Підстави споруд
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Підстави споруд

Підстави споруджень , масиви гірських порід, що безпосередньо сприймають навантаження від споруд. У О. с. виникають деформації від вантаження їх спорудами. О. с. можуть служити всі види гірських порід: скельні (скельні О. с.) і рихлі (грунтові О. с., див.(дивися) Грунт ). О. с., утворювані гірськими породами в їх природному, природному заляганні, називається природними підставами; якщо ж для пристрою підстав гірські породи ущільнюються або закріплюються, то такі О. с. називаються штучно укріпленими підставами. О. с. сприймають навантаження, передаване на них спорудами через фундаментну конструкцію (див. Фундаменти будівель і споруджень ). Правильний вибір вигляду підстави і фундаменту, окрім забезпечення довговічності споруди і нормальних умов його експлуатації, має велике економічне значення. У сучасному будівництві витрати на пристрій підстав і фундаментів складають 15—20% вартостей всієї споруди, трудові витрати 12—15% загальних витрат праці. Зведення підземної частини споруди займає 20—35% часу, що відводиться на будівництво об'єкту в цілому. У СРСР вдосконалення проектування (і пристрої) О. с. досягнуто в результаті заміни розрахунку О. с. по тиску, що допускається (не що враховував повною мірою умов взаємодії споруди і його підстави) розрахунком по граничних станах (див. Граничний стан ), а також за рахунок типізації конструктивних елементів фундаментів і вживання ефективних методів робіт. Метод розрахунку О. с. по граничних станах, що є досягненням сов.(радянський) школи механіки грунтів і фундаментостроєнія, виходить з об'єктивних характеристик грунтів, умов їх залягання і особливостей проектованої споруди. Використання цього методу забезпечує підвищення експлуатаційних якостей споруд, повне використання здатності грунтів підстави, що несе, і раціональніше витрачання матеріалів. При будівництві на грунтових підставах розглядають 2 види граничних станів: по здатності підстави, що несе (обмеження навантаження межами, що гарантують підставу від руйнування) і по деформації підстави (обмеження деформації надфундаментних конструкцій при деформаціях підстави межами, що гарантують збереження міцності і нормальних умов експлуатації конструкцій). Вичерпання здатності (втрата стійкості) підстави, що несе, супроводиться освітою в грунті поверхонь ковзання, для яких співвідношення між нормальною (s) і дотичною (t) напругою від навантаження спорудою і від власної ваги грунту виражається формулою Кулона: t = s tg j + з, де j і з — параметри грунту (кут внутрішнього тертя і зчеплення), що характеризують його опір зрушенню за даних умов вантаження грунту. Дослідами підтверджена правомірність використання формули Кулона для більшості грунтів при тиску s до » 700 кн/м 2 (7 кгс/см 2 ). Для сильно стискуваних грунтів (з модулем деформації Е  5 Мн/м-коду 2 , або 50 кгс/см 2 ) залежність t = f (s) криволінійна; у цих випадках для вирішення завдань про стійкість підстав застосовуються методи нелінійної механіки грунтів.

  Спільні деформації підстави і споруди і їх граничні значення можуть бути наступних видів: абсолютне осідання фундаменту; середнє осідання споруди; відносна нерівномірність осідань сусідніх фундаментів; крен фундаменту або споруди в цілому; відносний прогин ділянки споруди; відносний кут закручування споруди; горизонтальні переміщення фундаменту або споруди. Нерівномірні деформації підстави (вигин, закручування і т.п.) можуть привести до пошкоджень конструкцій споруди, тоді як рівномірне осідання і крен споруди роблять вплив лише на його експлуатаційної якості. Будівельні норми і правила встановлюють граничні значення окремих видів деформацій підстав різних споруд.

  Осідання О. с. під окремими фундаментами визначаються відповідними розрахунковими методами як осідання центрів тяжіння їх підошви. При балочних фундаментах або фундаментах у вигляді суцільних плит вирішують задачу розрахунку конструкцій на пружній (стискуваному) підставі, вважаючи S ( x, в ) = W ( x, в ), де S ( x, в ) — осідання поверхні грунту під фундаментом в крапці з координатами х і в що контактує з підошвою фундаменту, а W ( x, в ) — вертикальне переміщення точки підошви фундаменту з тими ж координатами. Рішення задачі засноване на розгляді системи двох рівнянь, що описують вигин конструкції споруди і осідання підстави при вантаженні його фундаментом. Спільне вирішення рівнянь вигину фундаментної балки або плити і осідання підстави виконується наближеними методами. При цьому широко використовуються ЕОМ(електронна обчислювальна машина). Застосовуючи метод ітерації (послідовного наближення), можна також отримувати рішення при складних закономірностях зміни властивостей грунтів О. с. (як по глибині, так і по протяжності), у тому числі і нелінійних. Особливі завдання розрахунку і проектування О. с. виникають у випадках, коли підстава складена: вічномерзлими грунтами (див. Багаторічномерзлі гірські породи ); грунтами підвищеної деформатівності (т.з. слабкими грунтами — іламі, мулистими і заторфованнимі); грунтами просадчиками і набрякають при замочуванні. Передача на О. с. навантаження від споруд зі свайними фундаментами (див. Палі, Свайний фундамент ) має також особливий характер, що враховується при розрахунку стійкості фундаментів. Проте нормативи граничних деформацій О. с. і при цій конструкції фундаменту зберігаються ті ж. Скельні породи використовуються як підстава переважно при будівництві транспортних (наприклад, опори мостів) і гідротехнічних (підстави гребель) споруд. При цьому враховують природну неоднорідність скельної підстави (складну орієнтованість шаруватої породи і відмінність механічних властивостей шарів), трещиноватость скельних грунтів і наявність в них в окремих випадках порожнеч (див. Карст ). При будівництві гідротехнічних споруд виникає необхідність боротьби з фільтрацією води в О. с., що вимагає ущільнення і закріплення грунтових підстав або цементації тріщинуватих скельних порід (див. Ущільнення грунтів ).

  Літ.: Флорін Ст А., Основи механіки грунтів, т. 1—2, Л. — М., 1959—61; Терцаги До., Теорія механіки грунтів, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1961; Маслов Н. Н., Основи механіки грунтів і інженерної геології, 2 видавництва, М., 1968: Підстави і фундаменти, М., 1970; Цитовіч Н. А., Механіка грунтів. Короткий курс, 2 видавництва, М., 1973.

  Н. А. Цитовіч, Р. С. Шеляпін.