W pracy przedstawiono analizę metod określania rozkładu temperatury w gruntach w otoczeniu fundamentów budynków. W wyniku przeprowadzonych analiz, wybrano metodę numeryczną, gdzie w algorytmie obliczeniowym wykorzystano równie różniczkowe przewodnictwa cieplnego zgodnie z prawem Fouriera.
W modelu obliczeniowym (po przeprowadzeniu wstępnej analizy popartej obliczeniami) przyjęto następujące założenia: w gruncie (w strefie wahań sezonowych) założono zarówno w poziomie i pionie powierzchnie adiabatyczne: w poziomie na głębokości 10 m przyjęto stałą temperaturę wynoszącą 9,5 stopni Celsjusza oraz w pionie dwie powierzchnie adiabatyczne odległe od budynku o 12 m (w tej odległości wpływ budynku na gęstość strumienia ciepła w gruncie q = 0). Na powierzchni gruntu przyjęto temperaturę powietrza w funkcji czasu.
W wyniku przeprowadzonej analizy zim z ostatniego 50-lecia wybrano trzy, te które charakteryzowały się wysokim wskaźnikiem stopniodni temperatur ujemnych Fd, były to: zima 1987/1987, 1995/1996 i 2005/2006.
W obliczeniach, ze względu na mały wpływ na otrzymany wynik (< 5%), nie uwzględniono wody gruntowej i przesunięcia fazowego.
Istotnym elementem pracy są obliczenia numeryczne (zweryfikowane na podstawie danych z pomiarów bezpośrednich IMiGW), które dały możliwość dokonania analizy aplikacyjno-technicznej warunków bezpiecznego posadowienia budynków na głębokości 0,5 m w polskich warunkach klimatycznych. Na podstawie otrzymanych (z obliczeń numerycznych) wyników zaproponowano wzory do określenia symulacyjnych wartości temperatur na głębokości 0,5 m na styku fundamentu z gruntem.
Sporządzone na podstawie opracowanych wzorów wykresy, pozwalają w prosty sposób na przyjęcie optymalnej izolacji termicznej fundamentów posadowionych na głębokości 0,5 m. Izolację termiczną fundamentów uzależniono od: wskaźnika stopniodni temperatur ujemnych Fd, współczynnika przewodzenia ciepła λ gruntu, charakteru eksploatacji budynku (budynek ogrzewany, budynek nieogrzewany).

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń

WSTĘP

1. TEORETYCZNE PODSTAWY PRZENOSZENIA ENERGII I MASY W OŚRODKU GRUNTOWYM
1.1. Wprowadzenie
1.2. Podstawowe pojęcia i prawa opisujące przepływ masy i energii
1.3. Przewodzenie ciepła w ciałach stałych
1.3.1. Prawo Fouriera
1.3.2. Prawo Ficka
1.3.3. Równania różniczkowe przewodzenia ciepła w ciałach stałych
1.4. Nieustalone przewodzenie ciepła, warunki jednoznaczności jego rozwiązania
1.5. Analityczne metody rozwiązywania zagadnień nieustalonych pól temperatur

2. MODELOWANIE I ANALIZA SPRZĘŻONYCH PROCESÓW PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO W OŚRODKU GRUNTOWYM
2.1. Pojęcie modelu
2.2. Opis fenomenologiczny ośrodka gruntowego
2.3. Rodzaje gruntów
2.4. Wysadzina gruntowa
2.4.1. Model hydrodynamiczny – przenikanie ciepła i masy jako zjawiska sprzężone
2.4.2. Model twardego lodu – tworzenie soczewek lodu
2.4.3. Ilościowe oszacowanie wysadziny
2.5. Model teoretyczny przemarzania gruntu
2.6. Wpływ wybranych czynników na rozkład temperatury w gruncie pod budynkiem
2.6.1. Parametry termofizyczne gruntu
2.6.2. Woda gruntowa
2.6.3. Śnieg
2.6.4. Uwarstwienie gruntu
2.6.5. Przesunięcia fazowe oraz amplitudy wahań średnich miesięcznych temperatur
2.7. Analiza rozkładu temperatury w gruncie w otoczeniu fundamentów budynku
2.7.1. Wprowadzenie
2.7.2. Metody numeryczne – analiza przydatności wybranych programów komputerowych do określenia pól temperatury w gruntach

3. OCHRONA PODŁOŻA GRUNTOWEGO PRZED DZIAŁANIEM MROZU
3.1. Wprowadzenie
3.2. Analiza głębokości przemarzania gruntu w czasie zim z ostatniego 50-lecia charakteryzujących się wysokim wskaźnikiem mrozowym Fd (pomiary bezpośrednie)
3.3. Analiza rozkładu temperatur w gruncie niezakłóconym budynkiem
3.4. Analiza rozkładu temperatury w gruncie zakłóconym budynkiem
3.4.1. Model obliczeniowy
3.5. Analiza wpływu ocieplenia fundamentów na rozkład temperatury w ich otoczeniu
3.5.1. Obliczenia
3.5.2. Wyniki obliczeń i ich analiza
3.6. Warunki posadowienia fundamentów budynków na głębokości 0,5 m
3.6.1. Symulacyjne wartości temperatur w gruncie na głębokości 0,5 m w okolicy fundamentu

PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Podsumowanie
Wnioski
Oryginalne elementy pracy
Kierunki dalszych prac

DODATEK (wyniki z obliczeń)
LITERATURA
STRESZCZENIE
ABSTRACT