгагене считаются инновационными, применены и работают в Томской области, — говорит коммерческий директор компании «Экоклимат» Александр Гранин.

В целом использование местных возоб­новляемых источников энергии в различных отраслях экономики, в данном случае в социальной сфере, куда относятся школы и детские сады, — одно из основных направлений, реализуемых в регионе в рамках программы по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. Развитие возобновляемой энергетики активно поддерживает губернатор региона Сергей Жвачкин. И три бюджетных учреждения с системой геотермального отопления — лишь первые шаги по реализации большого и перспективного проекта.

Детский сад в «Зеленых Горках» на конкурсе в Сколково был признан лучшим энергоэффективным объектом России. Затем появилась Вершининская школа с геотермальным отоплением также наивысшей категории энергоэффективности. Следующий объект, не менее значимый для Томского района, — детский сад в Турунтаево.

В нынешнем году компании «Газхимстройинвест» и «Стройгарант» уже приступили к строительству детских садов на 80 и 60 мест в поселках Томского района Копылово и Кандинке соответственно. Оба новых объекта будут отапливаться геотермальными системами отопления — от тепловых насосов. Всего в этом году на строительство новых садиков и ремонт существующих районная администрация намерена израсходовать почти 205 млн руб­лей.

Предстоит реконструкция и переоборудование здания под детский сад в селе Тахтамышево. В этом здании отопление также будет реализовано посредством тепловых насосов, поскольку система успела себя хорошо зарекомендовать.

Источник: https://expert.ru/siberia/2014/47/dostat-iz-pod-zemli/

глубина промерзания

     Когда-то я думал, что мир устроен просто. Вот и про глубину промерзания я тоже думал очень примитивно — чего ж там знать-то, что измерять? Засунул градусник в землю и смотри, наблюдай всю зиму, до куда опустится 0 °C.

Конечно, как и с мироустройством, я заблуждался и о глубине промерзания! Я попытаюсь немного копнуть вглубь, показать, что же там может быть сложного и интересного. Например, присутствие 0 °C ещё не является показателем промерзания, так как грунтовая вода порой замерзает при более низких температурах.

Или вот наличие большой влажности, казалось бы, уменьшит теплосопротивление и увеличит глубину промерзания — ан нет! Всё наоборот, так как при замерзании воды выделяется теплота льдообразования.

Теория

     Промерзание грунта – это переход его из одного состояния в другое с резким изменением физико-механических свойств. Это сложный процесс, протекающий по-разному для различных видов грунтов. Все грунты по особенностям их промерзания в природных условиях подразделяются на три основные группы:

  I – суглинки и глины;

  II – супеси, мелкие и пылеватые пески;

  III – средние пески, крупнозернистые и крупнообломочные грунты.

  Глубина и характер промерзания грунтов зависят от температуры воздуха, высоты снежного покрова, растительности, типа грунта, степени увлажнения его и ряда других метеорологических факторов.

   По данным наблюдений, глубина проникновения нулевой изотермы при одинаковой сумме отрицательных среднесуточных температур воздуха для различных типов грунтов разная. Например: для суглинков – 135 см; мелких и пылеватых песков – 139 см; крупнообломочных грунтов – 177 см.

Неодинаковы также глубина проникновения отрицательной температуры в грунт и температура замерзания грунтов. Крупнообломочные грунты замерзают при температуре близкой к 0 °C с образованием заметной границы между талым и мерзлым грунтами.

При промерзании мелкодисперсных грунтов образуется зона промерзания (слой, в котором происходят фазовые превращения воды), разделяющая полностью промерзший и талый грунты.

     Температура замерзания мелкодисперсных грунтов более низкая, чем у крупнообломочных грунтов. Это связано с тем, что мелкозернистые грунты имеют мелкие поры и повышенное количество связанной воды, которая замерзает при значительно низшей температуре, чем свободная вода.

    Грунтовая вода обычно является связанной, плотность ее более единицы, она содержит, как правило, растворимые соли, взвешенные частицы, испытывает большое давление со стороны защемленного воздуха, имеет меньшую степень подвижности, чем вода, находящаяся в свободном состоянии. Совокупность указанных свойств как раз и понижает температуру замерзания грунтовой влаги, а вместе с ней и самого грунта.

Установлено, что все грунты замерзают при температуре ниже 0 °C. Существенное влияние на это оказывают вид грунта, его влажность и продолжительность действия отрицательной температуры. Например, глинистый грунт с влажностью 30 % замерзает при температуре от -1,0 °C до -2,0 °C, а песок с 10 %-ной влажностью – при температуре -0,5 °C.

Это говорит о том, что глубина промерзания грунтов зависит не только от вида грунта, но и от его влажности. Чем выше теплопроводность грунта, тем больше глубина его промерзания. Влажность грунта в начальный момент способствует промерзанию так как увеличивает теплопроводность, а в дальнейшем процесс замедляется.

Это связано с тем, что при замерзании воды выделяется теплота льдообразования, поэтому скорость и глубина промерзания более влажного грунта будут меньше, чем грунта с меньшей влажностью.

   Из анализа работ по определению глубины промерзания грунтов следует, что она в основном зависит от климатических, гидрологических, грунтовых и других природных условий, которые варьируются в широких пределах, поэтому и глубина промерзания не остается постоянной, а изменяется из года в год. В связи с этим глубину промерзания грунтов можно рассматривать как случайную величину, и для ее определения применять вероятностные методы.

  Применение теории вероятностей к определению глубины промерзания грунтов основано на центральной предельной теореме теории вероятностей. Установлено, что глубина промерзания грунтов подчиняется нормальному закону распределения, который вполне может быть применен для ее определения. С помощью кривых распределения (обеспеченности) можно определить глубину промерзания грунтов любой заданной обеспеченности в пределах данного периода наблюдений.

  В практике ряды наблюдений (на метеорологических станциях) за глубиной промерзания грунтов бывают короткими и не дают возможности построить надежную кривую распределения (для Беларуси ряды наблюдений составляют 20–30 лет).

В связи с этим, разными авторами разработаны теоретические кривые распределения, с помощью которых можно определить величину редкой повторяемости, выходящую за пределы ряда наблюдений. К ним относят: биноминальную кривую распределения С. И.

 Рыбкина, трехпараметрическое Г-распределение С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля.

   Так же  применяют методику определения глубины промерзания грунтов статистическим методом, который заключается в обработке статистических данных по глубине промерзания грунтов, которые систематически ведутся на метеостанциях.

Полученные наблюдения за глубиной промерзания на метеостанциях в обобщенном виде учитывают все факторы, влияющее на промерзание грунтов.

В зависимости от наличия фактических данных о глубине промерзания может быть два случая, а, следовательно, и два разных подхода к определению глубины промерзания грунтов.

    Первый случай – данные наблюдений за глубиной промерзания грунта имеются, то есть в данном конкретном районе проводились наблюдения за глубиной промерзания не менее чем 10 лет.

  Второй случай – данные наблюдений за глубиной промерзания в данном районе отсутствуют (наиболее распространенный случай, особенно в дорожном строительстве). 

    Для первого случая существует целый ряд формул и номограмм, их я не буду приводить в рамках этой статьи вследствие уж очень узкой направленности и довольно большого объёма теоретической части. А вот второй случай приближает нас к более понятным картинкам.

   В основу этого подхода положены карты изолиний средней максимальной глубины промерзания грунтов и коэффициента вариации, которые составлены для Республики Беларусь и Европейской части СНГ.

       Порядок расчета следующий:

      1. По карте изолиний (см. рис. 1) находят среднюю максимальную глубину промерзания грунта под снегом Zср, а по карте изолиний (см. рис. 2) – коэффициент вариации Cv.

  2. По значению Cv и заданному проценту обеспеченности подбирается соответствующий модульный коэффициент Кs по номограмме на рис. 3.

      3.   Максимальная глубина промерзания грунта под снежным покровом заданной обеспеченности определяется по формуле Z=Ks*Zср. Следует отметить, что без снежного покрова полученное значение необходимо удвоить.

Практика

     Разработанный метод определения глубины промерзания грунтов с использованием карт изолиний, то есть второй способ, позволил произвести районирование территории Республики Беларусь по глубине промерзания. В основу районирования территории республики положены грунтовые карты, разработанные академиком АН БССР П. П. Роговым, карты изолиний глубины промерзания грунтов, данные о сумме отрицательных температур воздуха (сумма морозо-дней) и некоторые другие.

    Районирование разделило территорию Республики Беларусь на три зоны по глубине промерзания грунтов (рис. 4):    I-я – Юго-Западная. Граница ее с Запада – граница Республики Беларусь, с Востока – граница зоны проходит по городам: Вороново – Ивье – Новогрудок – Ганцевичи – Житковичи – Лельчицы;

    II-я – находится между границами I-й и III-й зон;

  III-я – Северо-Восточная. Граница ее с Востока – граница Республики Беларусь, с Запада граница проходит по городам: Шаркавщина – Глубокое – Докшицы – Борисов – Березино – Кличев – Бобруйск – Жлобин – Будо-Кошелево – Ветка.

    I-я зона характеризуется средней многолетней глубиной промерзания грунтов в пределах 45–50 см;

    II-я зона – средняя многолетняя глубина промерзания грунтов – 50–60 см;

    III-я зона –  соответственно, 60–75 см.

Указанные границы зон (см. рис. 4) приблизительно совпадают с климатическими картами: температурой воздуха в самые холодные периоды года, с высотой снежного покрова и количеством дней его стояния, с почвенно-грунтовой картой и др.

Строительные нормы РБ

    Вся теория, конечно, хороша, но в строительных нормативных документах должно быть всё прописано очень простым и понятным языком, чтобы любой инженер смог достать справочник глубин промерзания и найти нужную цифру (как в анекдоте: Физику, математику и инженеру дали задание найти объём красного мячика. Физик погрузил мяч в стакан с водой и измерилл объём вытесненной жидкости. Математик измерил диаметр мяча и рассчитал тройной интеграл. Инженер достал из стола свою «Таблицу объёмов красных резиновых мячиков» и нашёл нужное значение.)

        задача обычного человека — знать, где искать этот справочник. А таковой для Беларуси называется СНБ 2.04.02 – 2000 «СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ». К нашей теме относится табличка 3.6 «Глубина промерзания»

   Глубина промерзания грунтов дана для открытой местности под естественным снежным покровом. Тип грунтов указан для площадки в поле, на которой ведутся наблюдения. Ежегодно определялось максимальное значение глубины промерзания. В таблице 3.6 приведены средние из максимальных значений за год и наибольшие из максимальных за период с 1961 по 1998 г.

   Глубина нулевой изотермы характеризует глубину проникновения отрицательных температур в грунт. Ежегодно определялась максимальная глубина нулевой изотермы. В таблице 3.7 представлены средние из максимальных за год значений и значения максимумов различной обеспеченности.

Определение глубины нулевой изотермы проведено по наблюдениям на метеорологических площадках. В ряде случаев глубина нулевой изотермы меньше глубины промерзания на открытой местности в поле, где снежный покров менее устойчив, чем в более защищенных условиях населенного пункта.

Источник: https://www.project-house.by/freezing

Промерзание грунта

Глубина промерзания грунта — это максимальная величина, при которой температура почвы будет достигать 0 градусов в сезон наиболее низких температур, при этом снеговой покров не учитывается, а сам метод определения глубины промерзания грунта рассчитывается на основе истории многолетних наблюдений.

Глубина промерзания грунта является одним из основных факторов, который учитывается, при заложении фундамента. Именно данный фактор влияет на принятие решения о свойствах и самой конструкции фундамента.

На глубине промерзания грунта температура почвы не опускается ниже 0 градусов, по этой причине вода не замерзает и не расширяется. Следовательно, ленточные и столбчатые фундаменты закладывают на глубину промерзания грунта.

Нормативная глубина промерзания грунта

Нормативная глубина промерзания грунта — это нормативный технический документ, который регламентирует выполнение архитектурно-строительного проектирования и строительства. Нормативной следует считать такую глубину промерзания грунта, которая уже рассчитана и указана в нормативных документах СНиП.

Таблица глубины промерзания грунта СНиП. Городглина, суглинкипески, супеси
Архангельск 160 176
Астрахань 80 88
Брянск 100 110
Волгоград 100 110
Вологда 140 154
Воркута 240 264
Воронеж 120 132
Екатеринбург 180 198
Ижевск 160 176
Казань 160 176
Кемерово 200 220
Киров 160 176
Котлас 160 176
Курск 100 110
Липецк 120 132
Магнитогорск 180 198
Москва 120 132
Набережные Челны 160 176
Нальчик 60 66
Нарьян Мар 240 264
Нижневартовск 240 264
Нижний Новгород 140 154
Новокузнецк 200 220
Новосибирск 220 242
Омск 200 220
Орел 100 110
Оренбург 160 176
Орск 180 198
Пенза 140 154
Пермь 180 198
Псков 80 88
Ростов-на-Дону 80 88
Рязань 140 154
Салехард 240 264
Самара 160 176
Санкт-Петербург 120 132
Саранск 140 154
Саратов 140 154
Серов 200 220
Смоленск 100 110
Ставрополь 60 66
Сургут 240 264
Сыктывкар 180 198
Тверь 120 132
Тобольск 200 220
Томск 220 242
Тюмень 180 198
Уфа 180 198
Ухта 200 220
Челябинск 180 198
Элиста 80 88
Ярославль 140 154

Глубина сезонного промерзания грунта

Глубина сезонного промерзания грунта – это все та же нормативная глубина промерзания грунта, так как сезоном промерзания всегда является зимнее время, а как мы говорили ранее, температура промерзания почвы должна достигать 0 градусов.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как называется брызгалка для цветов

Для того чтобы определить глубину промерзания грунта лучше всего использовать нормативные документы, которые представлены в СНиП 2.02.01-83* — «Основания зданий и сооружений» в пункте 2.27. Либо воспользоваться формулами для расчета глубины промерзания, грунта которые представлены в СНиП. Подобные расчеты сложны и больше подойдут для лабораторий исследующих почвы.

Источник: https://www.calc.ru/Promerzaniye-Grunta.html

От чего зависит глубина промерзания грунта?

Глубина промерзания грунта в Новосибириске: 2,20м — 2,42м

Глубина промерзания грунта зависит, во-первых, от типа грунта: глинистые грунты промерзают чуть меньше песчаных, потому что обладают большей пористостью. Пористость глины колеблется от 0,5 до 0,7, в то время как пористость песка — от 0,3 до 0,5.

Во-вторых, глубина промерзания зависит от климатических условий, а именно от среднегодовой температуры: чем она ниже, тем больше глубина промерзания.
Нормативные глубины промерзания (по данным СНиП) в сантиметрах для разных городов и типов грунта представлены ниже в таблице.

Глубина промерзания грунта в Новосибирке составляет:

для глинистых грунтов (глина, суглинок) — 2,20 м
для песчаных грунтов (песок, супесь) — 2,42 м

Фактические глубины промерзания на самом деле будут отличаться от нормативных, приведенных в СНиП, потому что нормативные данные приведены для самого плохого случая — отсутствие снежного покрова.

Нормативная глубина промерзания грунта, представленная в этой таблице, — это максимальная глубина. Снег и лед – хорошие теплоизоляторы, и наличие снежного покрова уменьшает глубину промерзания. Под домом грунт так же промерзает меньше, тем более, если дом отапливается круглый год.

Таким образом, реальная глубина промерзания земли может быть на 20-40% меньше нормативной.

Как уменьшить влияние промерзания грунта?

Промерзание грунта можно уменьшить: для этого грунт вокруг дома утепляют. Лента хорошего утеплителя шириной 1-2 метра, уложенная вокруг дома, способна обеспечить минимальную глубину промерзания грунта, окружающего фундамент дома. Благодаря такому приему возможно заложение мелкозаглубленных фундаментов, которые закладываются на глубину выше глубины промерзания, но благодаря утеплению грунта остаются устойчивыми.

Источник: https://fundament-beton.ru/glubina_promerzanija_grunta/

SGround.ru

Связь пучения со скоростью, глубиной промерзания

1. Введение

Одними из наиболее значимых факторов, определяющих величину поднятия дневной поверхности (степень пучинистости) при промерзании грунтов являются глубина и скорость их промерзания.

Дневная поверхность грунта – жаргонный термин в строительной геологии, обозначающий поверхность современного рельефа. Можно заменить терминами: поверхность земли, уровень земли. В случае если на рассматриваемом участке выполнялась или будет выполняться планировка (насыпь или выемка грунта), то поверхность следует называть «уровень планировки»

Глубина и скорость промерзания грунтов зависит от большого числа факторов: значений отрицательной температуры наружного воздуха в зимний период, от продолжительности зимнего периода, от толщины и плотности снегового покрова и динамики изменения этих показателей в течении зимы, теплопроводности грунта, наличия теплоизолирующих покрытий (бывают как естественные, например, моховый или торфовый слой, так и искусственные), интенсивности воздействия солнечной радиации на конкретный участок поверхности, от смен холодной погоды на оттепели и от положения уровня грунтовых вод.

2. Скорость промерзания грунта

Увеличение объема грунта и величина подъема поверхности земли зависят от скорости промерзания, а скорость, в свою очередь, зависит от значений отрицательной температуры наружного воздуха и теплотехнических свойств грунта.

Экспериментально установлено, что чем меньше скорость промерзания, тем больше величина пучения и, наоборот, при больших скоростях промерзания грунт меньше увеличивается в объеме.

На величину вспучивания оказывает влияние и коэффициент фильтрации глинистого грунта, которой обусловливает подток капиллярной влаги к фронту промерзания. В образцах, замерзающих при большой скорости промерзания, визуально не наблюдается образования ледяных включений в виде прослоек и линз, следовательно, грунт незначительно ухудшает свои физические свойства при оттаивании.

При быстром промерзании в грунте не успевает накопиться влага, поступающая по капиллярам, поэтому он меньше проявляет пучение

При малой скорости промерзания грунта происходит формирование льдистой текстуры за счет постоянного притока влаги по капиллярам из нижележащих слоев талого грунта, сопровождающееся повышенным накоплением ледяных включений в нем. Такие грунты при оттаивании резко ухудшают свои физические свойства. Иногда грунты, имеющие твердую или пластичную консистенцию до промерзания, превращаются в текучее состояние после промерзания и оттаивания.

Наибольшее количество льда в грунтах природного сложения скапливается при промерзании грунта на глубину до 1-1,2 м так как на этих глубинах больше сказывается колебание отрицательной температуры наружного воздуха, например, при смене холодной погоды на оттепели, что позволяет накопить в структуре грунта больше влаги в виде льда

3. Глубина промерзания грунта

Значение глубины промерзания грунтов оказывает большое влияние на вспучивание дневной поверхности грунта. Например, в Забайкалье подъем поверхности грунта достигает 40 см при глубине промерзания суглинистого грунта 2,6-2,8 м, а сильнопучинистый суглинок в Московской области вспучивается на 15 см при глубине промерзания на 1,5 м.

Глубина промерзания грунта может в зависимости от региона РФ и локальных условий меняться в широких пределах: от 0 до 6 м. Максимальные значения глубины промерзания грунтов наблюдаются в Забайкалье, ближе к границе Монголии, преимущественно на песчаных и крупнообломочных грунтах и большей частью на северных склонах.

Наблюдениями за глубиной промерзания грунтов установлено, что влажные глины и суглинки промерзают заметно меньше, чем супеси, пески мелкие и пылеватые, а пески крупные и крупнообломочные грунты промерзают еще больше, чем супеси и пылеватые пески.

Чем более крупные частицы слагают грунт, тем больше будет глубина его промерзания при прочих равных условиях, однако крупнодисперсные грунты не подвержены пучению

Так как глубина промерзания зависит от действительно большого числа факторов, для начала разберемся что на этот счет говорится в нормативной литературе.

В нормативной документации на проектирование фундаментов рассматривается только глубина промерзания грунта. Эта величина рассчитывается по формулам в зависимости от среднемесячных температур в холодный период года и типа грунта без учета всех остальных факторов (не учитывается снеговой покров, солнечная радиация, свойства и влажность грунта и пр.).

Источник: https://sground.ru/glubina-i-skorost-promerzanija-grunta-i-ih-vlijanie-na-processy-puchenija/

Факторы скорости промерзания грунтов

Скорость и глубина промерзания зависит от:

  • характера зимы, времени выпадения первого снега и наступления сильных морозов, продолжительности их действия, температуры наружного воздуха,
  • свойств грунта, в том числе его влажности,
  • характера поверхностного покрова,
  • скорости потока грунтовых вод (чем она больше, тем промерзание меньше).

Грунты с порами, заполненными влагой лишь до известной степени, грунты плотные мелкопористые при прочих равных условиях промерзают глубже и быстрее, чем рыхлые и сухие, так как теплопроводность первых больше.

Наибольшая глубина промерзания грунта бывает обычно при влажности 30—40%.

При дальнейшем ее увеличении глубина промерзания уменьшается в связи с увеличением скрытой теплоты замерзания.

Так как теплопроводность камня фундаментов больше, чем теплопроводность грунта, то, как это подтверждено и практическими наблюдениями, при ширине каменного фундамента более 0,5 м грунт под ним может промерзать ниже глубины промерзания, нормальной для грунтов данного района.

Уменьшению глубины промерзания грунта способствует верхний защитный покров в виде снега, густой травы, сухих листьев или хвои. Наличие в открытой местности сильных и продолжительных ветров, сдувающих снежный покров, способствует увеличению глубин промерзания.

Скорость промерзания грунта зависит от:

  1. температуры промораживания,
  2. размера пор и особенно от влажности грунта.

Чем поры мельче, тем более связана находящаяся в грунте вода силами капиллярного и молекулярного притяжения и тем более низкая температура и более длительный срок требуются для промерзания грунта. Промерзание при прочих равных условиях происходит тем быстрее, чем меньше влажность грунта, крупнее гранулометрический состав его (т. е. чем крупнее в нем поры), плотнее основная порода и меньше в грунте органических остатков газов и воздуха.

При производстве земляных работ глубина промерзания устанавливается замером ее в натуре. Для предварительных соображений глубина промерзания берется равной среднему значению ее максимума на основе наблюдений метеорологических станций в районе строительства за последние 15—20 лет.

Зависимость глубины промерзания грунта от длительности промораживания при различных температурах наружного воздуха

Пунктиром показан пример определения глубины промерзания грунта в течение 40 суток за три этапа промерзания, в том числе 25 суток при —5°, 10 суток при —10 и 5 суток при —15°. Глубина промерзания составляет~0,75 м и складывается из трех отдельных величин, соответствующих трем этапам: 0,42+0,23+0,10=0,75 м/

Ориентировочные данные о глубине промерзания грунта в зависимости от температуры воздуха и продолжительности ее действия приведены на рис.

Кривые промораживания дают ориентировочные величины глубины промерзания грунтов средней влажности (25—30%) при поверхности, лишенной снежного покрова.

При наличии снежного покрова следует вводить коэффициент 0,85 при толщине покрова 0,25 м, коэффициент 0,7 при толщине 0,5 м и 0,65 при толщинe 0,75 м.

Оттаивание грунта происходит постепенно, идет одновременно сверху и снизу и продолжается довольно длительное время. Полное оттаивание наступает не ранее второй половины мая.

Колебания влажности грунта

Промерзание и оттаивание грунта связаны с движением грунтовых вод. Горизонт грунтовых вод, несколько повышенный осенью, зимой понижается, а при начале таяния резко повышается. Грунтовые воды могут соприкасаться с нижней поверхностью мерзлого грунта и благодаря своей сравнительно высокой температуре (4—6°) значительно ускорять его оттаивание.

После кратковременного весеннего поднятия уровень грунтовых вод падает, и оттаивание опять несколько замедляется.

В течение всего осенне-зимнего периода происходит перемещение влаги между зонами мерзлого и талого грунта всегда по направлению от теплых к холодным его слоям, обусловливаемое целым рядом физических явлений

Источник: https://www.masterovoi.ru/glubina-promerzaniya-grunta

Глубина промерзания грунта по регионам России

Глубина промерзания грунта (df) — это нормативная величина, которая показывает уровень промерзания почвенного горизонта в зимний период и определяется на основании многолетних наблюдений в каждом регионе России. Нижняя граница этой зоны, называется точкой промерзания грунта.

Величина ГПГ является одним из самых важных параметров при определении глубины заложения фундамента, а значит нахождение этого коэффициента обязательно при любом строительстве. Знание глубины промерзания, позволяет обезопасить основание, так как в зимний период происходит перераспределение напряжения в грунтах, подземные воды переходят из жидкого состояния в лед, увеличивается их объем до 10-15% и начинаются процессы пучения.

Если подошву фундамента недостаточно заглубить, то на стенки будет воздействовать колоссальное вертикальное давление, которое непременно приведет к деформациям и нарушению целостности основания. Если же подошва фундамента будет располагаться ниже уровня ГПГ, то силы морозного пучения будет действовать на боковые стенки по касательной, то есть фундамент зимой будет выталкиваться наружу, а летом обратно погружаться внутрь.

Расчет глубины промерзания грунта

До недавнего времени расчет глубины промерзания грунта осуществлялся вручную с помощью СНиП и других нормативных документов – это не совсем удобно, так как приходится пролистывать больше количество страниц, чтобы найти нужны регион/город.

Мы предлагаем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором, который позволяет определить нормативную и расчетную глубину промерзания грунта в ОДИН КЛИК – вам требуется выбрать населенный пункт и нажать кнопку «Рассчитать».

База данных нашей программы основывается на информации из СНиП 23-01-99 (СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»).

В нашем инструменте есть информация по всем регионам и городам России, среди которых: Московская область, Ленинградская область, Нижегородская, Свердловская, Ростовская, Самарская, Челябинская, Калининградская области, Пермский, Хабаровский, Приморский края, Башкортостан, Татарстан, Крым.

Глубина промерзания грунта по регионам России (карта + таблица)

Город Глубина промерзания грунта, см
Архангельск 175
Владивосток 180
Вологда 170
Екатеринбург 190
Иркутск 190
Казань 175
Калининград 80
Красноярск 200
Курск 130
Москва 130
Нижний Новгород 155
Новосибирск 220
Омск 220
Орел 130
Пермь 190
Псков 120
Ростов-на-Дону 90
Рязань 130
Самара 165
Санкт-Петербург 120
Саратов 145
Симферополь 70
Сургут 270
Тюмень 210
Хабаровск 190
Челябинск 215
Якутск 240
Ярославль 170

Глубина промерзания грунта в Московской области

Город Глубина промерзания грунта, см
Москва 130
Балашиха 125
Подольск 130
Коломна 115
Серпухов 120
Орехово-Зуево 125
Сергиев Посад 130
Зеленоград 130
Солнечногорск 125

Глубина промерзания грунта в Ленинградской области

Город Глубина промерзания грунта, см
Санкт-Петербург 120
Гатчина 120
Выборг 125
Сосновый бор 120
Кингисепп 120
Луга 115
Волхов 120
Тихвин 120
Свирица 125

Пример расчета глубины промерзания грунта

СП 22.13330.2010 «Основания зданий и сооружений» подробно расписывает методику расчета глубины промерзания почвы, мы попробуем вкратце разобрать основные положения и разберем пример.

В разных регионах и тем более в различных широтах, глубина промерзания почвы может сильно отличаться. Большое влияние на эту величину оказывают климатические факторы, гранулометрический состав грунта и вышележащая поверхность. Но раз все они участвуют в формировании величины промерзания, значит их можно объединить в одно выражение.

  • df — глубина промерзания;
  • d0 — коэффициент, зависящий от типа грунта:
    • крупнообломочные грунты – 0,34;
    • крупные пески – 0,3;
    • мелкие сыпучие пески и супеси – 0,28;
    • глины и суглинки – 0,23;
  • Mt — сумма среднемесячных отрицательных температур для определенной местности;
  • kh – коэффициент среднесуточной температуры вышележащей поверхности.

Первая формула позволяет выполнить расчет глубины промерзания грунта без учета вышележащей поверхности, то есть вы получите нормативное значение для данного участка местности. Но например, при расчете глубины промерзания грунта для фундамента применяется коэффициент kh, который вносит поправку на основании среднесуточной температуры (°С) примыкающего помещения, то есть это будет расчетное значение.

Конструктивные особенности здания

Значение коэффициента kh при температурах, °С

5

10

15

20 и больше

Без подвала, с полами на грунте

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

Без подвала, с полами на лагах

1

0,8

0,8

0,7

0,6

Без подвала, с полами на утепленном цоколе

1

0,9

0,9

0.8

0,7

С подвалом или техническим подпольем

0,8

1

0,6

0,5

0,4

Неотапливаемое помещение

1,1

Предположим, что у нас будет одноэтажный дом с полами на лагах без подвального помещения, расположенный на песчаном грунте. Планируется, что средняя температура в помещении будет +22 °С.

Согласно СНиП 23-01-99 (СП 22.13330.2010) из таблицы №3 документа, мы складываем отрицательные значения температур для города Москва и получаем – 32,9 °С.

Далее подставляем все значения в формулу:

df = 0,3 × √32,9 × 0,6 = 1,03 м

Расчетная глубина промерзания грунта для Москвы равна 1,03 м.

Источник: https://kalk.pro/concrete-base/ground-freezing/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ПРО Технику
Как шагает шагающий экскаватор

Закрыть