Očuvanje stanja tla
Shematski dijagram strukture u presjeku, uzimajući u obzir bazu
Ova je opcija prikladna za uporabu ako:
- postoji značajna debljina vječno smrznutog tla;
- zgrade emitiraju velike količine topline i male su veličine.
Izračun i opravdanje ove opcije napravljeno je krajem prošlog stoljeća. Sada je općenito priznat i omogućuje vam da najbolje iskoristite visoke građevinske kvalitete tla za vječno smrzavanje.
Bit ovog načela je očuvanje izvornog stanja tla, kako tijekom izgradnje građevine, tako i tijekom njezine kasnije uporabe. To je prihvatljivo s obzirom na ekonomsku izvedivost održavanja tla u prirodnom stanju.
Lakše je nego bilo što drugo podići temelje na tipovima trajno smrznutog tla koji nisu zamrznuti plastikom. U prisutnosti takvih tla moguće je smanjiti temperaturu baze na potrebne vrijednosti. Pri proračunu temelja postavljenih na tlu trajnog mraza uzimaju se u obzir očekivana razaranja i deformacije pod opterećenjem.
U ovom slučaju glavna je točka spriječiti promjene u sloju vječnog leda. Odnosno, ne dopustite mu da promijeni svoja svojstva od topline koju stvara zgrada u upotrebi. Stoga je podzemlje uređeno hladno i dobro prozračeno (kroz otvore u podrumskom dijelu ili u zabirki).
Značajke vječno smrznutog tla
Podignuti temelji na tlu trajnog leda (VG) imaju svoje razlike zbog posebnih mehaničkih svojstava geoloških temelja. Znak vječnog leda uočava se tijekom istražnih radova u tlu ispunjenom ledom, debljeg pokrova, zonama tektonskih pomaka.
Nosivost VG ovisi o mehaničkim svojstvima takozvanog "ledenog cementa", promjenama temperaturnih ciklusa i drugim pojavama. Za izračun temelja na permafrostu potrebno je provesti niz geoloških istraživanja i istraživanja trajnog leda.
Tla vječnog mraza drže se zajedno prodornim ledeno-cementnim vezama, koje su produžene vene leda koje prolaze kroz masu tla u okomitoj i vodoravnoj ravnini. Tijekom početka tople sezone ledeno-cementne veze mogu se djelomično srušiti (jednostavno rastopiti). Zbog toga nosivost podloge značajno pada. U područjima s takvim uvjetima tlo je neprikladno za gradnju.
Načela projektiranja temelja konstrukcija na tlima trajnog mraza
Danas dizajneri koriste dvije glavne metode za projektiranje temelja na višegodišnjim smrznutim tlima (MM) za izračun temelja temelja na RG.
Metoda prva
Metoda se temelji na održavanju temperature vode-plina, ne dopuštajući otapanje vječnog leda. Ova metoda projektiranja koristi se za područja s debelim slojevima višegodišnjih smrznutih tla. Osnovna načela metode razvijena su i provedena u drugom desetljeću dvadesetog stoljeća. Iako su mnoge kuće i zgrade u gradovima poput Irkutska, Chite i Khabarovska krajem 19. stoljeća projektirane i izgrađene prema ovom principu.
Ova metoda temelji se na sljedećim odredbama:
- temelj temelja mora biti uronjen u vječni mraz na dubinu od najmanje 1 m;
- iskop se vrši ispod temelja na način da se tada formirani sinusi napune neporoznim tlom;
- zatrpavanje po obodu osnove konstrukcije u presjeku predstavlja trapez okrenut prema dolje s manjim vrhom;
- gradilišta moraju imati podzemnu visinu od najmanje 0,7 - 1 m;
- po obodu podzemlja u zidovima su raspoređeni tehnološki otvori (otvori za zrak) za stalno prozračivanje prostorije.
Dijagram strukture temelja zgrade prema prvom principu
Svrha ventilacijskih otvora je da se, zahvaljujući prolaznim rupama, podzemlje stalno provjetrava. Zračne struje nose topli zrak vani i prenose zračne mase s niskom temperaturom. Ispada neka vrsta hladnjaka koji ne dopušta toplini iz kuće da prodre u smrznutu podlogu. Smrznuto tlo održava stalnu temperaturu i ne gubi nosivost.
Kao rezultat promatranja tijekom nekoliko desetljeća, zaključeno je da se granica permafrosta ispod zgrade pomiče prema gore. To je bilo zbog nedostatka izlaganja sunčevom zračenju, vitalne aktivnosti aktivnog sloja (DS). Slika prikazuje kako se granica M.M mijenja:
Promjena granice krova M.M ispod zgrade
Stabilnost konstrukcije projektirane prema 1. načelu određena je formulom:
KcQ + K1 (N + q)> K2TF
Q je sila protiv izvijanja tla;
N je ukupno opterećenje od težine građevine;
T je stupanj smrzavanja bočnog ruba temelja s tlom;
q je opterećenje iz zgrade usmjereno na prizemne klupe;
Kc - homogenost prema-NT;
K1 - to-nt preopterećenje (konstantna vrijednost jednaka 0,9);
K2 - do-NT preopterećenje od sila uzdizanja (konstantna vrijednost jednaka 1,1);
F je tangencijalna sila uzdizanja.
Drugo načelo
Ova metoda projektiranja temelja zgrada na VG -u omogućuje određeno odmrzavanje tla izravno ispod zgrade. Za to se koriste dvije metode:
- konstruktivan;
- predgradnje.
Konstruktivno
Bit metode sastoji se u proračunu nosivih konstrukcija zgrada i građevina s velikom granicom sigurnosti. Dizajn omogućuje neravnomjerno slijeganje konstrukcije tijekom dugih godina rada.
Moguće deformacije strukture zbog stvaranja zdjele za otapanje
Ova pojava stvara uvjete neravnomjernog slijeganja, a to pak može ugroziti integritet struktura kuće. Kako se to ne bi dogodilo, dizajnerske organizacije prilikom izračuna temelja postavljaju određenu granicu sigurnosti.
Predgradnja
Primjena ove metode projektiranja uzrokovana je brojnim razlozima:
- Višegodišnje smrznuto tlo sastoji se od heterogenih stijena s različitim stopama kompresije, smrznutih i odmrznutih.
- Temelj konstrukcije po cijelom području izložen je neravnomjernom zagrijavanju (prisutnost kotlovnice itd.).
Postoji samo jedan način da se oduprijete neravnomjernom slijeganju zgrada. Potrebno je projektirati potporne konstrukcije s dovoljnom granicom sigurnosti. Za to se od visokoprofilnih valjanih metalnih proizvoda ugrađuju dodatni pojasevi za ukrućenje.
Regija permafrosta
Inženjerska i geološka istraživanja
U proračunima nosivosti i konstrukcijskih značajki temelja zgrada i građevina na VG -u koriste se podaci iz rezultata geokrioloških studija. Istraživanja provode specijalizirane dizajnerske organizacije u skladu s regulatornim dokumentima. Normativni dokumenti uključuju SNiP -ove, Gosstandart i druge preporuke.
Rezultati geokrioloških istraživanja uključuju:
- karakteristike geokrioloških podataka gradilišta - površina i dubina RG, prosječna temperatura, visina sezonskog odmrzavanja tla, razina podzemnih voda itd.
- podaci iz laboratorijskih studija i ispitivanja uzoraka tla na terenu. Na temelju njih se izvode zaključci o mehaničkim svojstvima tla u smrznutom i odmrznutom stanju, litološkom obliku;
- rezultati predviđanja promjena permafrosta i hidrogeološkog stanja tla ovisno o sezonskim promjenama temperatura, debljini snježnih padalina, visini aktivnog sloja.