Естественные и искусственные основания

Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в основании напряженное состояние и деформирует его. Деформации основания "вызывают осадку здания. Если осадка незначительна и происходит равномерно под всем фундаментом, то она не нарушает устойчивости и прочности здания. Представляют опасность большие и главным образом неравномерные осадки, которые могут привести к появлению в здании трещин, а иногда и к полному его разрушению.

Фундаменты обычно заглубляют до слоя грунта, который обладает свойством равномерной сжимаемости, достаточной несущей способностью для восприятия, передаваемого на него давления и другими качествами, необходимыми для обеспечения сохранности здания. Верхние слои грунта, залегающие непосредственно у поверхности, не могут служить надежным основанием для здания, так как они ослаблены влиянием атмосферных воздействий (воды, мороза), наличием органических примесей, разрыхлены, вследствие чего сильно и неравномерно сжимаются под нагрузкой. При постройке зданий этот верхний слой грунта всегда удаляется.

Основания зданий бывают двух видов - естественные и искусственные.

Естественным основанием называют грунт, залегающий под фундаментом и имеющий в своем природном состоянии достаточную несущую способность для восприятия давления от возводимого на нем здания.

Искусственным основанием называют грунт, не обладающий в природном состоянии на глубине заложения фундамента достаточной несущей способностью и требующий, поэтому искусственного укрепления.

Естественные основания должны в природном состоянии удовлетворять следующим основным требованиям: обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей достаточную несущую способность; не подвергаться выщелачиванию грунтовыми водами; не подвергаться пучению при промерзании (или залегать ниже уровня промерзания); обладать неподвижностью.

Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой получается осадка, приемлемая по величине и равномерности для данного здания. Величина этой нагрузки, выраженная в килограммах на 1 кв. см площади основания, называется расчетным сопротивлением грунта.

Необходимо иметь в виду, что осадка грунта основания зависит не только от величины нагрузки и степени сжимаемости грунта, но также и от конфигурации и размеров подошвы фундамента.

Задачей расчета оснований является ограничение деформаций конструкций зданий (происходящих в результате осадок грунта) такими пределами, при которых невозможно появление в конструкциях трещин и повреждений, недопустимых для нормальной эксплуатации здания. Допустимые величины осадок оснований в большинстве случаев не должны превышать 80-100 мм.

Для определения осадки основания под фундаментом находят опытным путем зависимость между нагрузкой на грунт и его деформацией и устанавливают закон распределения давления в пластах основания.

Грунтовые воды оказывают большое влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов и в большинстве случаев снижают несущую способность основания. Когда грунт содержит легко растворимые в воде вещества (например, гипс), возможно выщелачивание грунта, а последнее влечет за собой увеличение пористости основания и возрастание опасных деформаций. Для борьбы с этим явлением применяют искусственное понижение уровня грунтовых вод.

Влажность некоторых грунтов может явиться причиной увеличения их объема при промерзании. Грунт, способный удерживать в своих порах воду, при промерзании вспучивается, так как вода при превращении ее в лед увеличивается в объеме. Весной при оттаивании такой грунт оседает.

Пучение и оседание могут вызвать неравномерную осадку здания и образования в нем трещин.

Способность грунтов вспучиваться при промерзании зависит не только от их влажности, но и от зернового состава, а также от расположения уровня грунтовых вод. Величина пучения грунта тем больше, чем меньше размер его зерен, чем больше его влажность или чем ближе к уровню промерзания расположен уровень грунтовых вод (так как при этом грунт систематически увлажняется снизу вследствие капиллярного подсоса воды).

Неподвижность грунта основания связана с устойчивостью всего напластования. Известны примеры, когда при наклонном расположении пластов грунта происходило скольжение одного пласта по-другому. Такое скольжение (оползень) может увлечь за собой здание и привести к его разрушению. Борьба с оползнями представляет значительные трудности.

Искусственные основания осуществляются путем уплотнения или закрепления грунта, или замены на достаточную глубину слабого грунта основания более прочным.