Непрерывны фундаменты каменных строений
Непрерывные фундаменты имеют вид степ, расположенных ниже горизонта земли и стоящих непосредственно на поверхности основания.
Глубина заложения подошвы таких фундаментов должна быть более глубины промерзания грунта, так что в северной полосе бывш. Союза она не должна быть не менее 1,8—2,0, кроме случаев устройства их на скале и на чистом песчаном грунте.
Вид непрерывных фундаментов в их поперечном сечении зависит: а) от свойств основания и тяжести сооружения, b) от материала, из которого кладется фундамент, с) от направления равнодействующей сил, действующих на фундамент от сооружения, и d) от особенностей конструкции здания (подвалы, межевые стены и т. под.). Вообще профили фундаментов могут быть разделены на: а) симметричные и b) несимметричные по отношению к вертикальной оси.
а) Фундаменты с симметричным профилем. Симметричный профиль фундаменты имеют в тех случаях, когда равнодействующая давления стены близка к вертикали и или совпадает с осью фундамента, или не выходит из средней трети его ширины, притом только в строениях, возводимых не на меже и не вплотную к существующей постройке. Простейший вид симметричного фундамента прямоугольник (фиг. 129) или два прямоугольника (фиг. 130), из которых нижний (М) имеет высоту 25—35 см. (6—8 вершков) и ширину — на 10—20 см (2—4 вершка) более верхнего (N); такой профиль фундаментам дается тогда, когда основание представляет значительное сопротивление нагрузке и когда грузность сооружения не велика (при не очень высоких постройках). Эти фундаменты должны быть сложены из постелистого камня (напр., бутовой плиты, кирпича-железняка и пр.), допускающего некоторую правильность и кладке и перевязке.
Если основание слабо или сооружение очень грузно, то для передачи давления на большую поверхность основания прибегают к уширению подошвы фундамента; в этих случаях фундамент получает пил трапеции (фиг. 131), или с трапеции прямоугольником (фиг. 132); при этом уширение должно ограничиваться предельным заложением откосов а = 2/3h.
Таким образом, если нагрузка на 1 кв. см подошвы стены mn (фиг. 131 и 132) равна Q, а предельная допускаемая нагрузка (прочное сопротивление) на 1 кв. см поверхностей основания R, где Q > R, то для равновесия необходимо, чтобы
где l — ширина подошвы стены и L — ширина подошвы фундамента; а так как L = 2 а + l и
Так определяется глубина заложения подошвы фундамента по данной нагрузке и по прочному сопротивлению основания, при условии наибольшего уширения подошвы фундамента; если бы h оказалось менее глубины промерзания (напр., менее 1,8 м), то, заложив подошву фундамента на глубине 1,8 м, мы получим возможные заложения откосов его, т. е. менее 2/3h.
Превосходить предельные заложения откосов при уширении фундаментов ни в коем случае не следует, так как это может повести к тому, что под влиянием неравномерной передачи давления некоторые части фундамента, напр. P (фиг. 133), отколятся и тем самым вызовут неравномерную осадку фундамента, что, в свою очередь, может повлечь неравномерную осадку, наклонение и даже разрушение покоящейся на нем стены.
Представленный на фиг. 131 и 132 профиль дают также фундаментам, складываемым из рваного или булыжного камня для придания кладке большей устойчивости. Если же фундаменты кладут из плиты, то при уширении книзу, иногда, для облегчения кладки, откосы их выделываются двумя, тремя или более уступами (фиг. 134); при этом первый снизу уступ представляет, как и в предыдущих случаях, обрез в 5—9 см (1—2 вершка) шириною, а остальные располагаются так, чтобы они вычерчивались вне наклонных ас и bd, представляющих откосы, рассчитанные без уступов.
Уширение подошвы фундамента представляет один из лучших способов для достижения равномерной осадки стен здания, когда они являются не одинаково грузными. Так, например, если приходится возвести дом, который в одной части имеет два этажа, а в другой — четыре (фиг. 135), то очевидно стены последней части будут более грузными, и давление от них на основание будет больше, чем от стен двухэтажной части; для того, чтобы осадка их была приблизительно одинакова, необходимо давление стен четырехэтажкой части В распределить на большую поверхность основания так, чтобы нагрузка на 1 кв. см поверхности основания была и тут, и там одинакова.
Пусть P — вес 1 пог. см (по фасаду) стены четырехэтажной части здания, р — вес 1 пог. см стены двухэтажной части здания, I — ширина подошвы фундамента низкой части здания и L — ширина подошвы фундамента высокой части здания.
Нагрузка на 1 кв. см основания будет: под стенами низкой части:
т. е. ширина подошвы фундамента под более грузною частью стены должна равняться произведению его ширины под более легкою частью на отношение между весами погонной единицы более грузной и менее грузной части стены.
Уравнивание давления, передаваемого на единицу поверхности основания сооружением в разных его частях, имеет весьма важное значение в отношении сохранения целости сооружения, так как при несоблюдении
этого условия происходит неравномерная осадка, вызывающая образование трещин в стенах; эти трещины чаще всего проходят через перемычки окон, ближайших к более осевшей части стены (фиг. 136).
Кроме того, при неравномерной осадке происходит нарушение горизонтальности полов и потолков, перекашивание окон и дверей, трещины в сводах и прочие серьезные повреждения постройки. Конечно, все эти явления имеют место в тем более резкой форме, чем слабее и сжимаемее основание.
б) Фундаменты с несимметричным профилем. Фундаменты получают несимметричный относительно вертикальной оси профиль и тех случаях, когда равнодействующая давлений имеет наклонное направление, или же, будучи вертикальною, выходит из пределов средней трети ширины подошвы фундамента симметричного профиля, или, наконец, когда строение возводится на меже с соседом, строится вплотную к существующему зданию или имеет жилые подвалы. Рассмотрим все эти случаи.
1. Если, благодаря особым условиям конструкции, равнодействующая нагрузка R выходит за пределы средней трети ширины подошвы симметричного фундамента abсd (фиг. 137), то для более равномерной передачи давления основанию полезно уширить подошву фундамента в ту сторону, ближе к которой проходит равнодействующая R, вследствие чего фундамент примет вид abce.
2. Если, вследствие действия на стену каких-нибудь сил, имеющих не вертикальное направление, равнодействующая R будет так же наклонна, то фундамент следует уширить в сторону уклона равнодействующей настолько, чтобы последняя пересекала подошву фундамента по возможности ближе к средине ее ширины и, во всяком случае, в ее средней трети (фиг. 138).
3. Когда сооружение возводится на меже соседнего участка, то строитель не имеет права выходить за границы участка ни выше, ни ниже поверхности земли; вот почему и в этом случае фундамент получает несимметричный профиль (фиг. 139), ограничиваясь к стороне межи вертикальною плоскостью и уширяясь к стороне постройки настолько, чтобы нагрузка па единицу поверхности основания не превышала заданной формы, и в то же время, чтобы равнодействующая R не выходила из пределов средней трети ширины подошвы ab.
4. Фундаменты получают несимметричную форму еще в тех случаях, когда они поддерживают стены, примыкающие одной стороной к жилому подвалу; при этом внутренняя боковая поверхность фундамента образует частью своей высоты стену подвала, а потому не может иметь ни уклона, ни уступов (фиг. 140). Для того, чтобы здесь равнодействующая давления R прошла по возможности ближе к средине ширины подошвы, фундаменту дают уширение внутрь постройки уступом ниже пола подвала; если же тут получается слишком большое заложение уширения или если можно опасаться выпирания или промерзания грунта основания внутри подвала, то на всем протяжении, где такие подвалы имеются, подошву фундамента опускают несколько глубже, напр., до уровня ab’ на практике, при многоэтажных зданиях и условиях ленинградского грунта, углубление в 0,55—0,7 м ниже пола жилого подвала обыкновенно бывает вполне достаточным. Устройство же жилых подвалов также может вызвать необходимость устройства несимметричных фундаментов, когда уширением их внутрь не желают стеснять их внутреннего пространства.
Уже выше было сказано, что, при возведении тяжелых, многоэтажных зданий на материке, представляющем грунт сжимаемый и размываемый, осадка становится неизбежною и притом осадка эта часто продолжается до 3—4 лет, достигая значительной величины. Последствия этой осадки особенно резко выражаются на межевых частях зданий, обусловливая появление здесь трещин, более или менее опасных для сооружения. Явление это вызывается неравномерностью осадки зданий у межевых стен и возможностью возобновления здесь осадки при постройке соседнего дома.
в) Предохранение межевых стен от неравномерной осадки. При возведении стены на меже следует различать два случая: А) когда со стороны соседа на меже нет каменной постройки, но она может быть здесь возведена впоследствии, и Б) когда такая постройка уже существует. В обоих случаях, как уже указывалось, устраиваются несимметричные фундаменты.
А. Если со стороны соседа к меже не прилегает никакого каменного строения, но можно ожидать, что впоследствии оно здесь будет возведено, то следует принимать меры к обеспечению возводимой постройки с самого начала от неравномерной осадки межевой стены, равнодействующая нагрузки которой всегда будет проходить ближе к ребру b (фиг. 139), лежащему к стороне соседнего участка. Вследствие последнего обстоятельства межевая стена будет стремиться принять наклонное к соседу положение, отделившись от перпендикулярно к ней расположенных стен; если же эта межевая стена хорошо связана железными скреплениями с перпендикулярными к ней стенами, она под влиянием неправильной осадки может дать в верхней части некоторый выгиб к стороне соседа с трещинами у перпендикулярных стен и на средине; если, наконец, из опасения таких деформаций не было сделано достаточного уширения фундамента к внутренней стороне постройки, межевая стена будет садиться более других стен, что вызовет трещины по ближайшим к углам перемычкам (фиг. 141). Затем, впоследствии, когда сосед начнет строить вплотную к меже свою постройку, явится опасность дальнейшей осадки межевой стены: во-первых, если фундаментные рвы соседней постройки будут глубже подошвы фундамента межевой стены, то из-под нее некоторая часть грунта может быть выперта или вымыта грунтовыми водами; во-вторых, при осадке вновь построенного дома соседа, вследствие трения и сжатия грунта, наша межевая стена может дать значительную осадку. При этом очень часто получаются серьезные повреждения в здании, например — трещины по перемычкам не только ближайших к соседу окон, но и по середине фасада (фаг. 142), разрушение перемычек и т. п.
Обеспечить межевую стену и всю постройку от вышеописанных явлений можно следующими способами:
а) углублением фундамента межевой стены на 0,35—0,7 м более остальных (фиг. 143); способ этот, однако, только уменьшает, но не исключает возможности углубления соседнего фундамента на еще большую глубину, а также не устраняет возможности осадки здания от трения о межевую стену впоследствии построенного соседнего дома;
б) увеличением сопротивления основания под межевою стеною; лучшим средством для этого будет — забивка ряда круглых свай 1 с насадкою S по самой меже (фиг. 144), или забивка свай в 2—3 ряда (фиг. 145), но так, чтобы в ряду, ближайшем к меже, сваи были расположены гуще, чем в остальных; на сваях затем устраивается бетонный или деревянный ростверк; укрепляя так основание, его следует оградить еще хотя неглубоким 1,5—2 м рядом шпунтовых досок k; этот способ, если только он может быть применен по свойствам грунта, дает отличные результаты, но значительно повышает стоимость устройства основания;
в) наконец, можно ограничиться забивкою под межевой край подошвы фундамента шпунтового ряда из 6—7-сантиметровых досок, длиною 1,5—2 м (фиг. 146, а), связав их вверху схватками bb; такой ряд, несколько увеличивая сопротивление основания, в то же время предохраняет его от выпирания и вымывания грунта в случае, если при постройке соседнего дома будут отрыты рвы глубже нашего фундамента.
Б. Когда па участке соседа, пилотную к меже, на которой должна быть возведена стена строящегося дома, уже находится каменная постройка, влияние этой последней на строящийся дом будет заключаться, во-первых, в том, что осадка его межевой степы будет несколько задержана, во-вторых, — в том, что межевая стена соседа, под влиянием осадки строящегося дома, может отклониться от вертикального положения и навалиться на межевую стену вновь возводимого дома и, в-третьих, в случае недостаточной прочности и устойчивости соседней постройки и, особенно при малой глубине ее межевого фундамента, стена соседа может грозить обрушением, или, по крайней мере, большою осадкою, которая повлечет серьезные повреждения в соседнем доме.
Задержанная осадка межевой стены представляет довольно большие неудобства, так как может вызвать сквозные трещины в строящемся доме; трещины эти обыкновенно имеют наклонное направление, снизу вверх удаляясь от дома соседа (фиг. 147), и чаще всего проходят через перемычки одного вертикального ряда окон. Одновременно такие же трещины, но снизу вверх приближающиеся к меже, замечаются и в первых лицевых стенах старого дома; последние происходят от того, что новая межевая стена, при своей осадке, увлекает старую. Кроме трещин в стенах обыкновенно при этом наблюдаются и трещины в потолках, вследствие их перекашивания.
Наваливание стены соседа на межевую стену вновь строящегося дома происходит вследствие тех же причин увлечения межевой стены старою дома осадкою нового здания. При этом соседняя межевая стена садится наружною частью больше, чем внутреннею, и потому может принять наклонное к новому дому положение (фиг. 148). Само по себе такое наваливание обыкновенно не представляет опасности для устойчивости нового дома, но оно, все-таки, нежелательно, так как изменяет условия его равновесия.
Для того, чтобы избегнуть только-что описанных вредных влияний соседней постройки, можно принять следующие меры:
а) уменьшить трение между двумя межевыми степами прокладками, вертикально-прибитых к соседней стене досок, промазанных дегтем;
б) еще лучше возводить новую межевую стену с промежутком (отступкою) в 10—15 см от старой, наблюдая, чтобы промежуток этот не засорялся мусором и раствором;
в) чтобы уменьшить осадку старого фундамента, при возведении нового должно принять следующие меры предосторожности по отрывке фундаментного рва для межевой стены — забить по меже, вплотную к фундаменту соседа, короткие (на 0,35 — 0,7 м длиннее глубины рва) 6,3-сантиметровые (2,5-дюймовые) доски, заостренные снизу (фиг. 149 g); доски эти следует осмолить; если новый фундамент должен быть глубже старого, то доски следует взять шпунтовые и забивать их тогда, когда ров отрыт, на глубину, же превосходящую глубины соседнего фундамента (на уровне cd, фиг. 149), дальнейшее же углубление рва (до fe) произвести после забивки шпунтовых досок. Если грунт песчаный или иной подвижной, то, после устройства фундамента, следует тщательно забить песком промежутки между досками g и обоими фундаментами.
Когда, помимо возможности задержания осадки и наваливания чужой стены, существует еще и опасность разрушения, обвала или хотя бы сильного повреждения примыкающих к меже частей соседнего здания, тогда вышеуказанными мерами ограничиться нельзя, а следует принять еще некоторые меры предосторожности, заключающиеся в укреплении старой стены временными подпорками и в отрывке рва для фундамента межевой стены участками не более 2—3 м длины, для того, чтобы такими же участками последовательно бурить фундамент, начиная отрывку смежного участка рва лишь, тогда, когда в предыдущем фундамент забучен на 0,7—1,5 м высоты.
Кроме того могут быть приняты следующие меры:
a) Если фундамент соседа недостаточно глубоко заложен и слаб, но грунт основания довольно крепок и не плывуч, а только местами вываливающийся из-под соседнего фундамента, можно, отрыв участок рва асbd длиною по меже не более 2 м и глубиною 20—30 см более глубины вновь устраиваемого фундамента, насыпать па дно его слой песку в 20—30 см, подбивая его во все пустоты g (фиг. 150) под старым фундаментом, и тогда приступить к кладке нового фундамента, постепенно заполняя песком промежуток между старым и новым фундаментом. Песок, как известно, имеет свойство выпираться из-под стоящей на нем тяжести, вследствие чего он плотно заполнит пустоты под старым фундаментом и в значительной мере предупредит осадку стен старого дома. Точно также поступают и со следующими участками фундамента.
При атом предыдущие участки полезно подвергать действию искусственной нагрузки. Для ускорений работы можно сразу отрыть и забучивать несколько участков, но с промежутками, равными им по длине.
б) Если фундамент соседа очень слаб или грунт очень подвижен, плывуч и сжимаем, то, ведя отрывку рва и бучение межевого фундамента участками, следует оградить себя от старого фундамента досчатым шпунтовым рядом, забитым па 0,7—1,5 м ниже дна рва, причем, если новый фундамент должен быть глубже старого, то работа производится так, как было описано выше: в видах же предупреждении выпирания шпунтового ряда в сторону нового рва его распирают брусчатыми распорками mm (фиг. 151), упирающимися в горизонтальные доски п и к; распорки и доски вынимаются постепенно, по мере возведения фундамента, и заменяются клиньями и песком, который плотно затрамбовывается во все промежутки.
в) Если от ожидаемого движения фундамента можно опасаться за устойчивость межевой стены соседнего дома, то ее подпирают со стороны постройки наклонно поставленными бревнами (фиг. 152 р, r); верхние концы их упираются в неглубокие гнезда, вырубленные в старой стене, а нижние — в землю, чтобы лучше закрепить эти последние, иногда позади их в землю вбивают толстые колья k, k и расклинивают клиньями z. Если стена соседнего дома очень ненадежна, то следует принять еще большие предосторожности: заложив фундаменты под все стены, кроме межевой, следует подвести их пилотную к старому дому (в местах а, b, с фиг. 153), оставив штрабы по сторонам, для соединения ранее сложенных частей фундамента с возводимым позже под межевую стену; когда будут выбучены псе фундаменты, кроме межевого, приступают к кладке слеп и, только выведи эти последние на некоторую высоту (иногда — на один — два этажа) и расперев межевую степу старого дома большим количеством распорок kk, упертых в уже выведенные участки стел нового дома, приступают к отрывке и бучению фундамента иод межевую степу (пунктир abc), соблюдая при этом все ранее указанные меры предосторожности.
В строительной практике иногда случается при постройке дома на меже, вплотную к старому дому соседа, натыкаться на фундаменты соседнего дома, выпущенные уступами или откосом на участок новой постройки (фиг. 154). В этих случаях следует или притти к соглашению с соседом об удалении части abc его фундамента, выступающей на чужой участок, или, если такого соглашения не последует, строить фундамент и стену (В — пунктир) с такою отступкою, чтобы они не захватывали соседнего фундамента.
г) Разгрузные и обратные арки. Если основание в каком-нибудь месте пересекается нешироким участком слабою грунта (фиг. 155) или, если ниже фундамента или в его нижней части проходит сточная труба, дренажная линия и пр. (фиг. 156), то такие места перекрываются расположенными над ними в толще фундамента разгрузными арками (А). Пяты этих арок поднимаются тем выше над подошвою фундамента, чем слабее основание; пространство под аркою заполняется песком. Разгрузные арки складываются из кирпича-железняка на цементном растворе; толщина их — в 2—3 кирпича, в зависимости от пролета; ширина арки равна ширине фундамента. Подъем им дают тем больший, чем меньший горизонтальный распор (R) желают получить.
Такие же разгрузные арки устраиваются и в тех случаях, когда фундамент основывается на отдельных опорах, напр., на опускных колодцах (фиг. 157); как было уже сказано, в этих случаях арки полезно закладывать ниже глубины промерзания грунта или, при известных условиях, выше горизонта земли, напр., когда желают иметь под зданием хорошо проветриваемое и освещаемое, доступное осмотру подполье (фиг. 158). Крайние устои в этих случаях должны быть значительно толще средних: устойчивость их повернется но правилам строительной механики.
Когда и стеках нижнего этажа здания имеются большие отверстия, например, воротные проезды, магазинные витрины и пр., тогда фундамент, под ними расположенный, является вовсе не нагруженным, вследствие чего он мог бы быть здесь выперт вверх отпором грунта, причем в фундаменте появились бы трещины ab, a1b1 (фиг. 159), а части его M и N дали бы большую осадку, чем соседние, вследствие большей их нагруженности; от этого и в стенах здания могли бы произойти трещины.
Для предотвращения таких явлений под широкими (с шириною выше 1,8—2,0 м) проемами устраивают в фундаментах обратные арки R, складываемые из кирпича-железняка на гидравлическом растворе. Толщина их делается в 1,5—2,5 кирпича; пяты закладываются под краями проема на 20—35 см ниже горизонта земли; кладка обратных арок ведется от средины к пятам, по выровненной цементным раствором поверхности бута, заменяющей кружала. Ширина арки равна ширине фундамента; сверху до горизонта земли или на 15—20 см ниже его арки забучиваются плитою или другим бутовым материалом на гидравлическом растворе.
Источник