> Техника, страница 90 > Фундаменты и основания

Фундаменты и основания

Фундаменты и основания. Фундаментом называется подземная или подводная часть сооружения, являющаяся продолжением расположенных над ней стен, колонн и прочих частей сооружения. Фундамент всякого сооружения должен удовлетворять условию прочности и устойчивости при наиболее невыгодной возможной комбинации приложенных к нему сил. Кроме того для устойчивости и прочности сооружения фундамент должен быть неизменяемо соединен с основанием, то есть той поверхностью, на к-ройбн возводится, и не должен претерпевать поступательных и угловых деформаций, за исключением весьма малых, обусловливаемых работой сил упругости, действующих в сооружении, и упругим сжатием материала основания. Теория равновесия сыпучих тел, применяемая для определения размеров подпорных стенок (смотрите) и фундаментов, справедлива для однородных сыпучих грунтов, между отдельными частицами которых возникают силы трения и отсутствуют силы сцепления. Однако в действительности грунты даже в пределах основания фундамента небольшого сооружения нередко отличаются разнородностью, а между их частицами возникают силы сцепления, величина которых зависит от состава грунтов и степени насыщенности водой, но не учитывается существующей устарелой теорией. Последняя с точки зрения современного взгляда на эту отрасль строительной техники является лишь достаточно простой и удобной рабочей гипотезой, заменяющей более сложную и недостаточно исследованную закономерность явлений. По теории Кулона величина противодействующего давления грунта определяется в функции угла естественного откоса, объёмного веса грунта и угла, составляемого направлением давления на стенку фундамента с нормалью к последней. Однако для усвоения истинных явлений, происходящих от взаимодействия внешних сил и внутренних напряжений частиц грунтов, необходимо учитывать также другие физические свойства грунтов, а именно: связность, пластичность, вязкость и поверхностное натяжение капиллярной воды, порозность и др. Изучение этих свойств, являющееся достижением последних лет, обязано работам америк. проф. Терцаги, положившего основание механике грунтов. По Терцаги испарение воды из глины, представляющее собой движение изнутри слоя к поверхности, обусловлено разницей гидростатич. давления между внутренними частями и поверхностью глины, причем внутри слоя это давление должен быть отрицательным, а на поверхности слоя возникает т. н. поверхностное натяжение. Давление, производимое поверхностным натяжением, называется капиллярным, а наибольшее его значение характеризует переход из полутвердого состояния в твердое. Все явления, имеющие отношение к связности глины, объясняются исключительно поверхностным натяжением. Связность есть внутреннее сопротивление трения, вызываемое капиллярным давлением. Подобным же образом связность твердых тел есть результат внутреннего давления, производимого взаимным притяжением молекул. Сила поверхностного натяжения доходит до нескольких сот atm, уплотняя рыхлые коллоидальные массы. Разбухание глины представляет собою упругое расширение, происходящее вследствие устранения поверхностного натяжения капиллярной воды. Кроме того связность глины объясняется свойством воды, заключенной в капиллярах диам. менее 0,0001 миллиметров, где вязкость и поверхностное натяжение увеличиваются и вода теряет способность испаряться при соприкосновении с воздухом. Таким образом капиллярная вода в глинах как бы отвердевает под действием сил, развиваемых молекулами твердого вещества. Данные, необходимые для характеристики глин, согласно этой теории: влажность, уд. в твердого вещества, предел пластичности и предел текучести.

Практически вопросы, предъявляемые при проектировании фундаментов сооружений, сводятся большей частью к определению допускаемых давлений на грунты оснований и возможных осадок фундаментов под действием собственного веса сооружения и внешних сил.

Величины допускаемых давлений на грунт (смотрите) практически определяются по Единым нормам строительного проектирования на основе принятой классификации, а в особо ответственных или затруднительных случаях—пробной нагрузкой. Определение ожидаемых осадок производится с помощью т. н. коэфициента постели, выражающего собой принимаемое постоянным отношение между давлением на единицу площа-дии осадкой.Коэф.постели по различным наблюдениям колеблется в весьма широких пределах: 1—12,5 для песка, 3—4 для гравия и 7—12 для суглинка. Такая пестрота показаний объясняется неудовлетворительностью классификации грунтов. Кроме того на величину коэф-та постели, как показали опыты, влияют размер площади и форма основания фундамента, подвергающегося действию нагрузки. По Шлейхеру осадка равна р где р=у—давление на единицу площади основания, ω—коэф., зависящий от формы площади основания, С—постоянная, характеризующая упругие свойства грунта. Для круга ω=0,96, для квадрата ω=0,95, для прямоугольника ω=0,92 при отношении сторон 1 : 2 и ω=0,71 при отношении 1 : 10. Осадка фундамента может повлечь за собой более или менее значительные деформации самого сооружения, величина и серьезность которых зависят от материала и конструкции сооружения. Однако опасными для устойчивости и прочности сооружения являются только неравномерные осадки, вызывающие перекосы отдельных элементов сооружения. Для обыкновенного промышленного или общественного здания с железобетонными перекрытиями безопасной можно считать осадку фундаментов величиной не более 5—7мм. В таких же зданиях, с деревянными междуэтажными перекрытиями эта величина м. б. несколько более, а в распорных конструкциях, например каменноарочных мостах, осадка фундаментов вовсе недопустима. Из практики строительства железобетонных силосов в СССР известны случаи, когда под влиянием осадки фундамента величиной в 20 сантиметров и более эти сооружения благодаря своей громадной пространственной жесткости не подверглись никакой деформации. Если осадка фундамента происходит совершенно равномерно во всех своих частях, то причинить какие-либо повреждения сооружению она не может. Поэтому при проектировании сооружения необходимо стремиться к тому, чтобы равнодействующая давления на основание фундамента сооружения совпадала с ц. т. сооружения. В противном случае напряжения грунта основания будут различны в пределах его площади, и может произойти перекос фундамента. Также необходимо достигнуть равенства напряжений в основаниях фундаментов связанных между собою отдельных частей сооружения. В тех случаях, когда это оказывается неосуществимым, или же в случае неоднородности грунтов основания с явно выраженным переходом в плане от одного грунта к другому фундамент прерывается и между прерванными его частями устраивается осадочный шов. Напр. в каменных трубах под ж.-д. насыпями фундаменты свода, несущего нагрузку от веса земляной засыпки и поезда, отделяются от лотка, образующего ложе водотока, осадочными швами. Под действием нагрузки основание фундамента свода даст большую осадку, нежели основание лотка, не испытывающее никакого давления кроме веса самого лотка; поэтому обеим частям сооружения должен быть обеспечена возможность независимой осадки. Равным образом своды в туннелях испытывают различное давление горных пород и потому обыкновенно разделяются осадочными швами на кольпа длиной 4—5 метров Особенное внимание должен быть обращено на устройство осадочных швов, если сооружаемое здание вплотную примыкает к старому. В этом случае между старым и новым

у?у//у//уу фундаментами прокладывают ряд досок (фигура 1), обеспечивающий возможность независимой осадки нового здания без повреждения старого. Если существует опасение, что основание фундамента старой стены может дать осадку вследствие отрывки грунта при возведении нового фундамента, то между старым и новым фундаментами забивают шпунтовый ряд толщиной 50 миллиметров (фигура 2) на глубину 500—700 миллиметров, что даст уплотнение в месте наибольшего напряжения. Доски при этом следует смолить. Иногда для предупреждения возможности отклонения новой стены в сторону существующей забивают ряд свай около межи (фигура 3). Устройство осадочного шва представлено на фигуре 4. Если рядом с существующим фундаментом закладывается новый, более глубокий, то работу по откопке котлованов и заложению фундаментов ведут участками (фигура 5), предварительно забив дощатый шпунтовый ряд между фундаментами и произведя раскре-

тунтовая стемна

ФИГ. 3*

пление стенок котлованов распорами. Непринятие этих мер предосторожности нередко вызывало появление трещин в старых зданиях. В местах, где уровень грунтовых вод находится недалеко от поверхности, следует закладывать основания фундаментов или выше наивысшего горизонта грунтовых вод или же ниже наинизшего. Заложение основания фундаментов в зоне переменного горизонта грунтовых вод не рекомендуется, т. к. при спаде вод могут вымываться из-под подошвы фундаментов частицы грунта. Если же притом грунтовая вода имеет движение по направлению водоносного слоя, то вынос частиц грунта может привести к опасным последствиям. Подошва фундамента, расположенная ниже гори-

зонта грунтовых вод, испытывает гидростатич. давление, направленное снизу вверх и равное по Бреннеке

Н — Е_х а · у · h,

где γ—объёмный |вес воды, h—высота гидро-сгатич. давления, Е_х и а—коэф-ты, меньшие

Сильно нагруж стена

Прямой шов В бутов, фундам. слабо нагруж. стена

V////////////////////////////,V/S///////,

аз внирпичн. нладне с пронлауной толя



1 ¹ ! ¹. ^J -, ¹ 1 ¹-1--
Г^[-7-^! —1—^—Г -
¹I¹1 ¹ —
j///y/////;////y//y//////у;/////////у//у
КйрЗЭ		(×JL—Λ ]( ш

Фигура 4.

единицы. Е_х оценивает величину сцепления и трения грунта и воды на пути прохождения ее от горизонта вод к подошве фундамента и зависит от размера отдельных зерен, породы грунта и длины проходимого водой пути; а ха

рактеризует роль подстилающего подошву фундамента слоя грунта, распределяющего гидростатич. давление на площадь, превышающую площадь основания фундамента. Для чистого песка с величиной зерен около 4 миллиметров а и Е_хблизки к единице. Практически принято учитывать гидростатич. давление равным Н₀=γ · h.

При наличии материка на глубине 2—5 метров от поверхности, то есть такого пласта, к-рый обладает достаточной мощностью, малой сжимаемостью и сопротивляемостью размыванию, основания фундаментов закладываются на этом пласте. Если же материк лежит на глубине, которая делает экономически невыгодным производство работ по отрывке глубоких котлованов с целью достижения этого материка, то в таких случаях основания устраивают на более слабых грунтах путем искусственного их укрепления, то есть образуют искусственные основания, или же увеличивают размеры подо- швы фундаментов.

Искусственные основания устраивают с помощью свайных работ (смотрите Сваи) посредством опускных колодцев (смотрите), кессонов (смотрите Кессонные работы), в виде ростверков (смотрите), песчаных или песчано-гравелистых оснований и наконец методом химического укрепления. Замена слабого грунта слоем песчаного или песчаногравелистого нередко является весьма выгодной, уменьшая глубину и объём каменных фундаментов. Идея этого метода заключается в том, что песчано-гравелистый,грунт, обладая весьма малой влагоемкостью, не деформируется подобно глинистым грунтам под влиянием мороза, и потому осно ванные на нем фундаменты нет необходимости погружать ниже глубины промерзания. В этих случаях подошву фундамента достаточно опустить на глубину не более 1 метров Хотя песчаный и в особенности песчано-гравелистый грунт обладает незначительной сжимаемостью, однако в ответственных случаях, во избежание осадок после возведения фундаментов, следует вести работы по укладке песчано-гравелистого грунта слоями не толще 15 сд с достаточно обильной поливкой водой и тща-

Фигура 6.

тельной утрамбовкой каждого слоя. Применяя искусственное песчаное или песчано-гравелистое основание, следует иметь в виду, что последнее является дренирующим слоем, способным пропускать через себя попадающую в почву воду, которая при этом движении может вымыть частицы грунта и причинить неравномерную осадку сооружения. Поэтому применение песчаного или песчано-гравелистого искусственного основания допустимо только в том случае, если обеспечено удаление почвенных и поверхностных вод от сооружения устройством дренажей, водоотводных канав и водоотбойных призм из водонепроницаемого (глинистого) грунта,^ препятствующих прониканию поверхностной воды к основанию фундамента. На фигуре 6 представлено устройство фундамента на искусственном песчаном основании. Толщина слоя искусственного песчаного основания определяется расчетом т. о., чтобы, напряжение сжатия естественного слабого грунта не превосходило допускаемого. Если например искусственное песчаное основание сжимается силой Р, ширина

напряжен., но неуплотн зона

У,

напряже) зона

Уплотненная зона нгшряж. но не уплати, зона ФИГ. 7.

фундамента—d, то напряжение слабого грунта от давления фундамента п_х=Р : (d + 2 h tg φ),

где h—толщина песчаного слоя, φ—угол, образуемый вертикалью с плоскостью распространения давления. Кроме того слабый грунт подвергается сжатью весом искусственного основания, равным п₂=γ · h, где γ—объёмный вес песчаного грунта. Следовательно допускаемое напряжение на слабый грунт п=п_г + п₂=[Р : (d + 2 h tg φ)] + yh, откуда, зная п, можно определить h. Закон распространения давления в грунте, характеризуемый углом φ, согласно новейшим данным заключается в том, что под влиянием небольших нагрузок в грунте происходят упругие деформации, следующие закону Гука. При более значительной нагрузке обнаруживаются неупругие деформации, выражающиеся в нарушении сцепления, перемещении частиц и уплотнении грунта в некоторой зоне, расположенной под подошвой фундамента. Фигура 7 представляет картину напряженного состояния грунта вблизи подошвы фундамента. При расчетах принимают величину угла φ равной 30°, 45° и 60° соответственно грунтам рыхлым, средней плотности (песок) и плотным. Давление, принимаемое^ основании фундаментов равномерным по всей его площади, в действительности таковым не является. У краев оно меньше, чем в центре, изменяясь по кривой, зависящей от величины и формы площади основания и массивности фундамента. На глубине 1,5 метров ниже основания фундамента напряженное состояние может считаться равномерным.

В последние годы для образования надежных оснований в слабых грунтах начали применять способ уплотнения и укрепления последних введением в толщу грунта хймич. реагентов. Уплотнение по способу Франсуа производится в шахтном строительстве Бельгии, Франции и Англии и состоит в предварительном впрессовывании химикалий в слабые пласты, которые затем пропитываются цементным молоком. Благодаря этому выделяется водянистый студень, обволакивающий поверхность тонких трещин и пор окружающего грунта, вследствие чего уменьшается сопротивление трения при нагнетании цементного молока. Способом Франсуа не удается укреплять песчаные пласты вроде плывунов и лишь в малой степени удается укрепить мелкопористые породы. Более эффэк-тивный способ Иостена, применяемый в Германии с 1926 г., основан на том, что при впрессовывании химич. веществ,содержащих кремнезем, внутрь укрепляемых масс образуется ангидрид кремневой к-ты. Образованный таким способом гель обладает благодаря присущим ему силам поверхностного натяжения способностью цементировать приходящие с ним в соприкосновение песчаные частицы. Для образования геля необходимы два достаточно концентрированных раствора, например раствор кремневой кислоты и раствор соли. Способ Иостена запатентован (герм, патент 516151). Вторым реагентом может быть раствор кальциевой соли. После впрессовывания первого раствора в пористые массы, содержащие кварц, вода, находящаяся между песчинками, вытесняется раствором, обладающим более высоким уд. в Если затем впрессовывать второй раствор, то в местах соприкосновения с первым происходит реакция, при которой образуется гель. При этом процессе каждая песчинка обволакивается слоем плотного кремнеземного геля, а последний в свою очередь окружается образующимся благодаря диффузии слоем силикатов. Вместо раствора чистой кремневой кислоты может применяться раствор, образующий кремнекисло-глиноземный гель. Укрепление происходит в тех случаях, когда коллоидная кремневая к-та положительно адсорбирует подлежащие укреплению массы, например при всех породах с преимущественным содержанием кварца. Таким способом пористые песчаные массы м. б. превращены в песчаникоподобные образования с сопротивлением сжатью 20—80 килограмм/см². При постройке Моек, метрополитена применяют способ Ин-та сооружений (разработанный на основе способа Иостена). Наличие глины.и других примесей неблагоприятно влияет на прочность. Напротив, примеси, содержащие металл, например железо, в слоях песка, а также незначительное содержание извести увеличивают прочность. Чистый известняк не поддается укреплению, но в таких породах можно при помощи впрессовывания раствора уплотнить водопроводящие трещины. Преимущества способа 14остена состоят в мгновенности укрепления песков, обусловливаемой образованием кремневого ангидрида in statu nascendi, что позволяет производить работы по устройству Ф. и о. сооружений без потери времени. Насколько можно судить по имеющимся пока немногочисленным опытам, укрепление, произведенное химич. способом, сохраняется неограниченно долгое время. По данным герм, практики объёмный вес неукрепленной массы 1,77, после укрепления 2,06. Временное сопротивление сжатью неукрепленной массы R=34 килограмма/см². Спустя 7 дней после укрепления #₇=141; спустя 21 и 150 дней соответственно: Л₂₁ — 202 и -К₁₅₀= 265. Для осуществления способа химич. укрепления грунтов оснований пользуются трубками 0 25-1-35 миллиметров, вводимыми на требуемую глубину. Через трубки нагнетаются химикалии компрессорами с давлением от 15 до 150 atm. Для уплотнения 1 м² поверхности требуется, в зависимости от свойств горной породы, от 15 до 25 килограмм химикалий. При укреплении пористой породы приходится считаться с наличием больших пустых пространств. В этих случаях расход раствора не может быть учтен заранее. Способ химического укрепления оснований успешно применялся при постройке новой женской клиники в Берлине, где основание фундаментов старой клиники было так укреплено, что подведение фундамента под старое здание оказалось излишним. При сооружении многоэтажного жилого дома в Шпай-дау на Шарлоттенштрассе в 1930 г. требовалось пройти бетонными сваями слабые грунты на глубину 15—17 м, вместо чего залегавший на глубине 8 метров от поверхности слой плывуна был в одной части здания укреплен химич. способом, что дало возможность соответственно уменьшить длину свай. В результате окаменения образовался массив размерами в плане 19 х 5 .и и высотой ок. 2 м, послуживший основанием для 50 свай. Этот же способ можно при менять и в случае надстройки существующего здания, имеющего свайное основание, недостаточно прочное для воспринятия добавочной нагрузки, разумеется при условии, если прочное сопротивление материала сваи не использовано и безопасная нагрузка на сваю определялась сопротивлением слабых неукрепленных грунтов, окружающих свайное основание. При устройстве фундаментов на слабых основаниях в грунтах, допускающих химич. укрепление, нижние уширенные части фундаментов можно заменять искусственно образуемыми каменными массивами. Пример такого решения приведен на фигуре 8, представляющей собой поперечный раз

рез здания почты при центральном вокзале в Кенигсберге. Подошва искусственных каменных массивов А опущена на 1 метров ниже уровня грунтовых вод NN. Протяжение этих массивов 100 метров Производство работ было закончено в течение 42 дней. При постройке железного мо-ета через Шпрее в Берлине близ станции Юнг-веркхейде кольцевой Ж;-д. линии требовалось возвести фундаменты устоев непосредственно вблизи старого каменного моста, обнажение устоев которого представлялось опасным. Поэтому грунт под основанием фундаментов старых мостовых опор подвергся химич. окаменению, после чего были сооружены кессонные опоры нового моста.

Химич. укрепление грунтов с успехом применяется при рытье котлованов ниже горизонта грунтовых вод без водоотлива. Для этого производится ограждение котлованов водонепроницаемыми перемычками, а заключенный внутри грунт подвергается процессу укрепления, после чего производится разборка окаменевшего грунта уступами. Во избежание фильтрации через дно грунт укрепляется на глубину 1—1,5 метров ниже проектной отметки, дабы образовать достаточно водонепроницаемую плиту, простирающуюся на нек-рую ширину также и вне огражденного контура. Способ окаменения грунта находит применение при сооружении водосборных галлерей, располагаемых на значительной глубине ниже уровня грунтовых вод, при постройке колодцев и камер для насосов водоприемных сооружений. Чем уже котлован, тем более выгодным становится окаменение водоносных грунтов по сравнению с обычным способом водоотлива при копке котлованов. Таким же способом можно заглушать ключи, препятствующие производству работ в котлованах и представляющие опасность для устойчивости фундаментов.

При устройстве фундаментов в грунтах с высоким горизонтом стояния воды иногда для производства земляных работ применяется, по аналогии с вышеописанным, способ замораживания, заключающийся в том, что в водоносные слои грунта, которые должен быть заморожены, опускаются трубы, по которым проходит сильно охлажденная смесь, например раствор хлористого кальция или хлористого магния. ГрунГ, на к-ром закладывается основание, должен быть настолько заморожен, чтобы подошва и боковые стенки котлована могли оказывать необходимое сопротивление давлению грунтовой воды. Расстояние между замораживающими трубами берут 1—2 M. Замороженный,массиц грунта должен превышать наивысший уровень грунтовых вод, чтобы внешняя теплая вода не могла проникнуть в котлован. К недостаткам этого способа относится его дороговизна, обусловливаемая необходимостью производства тяжелых работ по выломке замороженного грунта, а также его медленность, вследствие чего широкого распространения этот способ не получил.

Борьба с значительным притоком грунтовой воды при производстве земляных работ по устройству котлованов в последнее время успешно ведется путем понижения уровня грунтовых вод. Этот способ широко применяется в Германии, где он получил надлежащее развитие. Сущность этих работ состоит в том, что вокруг котлована, вырытого до горизонта грунтовых вод и огражденного шпунтовыми сваями, или внутри его закладываются круглые колодцы на глубину ниже шпунтовых свай. В колодцы вставляют всасывающие трубы, верхние концы которых соединяют между собой горизонтальными сборными трубами, ведущими к насосной установке. Осуществление этих работ нуждается в предварительном тщательном изучении геологич. строения почвы, на основе которого следует запроектировать места расположения, количество- и мощность насосов. Понижение уровня грунтовых вод при этом происходит по йьезометрич. кривой с вершиной в месте расположения всасывающей трубы. Кривизна этой кривой зависит от свойств грунтов и в частности от их гранулометрич.состава; так, крупнозернистый грунт представляет для движения воды меньшее сопротивление, чем мелкозернистый, вследствие чего эта кривая в мелкозернистом грунте будет иметь бблыную стрелу, чем в крупнозернистом. В герм, практике известны случаи понижения грунтовых вод описакным способом на глубину до 15 ж Однако если требуемая глубина понижения уровня превосходит 3,5 м, то работы производятся постепенно уступами или ярусами.

В тех случаях, когда в виду значительных нагрузок на фундаменты является необходимость их углубления до более плотных слоев, в нек-рых местностях США устраиваются т. н. чикагские открытые колодцы, применение которых возможно при прохождении грунтов, способных удерживать равновесие в течение нек-рого времени при обнажении их на глубину 2—2,5 метров вертикальной цилиндрич. поверхностью без всякого крепления. Сущность этого метода состоит в том, что с поверхности производится отрывание земли в виде круглого колодца диаметром, равным диаметру бетонного столба, являющегося опорой сооружения, увеличенному на удвоенную толщину опалубки, то есть на 10—15 см, однако не менее 1,4jw, т. к. при меньшем диаметре производство работ было бы затруднительно. Выемку земли производят вначале на глубину 1,6 м, после чего колодец раскрепляется вертикальными шпунтованными досками толщиной 5—7 см, образующими кольцевую перемычку. Распор земли воспринимается металлич. кольцами из полосового или швеллерного железа, укрепляемыми с внутренней поверхности досок и состоящими из двух полуколец, снабженных по концам проушинами, стягиваемыми болтами. После установки первого звена вынимают нижележащий грунт снова на глубину 1,6 метров и устанавливают такое же крепление и т. д. до достижения скалы или другого достаточно плотного грунта. Земляные работы производятся б. ч. вручную или пневматическими лопатами, а подъем земли совершается в ведре. Затем производят бетонирование литым бетоном состава 1:2: 4, а иногда 1:1:2. Железные кольца постепенно освобождают по мере бетонирования и поднимают на поверхность земли. Голову столба на высоту 2 метров армируют продольной и спиральной арматурой. Если при таком способе производства работ встречается водоносный слой, то, начиная с некоторой высоты над верхним его уровнем, деревянной опалубке придают форму усеченного конуса с уширенным нижним концом и уклоном образующей В Vs-Vio к вертикали. Непосредственно вблизи верхнего уровня водоносного слоя забивают деревянный или металлич. шпунт (смотря по интенсивности фильтрации) в виде цилиндрич. поверхности с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру нижнего основания усеченного конуса, но несколько бблыним диаметра’ цилиндрич. звеньев опалубки. Шпунт проходит насквозь всю толщу водоносного слоя, после чего внутри шпунта отрывают землю и устанавливают описанным способом кольцевую опалубку. Если скала залегает очень глубоко и колодцы не предположено опускать до нее, располагая их несколько выше, например на плотной глине, достижение которой открытым котлованом невыполнимо, то возможно также применение способа открытых чикагских колодцев, подошву которых при этом конически уширяют для распределения давления на большую цлощадь основания. Угол образующей конуса, с горизонтом берется равным 60 или 45°. В последнем случае уширенная часть бетонного столба армируется. Отрывание грунта в чикагских колодцах производят в последнее время усовершенствованной америк. машиной, состоящей из вращающихся труб, телескопически входящих одна в другую, к нижнему концу которых прикреплен металлич. цилиндр 0 1,2 м, объёмом 0,6 м³ с открывающимся дном, состоящим из двух полукругов, расположенных под углом друг к другу и образующих ножи, которые режут грунт при вращении труб. При этом грунт попадает в цилиндр и поднимается на поверхность. В самое последнее время начали делать коль- · цевую опалубку не из досок, а из заранее изготовленных вертикальных железобетонных стоек таврового сечения, имеющих в полке тавра с одной стороны полукруглый гребень, а с другой—шпунт, благодаря чему достигается плотное присоединение шпунтом. Ребра тавров, направленные по радиусу, увеличивают прочность конструкции при работе ее на изгиб от распора грунта, действуя как вертикальные неразрезные балки, опирающиеся на железные обручи, устраиваемые таким же способом, как в колодцах с деревянной опалубкой. После установки этой оболочки внутренность колодца бетонируется обычным способом. При этом бетонный столб образует один сплошной монолит вместе с железобетонной ограждающей оболочкой, а потому диаметр выемки земли в этом случае равен расчетному диаметру бетонного столба, между тем как при деревянной опалубке требуется уширение диаметра колодца на двойную толщину опалубки, то есть на 10 см. Благодаря наличию ребер тавровых стоек длина железных колец также уменьшается. Эти особенности приводят к удешевлению стоимости производства работ. В целях более плотного соединения бетонной массы с ограждающими стойками ребрам тавра придают трапе-цоидальную форму, уширяющуюся к центру, то есть в виде ласточкина хвоста.

При заложении фундамента на естественном основании его размеры в плане зависят от допускаемых давлений на грунт в плоскости основания. Если подстилающий грунт оказывается слабее того слоя, на к-ром закладывается основание фундамента, то определяют также давление, к-рое приходится на этот более слабый грунт, предполагая, что вес сооружения передается от подошвы фундамента в глубину по вышеописанному закону. Вычисленное давление должен быть меньше допускаемого давления на более слабый грунт. Подошва фундамента углубляется до того слоя, который обладает прочностью, соответствующей расчетной величине на грунт, а при искусственном основании—до верхней поверхности последнего. Заложение основания делается ниже глубины промерзания на 20—40 сантиметров в зависимости от рода грунтов. Глубина заложения фундаментов, определяемая условиями промерзания, зависит от климатических условий и принимается для Ленинграда—1,75 м, Москвы—1,80 м, Киева—1,05 м, Одессы—0,80 м, Челябинска—Омска—2,40 м, Иркутска—2,75 метров Глубина промерзания не только различна для разных местностей и грунтов, но зависит также от толщины снежного покрова, продолжительности зимних t° и чередования оттепелей и морозов. В грунтах песчаных мощностью слоя больше 2 м, вполне защищенных от проникания в них и под фундамент воды, глубина заложения зданий до трех этажей высоты м. б. уменьшена до 1 метров В отапливаемых зданиях основания фундаментов под внутренние стены и отдельные опоры независимо от рода грунтов не требуется опускать ниже глубины промерзания. Глубина заложения основания фундаментов, испытывающих необычно большие нагрузки, д. 6. кроме того проверена на устойчивость от выпирания земляных призм, противодействующих давлению фундамента. Для этой цели служит до настоящего времени устарелая формула Паукера

fc=Htg*(45⁰-*),

в которой h—искомая глубина заложения в м, Я—высота столба грунта в м, эквивалентная давлению от фундамента сооружения, равная р

Я =, где Р—давление от фундамента в килограммах>

F—площадь фундамента в м², γ—объёмный вес грунта в килограммахпа, 1 м², φ—угол естественного откоса.

В некоторых случаях, например при устройстве в зданиях подвальных помещений, к фундаментам предъявляют также требования водонепроницаемости. Независимо от назначения сооружения фундаменты устраивают в виде сплошных массивов, стен, столбов, плит и балок, а также в их сочетании. В качестве строительных материалов для возведения фундаментов примени-

ются дерево, каменная кладка, бетон и железобетон. Выбор материалов определяется технич. особенностями и назначением сооружений, условиями прочности, проектируемой долговечностью сооружения, экономичностью и химич. воздействием среды.

Деревянные фундаменты устраиваются при возведении сооружений, рассчитываемых на относительно непродолжительный срок службы, например при устройстве деревянных опор мостов (смотрите), деревянных зданий и тому подобное. Пригодность дерева в качестве строительного материала для устройства фундаментов определяется его сопротивляемостью различным разрушающим воздействиям, представляющим собою химич. и физич. явления, а также деятельность живых организмов. Дерево, постоянно находящееся под водой, обладает почти неограниченной долговечностью, но при постоянном соприкосновении с сырым воздухом и особенно при переменном воздействии воды и воздуха дерево быстро разрушается. Пропитка противогнилостными веществами (креозотом, хлористым цинком и др.), а тем более обугливание, осмолка и тому подобное. эффективны только в течение непродолжительного времени. В морской воде дерево подвергается нападению разрушающих его живых организмов, каковы: шашень (Teredo navalis), сверлящая мокрица (Limnoria lignorum), сверлящий рак (Chelura terebrans) и др. Существование этих организмов возможно лишь в воде, содержащей значительный % солей; в Балтийском море шашень отсутствует. Лучшим способом защиты от шашня считается пропитка дегтярным маслом.

Каменная кладка и бетон являются преобладающим материалом при устройстве фундаментов всякого рода сооружений, обладая достаточно высоким сопротивлением сжатию. В тех случаях, когда фундаменты должны работать также и на изгиб, применяется армированный бетон. При устройстве Ф. и о. каменная кладка применяется на растворе и сухая. Последняя производится наброской при постройке молов, набережных и других подводных сооружений в тех случаях, когда применение другого способа постройки было бы затруднительно; однако при этом необходимо считаться с недостатками такой кладки, заключающимися в отсутствии взаимной связи между отдельными ее частями. Фундаменты из бутовой кладки, устраиваемые в сухих котлованах, кладутся обыкновенно в гражданских сооружениях на известковом или смешанном растворе состава 1 : 1 : 9, и лишь в инженерных сооружениях к прочих ответственных случаях, а также в со-оружениях, подвергающихся действию динамич. усилий, например в фундаментах мостовых устоев, опор подкрановых путей для кранов большой подъемной силы, в компрессорных установках ит. п., применяется кладка на цементном растворе состава 1 : 6—1 : 4. В грунтах сырых и насыщенных водой употребляется по преимуществу цементный раствор состава 1 : 6—1 : 3. Производство работ по сооружению бутовых фундаментов является весьма трудоемким процессом, почти исключающим возможность ме-ханизирования, и потому этот вид фундаментов является выгодным только при обеспеченности рабочей силой, близости расположения каменных карьеров и удобствах транспортирования. В противном случае предпочтительнее является устройство бетонных фундаментов, допускающих механизацию в самых широких пределах. В странах дорого стоящей рабочей силы, например в США, бутовые фундаменты не находят применения. Железобетон применяется гл. обр. в тех случаях, когда основание фундамента подвергается большим напряжениям вследствие неравномерности нагрузки и неоднородности грунта. В этих случаях, а также когда необходимо распределить давление от сооружения на большую площадь, устраивается искусственное основание в виде железобетонной подушки. Для того чтобы бетон и раствор сделать водонепроницаемыми, например в подвальных этажах при высоком уровне грунтовых вод, при устройстве насосных станций и тому подобное., покрывают соприкасающиеся с водой поверхности бетонного или бутового фундамента водонепроницаемыми материалами, например асфальтовым толем или слоем плотного цементного раствора, наносимого торкретированием, или же добавляют в бетон раствор особых примесей, делающих всю массу водонепроницаемой, как.

Фигура 9.

асфальтовые и битумные эмульсии, церезит, мыльный щелок и др. Каменные и бетонные фундаменты должен быть тщательно изолированы от воды, т. к. последняя может проникнуть в трещины и пустоты материала и, расширяясь в объёме при замерзании, разрушить его. Фундаменты, находящиеся в текучей воде, должны оказывать сопротивление механич. воздействию волны. В этих случаях кладка из прочных естественных или искусственных камней имеет преимущество перед“бетоном. Грунтовые воды, содержащие свободную серную к-ту и сернокислые соли или в которых имеются благоприятные условия для возникновения этих соединений, подвергают опасности возводимые на них сооружения. Для предохранения бетона от вредного химич. воздействия сульфатных вод следует покрывать поверхность фундамента жирным цементным раствором или несколькими слоями асфальтового толя, или клинкерной облицовкой на жирном цементном растворе. При устройстве железобетонных фундаментов в сырых и мокрых котлованах арматуру следует во избежание порчи от ржавления защи-

щать слоем бетона по крайней мере в 3 сантиметров толщиной. Применение для затворения бетона морской воды может вредно влиять на прочность арматуры. Железобетон подвержен также l вредному влиянию элек-

* трич. токов. В Берлине

Фигура 10.

обнаружены блуждающие подземные токи, которые могут использовать арматуру как провода, что может привести к разрушению бетона. Поэтому фундаменты сооружений Берлинской подземной ж. д. покрыты 4 слоями толя, к-рый служит защитой от этих блуждающих токов. Кирпич для устройства фундаментов употребляется только при совершенно сухих котлованах и для мало ответственных сооружений. Известны также примеры применения кирпича при подводке фундаментов под существующие здания, т. к. в этого рода работах имеет большое значение тщательность производства работ, в большей мере обеспечиваемая кирпичом, имеющим правильную форму, нежели бутовым камнем. Однако для этих работ необходимо употреблять сильно обожженный кирпич (железняк или клинкер). Влагоем-кость кирпича исключает возможность применения его для фундаментов в сырых грунтах.

Простейте видом деревянных фундаментов для деревянных зданий являются т. н. клетки, складываемые на выровненной поверхности земли из нескольких взаимно перпендикулярных рядов обрезков бревен или досок длиной 1—1,5 метров Клетки применяются для фундаментов временных зданий, или же сами они являются временными и их убирают после подведения под стены здания постоянных каменных фундаментов. Другим видом деревянных фундаментов для рубленых зданий являются с тулья (фигура 9). Во избежание быстрого загнивания подземные части стульев обугливают, а часть стула, соприкасающуюся с воздухом, смолят. На фигуре 10 представлен тип деревянных фундаментных стульев для зданий каркасного типа. Каменные фундаменты могут иметь различные формы, а именно форму стен или же отдельных“ опор, а также лент. Железобетонные фундаменты кроме того устраивают в виде сплошной плиты. Так как материал фундамента является обьщщдболее прочным, нежели его основание, если"*последнее не укреплено одним из описанных способов, то площадь верхней грани фундамента, воспринимающей давление надземной части сооружения, м. б. мень

Фигура 12.

ше площади его подошвы, распределяющей давление по плоскости основания. Этим определяется уширяющаяся книзу форма поперечного сечения сплошного фундамента. Уширение“ достигается при бутовой кладке устройством уступов (фигура 11), а при бетонных фундаментах уступами или же трапецоидальной формой (фигура 12). Для того чтобы в кладке не возникало опасных напряжений от изгиба консольных частей фундамента, нагруженных силами противодавления основания, отношение ширины уступа к высоте не должен быть более ¹/₂. Если же по условиям прочности грунта основания необходимо передать испытываемое таким фундаментом давление на большую площадь, то либо производится углубление фундамента рядом добавочных уступов с соблюдением указанного отношения ширины уступа к его высоте либо, если такое решение приведет к дорого стоящим земляным работам и значительному увеличению объёма каменной кладки, в основание каменного фундамента на глубине, определяемой условиями промерзания, укладывают железобетонную подушку, армируемую в направлении, перпендикулярном к протяжению фундамента (фигура 13). Размеры поперечного сечения бетона и арматуры подушки определяются расчетом. Если бутовый фундамент должен в тоже время служить ограждаю-тцейстеной подвального помещения, то внутреннюю его поверхность облицовывают кирпичом (фигура 14) или штукатурят. В случае наличия грунтовых вод изоляцию производят цере-зитовой штукатуркой и прокладкой изолирующего слоя асфальта (фигура 15). Устройство последнего в уровне пола рекомендуется также в грунтах, обладающих естественной влажностью, с целью предохранения стен от сырости. Для уменьшения объёма фундаментов, возводимых под стены зданий в тех случаях, когда на основе расчета определяется возможность передачи давления тротуар от стен на отдельные опоры, СПЛОШ- бетон) ные фундаменты за- ^{Юсм J}меняют отдельно сто -ют» ящими каменными ^глатстолбами, перекрываемыми железобе- $ тонными рандбалка-ми, которые поддержи- мокрый}, вают вес стен. Ранее *M^Hmj применявшееся для той же цели устройство арок между столбами в настоящее время оставлено в виду затруднительности и дороговизны производства работ. В последние годы фундаменты под стены в виде отдельно стоящих столбов получили в СССР очень широкое распространение в жилищном и промышленном строительстве в виду экономичности этого рода фундаментов. При расстоянии

Фигура 14.

юи асфальта мли2р.толяс „ пром аз кой между·

ними пмплпп *

Фигура 15.

Фигура 16.

между столбами в свету в 2—3 метров столбы перекрываются непосредственно рядовой кирпичной кладкой, работа которой, как установлено экспериментальными наблюдениями, оказывается в этих условиях совершенно удовлетворительной. При больших пролетах устраиваются железобетонные или железо-кирпичные перемычки, в которых наподобие железобетона арматура работает на растяжение, а кирпичная кладка на всю высоту, до низа оконных проемов, играет роль сжатого селения. Низ такой перемычки заглубляется на 30—50 сантиметров от поверхности земли, а пространство под перемычкой,в случае наличия пучинистого грунта, заполняется песком на глубину 0,5—1,0 метров с целью обеспечить перемычку от выпучивания. На фигуре 16 представлено устройство столбового фундаменту, перекрытого кирпичной перемычкой при бе-тонитовых стенах.

Фундаменты под отдельные опоры устраиваются из бутовой кладки, бетона или железобетона, а также смешанными. В последнем случае нижняя часть фундамента делается в виде бутового столба, на который опирается железобетонный башмак колонны (фигура 17). Наивыгоднейшей в смысле расхода материалов формой железобетонного фундамента под отдельно стоящие колонны является баш имеющий вид усеченной пирамиды (фигура 18), заимствованный нами из германской практики. Однако в последние годы в строительстве СССР получил широкое распространение т. н. ILL •американский, или ступени а-т ы й, тип башмака, состоящий из двух или более, лежащих одна на другой квадратных плит с постепенно убывающими сторонами квадратов. Преимущества этих башмаков состоят в простоте производства работ. Котлован выбирается точно по размерам нижнего уступа и бетонируется на высоту этого уступа без помощи деревянных форм, роль которых играют вертикальные стенки котлована, после чего формы устанавливаются лишь на высоту второго и следующего уступов. Другим отличительным признаком этого вида башмаков является отсутствие отогнутых прутьев. В тех случаях, когда допускаемое напряжение на грунт невелико, а нагрузка на опоры сооружения значительна, приходится прибегать к устройству фундамента в виде ленты, состоящей из обращенного кверху ребра, соединяющего оси колонн, и составляющей с ним одно целое ленточной железобетонной плиты, ширина которой определяется расчетом по допускаемому напряжению грунта основания. Иногда такие ленточные плиты, идущие по рядам колонн, имеют стбль значительную шири-

Фигура 17.

ну, что соседние ленты сливаются, и образуется сплошная железобетонная плита. Последняя иногда делается без ребер, то есть в виде опрокинутого безбалочного перекрытия. Расчет ленточных и сплошных плит и балок, входящих в состав этого рода фундаментов, ведется на реактивную нагрузку противодавления грунта. При точных расчетах учитываются также упругие осадки грунта.

Фундаменты под металлические клепаные колонны, передающие значительные нагрузки, устраиваются, по крайней мере в верхней своей части, из бетона. При этом в виду большой разницы допускаемых напряжений между металлом и бетоном непосредственное опира-ние колонны на такой фундамент было бы недопустимо, и потому для приведения расчетного давления по верхней поверхности фундамента в соответствие с допускаемым для бетона необходимо между подошвой колонны и фундаментом устроить ростверк из ряда двутавровых или швеллерных балок, окруженных слоем более прочного бетона (фигура 19). Если под влиянием ветровых или иных горизонтальных воздействий возможно появление растяги

вающих усилий в башмаке, стремящихся оторвать колонну от фундамента, то производится анкерное закрепление колонн (фигура 20) с помощью болтов, вводимых между двумя отрезками коробчатого железа. Длина анкерных болтов определяется расчетом.

Фундаменты сооружений, подвергающихся действию динамич. нагрузки с большой частотой колебаний, например фундаменты под турбогенераторы, конструируются т. о., чтобы действие возму щающей силы не вызывало в системе собственных колебаний такой же частоты, то есть состоя-ниярезонанса. В

Фигура 19.

современных турбогенераторных (фигура 21) установках большой мощности фундаменты устраивают в виде системы железобетонных рам, соединенных в уровне ригелей продольными балками, а в уровне основания стоек имеющих сплошную железобетонную плиту, на которой обычно устанавливается конденсатор. Фундаменты паро-турбогенераторов должен быть также рассчитаны на статич. нагрузку от агрегата с увеличением ее для учета динамич. влияний и проверены на

Фигура 20.

грузка от агрегата на поперечные верхние балки, Р₂—то же на продольные балки, G_1?G₂ и G₃—собственные веса поперечных балок, продольных балок и колонн, то принимаются дтя расчета фундамента следующие нагрузки.

А. Для статич. расчета главных рам и поперечных балок: вертикальная нагрузка вниз (3Р₁ -+ 4Р_г) +Gi, вертикальная нагрузка вверх Р_г или 2Pi~ G_t в зависимости от того, какая их этих двух величин окажется больше; горизонтальная нагрузка от Р_г до 2Р_г. Для статич. расчета продольных балок: вертикальная нагрузка вниз (ЗР₂ +-4Р₂) + G₂; вертикальная нагрузка вверх Р₂ или 2Р₂ — G₂ в зависимости от того, какая из этих двух величин окажется больше; горизонтальная нагрузка от Р₂ до 2Р₂.

Б. Для динамич. рас-1 чета: а) вертикальные ко- лебания — нагрузка по-¹перечных балок Pi+G_x;

б) горизонтальные—нг-; грузка при учете коле- баний отдельных рам

Фяг. 21.

Pi + G₁ + 0,38 (G₃ + G₂ + Р₂); в) то же— нагрузка при учете совместных колебаний всего фундамента Р_х + G_x + 0,38 G₃ +0,50 (G₂ + Р₂).

Статич. расчет производится по общим правилам строительной механики. В случае заложения основания фундамента под турбогенератор на плохом грунте, а в особенности при наличии грунтовых вод обязательно устройство искусственного основания под фундамент. При определении давления на грунт нагрузка от машин принимается равной их статич. весу, потому что сотрясения доходят до фундаментной плиты в значительной мере ослабленными и кроме того поглощаются ее массой. Тем не менее ^давление на грунт нод фундаментной плитой не должен быть более 0,4—0,6 нормально допу скаемого для наличного грунта. Статич. давление на грунт должен быть совершенно равномерно распределено по всей площади основания. Центры тяжести агрегата и .фундамента должны проходить через центр тяжести площади основания. Центр тяжести всей массы фундамента должен находиться ниже половины высоты фундамента. Сущность динамич. расчета, имеющего целью удостовериться в несовпадении числа колебаний машины с числом собственных колебаний системы, заключается в определений периода колебаний системы, находящейся под воздействием нагрузок, приведенных в разделе Б. Из теории колебаний известно, что период колебаний груза Q, подвешенного на пружине, равен периоду колебаний математич. маятника, длина которого равна статич. деформации пружины f. Применяя это положение к случаю нагрузки ригелей и балок системы железобетонного фундамента турбогенератора, найдем, что период колебаний системы

t=2я 1/Ύ, а частота Я= —l/~^,

г 9 2 л V

где д—ускорение силы тяжести, а /—стрела прогиба системы, определяемая любым из методов расчета статически неопределимых рамных консгрукций. При этом собственный вес ригеля по Рейлей следует заменить сосредоточенным грузом, приложенным в середине ригеля, равным ^ его веса. Найденное т. о. число Н собственных колебаний системы в 1 ск. должно быть более числа колебаний машины по крайней мере на 30% или же быть менее последнего по крайней мере δ два раза. Превышение числа собственных колебаний системы над числом колебаний машины предпочтительнее, т.к. абсолютно устраняет возможность резонанса, в то время как обратное соотношение не исключает временных совпадений числа колебаний при работе машины с неполной скоростью. Практически проверка достаточности запроектированных элементов фундамента под турбогенераторы расчетом на резонанс оказывается необходимой лишь при числе оборотов турбины, превышающем 1 000—1 500 об/мин. Для того чтобы колебания турбины не могли передаваться на перекрытие и стены здания, фундамент турбины должен быть отделен от этих частей сооружения швом по всему периметру. При неблагоприятных свойствах грунта основания иногда укладывают под фундаментной нижней плитой пробковые плиты на бетонной подготовке, чтобы предохранить окружающие строения от возможных сотрясений. Независимо от рода материала и конструкции фундамента под турбогенератор объём его, выраженный в ж³, согласно результатам произведенных наблюдений не должен быть менее ^^ числа Н Первый предел относится к мощности 1 000 kW, к второй—25 000 kW. При меньших объёмах наблюдались перебои работы машины.

Фундаменты под паровые молоты устраиваются бетонными или железобетонными (фигура 22). При расчете эффект удара молота приравнивается к действию спокойно лежащей тяжести, иногда в несколько сот раз (в зависимости от высоты падения) превышающей вес молота. Для смягчения удара молота в яме шабота укладывают подкладку из дубовых брусьев со слоем железных стружек внизу. Несмотря на эти меры сотрясения и шум от работы мощных паровых молотов настолько сильны, что иногда причиняют беспокойство окрестным жителям. Для устранения этого явления рядом с зданием кузницы автомобильной компании Шевроле, вблизи Детройта в США, был сооружен деревянный экран, представляющий собой матрац из железных опилок, обшитый звукоизолирующим материалом и имеющий ломаную форму в вертикальном поперечном сечении, отклоняющую направление звуковых волн. Для устранения резонанса число собственных колебаний согласно герм, исследованиям должно превышать по крайней мере в пять раз частоту ударов молота. Для воспринятая скалывающих усилий, возникающих под шаботом, следует производить армирование отогнутыми стержнями, а непосредственно под шаботом, где развиваются высокие сжимающие напряжения, необходимо также укладывать двойную перекрестную арматуру.

В северных широтах, где преобладают зимние Г, промерзание почвы распространяется на глубину, превосходящую толщину слоя, оттаивающего в течение лета. Вследствие этого, начиная с некоторой глубины, под поверхностью земли образовалась постоянная толща льда,

Фигура 22.

или вечная мерзлота, постепенно увеличивавшаяся в глубину. Интенсивность отступления нижней грани мерзлоты вглубь земли обусловливалась ежегодным приростом преобладания холода над теплом. Линия, соединяющая географии. точки, характеризуемые равенством холодных и теплых t°, то есть те точки, где глубина зимнего промерзания равна глубине летнего оттаивания, служит границей зоны вечной мерзлоты. Площадь этой зоны составляет ок. 7 000 000 км², то есть равна одной трети территории СССР. Граница сплошной мерзлоты, начинаясь у устья реки Оби, тянется на К).-В.-В. к гор. Олекминску, а далее на восток проходит по 62-й параллели. Кроме того в Забайкалье! и Приамурском крае, между реками Леной и Амуром, находятся районы островов вечной мерзлоты. В зоне вечной мерзлоты глинистые и в особенности влажные грунты по мере зимнего промерзания почвы, идущего от поверхности, увеличиваются в объёме. Промежуточный слой талого грунта, расположенный между верхней поверхностью вечной мерзлоты и нижней гранью постепенно промерзающего поверхностного слоя, уменьшаясь в объёме, подвергается столь сильному сжатию, что, стремясь найти выход, устремляется в стороны и на поверхность, пробивая толщу замерзшего слоя в местах наименьшего сопротивления, а именно в местах, покрытых более слабым растительным или торфяным слоем. При этом образуются свойственные тундрам кочкообразные простран ства. В СССР в условиях вечно мерзлой почвы находятся некоторые части Забайкальской области и Амурского края, имеющие большое промышленное значение, а в Сев. Америке— Аляска и часть Канады. Устройство оснований фундаментов сооружений, возводимых в районах вечной мерзлоты, должен быть подчинено особым условиям. Устройство оснований фундаментов ответственных сооружений в пределах слоя зимнего промерзания, то есть выше верхнего уровня вечной мерзлоты, недопустимо, т. к. при переходе от замороженного состояния к таянию и обратно изменяются физич. и механич. свойства грунтов и происходит опускание и поднятие почвы (выпучивание), вследствие чего сооружения подвергаются опасности аварий и даже полного разрушения. Поэтому основания фундаментов опускаются ниже уровня постоянной мерзлоты, или нулевой изогеотермич. линии, где давление на основание м. б. принято

3—5 килограмм [см². Однако необходимо принять меры к тому, чтобы возведение сооружения не вызвало такого изменения теплового режима в уровне основания, к-рое привело бы к опусканию изогеотермич. линии ниже этого уровня. Действительно, всякое сооружение, обладающее б. или м. значительной теплоемкостью, способно отдавать получаемую им из воздуха теплоту через стены и фундаменты в грунт, повышая t° последнего. Сплошные фундаменты обладают этой способностью в большей мере, нежели столбовые, ибо последние имеют значительно больший периметр соприкосновения с грунтом, что уменьшает влияние теплопередачи через фундаменты. Допускаемые же напряжения для талого грунта не превосходят

1— 1,5 килограмм /см². Явление оттаивания при сплошных фундаментах наблюдается · на глубине

2— 3 метров ниже поверхности мерзлоты, а при столбовых фундаментах не превосходит 0,5—1 метров Чем тоньше фундаментные столбы, тем меньше сказывается влияние теплопроводности. Наиболее выгодным является применение свайных оснований. При замерзании оттаявшего летом поверхностного слоя почвы, расположенного выше линии вечной мерзлоты, происходит увеличение объёма этого слоя и возникают по боковой поверхности фундамента силы сцепления, стремящиеся поднять фундамент кверху. Им противодействуют реактивные силы сцепления в части фундамента, находящейся ниже границы мерзлоты. Верхний замерзающий слой стремится как бы вырвать фундамент, зажатый нижней частью в вечной мерзлоте. Чем более влаги содержит верхний слой и чем меньше заглублен в мерзлоту фундамент, тем энергичнее происходит это отрывание. Величина силы сцепления при выпучивании оценивается в среднем в 0,5 килограмм 1см². Практически заглубление в мерзлоту следует производить при столбовых фундаментах на 1,5—2 метров Для увеличения устойчивости фундамента целесообразно принимать меры к уменьшению величины сил сцепления, направленных кверху, и к увеличению сцепления нижней части фундамента с вечной мерзлотой. Это достигается увеличением шероховатости поверхности фундамента, находящейся в вечной мерзлоте,и уменьшением ее в слое летнего протаивания. Кроме того часть фундамента до уровня вечной мерзлоты полезно окружить грунтом или материалом с возможно меньшей влажностью, а засыпку фундамента в вечной мерзлоте увлажнить. В целях ухудшения теплопроводности через

полы отапливаемых зданий под последними следует оставлять воздушные продухи и кроме того заполнить подпольное пространство теплоизолирующим материалом, например шлаком. При наличии талой почвы между зоной зимнего промерзания и вечной мерзлотой, что случается пои теплой зиме и обилии снега, силы сцепления, возникающие при выпучивании грунта, способны вызвать значительные растягивающие усилия в частях фундамента, расположенных в талой почве. Поэтому при расчете фундаментов необходимо проверять прочность их на разрыв. В этом отношении железобетонные и деревянные фундаменты или свайные основания из этих материалов предпочтительнее каменных. Также необходимо производить проверку прочности фундаментов на боковое выпучивание грунта, действующее с внешней стороны здания, где промерзание происходит энергичнее, чем на внутренней его поверхности, находящейся под воздействием более теплых t° подпольного пространства. Наблюдения на Амурской ж. д. обнаружили значительные выпучивания деревянных свай мостовых устоев, достигающие 50 сантиметров и более и сопровождающиеся б. ч. разрывом в местах сростов свай. При оттаивании происходит полная или частичная осадка; в следующем году это явление повторяется, в результате чего сооружение требует постоянного ремонта и значительных затрат. Причиной этого явления служат вышеуказанные силы сцепления, величина которых оказывается тем больше, чем более влагоемким является окружающий сваю грунт. Т. к. пористость глины достигает 98%, а песка—максимально 50%, то в целях предохранения мостовых устоев от выпучивания следует стремиться к изолированию стоек от непосредственного соприкосновения с глинистыми грунтами в зоне летнего оттаивания. Для этого предварительно забивают сначала сваю более толстую, нежели проектная. Затем эту толстую сваю выдергивают и образовавшееся отверстие заполняют песком. Наконец после этой засыпки песком забивают в то же место проектную сваю. В зоне летнего оттаивания не следует располагать сростов свай. Если же это оказьюается неизбежным, то срост необходимо конструировать т. о., чтобы он мог работать на растяжение.

Погружение свай в вечную мерзлоту представляет значительные трудности. На Аляске применяется способ паровых игл, заключающийся в том, что в мерзлый грунт забивают особые железные или стальные трубы, в которые затем впускают сухой пар, производящий оттаивание грунта. После того как грунт достаточно оттает, иглы вынимают и производят забивку свай. В нижнем конце паровая игла обычно имеет пирамидальный наконечник, а в верхнем конце стальной обух, несколько ниже которого к боковому патрубку присоединяется гибкий рукав, служащий для подачи пара из котла в иглу. Употребительные длины паровых игл составляют 1,2—8 метров при больших длинах иглы устраивают составными из свинченных труб. Оттаивание грунта производится с помощью пара, пропускаемого под давлением через иглу. Для погружения иглы ударяют молотом по обуху. Продолжительность оттаивания, предшествующего забивке свай, составляет 10—14 часов. Радиус оттаивания обыкновенно не превышает 0,6—1 метров По данным американской практики на оттаивание 1 м³ грунта расходуется 72 500 Cal.

В сейсмич. районах не следует устраивать оснований фундаментов на влажных и болотистых грунтах, на насыпных, наносных и вообще рыхлых, если они покрывают коренные породы менее чем на 4 метров В случае неизбежности постройки здания на грунтах наносных, покрывающих коренные породы слоем менее 4 метров толщицой, основания фундаментов надлежит закладывать на коренной породе с изолированием фундаментов от вышележащих слоев. Следует также избегать закладывать основания на крутых косогорах, за исключением твердых скалистых скатов, которые м. б. обработаны ступенчатыми террасами. Подошва фундаментов под зданием должен быть однородной и должна представлять собой горизонтальную плоскость, а в случае скалистых косогоров должен быть заложена на различных уровнях террасами с расчленением здания в виде отдельных павильонов. Фундаменты должен быть ограждены от вредного действия грунтовых вод. Лучшим фундаментом при сыпучих и рыхлых грунтах является сплошная железобетонная плита. Глубина заложения не должна быть менее 1,0 метров для деревянных зданий, 1,5 м—для массивных зданий и 2 м—для зданий особого назначения. Фундамент должен быть непрерывным по всему периметру здания или для каждого из его павильонов и одинаковой глубины. Вертикальная осевая плоскость стены должна строго совпадать с вертикальной осевой плоскостью фундамента. Для одноэтажных построек деревянного или фахверкового типа допускается устройство фундаментов в виде деревянных или бетонных столбов, связанных поверху поперечной рамой. Фундаменты сейсмостойких сооружений и их основания рассчитываются не только на вертикальное давление, но также и на момент, возникающий в фундаменте под влиянием горизонтальных сил, которые предполагаются приложенными в верхней части стены или в голове колонны в уровне перекрытия, в зависимости от статич. схемы сооружения, и предполагаются действующими в направлении, противоположном действию сейсмич. волны. Величина этих расчетных сил принимается равной весу рассматриваемой части сооружения, умноженному на отношение ускорения сейсмич. волны к ускорению силы земного тяготения. Это отношение назначается в зависимости от наблюденной в районе интенсивности землетрясений, характеризуемой числом баллов. Для сейсмич. районов ии и Казакстана оно принимается равным -i при основаниях в грунтах средней плотности и при скальных грунтах.

Лит.: Джекоби и Девис, Основания и фундаменты мостов и зданий, пер. с англ., M., 1921; Д мо-ховский В., Основания и фундаменты, M., 1925; Д м о х о в с к и и В., Курс оснований и фундаментов, М.—Л., 1927; СеркЛ., Основания и фундаменты гражданских сооружений, М.—Л., 1930; Тимошенко С., Теория колебаний в инженерном деле, М.—Л., 1931; M е р ш Э., Железобетонные сооружения, пер. с нем., М.—Л., 1929; Т е р ц а г и К., Основания механики грунтов, пер. с англ., М.—Л., 1932; Хаяси Кениги, Теория расчета балки на упругом основании в применении к фундаментостроению, пер. с нем., М., 1930; Р о-м а н о в А., К вопросу о проектировании и сооружении фундаментов под турбогенераторы, «Электрические станции», Л., 1930, 5; Нормы проектирования и возведения фундаментов под паротурбогенераторы, там же, 1930, 5; Цытович Н., К вопросу расчета фундаментов сооружений, возводимых на вечной мерзлоте, 1928; Комитет по стандартизации при СТО, Единые нормы строительного проектирования, М., 1930; Кириллов И., Фундаменты по чикагскому методу открытых колодцев, «Американская техника и промышленность», 1932, 2; Schultze J., Der Grundbau, В., 1928; Brenne-

eke L., Lohmeyer, Der Grundbau, 4 Aufl., В. 1—2, В., 1927—30; FranziusO., Der Grundbau, В., 1927; HetzelG. u. Wundram O., Die Grundbautechnik u. ihre maschinellen Hilfsmittel, B., 1929; Terzaghi K., Erdbaumechanik auf bodenpbysikalischer Grund-lage, W., 1925; Sichardt W., Das Fassungsvermo-gen von Rot.rbrunnen u. seine Bedeutung f. die Grund-wasserabsenkung, B., 1928; Pohl K., Emploi de la si-licatisation pour la construction dans les terrains meu-bles, «GC», 1932, 2577; Neuman W., Chicago Open Well Method, «Civil Engineering», L., 1931. E. Штамм.