CC BY
5
УДК 699.8
Скачкова С.Д.
младший научный сотрудник ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ),
г. Москва, РФ Авгуцевичс А.Х.
старший научный сотрудник ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ),
г. Москва, РФ
ВЛИЯНИЕ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Аннотация
В данной статье рассматривается зависимость прочности строительных материалов, из которых построено здание или сооружение от вечномерзлых грунтов, на которых находится это здание. На основании рассматриваемой зависимости и проведения определенных исследований предлагается установить систему мониторинга не только вечномерзлых грунтов, но и зданий, находящихся на них.
Ключевые слова
Криолитозона, строительные конструкции, прочностные характеристики, строительные материалы, вечная мерзлота, грунты, здание, системы мониторинга.
Skachkova S.D.
Junior researcher FSBI VNII GOChS (FC) Avgutsevichs A. H.
Senior researcher FSBI VNII GOChS (FC)
THE INFLUENCE OF PERMAFROST SOILS ON THE STRENGTH CHARACTERISTICS OF BUILDING MATERIALS
Annotation
This article examines the dependence of the strength of the building materials from which a building or structure is built on the permafrost soils on which this building is located. Based on the dependence under consideration and the conduct of certain studies, it is proposed to establish a monitoring system not only for permafrost soils, but also for buildings located on them.
Keywords
Cryolithozone, building structures, strength characteristics, building materials, permafrost,
soils, building, monitoring systems.
Вечномерзлые грунты - это горные породы, находящиеся в криолитозоне и незамерзающие в течении двух или более лет подряд. Так как Российская Федерация занимает огромную площадь земной поверхности, то в ее составе присутствуют вечномерзлые породы. Население страны постоянно увеличивается, соответственно необходимо строить новые здания и сооружения, в том числе и в условиях вечной мерзлоты. Так как строительство зданий это трудо- и экономически затратное дело, особенно в грунтах, которые состоят изо льда и могут периодически оттаивать в связи с сезонными изменениями
температурного режима, то необходимо установить периодический мониторинг за грунтами и зданиями. Мониторинг можно осуществлять на основании периодического осмотра и измерения прочности строительных конструкций, находящихся ниже уровня земли. Для каждого объекта составляются свои определенные проекты и определяются прочностные свойства материалов, из которых в дальнейшем строятся здания и сооружения.
Изменение прочности и возникновение деформаций в грунтах зависят, прежде всего, от температурного режима, а именно от значения их отрицательной температуры. Поэтому сохранение расчетного температурного режима грунтов основания зданий и сооружений является основной задачей при их проектировании.
Железобетонные конструкции находящиеся ниже отметки 0,5 м над дневной поверхностью земли и на — 1,2 м ниже уровня земли — в зоне сезонного оттаивания грунта, т.е. в деятельном слое (рис. 1) подвергаются переменному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии. Наиболее интенсивно это происходит ниже уровня дневной поверхности грунта, а также на границе «сезонно-замерзающий слой — вечномерзлый грунт», где накапливаются воды, содержащие соли. При длительном попеременном замораживании и оттаивании бетона происходит снижение прочности и жесткости железобетонных элементов, уменьшение усилий и увеличение деформаций от температурно-влажностных воздействий и от продолжительного действия нагрузки. Расчет статически определимых железобетонных конструкций следует производить только на длительное переменное замораживание и оттаивание, а также на продолжительное действие нагрузки.
Рисунок 1 - Проведение неразрушающего контроля прочностных характеристик железобетонных плит перекрытий здания, находящегося в зоне сезонного оттаивания грунта (подвальной части здания)
в условиях вечной мерзлоты
На данном рисунке видно, что измерения прочности железобетонных плит перекрытий в подвальном помещении жилого здания происходят неразрушающим методом с помощью ультразвукового тестера ик 1401 [1]. По результатам данных измерений, был сделан вывод, что в деятельном слое происходило оттаивание грунта, что сказалось на низких показателях прочности плит перекрытий.
Для железобетонных конструкций, сооружаемых в холодном климате и на вечномерзлых грунтах, следует применять тяжелый бетон со средней плотностью 2200—2500 кг/м3, который в зависимости от условий работы отвечает требованиям по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости. [2].
Выбор марки бетона по морозостойкости осуществляется в зависимости от климата местности, числа смен замораживания и оттаивания за холодный период года. Наиболее морозостойкими являются более плотные бетоны (рис. 2) [3].
Рисунок 2 - Плотный бетон в блоках конструктивных элементов здания, стоящего на вечномерзлых грунтах
Немаловажным является фундамент дома, материалы которого постоянно впитывают грунтовую воду. Микроскопические поры материала заполняются жидкостью и остаются там. После замерзания вода расширяет эти поры, в результате чего появляются микротрещины. Каждое последующее замерзание влечет за собой расширение этих трещин и потерю прочности конструктивных элементов зданий и сооружений.
Процессы, происходящие в вечномерзлых грунтах, могут происходить как медленно, так и быстро, приводя к внезапному изменению геометрии и прочности строительных конструкций, что в результате может привести к частичным или полным разрушениям зданий и сооружений, а также к угрозе жизни или гибели людей.
Все эти условия оказывают огромное влияние на прочностные характеристики материалов, из которых состоят конструкции здания или сооружения. Для своевременного обнаружения и предотвращения деформаций или разрушения здания, необходимо не только создание государственной системы мониторинга грунтов, но и мониторинга зданий и сооружений, находящихся на этом грунтовом массиве.
Список использованной литературы:
1. ГОСТ 17624-2012. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. - Москва: Изд-во стандартов, 2014. - 20 с.;
2. СП 52-105-2009. Железобетонные конструкции в холодном климате и на вечномерзлых грунтах.: нормативно-технический материал. - Москва: ФГУП «НИЦ «Строительство», 2009. - 36 с.;
3. ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости. - Москва: Изд-во стандартов, 2014. - 24 с.;
© Скачкова С.Д., Авгуцевичс А.Х., 2022
