Условия, которым должны удовлетворять основания сооружений

Часть грунта, на которую непосредственно передается давление сооружения, называется основанием этого сооружения; глубина слоя грунта, служащего основанием, не может быть точно ограничена, и обыкновенно ее принимают равною той глубине, в пределах которой чувствительно заметны напряжения в частицах грунта, вызываемые давлением сооружения на грунт; следовательно толщина основания зависит, от грузности сооружения и от свойств грунта.

Давление сооружения передается на верхнюю поверхность основания, лежащую почти всегда ниже горизонта окружающей местности, посредством подземной части сооружения, называемой фундаментом, который покоится на основании своею нижнею поверхностью, называемою подошвою фундамента.

Для того, чтобы сооружение было устойчиво и незыблемо, необходимо, чтобы оно покоилось на неподвижном (незыблемом) основании, так как даже вполне устойчивое и прочное во всех остальных частях сооружение, будучи основано на грунте, который дает под грузом его большую или неравномерную осадку, непременно обнаружит признаки разрушения; неравномерная осадка обыкновенно выражается образованием трещин в стенах, перемычках и перекрытиях (фиг. 1) или наклонением всего сооружения в одну сторону; в последнем случае, если осадка сооружения прекратится ранее, чем все сооружение, обладающее достаточною монолитностью, или отдельные его части выйдут из состояния равновесия, — оно получает некрасивый над (таковы наклонные башни в Болоньи и Пизе, в Италии, стены многих старых зданий и пр.); если же равновесие будет нарушено, то последует разрушение всего сооружения или его части (фиг. 2). Последствием слишком большой осадки бывает погружение в землю таких частей строения, которые должны, по проекту, находиться выше поверхности земли (напр., цоколя окон подвального этажа); при этом часто образуются трещины в сооружении, так как слишком большая осадка обыкновенно бывает и неравномерною.

Для того, чтобы не происходило ни большой, ни неравномерной осадки, необходимо:

а) чтобы, сопротивление основания было более приходящейся на него нагрузки, т. е. чтобы

q < R/n,

где q — нагрузка, приходящаяся на единицу поверхности основания; R — временное сопротивление основания разрушению, выражаемое в весе, приходящемся на квадр. единицу поверхности его, и зависящее от свойств грунта; n — коэффициент прочности, обыкновенно принимаемый равным 8—10—20, таким образом R/n есть допускаемое напряжение основания;

и b) чтобы нагрузка на квадр. единицу поверхности основания, при одинаковом везде грунте, была одинакова; если же в некоторых местах сопротивление грунта основания изменяется, то пропорционально этим изменениям должна изменяться и нагрузка на 1 кв. единицу основания; таким образом, под более тяжелыми стенами придется основание уширять точно так же, как и в местах, где грунт окажется слабее.

Кроме того, незыблемое основание не должно передавать стоящему на нем сооружению заметных сотрясений от проезжающих мимо экипажей, автомобилей и повозок с грузом; выполнение последнего требования достигается: а) выбором достаточно плотного и твердого основания (естественного или искусственного), покоящегося на плотных и мощных нижних слоях почвы, и b) заложением подошвы фундамента на достаточной глубине. Следует заметить, что, при одинаковых основаниях сотрясения будут передаваться сооружению тем меньше, чем больше его масса и чем оно монолитнее.

Верхняя поверхность основания должна быть приблизительно нормальна к направлению сил, на нее действующих, для того, чтобы не произошло скольжения сооружения по поверхности основания; а так как эти силы в зданиях, за немногими исключениями, имеют вертикальное сверху вниз направление, то поверхность основания должна представлять горизонтальную плоскость, или несколько горизонтальных плоскостей, расположенных уступами (фиг. 3).

Если направления равнодействующих давлений на основание в разных частях сооружения различны (не вертикальны), то основание может представлять горизонтальную плоскость лишь в том случае, когда для каждой из частных равнодействующих (в отдельном участке стены, в устое, столбе и проч.) будет удовлетворено условие:

где а — угол, образуемый направлением равнодействующей с нормалью N к поверхности основания (фиг. 4), f — коэффициент трения, принимаемый для скольжения фундамента:

и u — коэффициент устойчивости, принимаемый в 1,8, до 2, а для глинистого и илистого грунта — от 2 до 3.

Таким образом, при наклонном направлении равнодействующей часто приходится прибегать к устройству наклонных оснований, давая поверхности их направление, нормальное к равнодействующей (фиг. 5).

Иногда скольжение может произойти в самом грунте основания, если он состоит из наклонных к горизонту напластований; такого скольжении следует особенно опасаться, когда грунт изобилует почвенными или жильными водами. В этих случаях прибегают к осушению грунта дренажем и к устройству глубоких и надежных искусственных оснований.

Наконец, основание должно хорошо сопротивляться действию воды, мороза и перемен температуры; в противном случае оно должно быть обеспечено от этих влияний (напр., углублением подошвы фундамента ниже уровня промерзания почвы, ограждением шпунтовыми стенками и проч.).

Итак, незыблемое основание должно удовлетворять всем вышеизложенным требованиям.