Jak určit standardní hloubku zamrznutí půdy?

Během chladného období země zamrzne do určité hloubky. Stejný přirozený proces se v různých regionech Ruské federace vyskytuje odlišně. Rychlost mrazu závisí především na klimatu a typu půdy..

Tabulka: Hloubka zamrznutí půdy podle geografické polohy a typu půdy

Průměrná úroveň zamrznutí země

Úroveň mrazu podle typu půdy

jemný písek, písčitá hlína

hrubý a štěrkovitý písek

v regionu Samara

v Rostovské oblasti (v Rostově na Donu)

v Saratovské oblasti

v Jaroslavlské oblasti

v oblasti Rjazaň

v oblasti Kemerovo

na území Stavropol (Stavropol)

Užitečné: Projekty rámových domů

Proč potřebujeme údaje o hloubce mrazu?

Informace o hloubce zamrznutí půdy jsou nezbytné pro výpočet hloubky základu. Zohledňují se vlastnosti terénu a druh půdy, hladina podzemní vody, mrazové zvednutí.. Půda je přirozené, nezávislé organicko-minerální těleso, které se nachází v povrchové vrstvě zemské litosféry. A pojem půda zahrnuje nejen půdu, ale také horniny, uměle vytvořené útvary a sedimenty.

Základ jako nosná stavební konstrukce přebírá zatížení od konstrukcí umístěných nahoře. Zatížení se rozloží na základnu konstrukce, to znamená na hmoty zeminy určitého objemu. Základy jsou nejčastěji kamenné, ocelové nebo betonové a pokládají se pod hloubkou mrazu. Tento přístup umožňuje zabránit vyboulení (deformace s objemovou roztažností v důsledku zamrzající vody) a přetlaku na nosnou konstrukci.

V závislosti na regionu, typu půdy a odpovídající hloubce je pro stavitele vhodné použít následující typy základů:

• podle konstrukčních prvků – sloupové, pásové, pilotové, deskové, spojité;
• dle zvoleného materiálu – kámen, železobeton nebo pórobeton.

Metody stanovení hloubky zamrznutí

Co ukazuje hloubka zamrznutí půdy? Číslo udává maximální vzdálenost od povrchu ke značce nulové teploty uvnitř půdy v období minimálních teplot. Data se zjišťují instrumentální metodou v průběhu desetiletí a zapisují se do speciálních tabulek. Veškerá voda, která je v půdě, expanduje, když se promění v led. Takto nabobtnalá půda vyvine tlak na základ. Abyste se vyhnuli těmto rizikům, musíte materiál položit pod úroveň mrazu.

Nejpřesněji hloubka sezónního zamrzání (a pronikání nulové teploty do půdy) určeno pomocí měřiče permafrostu (viz GOST 24847-81 – Metody pro stanovení hloubky sezónního zmrazení). Tato technika platí pro písčité, jílovité a hrubé půdy – kromě kamenitých půd a permafrostu.

Užitečné: Code of Practice SP 31-106-2002 – přehled dokumentu jednoduchými slovy

Stavební specialisté, kteří pracují v souladu s normami Ruské federace, vždy berou v úvahu hloubku zamrznutí půdy před položením základu. Tento průměrný ukazatel lze zobrazit na mapě ve stavebních předpisech a předpisech (SNiP 2.01.01-82) nebo vypočítat pomocí vzorců z SNiP 2.02.01-83, odstavec 2.27. Pokud se tedy ponoříte do problematiky a budete hledat informace, bude se vám hodit oficiální dokumentace: stavební normy „Stavební klimatologie a geofyzika“ a také „Základy budov a konstrukcí“.

Hloubku promrznutí půdy určíme pomocí vzorce

V případech, kdy hloubka zamrznutí půdy ve vaší geografické oblasti nepřesahuje 2,5 metru, můžete pomocí vzorce určit normu sezónního zamrzání.

• dfn – sezónní zamrzání půdy v metrech;
• dО – vážená průměrná hodnota v rámci hloubky zamrznutí pro heterogenní půdy nebo údaj z tabulky, v metrech;
• Mt je koeficient vyjadřující celkovou hodnotu absolutních hodnot průměrných měsíčních zimních mínusových teplot v určitém regionu (údaje jsou převzaty z SNIP o klimatologii a geofyzice nebo s využitím informací od hydrometeorologů).

K dispozici je vzorec pro vypočtenou hodnotu sezónní hloubky promrzání půdy:

kde kh je součinitel zohledňující vliv tepelného režimu budovy nebo konstrukce. Význam kh v budovách bez vytápění se bere jako 1,1 (relevantní pro vnější a vnitřní základy pouze pro oblasti s kladnou průměrnou roční teplotou) a pro vnější základy vytápěných budov se přebírá z tabulky. Pokud máte zájem o kalkulaci df pro oblast se zápornou průměrnou roční teplotou použijte SP 25.13330: Základy a základy na permafrostových půdách.

Užitečné: Výběr správného typu základů pro rámový dům

Rozdíl mezi standardní a skutečnou hloubkou mrazu

Údaje o hloubce zamrznutí půdy uvedené v tabulkách trochu odlišné od těch skutečných. Pokud provedete experiment a změříte teplotu půdy v chladném období v náhodně vybrané oblasti, hloubka mrazu může být o 30 % menšínež ve standardních tabulkách. Tento ukazatel je ovlivněn zejména topným faktorem budovy v chladném období. Hloubka nulové teploty může být vyšší, pokud má pozemek nebo dům tepelnou izolaci (dokonce i vrstva sněhu nebo ledu, keře vysázené po obvodu domu nebo speciální pásková izolace zadržuje teplo na místě).

Má silný vliv na hloubku mrazu hladina podzemní vody v dané oblasti. Čím výše je tato hladina umístěna, tím výraznější destruktivní účinek může mít zmrzlá voda. Velké množství spodní vody způsobuje, že půda je náchylná k bobtnání. Aby se snížilo zatížení základů, aby se zajistilo snížení doplňování vody a stupeň zvednutí půdy, používají se metody hydraulického inženýrství, zejména jsou instalovány drenážní systémy a hliněné síta.

Standardní hloubka sezónního promrzání půdy d_fn, m, při absenci dlouhodobých pozorovacích dat, by měla být stanovena na základě tepelně technických výpočtů. Pro oblasti, kde hloubka mrazu nepřesahuje 2,5 m, lze její standardní hodnotu určit pomocí vzorce 5.3 [1]:

kde M_t – bezrozměrný koeficient, číselně rovný součtu absolutních hodnot průměrných měsíčních záporných teplot za zimu v dané oblasti, převzatých podle SNiP 23-01, a pokud neobsahuje údaje pro konkrétní bod nebo stavební oblast – na základě výsledků pozorování hydrometeorologické stanice umístěné v obdobných podmínkách jako areál výstavby. Pro Petrohrad

M_t = 7,8 + 7,8 + 3,9 + 0,3 + 5,0 = 24,8

d – hodnota rovna 0,23 m pro hlíny a jíly; písčitá hlína, jemné a prašné písky – 0,28 m; štěrkovité, velké a středně velké písky – 0,30 m; hrubé půdy – 0,34 m.

Odhadovaná hloubka sezónního zamrzání půdy d_f, m, jsou určeny vzorcem 5.4 [1]:

kde d_fn — standardní hloubka mrazu, m;

k_h – součinitel zohledňující vliv tepelného režimu konstrukce, převzatý pro vnější základy vytápěných konstrukcí – dle tabulky 5.2 [1]; pro vnější a vnitřní základy nevytápěných konstrukcí k_h = 1,1, kromě oblastí se zápornými průměrnými ročními teplotami. Bylo rozhodnuto, že v prvních zimních sezónách v průběhu výstavby nebude objekt vytápěn, proto akceptujeme k_h = 1,1.

Vyvíjíme možnosti pro nejvíce zatížené základy v souladu se zadáním, jedná se o základ v sekci 2-2, pro který N_0II = 1400 kN.

Odhadovaná hloubka promrznutí půdy byla 1,2595 m Hloubka položení vnějších a vnitřních základů nevytápěných konstrukcí by měla být přiřazena podle tabulky 5.3 [1] a hloubka se vypočítá: v nepřítomnosti suterénu nebo technického podzemí – z. úroveň plánování, a pokud jsou přítomny – z podlahy suterénu nebo technického podzemí. Podle tabulky 5.3 [1] pro jíly na I_L ? 0,25 a při d_w= 2 m? d_f + 2 = 1,26 + 2 = 2,26 m, hloubka založení se předpokládá minimálně d_f, protože v uvažované stavbě je suterén s převýšením podlahy -3.30 m, proto hloubka základové paty nebude větší než nadmořská výška. -4,55. Geologické průzkumy naznačují, že v nadmořské výšce -4,60 m začíná další vrstva zeminy – písčitá hlína, proto přijímáme vlastnosti písčité hlíny jako fyzikální vlastnosti půdy pod patou základu. Vezmeme-li tedy polohu základové základny v -4,55 m, získáme hloubku základu d = 3,95 m.

Možné konstrukční řešení založení je na Obr. 1.

Obrázek 1. Návrh základu

Návrhovou únosnost zeminy (jílovité vrstvy) určíme pomocí vzorce 5.7 [1]:

kde r_c1 a g_c2 — koeficienty provozních podmínek přijaté podle tabulky 5.4 [1];

k je koeficient rovný jednotce, pokud pevnostní charakteristiky zeminy ( c_II a_II) jsou stanoveny přímými zkouškami, a k = 1,1, pokud jsou brány podle tabulek přílohy B [1];

М_y, M_q, M_с — akceptované koeficienty podle tabulky 5.5 [1];

k_z — koeficient rovný jednotce pro b < 10 m; k_z =z/b + 0,2 při b? 10 m (zde z = 8 m);

b – šířka základové základny, m;

г_II – zprůměrovaná (viz 5.6.10[1]) vypočtená hodnota měrné hmotnosti zemin ležících pod patou základu (v přítomnosti podzemní vody se stanoví s přihlédnutím k vlivu vážení vody), kN/m 3 ;

G?_II – stejné pro zeminy ležící nad patou základu, kN/m 3 ;

с_II — vypočtená hodnota měrné adheze zeminy ležící přímo pod základnou základu (viz 5.6.10[1]), kPa;

d₁ — hloubka základů, m, nepodsklepených konstrukcí od úrovně plánování nebo snížená hloubka vnějších a vnitřních základů od podlahy suterénu, určená podle vzorce 5.8[1]:

zde h_s — tloušťka vrstvy zeminy nad základnou na straně suterénu, m;

h_cf — tloušťka konstrukce podlahy suterénu, m;

г_cf — vypočtená hodnota měrné hmotnosti konstrukce podlahy suterénu, kN/m 3 ;

S deskovými základy pro d₁ vezměte nejmenší hloubku od základny desky k úrovni rozvržení.

d_b — hloubka suterénu, vzdálenost od úrovně plánování k podlaze suterénu, m (u konstrukcí s hloubkou suterénu větší než 2 m se bere jako rovna 2 m).

Přijímáme následující hodnoty v souladu s pokyny společného podniku, fyzikálními vlastnostmi půdy, možným konstrukčním řešením základu a také neznámými veličinami:

г_c1 = 1,1 a r_c2 =1,0 pro jílovité půdy na I_L > 0,5 a L/H ? 1,5;

г_cf = 19,6 kN/m 3 (odpovídá hustotě těžkého betonu 2000 kg/m 3)