2.7. Підсилення фундаменту неглибокого закладання палями.

1. При виконанні підсилення палями, тип яких прийнято на основі попередньої оцінки, необхідно врахувати два основні положення:

1. прийняти принципову схему об’єднання діючого фундаменту з палями підсилення та влаштування нового ростверку;

2. .задати схему передачі навантаження на палі з врахуванням можливості використання несучої здатності діючого фундаменту неглибокого закладання.

2. Призначення схеми об’єднань паль з фундаментом, що підсилюють, проводять, аналізуючи такі можливі випадки:

2.7.2.1. палі вдавлювання влаштовують під підошвою фундаменту;

2.7.2.2. палі буроін’єкційні прорізають тіло фундаменту;

2.7.2.3. палі буронабивні, буроопускні, буроін’єкційні або вдавлювані влаштовують за межами підошви фундаменту або об’єднують їх з діючими фундаментом додатковим ростверком в межах плитної частини або підколонника;

2.7.2.4. палі будь-якого типу влаштовують за межами старого фундаменту з виконанням самостійних ростверків під додаткові опори або стіни. В цьому випадку повинно бути прийняте відповідне конструктивне рішення для конструкції всієї будівлі або споруди.

3. При виконанні проекту необхідно віддавати перевагу методу п.2.7.2.3 або використовувати прогресивні технології підсилення з влаштуванням ніш для фундаментів під стіни.

4. Питання про передачу навантаження на палі підсилення, розмірів діючих фундаментів, рівня збільшення навантаження на фундаменти, якості ґрунтової основи, типу паль за умовами їх роботи (стійки чи висячі) та величини додаткових деформацій основи в умовах реконструкції. При цьому можливі такі варіанти:

   1. повна передача всього навантаження на палі (пересадка фундаментів неглибокого закладання на палі), коли робота старого фундаменту не враховується (приймається в запас при висячих палях, або палі-стійки можуть прийняти на себе все навантаження);

   2. передача частини навантаження, величину якої приймають в межах 30…50% без додаткових розрахунків;

   3. 20% навантаження передають на старий фундамент, як на новий ростверк;

   4. враховують несучу здатність старого фундаменту, що є гарантованою, а частину навантаження, що лишається, передають на палі. Тут в розрахунках навантаження, що буде і далі сприймати старий фундамент, можливе таке визначення:

1. його приймають рівним діючому, якщо: ґрунти основи не можуть змінювати свої властивості при подальшій експлуатації в умовах реконструкції; в несучих конструкціях будівлі (споруди) на момент розробки проекту підсилення фундаментів при обстеженні не виявлено небажаних деформацій; спосіб влаштування паль не погіршує стану основи, а самі палі в процесі роботи не мають значного впливу на збільшення напружень в стисливій зоні від старого фундаменту;

2. якщо є сумніви щодо вказаних факторів впливу, що не мають вирішального значення, навантаження, що буде сприйматись, понижують на 10…20% проти діючого;

3. якщо в основі залягають ґрунти, які можуть понижувати свої властивості при експлуатації в подальшому (водонасичення основи, додаткова динамічна дія, вплив технологічних вод та ін.), навантаження на старий фундамент визначають як допустиме для нового розрахункового стану (для зміненого R).

5. При визначенні навантажень, що передаються на палі, необхідно враховувати, що розрахунок підсиленого фундаменту при включенні в роботу його старої частини проводять по умовній схемі, приведеній до ІІ-го граничного стану:

,

де - вертикальне навантаження, кН, що діє на підошві підсиленого фундаменту;

- навантаження, кН, що сприймає старий фундамент на рівні його підошви;

- навантаження, кН, що передається на палі підсилення (для розрахунку за І-м граничним станом);

- фактична середня величина коефіцієнта надійності за навантаженням для І-го граничного стану, яку спрощено приймають 1.2.

6. В записці приймають такий порядок розрахунку підсилення фундаменту неглибокого закладання палями:

   1. Складають схему підсилення фундаменту палями (з врахуванням вказівок, що наведені вище);

   2. Визначають величину вертикального навантаження , що буде передаватись через підошву старого фундаменту (обґрунтувати та прийняти самостійно, приймаючи один із можливих варіантів, вказаних вище, спираючись на прийняту схему та якість ґрунту основи); величина навантаження, що передається через основу фундаменту, що буде підсилено, вирахувана раніше як - див. розділ 2.3;

   3. Привести розрахункові навантаження на рівні верхнього обрізу фундаменту відповідно до завдання, як величини: , , , , , ;

   4. Прийняти наближено величину вертикального навантаження, яке необхідно передати на палі підсилення: , де N_f^II – навантаження, що прийняте в п.2.7.5.; _f.mt = 1.2, як рекомендовано вище; 1.2N₁^ІІ – величина навантаження, кН, в умовах реконструкції, що прикладена на рівні підошви фундаменту. Тут наближено враховано, що навантаження, яке прикладено на верхньому обрізі, збільшується на 20% за рахунок ваги підсилення фундаменту та ґрунту на його уступах. Цю величину можна також наближено визначити, задаючись розмірами ростверку в плані b_p і l_p як: , кН;

   5. Попередньо призначають кількість паль, що необхідна для підсилення фундаменту та рівень навантаження, що передається на одиночну палю. Тут враховують конструкцію та розміри фундаменту в плані, поперечний переріз паль, що задані, їх можливу несучу здатність по ґрунту та можливість влаштування. При цьому необхідно враховувати, що несуча здатність палі по ґрунту F_d може бути не більше для паль: вдавлюваних – 400 кН, буронабивних та буроопускних – 600 кН, буроін’єкційних – 350 кН;

   6. Враховуючи величину бажаної несучої здатності палі по ґрунту (див. п.2.7.6.5.) та заданий тип паль і ґрунтові умови майданчика призначають геометричні розміри одиночної палі. Так, для паль буронабивних -  400, 500 і 600 мм (останній як виняток), буропускних -  350, 400, 500 мм (можливо використання збірних залізобетонних паль квадратного або кругового перерізу, трубчатих паль металевих чи залізобетонних з наступним бетонуванням їх в процесі влаштування), буроін’єкційних -  200, 300 і 400 мм (трубчатих або квадратних перерізу 250250, 300300 чи 350350 мм).

Довжина паль повинна забезпечувати необхідну несучу здатність. Вона визначається опиранням нижнього кінця палі на надійний шар ґрунту (необхідно завести палю в щільні ґрунти не менше, як на 1…2 м). При цьому влаштування палі повинно бути технологічно можливим.

Верх палі (підошва ростверку) встановлюється згідно з прийнятою схемою конструкції підсилення (див. п.2.7.6.1.). Довжину паль прийняти кратною 0.5 м;

7. Викреслити розрахункову схему одиночної палі, прийнявши верхню розрахункову позначку на рівні підошви старого фундаменту, а нижню – відповідно до прийнятого заглиблення (п.2.7.6.6.).

Нанести ґрунтові умови та виділити для висячої палі розрахункові шари ґрунту товщиною не більше 2 м. При цьому несучу здатність по бічній поверхні (при врахуванні роботи старого фундаменту) вираховують за винятком верхнього шару (під підошвою фундаменту) товщиною близько (1.0…1.5)b;

8. Визначити несучу здатність палі по ґрунту та матеріалу за формулами СНиП 2.02.03-85 та відповідних норм, прийнявши самостійно, марку матеріалу та армування стовбура;

9. Уточнити необхідну кількість паль для сприйняття навантаження, яке потребує підсилення. Розмістити палі в плані фундаменту та призначити конструктивні розміри ростверку підсилення. При цьому необхідно враховувати вимоги до величини захисного шару бетону, а також те, що товщина плити ростверку повинна бути не менше 300 мм, а також не менше діаметра палі, збільшеного на 50 мм для залізобетонних та на 200 мм для металевих паль (вони відповідно заводяться на 50 мм або глибину, що дорівнює діаметру палі, цілим стовбуром в ростверк; для залізобетонних паль додатково роблять випуски робочої арматури). Ростверк повинен виходити на 50…100 мм за межі зовнішніх сторін паль;

10. Після прийняття основних розмірів фундаменту (ростверку) підсилення, проводять уточнення величин навантажень на рівні підошви фундаменту, як це зроблено для фундаменту неглибокого закладання, тобто визначають: , , , , , (див. розділ 2.6. п.8). Проводять перевірку навантажень, що передаються на палі, якщо: ,

- вважаючи, що близько 10 % дії моменту сприймається підошвою фундаменту; .

Тоді ; (при розрахунках F_d за формулами СНиП [5]: _k=1.4).

11. Проводять розрахунок фундаменту (ростверку) на продавлювання та дію поперечних сил і згинальних моментів, конструюють ростверки і приймають армування як для фундаменту неглибокого закладання;

12. В зв’язку з тим, що палі повністю включаються в роботу при осіданні ростверку до 1…2 см, то вважають, що в проекті проводити розрахунок осідання пальового фундаменту не потрібно;

13. Викреслюють ескіз конструкції підсилення фундаменту палями.

Зауваження:

• Для гарантованого та економічного підсилення існуючих фундаментів несучу здатність паль підсилення можна визначати за даними статичного зондування або випробування паль статичним навантаженням. При наявності особливих ґрунтів в основі (наприклад, просідаючих), необхідно врахувати можливе пониження несучої здатності паль при замочувані ґрунтів основи;

• У випадку необхідності підсилення паль пальових фундаментів враховують, що палі підсилення за матеріалом, технологією та розмірами можуть відрізнятись від існуючих паль. В цьому разі фундамент розраховується як новий пальовий на загальну несучу здатність. Несуча здатність існуючих одиночних пал визначається статичним випробуванням, і, як виняток, за даними статичного зондування. При цьому необхідно провести обстеження голів паль, армування ростверків і прийняти рішення про необхідність їх додаткового підсилення. Поперечний переріз існуючих паль встановлюють при шурфуванні, а довжину паль – за допомогою ультразвукового прозвучування.