Умение устраивать основания и фундаменты появилось в глубокой древности и развивалось вместе с искусством постройки самих зданий и сооружений.
В древних рабовладельческих государствах — Египте, Ассирии, Греции, Риме, Китае, Индии, Урарту и других — за несколько тысяч лет до нашей эры возводились крупные здания и сооружения, передававшие большие давления на основание. Так, давление на основание пирамиды Хеопса (Хуфу), построенной в Египте более 4,5 тыс. лет тому назад и весящей около 6 млн. т, составляет в среднем 12 кГ/см2.
Строители Древней-Греции и Рима основывали здания и сооружения преимущественно на сплошных скальных грунтах. Такие рекомендации дает в своей книге «Об архитектуре» римский зодчий Витрувий (I в до н. э).
В эпоху феодализма трудом крепостных крестьян создавались замки, монастыри и города, для укрепления которых возводились высокие толстые стены и башни, передававшие значительное давление на основание. Примером таких сооружений может служить Московский Кремль, построенный из камня и кирпича в 1485— 1495 гг.
Крупнейший зодчий эпохи Возрождения Палладио в своем труде «Четыре книги об архитектуре» (1570 г.) предостерегал строителей от ошибок, касающихся устройства фундамента, так как они влекут за собой разрушение всего здания.
В России первое руководство по выбору оснований и устройству фундаментов появилось в первой четверти XVIII в.
Для строительства крупных железнодорожных мостов, развернувшегося в конце первой половины XIX в., потребовалось разработать научно обоснованные приемы устройства оснований и фундаментов.
Одним из основоположников науки об основаниях и фундаментах в России был инженер М.С. Волков, который в работах. «Об исследовании грунтов земли, производимом в строительном искусстве» (1835 г.) и «Об основаниях каменных зданий» (1840 г.) дал стройную теорию оснований и фундаментов, схема и порядок изложения которой в основном сохранились до настоящего времени.
Первый систематический курс по основаниям и фундаментам, составленный проф. В.М. Карловичем, был издан в 1896 г.
Приближенное решение задачи об определении минимальной глубины заложения фундамента из условий прочности основания впервые было дано в 60-х годах прошлого столетия проф. Г.Е. Паукером. Этот же вопрос был подвергнут экспериментальному исследованию проф. В. И. Курдюмовым, который установил, что при вдавливании жесткого фундамента в сыпучий грунт в последнем образуются криволинейные поверхности скольжения. Опыты Kypдюмова описаны в его труде «О сопротивлении естественных оснований», изданном в 1889 г.
Новый строительный материал — железобетон, появившийся в конце XIX в., вскоре стал применяться для изготовления свай, опускных колодцев, кессонов, фундаментных плит и других конструкций. Это позволило решить многие важные задачи фундаментостроения.
Значительной проблемой в XX столетии являлось создание теории расчета оснований и фундаментов.
В 1914 г. проф. П.А. Минаев на основе экспериментальных работ показал возможность применения теории упругих тел для определения напряжений и деформаций в сыпучих телах. Это позволило использовать теорию упругости в качестве теоретической базы механики грунтов. Этому также способствовала работа проф. К. Терцаги «Строительная механика грунтов на физической основе».
В России механика грунтов получила большое развитие в связи с огромными задачами, поставленными перед строителями планами развития народного хозяйства. Для выполнения их потребовалось решить многие сложные проблемы фундаментостроения.
В 1923 г. вышла работа проф. Н.П. Пузыревского «Расчеты фундаментов», в которой описаны проведенные им исследования применения теории упругости к расчету оснований и выведена формула для определения безопасного давления на грунт.
С 30-х годов механика грунтов выделилась как самостоятельная дисциплина. В 1934 г. был издан первый учебник проф. Н.А. Цытовича «Основы механики грунтов».
На дальнейшее развитие методов расчета оснований, базирующихся на теории упругости и теории сыпучей среды, большое влияние оказали исследования советских ученых Н.М. Герсеванова, Н.А. Цытовича, Н. Н. Маслова, В.А. Флорина, В.В. Соколовского, М.И. Горбунова-Посадова, В.Г. Березанцева, Е.Ф. Винокурова, К.Е. Егорова, М.Н. Гольдштейна, М.В. Малышева и др. В своей работе «Динамика грунтовой массы» (1931—1947 гг.) проф. Н.М. Герсеванов разработал теорию уплотнения грунтовой массы, которая послужила основой для разработки различных методов расчета осадок.
Методы расчета фундаментов при действии на них динамических нагрузок разработаны проф. Н.П. Павлюком, Д.Д. Барканом, О.Л. Савиновым и др.
Проблемы возведения сооружений в особо сложных грунтовых условиях получили решение в трудах Ю.М. Абелева, Н.Я. Денисова, Г.М. Лемизе (на лёссовидных просадочных грунтах), М.И. Сумгина, Н.А. Цытовича (на многолетнемерзлых грунтах), Б.Д. Васильева (на неравномерно сжимаемых грунтах), Д.Е. Польшина (на илах) и в трудах других ученых.
Различные способы искусственного закрепления грунтов разработаны Б.А. Ржаницыным, В.В. Аскалоновым, И.М. Литвиновым и В.С. Подьяконовым.
Изучению физико-механических свойств грунтов посвящены работы Г.И. Покровского, Н.Я. Денисова, М.Н. Гольдштейна, И.И. Черкасова и др.
Значительный вклад в развитие фундаментостроения сделал В.К. Дмоховский — автор известного курса оснований и фундаментов и консультант большинства крупнейших строек первых пятилеток.
В настоящее время в фундаментостроении нашли применение новые прогрессивные конструкции — сборные железобетонные фундаменты под стены и колонны, фундаменты из коротких свай, глубокие фундаменты в виде сборных бетонных и железобетонных полых свай большого диаметра, сборные железобетонные подпорные стенки и др.
В последние годы стали широко применяться и новые методы возведения фундаментов, что оказалось возможным в результате создания новых типов строительных машин. К таким методам относятся: гидромеханизация кессонных работ, применение иглофильтровых установок для водопонижения, электроосушение, применение вибраторов для буровых работ, для погружения и извлечения свай, завинчивание свай, трамбование слабых грунтов для увеличения их несущей способности, термическая обработка лёссовых грунтов для устранения их просадочных свойств и др.
Больших успехов советские строители достигли в области выправления и передвижки зданий и других сооружений. Наиболее интересными работами, выполненными под руководством Э.М. Генделя, можно считать передвижку глазной больницы на ул. Горького и двух больших зданий на Комсомольском проспекте в Москве, а также выправление минарета в Самарканде.
Творческое содружество специалистов России и стран народной демократии привело к новым достижениям в фундаментостроении.
Координация научно-исследовательских работ по механике грунтов и фундаментостроению возложена на Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений.
Следует отметить, что нормативные материалы по проектированию оснований и фундаментов в России являются наиболее прогрессивными по сравнению с материалами зарубежных стран и отражают результаты научных достижений в этой области. В настоящее время в их основу положен метод расчета по предельным состояниям, который дает наиболее экономичное решение.
Советская наука об устройстве фундаментов занимает ведущее место в мире, о чем свидетельствуют доклады, сделанные советскими учеными на международных конгрессах по механике грунтов и фундаментостроению, и большой интерес, проявленный к этим работам со стороны зарубежных ученых. Характерной чертой этих исследований, охватывающих все основные проблемы фундаментостроения, является тесная связь теории с экспериментом и с практикой строительства.
Главная