§ 2. Расчетные температуры грунта

Температура мерзлых грунтов, слагающих основание, не остается постоянной в течение года, изменяясь по глубине и во времени. Экстремальные значения этой температуры наступают не одновременно, запаздывая с глубиной. Это обстоятельство приводит к необходимости использования в расчетах стабильных средних и крайних значений температур.

При проектировании фундаментов по II методу основными расчетными температурами будут являться:

• максимальная температура грунта под подошвой фундамента t_макс;
• среднегодовая температура грунта, определяемая на его поверхности t_ср;
• максимальные температуры у боковых поверхностей фундамента t^п_макс.

Расчетная максимальная температура под подошвой фундамента, используемая в расчетах для определения нормативных давлений на грунт

(III-31)

где k_t - коэффициент теплового влияния сооружения на температуру грунта, принимаемый при открытых подпольях равным единице; при закрытых подпольях, вентилируемых сезонно или круглогодично, для наружных стен k_t = 1, для внутренних - k_t = 0,8.

В случае прокладки в подполье санитарно-технических сетей этот коэффициент для фундаментов внутренних стен рекомендуется принимать равным 0,6;

t_ср - среднегодовая температура грунта на глубине h_ф; для северных районов может приниматься приближенно равной температуре грунта на глубине нулевых годовых амплитуд t₀;

α_t - коэффициент, учитывающий изменение по глубине максимальной температуры и зависящей от теплофизических свойств грунта.

Рис. III-24. График определения коэффициента α_t и α_с. 1 - кривая α_t для расчета t_макс; 2 - кривая α_c для расчета t_э

Этот коэффициент определяется по графику (рис. III-24) или по формуле

(III-32)

где е - основание натуральных логарифмов;

h_м - глубина заложения фундамента в вечномерзлом грунте в м;

а_м - температуропроводность мерзлого грунта в ^м2/_ч, определяемая по формуле (III-24).

В расчетах удобнее пользоваться графиками на рис. III-24.

Расчетная среднегодовая температура грунта характеризует качество основания, учитывает тепловое влияние сооружения и служит исходной величиной для проектирования и теплотехнического расчета мероприятий, ограничивающих поступление тепла в грунт.

При этом в расчет принимается величина среднегодовой температуры на поверхности грунта, которая при проектировании подполий для районов с температурой в зоне нулевых годовых амплитуд ниже -3°С может быть принята равной

(III-33)

где t_и.в, - среднегодовая температура наружного воздуха. В ряде случаев, главным образом в районах с низкой температурой в зоне нулевых годовых амплитуд (ниже -3,0⁰С), расчетная температура t^p при назначении нормативных давлений на грунт может быть принята ниже максимальной среднемесячной; величина ее составит на глубине от верхней поверхности вечномерзлых грунтов от 0,3 до 1,0 м t^p = t_макс+(-0,5÷-0,7)°; от 1,0 до 4,0 м t^р = - ^{t_макс+t_с.г}/₂ и ниже 4,0 м t^p = t_макс^*.

^* (Предложение Ю. Я. Велли (прим. ред.).)

Рис. III-25. Расчетные температуры грунта для района Амдермы. 1 - максимальная среднемесячная температура грунта; 2 - среднегодовая температура грунта; 3 - расчетная температура для назначения величин нормативных давлений на грунт

При этом должна быть обеспечена стабильность по глубине кривых расчетных максимальных и среднегодовых температур оснований в период эксплуатации сооружений, т. е. не допускается их повышение. В качестве примера на рис. III-25 приведен расчетный график температур для района Амдермы, где t₀ = -4,5 °С; пунктирной линией показана исходная расчетная температура для назначения нормативных давлений на грунт.

За расчетные температуры вдоль боковых поверхностей свай принимаются такие значения, при которых площадь эпюры прочности смерзания оказывается наименьшей.