Назначение фундаментов

Для чего нужен фундамент? Первое назначение! фундамента — воспринимать вес машины неравномерно передавать его на грунт. Машины, изготовленные из металла, имеют обычно большой вес и сравнительно малую площадь опорной поверхности на станине. Поэтому, чтобы машина не завязла в грунте и стояла ровно, под нее следует сделать твердое основание с большой площадью. Чаще всего такое основание делают из бетона или железобетона и называют фундаментом.

Фундамент должен иметь большую опорную площадь. Вес машины и самого фундамента, приходящийся на один квадратный сантиметр площади основания, должен быть меньше той нагрузки, которую выдерживает грунт. Величина этой нагрузки зависит от свойств грунта: для скалы она в несколько раз больше, чем для рыхлых грунтов.

Значение фундамента как опоры для машины можно пояснить наглядным примером, взятым из жизни. По рыхлому снегу тяжело ходить, ступни продавливают снеговой покров и глубоко увязают. Но стоит надеть лыжи, как положение меняется. Лыжи устойчиво стоят на снегу и не проваливаются. Это происходит потому, что тот же вес пешехода распределяется на значительно большую площадь, и, следовательно, на каждый квадратный сантиметр опоры приходится гораздо меньшая нагрузка.

Но почему нельзя при изготовлении машины сразу сделать площадь ее станины такой, чтобы не требовался фундамент? Это вызвало бы значительный расход металла, сделало бы машину очень тяжелой и неудобной для перевозки. Значительно проще и дешевле соорудить фундамент на месте. К тому же в разных местностях бывают разные грунты, и в зависимости от этого может потребоваться сооружение большего или меньшего фундамента.

Второе назначение  фундамента — воспринимать и гасить колебания, возникающие в машине. Происхождение колебаний различно. Часть из них возникает внутри самой машины из-за неуравновешенности отдельных деталей, другая часть является следствием рабочих нагрузок.

Проследим за работой ковочного приводного молота. Пока готовят нагретую заготовку, верхний боек молота поднят, и механизм не работает. Но вот повернут рычаг управления, боек скользит вниз, удар... Стоя вблизи, можно ощутить, как содрогнулась почва под ногами. Боек обрушился на поковку и обмял ее. Но так как по законам физики действие равно противодействию, то такой же удар испытывают и механизмы молота. Колебания, вызванные этими ударами, могут распространяться дальше, на конструкции здания, на соседние машины, могут даже нарушить их нормальную работу.

Сотрясения могут вызываться и тем, что в машине часть узлов совершает попеременные движения в одну и в другую сторону. Например, в строгальных станках стол вместе с обрабатываемой деталью совершает сначала рабочий ход, при котором снимается стружка, а затем возвращается в исходное положение. В поршневых компрессорах поршни все время движутся между двумя крайними положениями. Такое движение принято называть возвратно-поступательным. В момент изменения направления движения под действием сил инерции возникают колебания машины. Правильно сконструированный и качественно выполненный фундамент может значительно уменьшить колебания. Главным качеством фундамента, которое способствует уменьшению колебаний, является его вес, масса.

Приведем еще один пример. Все знают, как трудно вбить гвоздь в середину длинной доски, имеющей опоры только по краям. Под ударами молота доска дрожит и пригибается, не давая возможности загнать гвоздь. Чтобы все-таки выполнить работу, с обратной стороны доски подставляют какой-нибудь тяжелый предмет, например топор. После этого доска дрожит, но уже значительно меньше, и гвоздь легко входит в дерево. Чем помог здесь топор? Тем, что в месте возникновения колебаний была создана большая масса. Чем больше масса тела, тем меньшие колебания способна вызвать в нем одна и та же сила. Поэтому фундаменты крупных машин, работающих с большими ударами, представляют собой сложные сооружения весом в несколько сот тонн.

Бывает, что одной массы фундамента недостаточно, чтобы избавиться от колебаний. В таких случаях применяют дополнительные устройства, о которых рассказано в конце книги.

Наши рассуждения для наглядности несколько упрощены. На самом деле фундаменты рассчитывают по сложным формулам, принимая во внимание многие обстоятельства. Но монтажники имеют дело с готовым фундаментом, и поэтому вполне можно ограничиться этими общими рассуждениями.