5. Расчет глубины чаши оттаивания грунтов под сооружениями

Р

Рис. 5.1. Схема для расчета чаши оттаивания под зданием

асчет глубины оттаивания грунтов в основании не заглубленного сооружения Н_с, м (рис. 5.1), за время его эксплуатации t, ч, производится по формулам:

под серединой сооружения

Н_с = k_n(_c – k_c)В, (5.1)

под краем сооружения

Н_е = k_n(_e – k_e – 0,1 )В, (5.2)

где k_n – коэффициент, определяемый по табл. 5.1 в зависимости от отношения L/B (соответственно длина и ширина сооружения, м) и значений параметров  и ;

Таблица 5.1

Параметр 	Значение коэффициента kn для сооружений
	круглых в плане при , равном					для прямоугольных в плане при
						L/B = 1 и , равном					L/B = 2 и , равном
	0	0,4	0,8	1,2	2,0	0	0,4	0,8	1,2	2,0	0	0,4	0,8	1,2	2,0
0,10 0,25 0,50 1,00 1,50 2,50 3,50	0,97 0,93 0,91 0,90 0,89 0,88 0,87	0,87 0,79 0,71 0,64 0,59 0,54 0,53	0,82 0,71 0,62 0,57 0,56 0,56 0,56	0,76 0,64 0,61 0,59 0,59 0,59 0,59	0,71 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61	1,00 0,95 0,94 0,92 0,90 0,89 0,88	0,93 0,85 0,78 0,70 0,64 0,58 0,57	0,87 0,78 0,68 0,63 0,63 0,63 0,63	0,83 0,74 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66	0,80 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68	1,00 1,00 0,99 0,97 0,96 0,95 0,94	1,00 0,97 0,95 0,90 0,87 0,84 0,83	0,99 0,92 0,88 0,82 0,82 0,82 0,82	0,97 0,89 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85	0,96 0,96 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87

_с и k_c – коэффициенты, определяемые по графикам рис. 5.2, а в зависимости от значений параметров _R,  и ;

_e и k_е – коэффициенты, определяемые по графикам рис. 5.2, б в зависимости от значений параметров _R,  и ;

_R = _thR₀/B; (5.3)

; (5.4)

 = _th T_in t /z_ B², (5.5)

здесь _th и _f – соответственно теплопроводность талого и мерзлого грунта, Вт/(м С), ккал/(мч С), принимаемые по табл. 3.2;

R_o – сопротивление теплопередаче пола первого этажа или подвала сооружения, м² С/Вт, м²Сч/ккал определяемое в соответствии со СНиП II–3–79*;

Т_о – расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта, С;

T_bf – температура начала замерзания грунта, С;

T_in – расчетная температура воздуха внутри сооружения, С;

t– время эксплуатации, с;

z_ – теплота таяния мерзлого грунта, Дж/м³, (ккал/м³), определяемая по формуле 3.12.

При _R значения Н_е следует определять по формуле Н_е = k_n_eB.

Если вычисленные по формуле 5.2 значения Н_е получаются меньше нормативной глубины сезонного оттаивания грунта d_th,n, то следует принимать Н_е = 1,5d_th,n.

Максимально возможная глубина оттаивания грунта H_max, м, (считая от поверхности грунта под сооружением), соответствующая установившемуся предельному положению границы зоны оттаивания, определяется по формулам:

под серединой сооружения

H_c,max = k_s_c,maxB; (5.6)

под краем сооружения

H_e,max = k_s_e,maxB, (5.7)

где k_s – коэффициент, определяемый по табл. 5.2,

_c,max и _e,max – коэффициенты, определяемые по графикам рис. 5.3, а, б.

Таблица 5.2

Форма сооружения	L/B	Значения коэффициента ks при , равном
		0,2	0,4	0,8	1,2	2,0
Круглая Прямоугольная	– 1 2 3 4 5 10	0,40 0,45 0,62 0,72 0,79 0,84 1,00	0,49 0,55 0,74 0,83 0,89 0,92 1,00	0,56 0,63 0,82 0,90 0,94 0,96 1,00	0,59 0,66 0,85 0,92 0,95 0,97 1,00	0,61 0,68 0,87 0,94 0,96 0,98 1,00

П

Рис. 5.2. Графики для определения коэффициентов а) _c и k_c, б) _e и k_е

ример расчета глубины оттаивания под серединой сооружения. Необходимо определить глубину оттаивания под серединой здания, расположенного на участке с многолетнемерзлыми грунтами сливающегося типа. К концу срока эксплуатации (t=15 лет), если длина здания L=20 м, ширина b=10 м, термическое сопротивление пола R₀=1,2 м²·ºС/Вт, температура воздуха в помещении T_in=17,8·ºС. Грунт в основании – супесь с коэффициентом теплопроводности талого грунта λ_th =1,57 и мерзлого – λ_f=1,80 Вт/(м·ºС). Температура грунта вне контура здания T₀=4,0ºС. Теплота таяния грунта z_v=28993 Вт∙ч/м³.

По формулам (5.3–5.5) определяем безразмерные коэффициенты в зависимости от параметров

_R = _thR₀/B=1,57∙1,2/10=0,19;

;

 = 1,8· 25∙131400 /(28993·12²)=0,79.

Так как L/b=20/10=2.0, то k_n=0,84 по табл. 5.1, _c=0,81, и k_с=0,21.

Н_с=0,84(0,81–0,21)∙10=5,04м.