Naturalne pole temperatury gruntu występuje z dala od źródeł ciepła i jest funkcją czasu oraz głębokości. Wpływ na naturalne pole temperatury mają wahania temperatury powietrza zewnętrznego oraz średnie temperatury roczne, a także różnego rodzaju źródła ciepła takie jak: budynki (zwłaszcza ogrzewane), linie wysokiego napięcia, kanalizacja, rurociągi czy magistrale ciepłownicze. Ten wpływ jest złożony, a tym samym trudny do określenia.
Pod powierzchnią ziemi wyróżnia się trzy zasadnicze strefy wahań temperatury: dobowych (5–20 cm), sezonowych (50–180 cm) oraz rocznych (450–950 cm). Głębokość tych stref zależy od przewodnictwa cieplnego gruntu, jego struktury oraz wilgotności.
Znajomość pola temperatur w gruntach, a zwłaszcza położenia izotermy „0” (utożsamianej z głębokością przemarzania), jest bardzo ważna w praktyce inżynierskiej. Głębokość przemarzania gruntów (głównie wysadzinowych) ma istotny wpływ na głębokość posadowień bezpośrednich budynków oraz projektowanie izolacji termicznych chroniących fundamenty od działania mrozu.
Fot. © Sawyer0 – stock.adobe.com
>>> Hydroizolacja obiektów posadowionych na płycie fundamentowej
>>> Jak efektywnie budować fundamenty?
>>> Technologia wykonywania fundamentów
>>> Fundamenty poniżej poziomu wody gruntowej w zabudowie miejskiej
>>> Fundamentowanie w trudnych warunkach
Pierwsze badania głębokości przemarzania gruntu w Polsce przeprowadzono w 1929 r. podczas wyjątkowo ostrej zimy [1, 2]. Po wojnie, w latach 50. rozpoczęto studia nad rejonizacją klimatyczną kraju, jednak ze względu na brak dostatecznych danych z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej zrezygnowano z dalszych prac [3, 4]. Do określenia głębokości przemarzania gruntu w Polsce posłużono się więc wzorem empirycznym znajdującym się w normie rosyjskiej NiTU-127-50 [5, 6]. W ten właśnie sposób dokonano podziału kraju na cztery strefy klimatyczne, do których przypisano odpowiednie głębokości posadowień bezpośrednich.
Wartości te zamieszczono w załączniku 1 do normy PN-B-03020:1981 Grunty budowlane – Posadowienie bezpośrednie budowli – Obliczenia statystyczne i projektowanie [7] (wynoszą one: I strefa – 0,8 m; II – 1,0 m; III – 1,2 m i IV – 1,4 m). Ponieważ jednak dane klimatyczne z terenów ówczesnego Związku Radzieckiego sąsiadujących z Polską różniły się (na znacznym obszarze) od danych klimatycznych z obszaru Polski, wykorzystanie wzoru empirycznego opracowanego dla innych warunków klimatycznych spowodowało, że otrzymane na jego podstawie wyniki nie zawsze odzwierciedlały stan faktyczny.
W dalszej części artykułu:
ANALIZA GŁĘBOKOŚCI PRZEMARZANIA GRUNTU
Model teoretyczny przemarzania
Wpływ wybranych czynników na rozkład temperatury w gruncie pod budynkiem
ANALIZA MOŻLIWOŚCI POSADOWIEŃ BEZPOŚREDNICH BUDYNKÓW NA NIŻSZYCH GŁĘBOKOŚCIACH
Warunki posadowienia fundamentów budynków na głębokości 0,5 m
SYMULACYJNE WARTOŚCI TEMPERATURY W GRUNCIE NA GŁĘBOKOŚCI 0,5 M W OKOLICY FUNDAMENTU
Obliczenia
Cały artykuł dostępny jest w numerze 4/2025 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
dr hab. inż. Irena Ickiewicz
prof. PUZ w Suwałkach Państwowa Uczelnia Zawodowa w Suwałkach
Literatura
1. K. Dębski, Wstępne badania funkcji zamarzania gruntów w Polsce, „Wiadomości Służby Hydrologicznej”, Warszawa 1938.
2. I. Ickiewicz, Przewodzenie ciepła w gruntach budowlanych, ITB, Warszawa 1988.
3. M. Stopa-Boryczka i in., Atlas współzależności parametrów meteorologicznych i geograficznych w Polsce, cz. 4: Klimat północno-wschodniej Polski, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 1986.
4. U. Radziszewska, B. Majczyna, Weryfikacja normowej głębokości przemarzania i zasady bezpiecznego posadowienia budynków rolnych na gruntach wysadzinowych, IBMER, Warszawa 1984.
5. N.A. Cytowicz, H.N. Bogusławskij, C. Kacurin, Glubina założenija fundamientov maloetażinych zdanii v svjazi z siezonnym promarzaniem gruntov, Akademia Nauk ZSSR, Moskwa 1946.
6. N.A. Cytowicz, O fizicziskich jawlieniach i processach w promierzajuszczich, mierzłych i ottaiwajuszczich gruntach, Akademia Nauk, Sb. 3, Moskwa 1957.
7. PN-B-03020:1981 Grunty budowlane – Posadowienie bezpośrednie budowli – Obliczenia statystyczne i projektowanie.
