8.3. Вывод.

При реконструкции после надстройки двух этажей требуется усиление фундаментов. Усиление фундаментов выполняется путем уширения их подошвы на величину равную 0,6м. Конструктивно уширение выполняется банкетами.

Рис. 8.1. Схема к определению значения

усредненного модуля деформации Е_m

9. Усиление фундаментов мелкого заложения сваями

В тех случаях, когда увеличение подошв существующих фундаментов не может быть применено или его применение нецелесообразно, следует рассматривать варианты усиления путем подводки свай под подошву фундамента или выносными сваями. Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи устраивают как с каждой его стороны, так и с одной, а для отдельных – как по периметру, так и с противоположных сторон фундамента. Сваи, которые подводят под подошву фундамента, можно размещать в один, несколько рядов или группами (кустами) в зависимости от конструкции фундамента. Оголовки свай и фундамент объединяют ростверком.

Наиболее распространенными типами свай для усиления фундаментов мелкого заложения являются:

- разнообразные набивные сваи, в том числе сваи устроенные с помощью пневматических пробойников импульсно-ударного действия, винтовым продавливанием скважин спиралеподобным снарядом, с использованием разрядно-импульсной технологии (РИТ) и др.;

- буроинъекционные сваи;

- вдавливаемые многосекционные сваи, например типа «Мега», из сборных железобетонных элементов длиной 80…100см и размерами 20х20см и 30х30см в сечении, которые имеют сквозной канал по оси элемента диаметром 75…100мм, или из сваренных между собой металлических труб.

Несущую способность сваи усиления определяют расчетом и обязательно также уточняют по результатам статических испытаний. Количество свай, которое необходимо для усиления фундамента, определяют делением общей нагрузки, передаваемой на фундамент, N, на расчетную нагрузку, допускаемую на одну сваю P:

n=N/P (9.1)

Расчетная нагрузка, допускаемую на сваю определяется из выражения:

P=F_d/γ_n, (9.2)

где: γ_n –коэффициент надежности по грунту, при определении значения F_d аналитическим путем значение γ_n=1,4.

F_d - несущая способность сваи.

F_d = g_c×(g_cR×R×A + u×åg_cf×f_i×h_i) (9.3)

где: g_c,×g_cR, g_cf×- коэффициенты условий работы сваи, грунта под подошвой и по боковой поверхности (табл. 9.1);

R – расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи, кН/м² (табл. 9.2), для свай- стоек принимается равным 20000кН/м²;

A и u – площадь (м²) и периметр (м) поперечного сечения сваи;

h_i – толщина условного слоя, на которые делятся ИГЭ, пройденные сваей, принимается не более 2,0м;

f_i×- расчетное сопротивление трению грунта по боковой поверхности сваи, кН/м² (таблица 9.3).

Несущая способность свай, устраиваемых в стесненных условиях, в некоторой степени зависит от технологии их устройства.

Так для многосекционных свай несущую способность определяют по формуле:

F_d= m₁F_d^'/k_n (9.4)

где: m₁ – коэффициент условий работы многосекционной сваи;

k_n=1,1 – коэффициент надежности для многосекционной сваи.

F_d^' – несущая способность сваи, размеры которой равны размерам многосекционной сваи, определяется по формуле (9.3).

При использовании буроинъекционных свай для усиления фундаментов их рассчитывают по прочности материала. Такие сваи рассматривают как упругий стержень с начальным прогибом, который жестко защемлен в грунт в сечении, где модуль деформации грунта Е≥5МПа. При этом учитывают возможность потери ею устойчивости от продольного изгиба в слабых грунтах с Е≤5МПа. Устойчивость этих свай определяется отношением:

α=Р/Р_кр (9.5)

где: Р – нагрузка на сваю, принятая с учетом условий прочности материала ствола для сваи-стойки или сопротивления по боковой поверхности грунта для висячей сваи, кН;

Р_кр – критическая нагрузка, вызывающая продольный изгиб свай, кН.

Критическая нагрузка вычисляется по формуле:

Р_кр=2 (9.6)

где: k – коэффициент постели основания в горизонтальном направлении т/м³, определяемый по результатам прессиометрических испытаний слоя слабого грунта;

d – диаметр сваи;

Е – модуль общей деформации материала сваи;

I – приведенный момент инерции сечения, м⁴.

Учитывая неоднородность сложения грунтов необходимо вводить в расчет коэффициент запаса на устойчивость, равный не менее 3. Устойчивость считается обеспеченной при выполнении условия α≤1/3.

При использовании погружения свай вдавливанием с упором в существующие конструктивные элементы здания выходят из условия:

mgQ₁≥N_дмк≥F_d (9.7)

где: m – коэффициент надежности, который принимают равным 0,5…0,7;

g=9,8м/с² – ускорение свободного падения;

Q₁ – нормативная масса строительных конструкций, (собственная масса существующего фундамента, стен и т.д.), которые расположены расчетном участке фундамента выше упора домкрата;

N_дмк – предельное усилие вдавливания свай;

F_d – несущая способность сваи.

Для участка фундамента, на котором вдавливают сваи одновременно несколькими домкратами, выражение (9.7) имеет такой вид:

mgQ_n≥N_дмк·n≥F_d·n (9.8)

где: Q_n – нормативная масса строительных конструкций, которая приходится на расчетный участок фундамента, который усиливают;

n – количество домкратов (свай).

Предельная реактивная нагрузка на упорные элементы обуславливается прочностью материалов (кирпичная кладка, бетон и т.д.) и конструктивными особенностями упорного элемента с учетом его износа. Расчетная предельная нагрузка на упорный элемент должна удовлетворять условию:

m₂N₀≥m₁m₃F_d (9.9)

где: m₂ – коэффициент условий работы упорного элемента и сваи (m₂=0,9);

N₀ – расчетная предельная нагрузка на упорный элемент и сваи;

m₁ – коэффициент условий работы многосекционной сваи (для железобетонной сваи с болтовым давлением - m₁=1,0; для металлической трубчатой или коробчатой сваи со штыревым соединением - m₁=0,95);

m₃ – коэффициент, который учитывает усилие вдавливания многосекционной сваи (m₃=1,2).

Коэффициенты условий работы грунта под подошвой и по боковой поверхности сваи

Таблица 9.1

№ п/п	Виды свай и технология их устройства	gc	gcR	gcf×
1	Забивные и вдавливаемые призматические и цилиндрические сваи; сплошные и с полостью, закрытой снизу	1,0	1,0	1,0
2	Забивные и вдавливаемые сваи с полостью, открытой с нижнего торца а) с диаметром полости ≤0,4м б) тоже 0,4…0,8м	1,0 1,0	1,0 0,7	1,0 1,0
3	Буровые без уширения и с уширением пяты, изготовленные: а) при отсутствии воды в скважине (сухим способом) б) под водой или глинистым раствором	1,0 0,9	1,0 0,9	0,7 0,6

Расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи

Таблица 9.2

Глубина подошвы сваи от природного рельефа, zсв, м	Расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи, R, кН/м2
	для песчаных грунтов средней плотности
	гравели-стых	крупных	-	средней крупности	мелких	пыле-ватых	-
	для пылевато-глинистых грунтов с IL
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
3	7500	6600/4000	3000	3100/2000	2000/1200	1100	600
4	8300	6800/5100	3800	3200/2500	2100/1600	1250	700
5	8800	7000/6200	4000	3400/2800	2200/2000	1300	800
7	9700	7300/6300	4300	3700/3300	2400/2200	1400	850
10	10500	7700/7300	5000	4000/3500	2600/2400	1500	900
15	11700	8200/7500	5600	4400/4000	2900	1650	1000
20	12600	8500	6200	4800/4500	3200	1800	1100
25	13400	9000	6800	5200	3500	1950	1200

Примечания: 1. Над чертой – для песчаных грунтов, под чертой – для пылевато-глинистых.

2. Для плотных песчаных грунтов значения, R, следует повышать на 60%, но не более чем на 2000кН/м².

Расчетное сопротивление трению грунта по боковой поверхности сваи

Таблица 9.3

Средняя глубина слоя от природного рельефа, zi, м	Расчетное сопротивление по боковой поверхности, fi, кН/м2
	для песчаных грунтов средней плотности
	средней крупности	мелких	пыле-ватых	-	-	-	-
	для пылевато-глинистых грунтов с IL
	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8		1,0
2	42	30	21	17	12	5		4
4	53	38	27	22	16	8		5
6	58	42	31	25	18	8		6
8	62	44	33	26	19	8		6
10	65	46	34	27	19	8		6
15	72	51	38	28	20	8		6
20	79	56	41	30	20	8		6

Примечания: 1. Расчетное сопротивление определяется для условных слоев, h_i, толщиной не более 2м.

2. Расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи, f_i, для плотных песчаных грунтов следует повышать на 30%, а для пылевато-глинистых при e<0,55 – на 15%.