ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОСНОВАНИЙ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
1. Теплотехническим расчетом должна определяться требуемая толщина термоизоляционного слоя искусственного основания покрытий, при которой естественное основание сохраняется в постоянно мерзлом состоянии или подвергается сезонному оттаиванию до установленной глубины.
2. Исходными данными для теплотехнического расчета являются:
принятая конструкция покрытия и искусственного основания;
допускаемая глубина сезонного оттаивания естественного основания, м;
теплофизические характеристики материалов покрытия и искусственного основания, определяемые по табл.1, а грунтов - по табл.2;
средняя за период оттаивания температура поверхности покрытия, вычисляемая как среднеарифметическое из среднемесячных температур поверхности покрытия за теплый период года, определяемых согласно п.3;
продолжительность периода оттаивания, определяемая согласно п.5;
температура вечномерзлого грунта, °С, на уровне годовых нулевых амплитуд (за которую принимают среднегодовую температуру грунта на глубине 10 м), определяемая по данным инженерно-геологических изысканий.
Таблица 1
Материал покрытия и искусственного основания | Плотность сухого материала | Суммарная влажность , доли единицы | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С) | Объемная теплоемкость, кДж/(м·°С) | ||
Цементобетон | 2300 | 0,03 | 1,85 | 1,90 | 2010 | 1675 |
Асфальтобетон | 2200 | 0,03 | 1,30 | 1,40 | 3685 | 3390 |
Пескобетон | 2000 | 0,05 | 1,65 | 1,80 | 2010 | 1840 |
Грунтоцемент | 2000 | 0,05 | 1,40 | 1,50 | 1925 | 1780 |
Шлакобетон | 1600 | 0,05 | 0,65 | 0,80 | 1800 | 1675 |
1300 | 0,05 | 0,45 | 0,60 | 1465 | 1360 | |
1000 | 0,05 | 0,35 | 0,40 | 1130 | 1045 | |
900 | 0,05 | 0,30 | 0,35 | 1005 | 920 | |
Керамзитобетон | 1600 | 0,05 | 0,60 | 0,70 | 2345 | 2180 |
1400 | 0,05 | 0,45 | 0,60 | 2050 | 1905 | |
1200 | 0,05 | 0,35 | 0,40 | 1760 | 1635 | |
Пенобетон | 1200 | 0,05 | 0,35 | 0,45 | 1510 | 1405 |
1000 | 0,05 | 0,30 | 0,40 | 1255 | 1170 | |
500 | 0,10 | 0,20 | 0,25 | 630 | 565 | |
Песок, супесь и суглинок, укрепленные: | ||||||
золой уноса | 1900 | 0,05 | 1,15 | 1,40 | 1925 | 1780 |
битумом или битумной эмульсией | 1800 | 0,05 | 0,95 | 1,15 | 1840 | 1675 |
Галька (щебень) с песком | 1800 | 0,10 | 1,85 | 2,20 | 2260 | 1885 |
То же, с глиной | 1800 | 0,10 | 2,00 | 2,35 | 2345 | 1970 |
Гравий, щебень гранитный | 1800 | 0,10 | 2,00 | 2,35 | 1840 | 1675 |
Щебень осадочных пород | 1600 | 0,10 | 1,40 | 2,05 | 1760 | 1590 |
Шлак | 800 | 0,10 | 0,30 | 0,35 | 1090 | 985 |
Мохоторф под насыпью | - | 3,55 | 0,50 | 0,80 | - | - |
Примечание. См. примеч.1 и 3 к табл.2. |
Таблица 2
Плотность сухого грунта , кг/м | Суммарная влажность , доли единицы | Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°С), для | Объемная теплоемкость, кДж/(м·°С) | ||||||||
песка | супеси | суглинка, глины | торфа | ||||||||
100 | 9 | - | - | - | - | - | - | 0,80 | 1,35 | 3975 | 2305 |
100 | 6 | - | - | - | - | - | - | 0,40 | 0,70 | 2720 | 1675 |
100 | 4 | - | - | - | - | - | - | 0,25 | 0,40 | 1885 | 1255 |
100 | 2 | - | - | - | - | - | - | 0,10 | 0,25 | 1045 | 835 |
200 | 4 | - | - | - | - | - | - | 0,80 | 1,35 | 3770 | 2385 |
200 | 2 | - | - | - | - | - | - | 0,25 | 0,50 | 2095 | 1465 |
300 | 3 | - | - | - | - | - | - | 0,95 | 1,40 | 4145 | 2385 |
300 | 2 | - | - | - | - | - | - | 0,40 | 0,70 | 3140 | 2095 |
400 | 2 | - | - | - | 2,10 | - | 2,10 | 0,95 | 1,40 | 3770 | 2720 |
700 | 1 | - | - | - | 2,10 | - | 2,05 | - | - | 3580 | 2095 |
1000 | 0,60 | - | - | - | 2,05 | - | 1,90 | - | - | 3435 | 2175 |
1200 | 0,40 | - | - | - | 1,90 | 1,55 | 1,80 | - | - | 3100 | 2115 |
1400 | 0,35 | - | - | 1,80 | 1,85 | 1,55 | 1,70 | - | - | 3350 | 2345 |
1400 | 0,30 | - | - | 1,75 | 1,80 | 1,45 | 1,55 | - | - | 3015 | 2175 |
1400 | 0,25 | 1,90 | 2,15 | 1,55 | 1,70 | 1,35 | 1,50 | - | - | 2765 | 2050 |
1400 | 0,20 | 1,55 | 1,85 | 1,35 | 1,50 | 1,10 | 1,20 | - | - | 2470 | 1885 |
1400 | 0,15 | 1,40 | 1,65 | 1,10 | 1,30 | 0,85 | 1,00 | - | - | 2175 | 1760 |
1400 | 0,10 | 1,10 | 1,30 | 0,95 | 1,05 | 0,70 | 0,75 | - | - | 1885 | 1740 |
1400 | 0,05 | 0,75 | 0,80 | 0,65 | 0,70 | 0,45 | 0,50 | - | - | 1590 | 1465 |
1600 | 0,30 | - | - | 1,85 | 2,00 | 1,70 | 1,80 | - | - | 3495 | 2470 |
1600 | 0,25 | 2,50 | 2,75 | 1,80 | 1,90 | 1,50 | 1,70 | - | - | 3140 | 2345 |
1600 | 0,20 | 2,15 | 2,40 | 1,65 | 1,75 | 1,35 | 1,50 | - | - | 2805 | 2135 |
1600 | 0,15 | 1,80 | 2,05 | 1,45 | 1,55 | 1,10 | 1,20 | - | - | 2470 | 2010 |
1600 | 0,10 | 1,45 | 1,65 | 1,15 | 1,30 | 0,85 | 0,95 | - | - | 2155 | 1800 |
1600 | 0,05 | 1,05 | 1,10 | 0,80 | 0,85 | 0,60 | 0,65 | - | - | 1820 | 1675 |
1800 | 0,20 | 2,65 | 2,85 | 1,85 | 2,00 | 1,55 | 1,80 | - | - | 3160 | 2405 |
1800 | 0,15 | 2,25 | 2,60 | 1,70 | 1,80 | 1,40 | 1,55 | - | - | 2765 | 2260 |
1800 | 0,10 | 2,00 | 2,20 | 1,45 | 1,55 | 1,05 | 1,20 | - | - | 2405 | 2030 |
1800 | 0,05 | 1,45 | 1,50 | 1,00 | 1,00 | 0,70 | 0,75 | - | - | 2030 | 1885 |
2000 | 0,10 | 2,75 | 2,90 | 1,75 | 1,85 | 1,30 | 1,40 | - | - | 2680 | 2260 |
2000 | 0,05 | 2,10 | 2,15 | - | - | - | - | - | - | 2260 | 2095 |
Примечания: 1. Значения и приведены для грунтов и материалов в талом состоянии, и - в мерзлом состоянии. 2. Значения теплофизических характеристик крупнообломочных грунтов допускается определять по настоящей таблице как для песков. 3. Для перевода в ккал/(м·ч·°С) коэффициенты теплопроводности, приведенные в табл.1 и 2, следует делить на 1,16, а для перевода в ккал/(м·°С) значения объемной теплоемкости делить на 4,19. |
3. Среднемесячная температура поверхности покрытия , °С, вычисляется по формуле
, (1)
где - среднемесячная температура воздуха, °С, определяемая по СНиП 2.01.01-82;
- поправка к среднемесячной температуре воздуха , °С, принимаемая по табл.3;
Таблица 3
Категория нормативной нагрузки | Обеспе- | Поправка к температуре воздуха , °С, по месяцам | |||||||||||
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | ||
В/к, I | 0,95 | 7,6 | 7,8 | 6,4 | 5,0 | 3,8 | 3,4 | 3,2 | 2,8 | 3,6 | 5,4 | 7,4 | 7,4 |
II, III | 0,90 | 6,2 | 6,4 | 5,2 | 4,1 | 3,1 | 2,8 | 2,6 | 2,3 | 2,9 | 4,4 | 6,1 | 6,1 |
IV | 0,80 | 4,9 | 5,1 | 4,2 | 3,2 | 2,5 | 2,2 | 2,1 | 1,8 | 2,3 | 3,5 | 4,8 | 4,8 |
V, VI | 0,683 | 3,8 | 3,9 | 3,2 | 2,5 | 1,9 | 1,7 | 1,6 | 1,4 | 1,8 | 2,7 | 3,7 | 3,7 |
- среднемесячный радиационный баланс покрытия, Вт/м:
- для асфальтобетонного, гравийного и щебеночного покрытий;
- для бетонного и железобетонного покрытий;
- расчетная суммарная солнечная радиация, Вт/м;