2 .3. Реконструкція фундаментів

Необхідність у підсиленні фундаментів виникає у двох випадках:

• при недостатній несучій здатності ґрунту основи слід збільшити розміри підошви фундаменту та тим самим зменшити напруження в ґрунті;

• коли несуча здатність тіла самого фундаменту недостатня, виникає потреба зміцнити його.

З більшення розмірів підошви фундаменту може бути виконано за рахунок підведення залізобе-тонної плити (рис. 2.9).

Ц ей спосіб підсилення дещо складний у виконанні, тому в практиці підсилення фундаментів частіше викори-стовуються спосіб нарощуван-ня тіла фундаменту залізобе-тонними обоймами (рис. 2.10). Новий бетон (добетонування) зі старим (існуючої конструкції, що підсилюється) при відповід-ній підготовці (очищення від зруйнованого матеріалу та сміття, виготовлення насічки по контакту старого і нового бетонів, зволоження, ретель-ного укладання бетонної суміші й догляду за бетоном у період твердіння) утворює рівноміцний (з основним матеріалом) стик. Але при реконструкції фундаментів реалізувати необхідні умови рівноміцності стику та матеріалу складно, і гарантувати їх надійну роботу не можна. Тому при підсиленні фундаментів уважають, що тіло існуючого фундаменту та сорочка підсилення працюють не сумісно.

Приклад 2.1. На залізобетонний фундамент стаканного типу з глибиною закладання 1,95 м та розмірами в плані 1,8×1,8 м і висотою 1,8 м, який зведений на ґрунті з розрахунковим опором R=0,2 МПа, планується передавати момент M_n=80 кН^.м та поздовжню силу N_n=870 кН (зусилля віднесені до центра підошви фундаменту). Визначити можливість сприйняття фундаментом такого навантаження й за необхідності виконати його підсилення.

Оскільки ексцентриситет прикладання зовнішнього навантаження порівняно невеликий

м,

то в першому наближенні необхідну площу фундаменту визначимо із виразу

=5,04 м².

Якщо взяти а=1,8м, а b=3,0м, то А=а^.b=3,0 × 1,8=5,40 м²,

де _m – середня маса тіла фундаменту та ґрунту на його уступах;

H – глибина закладання фундаменту відносно поверхні чистої підлоги.

З умови раціонального співвідношення сторін підошви фундаменту а : b = 0,6 приймаємо розміри в плані 3,0 м х 1,8 м, тобто розвивати переріз підошви необхідно тільки в площині дії моменту.

Власна маса тіла фундаменту та ґрунту на його уступах

A = _mabH = 20×3,0×1,8×1,95 = 210,6 кН.

Повне нормативне навантаження на підошву фундаменту M_n,inf= 80 кН м; N_n,inf = 870 + 210,6 = 1080,6 кН.

Прийнята площа підошви фундаменту A = 3,0×1,8 = 5,4 м², момент опору W = 1,8×3,02²/6 = 2,7 м³.

Тоді при ексцентриситетові e₀ = M_n,inf/N_n,inf = 80/1080,6 = 0,074 м (що менше від а/30 = 0,1 м) визначимо крайовий тиск:

максимальний

кН/м² =0,2297 МПа< 1,2R =

= 1,2×0,2 = 0,24 МПа;

мінімальний

кПа =0,1705 МПа > 0;

середній

МПа = R = 0,2 Мпа.

Розміри підошви достатні, дотик ґрунту повний (немає відриву підошви фундаменту від ґрунту). При цьому необхідно конструктивно забезпечити умову, щоб розвинута за рахунок набетонування підошва працювала як один суцільний диск.

Збільшення площі спирання фундаменту на ґрунт, а значить, і суттєве зменшення напружень в останньому досягається шляхом перетворення окремо стоячих фундаментів під колони чи стовпи у стрічкові (рис. 2.11), а стрічкових — у суцільні (рис. 2.12). Монолітна залізобетонна плита підсилення може або підводитись знизу існуючого фундаменту, або з’єднуватись з існуючими конструкціями за допомогою штраби (рис. 2.11 та рис. 2.12).

Р адикальним способом зменшення тиску на ґрунт основи (в тому числі і передавання зусиль на нижче розміщені шари ґрунту з кращими фізико-механічними характери-стиками) є перетворення фундаментів неглибокого залягання в пальові. Таким чином можуть рекон-струюватись як окремо стоячі (рис. 2.13) та стрічкові (рис. 2.14), так і фундаменти у вигляді суцільних плит (рис. 2.15).

П ідсилення тіла ф ундаменту виконується залежно від виду можливого руйнування та матеріалу. Так, при недостатній міцності кам’яних конструкцій, висипанні швів кладки, розтріскуванні кладки тощо широко використо-вують метод ін’єктування кам’яної кладки (рис. 2.16). Для цього в част-ково зруйнованому фун-даменті просвердлюють отвори діаметром 12...20 мм, уставляють у ці отвори ін’єктори (перфоровані трубки зовнішнім діаметром — таким же, як і отвори), забивають тріщини на поверхні та проміжки навколо ін’єктора й закачують під тиском 2...4 атм. полімерцементний розчин. У цей розчин для пластифікації і збільшення міцності його добавляють до 15% (від ваги цементу) полівінілацетатну емульсію. Після закінчення тужавіння розчину монолітність та міцність кладки відновлюється. При поверхневому розміщенні дефектів і пошкоджень кладки фундаментів можливе використання закріплення й підсилення кам’яної кладки шляхом торкретування її очищеної від сміття та зруйнованих частинок поверхні цементним розчином.

Т іло залізобетонних фундаментів підсилюється, як правило, улаштуванням залізобетонних чи металевих обойм або сорочок (рис. 2.17). Ураховуючи агресивність середовища, в якому експлуатуються фундаменти, а також трудність доступу для огляду конструкцій, використання металевих елементів підсилення слід обмежувати і використовувати їх лише в окремих випадках при відповідному обґрунтуванні. При недостатній несучій здатності тіла фундаменту у вигляді суцільних плит їх також можна підсилити влаштуванням набетонування поверх існуючої конструкції (рис. 2.18). При цьому слід пам’ятати, що в умовах існуючої будівлі важко створити надійне з’єднання бетону існуючої конструкції та плити підсилення. Тому ці конструкції розраховують як такі, що працюють окремо, а зусилля між ними розподіляють пропорційно їх жорсткостям.