2.3. Перевірка достатності розмірів фундаментів, що експлуатуються.

В зв’язку з тим, що при проведенні додаткових інженерно-геологічних вишукувань одержані уточнені дані про будову ґрунтової основи та характеристики окремих ІГЕ, необхідно виконати перевірні розрахунки основ фундаментів. При цьому враховується, що проведеним шурфуванням під фундаментами підтверджена відповідність прийнятих в проекті розмірів його натурі та класу бетону, арматури і конструктивного рішення в цілому. Вважаємо, що при цьому дефектів конструкції фундаментів при візуальному огляді не виявлено.

Конструктивне рішення будівлі (споруди) також відповідає прийнятому в проекті. Тому збір навантажень, що діють на рівні верхнього уступу фундаментів, приведений в проекті та при контрольних розрахунках дає практично одинакові результати.

Розглянемо найбільш характерний для будівлі (споруди) фундамент: стовпчастий під колону, що виконаний в монолітному (збірному) залізобетоні: клас бетону – В15 (чи інше), клас арматури: робочої А-ІІІ, монтажної А-І (чи інше). Необхідно привести схематичний переріз по ширині фундаменту (на ескізному малюнку показати основні розміри фундаменту та наземної конструкції, що на неї опирається). При цьому позначка підлоги відповідає 0.000, а розміри фундаменту приймаються відповідно до обмірних креслень. Додатково вказується позначка підошви фундаменту. На цій же схемі показують залягання природного ґрунту під підошвою з основними розрахунковими характеристиками.

На верхньому уступі фундаментів діють навантаження: N^ІІ=___кН, М^ІІ=___кНм, Q^ІІ=___кН (взяти з даних креслень проектування, визначити спрощеним методом, або за даними остаточного статичного розрахунку). Також визначаються показники N^І, М^І, Q^І (наближено це можна зробити шляхом збільшення навантажень для ІІ-го граничного стану в 1.12...1.2 рази).

Перевіряється достатність глибини закладання з умов морозного здимання ґрунту основи.

Наприклад, для м. Полтави нормативна глибина промерзання по карті d_fn =1.2 м. Будівля має розрахункову середньодобову температуру 15 ^оС, а підлога першого поверху влаштована на ґрунті (підвального приміщення немає), тому коефіцієнт теплового впливу по табл. норм дорівнює k_n=0.6. Тоді розрахункова глибина промерзання:

d_f = k_n  d_fn = 0.61.2 = 0.72 м.

Посилаючись на найбільш невигідні умови для насипного ґрунту (в їх складі є супіски та суглинки в пластичному стані) знаходимо, що глибина закладання повинна бути в даному випадку d  d_f. В дійсності, по розрахунковій схемі фундаменту d =1.4 м  d_f =0.72 м, так що умова заглиблення фундаменту виконується (d = 1.4 м прийнято як приклад).

Визначаються навантаження на рівні підошви фундаменту:

а) навантаження на верхньому уступі фундаменту: N^ІІ=___кН, М^ІІ=___кНм, Q^ІІ=___кН.

б) навантаження від ваги фундаменту: N_f^II = _bt  V_bt, кН.

в) навантаження від ваги ґрунту на уступах фундаменту: N_s^II = ₁^II  V_s, кН.

г) збільшення моменту за рахунок дії горизонтального навантаження Q^ІІ: М_Q^II= Q^ІІ  h_f.

В цих розрахунках виходимо з того, що фундамент має симетричну конфігурацію, а це вказує на те, що позацентрова дія ваги фундаменту і ґрунту на його уступах відсутня. Тоді сумарне навантаження на підошві фундаменту:

 N^II = N^II + N_f^II + N_s^II, кН,  М^II = М^II + М_Q^II, кНм,  Q^II = Q^II, кН.

Середнє напруження на підошві фундаменту:

_mt =  N^II / A_f, кПа (з точністю до 0.1 кПа).

Максимальне та мінімальне напруження на краю підошви фундаменту:

де А_f – площа підошви фундаменту, м² (для квадратного – b², прямокутного – bl);

W_f – момент опору підошви фундаменту, м³. W для квадратного – b³/6, прямокутного – (b²h)/6. Тут b i h відповідно ширина і довжина підошви фундаменту, м.

Розрахунковий опір ґрунту основи несучого шару, якщо його товща під фундаментом більше b/2 (піску ІГЕ-2 або інше) по формулі (7) норм:

, кПа

(з точністю до 0.1 кПа).

Приймають k = 1, k_z =1, _ІІ = _ІІ.2, ^І_ІІ = _ІІ.1, с_ІІ = с_ІІ.2. Коефіцієнти _с1, _с2 приймають по табл. СНиП 2.02.01-83, як і коефіцієнти М_, М_q, M_c –при _ІІ = _ІІ.2. Геометричні розміри: підошви фундаменту – b, м і глибини закладання фундаменту d₁, м та глибину підвалу d_b, м приймають з врахуванням схеми перерізу фундаменту, встановленої при обстеженні.

Необхідно перевірити виконання умов:

_mt  R; _max  1.2 R (для моменту в одному напрямку);

_min  0 або _min  0.25 R (якщо є важке кранове навантаження).

Враховуючи недо- (пере)напруження в % відповідно до величини R роблять висновок про можливість експлуатації фундаменту в умовах попередньої експлуатації. При цьому можна також враховувати, що за період експлуатації ґрунт основи ущільнився і зміцнився, а R збільшилось для ґрунту основи: пилувато-глинистого до 10…30 %, піщаного – до 50 % (величина такого підвищення в зв’язку зі станом будівлі (споруди), що встановлений при обстеженні, величиною фактичних напружень, виду та стану ґрунту основи; приймається з поясненням).

Так як немає даних щодо розрахунку осідання основи фундаменту при проектуванні, а при експлуатації довгострокові спостереження за осіданням не велись і геодезичними вимірами при обстеженні фактичне осідання встановити не вдалось, необхідно провести прогнозну оцінку такого осідання за розрахунком. Для цього використаємо спрощений метод еквівалентного шару М.О. Цитовича. Для цього формулу осідання запишемо в такому вигляді: S = A₀b(_mt/E),

де А₀ – коефіцієнт, що залежить від коефіцієнту бокового розширення ґрунту, форми та жорсткості фундаменту і методу визначення Е. Для залізобетонних фундаментів, що є жорсткими, середні значення величини А₀ приведені в таблиці

Ґрунт основи	Величина Ао, якщо фундамент
	квадратний	прямокутний	Стрічковий
Пісок, супісок	0.85	1.05	2.10
Суглинок, глина	0.80	0.95	1.90

Розрахунок S можна вважати в цьому випадку надійним, якщо потужність стиснутої товщі Н_с знаходиться в межах несучого шару ґрунту не менше ніж по глибині b, м.

Одержану величину S необхідно порівняти з допустимим осіданням S_u (див. табл. Додатку СНиП 2.02.01-83) – повинна виконуватись умова S  S_u - та зробити висновок про надійність роботи основи, порівнюючи це з даними обстеження.

Як остаточне визначення – розрахунок осідання виконуємо за методом пошарового підсумування (див. СНиП 2.02.01-83).