Підсилення фундаментів будівель в умовах суцільної забудови

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

ІНСТИТУТ БУДІВНИЦТВА ТА ІНЖЕНЕРІЇ ДОВКІЛЛЯ

КАФЕДРА „БУДІВЕЛЬНІ КОНСТРУКЦІЇ ТА МОСТИ”

МАГІСТЕРСЬКА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА

ПІДСИЛЕННЯ ФУНДАМЕНТІВ БУДІВЕЛЬ В УМОВАХ СУЦІЛЬНОЇ ЗАБУДОВИ

Студент групи ПЦБ-13М БОДНАР А.М.

Керівник роботи доцент, к.т.н. Канюк В.М.

Консультанти:

З економіки та організації будівництва доц.,к.е.н. Клімковський М.І.

З охорони праці асистент Кордупель В.Л.

Завідувач кафедри професор, д.т.н. Демчина Б.Г.

Львів-2007

ЗМІСТ

будинок фундамент метод підсилення

Вступ

Розділ 1. Постановка задачі та вихідні дані на проектування

1.1 Постановка задачі

1.2 Конструктивні особливості будинку

1.3 Результати обстеження будинку

1.4 Інженерно-геологічна будова ділянки

1.4.1 Загальна характеристика майданчика

1.4.2 Гідрогеологічні умови

1.4.3 Висновки

Розділ 2. Характеристика існуючих методів підсилення фундаментів

2.1 Основи і фундаменти будівель, які підлягають реконструкції

2.2 Зміцнення тіла фундаментів

2.3 Збільшення опорної площі

2.4 Застосування паль при підсилені фундаментів

2.4.1 Підведення під будівлю набивних паль

2.4.2 Підсилення фундаментів вдавлюваними палями

2.5 Інші технології посилення основ і фундаментів

2.6 Висновки

Розділ 3. Розрахунок фундаментів

3.1 Підрахунок навантажень на 1 пог. м. фундаменту

3.2 Визначення несучої здатності буронабивної мікропалі

3.2.1 За даними свердловини С-2а

3.2.2 За даними свердловини С-3

3.3 Висновки

Розділ 4. Методика випробування залізобетонної мікропалі з поширеною п'ятою та аналіз отриманих результатів

4.1 Конструкція палі та технологія виготовлення

4.2 Методика випробування палі

4.3 Розрахунок міцності елементів підсилення фундаментів залізобетонними мікропалями з поширеною п'ятою

4.3.1 Розрахунок міцності поперечного перерізу палі

4.3.2 Розрахунок металевого ростверку

4.4 Висновки

Розділ 5. Техніко-економічне порівняння варіантів підсилення

Розділ 6. Охорона праці

6.1 Техніка безпеки при виконанні робіт

6.2 Розрахунок штучного освітлення

Загальні висновки

Список використаних джерел

ВСТУП

Актуальність теми - при здійсненні в процесі реконструкції і технічного переозброєння виробництва, заміни застарілого обладнання і окремих конструкцій, підвищення вантажопідйомності мостових кранів, розширення прольотів, влаштування підземних технологічних приміщень і т.п. підвищуються навантаження на фундаменти і основи. Підсилення фундаментів в окремих випадках обумовлено виникненням недопустимих відказів в системі основа-фундамент-споруда.

Характерною особливістю процесу реконструкції і підсилення фундаментів та основ являється необхідністю його введення в стисненій обстановці (перш за все в умовах діючих підприємств або будівель, які експлуатуються). Це потребує застосування спеціальної технології і організації будівельних робіт, а також відповідного матеріального обладнання. Виконання робіт в стисненій обстановці затрудняє застосування засобів механізації і ускладнює доставку необхідних будівельних матеріалів, що в кінцевому випадку обумовлює високу трудоємкість і вартість робіт по підсиленню і реконструкції фундаментів. Значні ускладнення представляє організація робіт по розробці і переміщенню ґрунту, водовідливу, а також переобладнання (часткове або повне) існуючих фундаментів.

Мета роботи - розробити найбільш раціональні методи посилення фундаментів для умов суцільної забудови в грунтових умовах характерних для м. Підгайці, Тернопільської області.

Задачі дослідження:

вивчення існуючих методів підсилення фундаментів та їх аналіз;

вибір найбільш ефективного методу підсилення в умовах суцільної забудови;

визначення несучої здатності мікропалі в реальних ґрунтових умовах за СНиП 2.02.03-85;

изначення несучої здатності мікропалі експериментальним шляхом;

розробка конструкції підсилення фундаментів.

Наукова новизна - застосування мікропаль для посилення фундаментів в будинках суцільної забудови в грунтових умовах м. Підгайці, Тернопільської області. Несуча здатність мікропаль збільшена в 2 рази в порівнянні із нормативним навантаженням.

Практичне значення одержаних результатів - одержані результати примінені при розробленні робочої документації підсилення адмінбудинку по вул. Майдан Незалежності 10 в м. Підгайці, Тернопільської області.

РОЗДІЛ 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ТА ВИХІДНІ ДАНІ НА ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Постановка задачі

Проектом реконструкції адмінбудинку передбачені стрічкові монолітні фундаменти. Підошва фундаментів знаходиться на глибині 3,6 м, а з врахуванням щебеневої підготовки - 3,9 м. Підсилення існуючих фундаментів передбачається виконати окремими ділянками на глибину 3,9 м.

Така глибина закладання фундаментів пов'язана із проведенням великого об'єму земляних робіт, що в умовах існуючої забудови ускладнює технологію виконання будівельно-монтажних робіт, а запропонований метод підсилення може привести до деформації основи поряд розміщеного житлового будинку.

Мета роботи - розробити найбільш раціональні методи посилення фундаментів для умов суцільної забудови в грунтових умовах характерних для м. Підгайці, Тернопільської області.

1.2 Конструктивні особливості будинку

Згідно із завданням на проектування передбачається провести реконструкцію адмінбудинку. З цією метою в середині будинку посилено конструкції перекриття. Перекриття приміщень виконано із монолітної залізобетонної плити товщиною 150 мм, яка опирається на зовнішні несучі стіни, окремі ділянки поздовжніх та поперечних стін. В частині будинку (добудові) в межах осей “2-2б”-“В-В1” проектом передбачено стрічкові залізобетонні фундаменти шириною 1,0 м та 0,8 м, що опираються на щебеневу основу товщиною 300 мм. Підошва фундаментної плити знаходиться на відмітці - 3,6 м. Стіни цегляні товщиною 380 мм з утепленням пінополістиролом. Фундаменти по осях ”2”, "3", "А", "Б", "В" залізобетонні шириною 1200 мм, глибина закладання підошви фундаменту 3,9 м.

На ділянці добудови проектом передбачені цокольні приміщення з відміткою підлоги -2,7 м, один поверх висотою 3,25 м, мансардні приміщення висотою 2,65.

Покрівля з металочерепиці, утеплення - мінвата товщиною 150 мм.

Підлоги - дощаті, лінолеум на дощатому настилі та керамічна плитка.

1.3 Результати обстеження будинку

Існуючий фундамент бутобетонний, товщиною 40 см, 50 см, 64см і опирається на насипний ґрунт. Стіни підвального приміщення бутобетонні, товщиною відповідно 40 см, 50 см, 64см і знаходяться в задовільному стані. На фасадах будівлі утворились вертикальні тріщини, що свідчить про нерівномірну усадку фундаменту, а отже про необхідність їх підсилення.

Інженерно-геологічні дослідження показують, що на ділянці добудови товщина насипного шару ґрунту досягає до 4,1 м. Насипний ґрунт відсипаний сухим способом і представлений відвалами глинистого ґрунту, біогеннопереробленого з вмістом будівельного сміття. Такі ґрунти дуже чутливі до суфозії.

Основою для фундаментів можуть служити пилуваті піски, які залягають на глибині 1,9 ч 6 м.

Ґрунтові води виявлені на глибині 5,5 м.

Схема розміщення свердловин показана на рис. 1.1, ділянка частини будинку, яка добудовується на плані заштрихована.



Рис.1.1 Схема розміщення свердловин

1.4 Інженерно-геологічна будова ділянки

1.4.1 Загальна характеристика майданчика

Рельєф ділянки техногенний, складений насипними ґрунтами. Поверхня рельєфу рівна і має незначний нахил до південного-сходу. Абсолютні відмітки висот коливаються в межах 310,5 - 311,0 м.

Інженерно-геологічний розріз ділянки має наступний вигляд:

інтервал глибин 0,0-4,1 м - Насипний ґрунт відсипаний сухим способом і представлений відвалом глинистого ґрунту, біогеннопереробленого з вмістом будівельного сміття. Ґрунт неоднорідний за складом і нерівномірно злежаний. Нормативні і розрахункові значення показників властивостей ґрунтів: щільність с=1,78 т/м3; питома вага Y=17,5 кН/м3.

1,9->6,0 м - Пісок пилуватий, середньої щільності вологий до водонасиченого, коричнево-жовтий і жовто-сірий. Нормативні і розрахункові значення показників властивостей ґрунтів: природна вологість W=0,12; щільність с=1,79 т/м3; коефіцієнт пористості е=0,67; питома вага Y=17,2 кН/м3; модуль деформації E=16 МПа; кут внутрішнього тертя цІІ=28 градусів; питоме зчеплення СІІ=3 кПа.

4,0->6,0 м - Супісок пластичний, пилуватий, озалізнений з тиксотропними властивостями, жовто-сірий. Нормативні і розрахункові значення показників властивостей ґрунтів: природна вологість W=0,20; число пластичності ІР=0,06; показник текучості IL=0,50; щільність с=2,00 т/м3; коефіцієнт пористості е=0,61; ступінь вологості Sr=0,88; питома вага Y=19,5 кН/м3; модуль деформації E=18 МПа; кут внутрішнього тертя цІІ=24 градусів; питоме зчеплення СІІ=14 кПа.

Напластування і потужності ґрунтів показані на інженерно-геологічному розрізі, який поданий в графічному матеріалі.

Фізичні властивості ґрунтів, які були отримані при геологічному дослідженні для реконструкції адмінбудинку по вул. Майдан Незалежності 10, в м. Підгайці подані в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

№ п. п.	Назва і номер виробки	Глибина відбору, м	Вологість	Число пластичності	Показник текучості	Вміст органічних речовин	Щільність часток ґрунту, г/см3	Щільність ґрунту, г/см3	Щільність сухого ґрунту, г/см3	Коефіцієнт пористості	Ступінь вологості
			природна	на межі текучості	На межі розкочування
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	2	3	Гранулометричний склад піщаного ґрунту Процентний вміст фракцій розміром, мм
			>10	10-2,0	2,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	<0,1
Пісок пилуватий
1	С-1	4,2	0,0 0,10	0,0	0,0	2,0	25,0 2,67	37,4 1,64 1,49	35,6 0,79
2	С-1	5,2	0,0 0,14	0,0	0,0	0,0	21,0 2,67	47,8 1,80 1,58	31,2 0,69
3	С-3	2,5	0,0 0,10	0,0	0,0	1,0	17,5 2,67	51,5 1,76 1,60	30,0 0,67
4	С-3	3,2	0,0 0,11	0,0	0,0	1,1	19,0 2,67	55,9 1,85 1,67	24,0 0,60
5	С-2а	2,1	0,0 0,15	0,0	0,0	2,0	12,5 2,67	58,5 1,87 1,63	27,0 0,64
6	С-2а	4,2	0,0 0,14	0,0	0,0	0,0	24,5 2,67	49,0 1,82 1,60	26,5 0,67
Xn - нормат .знач.	0,0	0,0	1,0	19,9	50,0	29,1
Xn - нормат. знач.	0,12		2,67	1,79	1,60	0,67
S - серед. квадрат. V - коеф .варіації	0,02 0,17		0,08 0,04	0,06 0,04	0,06 0,09
гІІ - розрахункове при 0,85	17,21 кН/м3
Супісок пластичний
1 2 3 4 5 6	С-2 5,4-5,6 С-2а 4,0-4,2 С-2а 4,5-4,7 С-2а 5,0-5,2 С-3 5,3-5,5 С-3 5,8-6,0	0,18 0,17 0,20 0,23 0,19 0,20	0,21 0,22 0,24 0,25 0,23 0,24	0,17 0,16 0,18 0,18 0,16 0,17	0,04 0,06 0,06 0,07 0,07 0,07	0,25 0,17 0,33 0,71 0,43 0,43	- - - - - -	2,69 2,69 2,69 2,69 2,69 2,69	2,04 2,00 1,99 1,97 2,00 1,98	1,73 1,71 1,66 1,60 1,68 1,65	0,55 0,57 0,62 0,68 0,60 0,63	0,88 0,80 0,87 0,91 0,85 0,85
Xn - нормат. знач. S - серед .квадрат. V- коеф. варіації	0,20 0,02 0,10	0,23 0,01 0,04	0,17 0,01 0,06	0,06	0,50	-	2,69	2,00 0,02 0,01	1,67 0,04 0,02	0,61 0,04 0,07	0,88
гІІ - розрахункове при 0,85 гІ - розрахункове при 0,85	19,51 кН/м3 19,44 кН/м3

1.4.2 Гідрогеологічні умови

На період вишукувань підземні води зустрінуті в пісках пилуватих на глибині 3,5-5,2 м від поверхні землі, що відповідає абсолютним відміткам 305,5-305,8 м. Максимальний природний рівень підняття підземних вод очікується на відмітці 308,0 м. Проектом слід передбачити захист підвальних приміщень від води.

1.4.3 Висновки

Загальні положення

Наявність і характеристика небезпечних фізико-геологічних процесів та явищ	Небезпечні для реконструкції адміністративного будинку фізико-геологічні процеси та явища відсутні. Інженерно-геологічна будова ділянки ускладнена наявністю під фундаментом адмін-будинку насипних ґрунтів значної потужності. Насипний ґрунт та піски пилуваті дуже чутливі до суфозії, тому при втратах води з комунікацій на ділянці можуть виникнути суфозійні явища, які призведуть до деформації будинку.
Сейсмічність по СНиП ІІ-7-83	П'ять балів
Тип ґрунтових умов по просадці	Просадочні ґрунти відсутні
Рекомендації по вибору типу фундаменту і досвід будівництва	Тип фундаменту стрічковий. За основу фундаменту слід прийняти ґрунти, які представлені піском пилуватим. До початку реконструкції необхідно виконати підсилення існуючих фундаментів будинку. Проектом слід передбачити конструктивні заходи по підвищенню жорсткості елементів будинку, які мають бути реконструйовані.
Рекомендації по інженерній підготовці майданчику	Передбачити міроприємства, які б запобігли намоканню ґрунтів поверхневими водами під час земляних робіт
Прогноз змін природного середовища	Будівельні роботи не призведуть до негативних змін у природному середовищі.
Примітка: Відповідно вимогам ДБН А.2.2-3-97, перед монтажем фундаментів відритий котлован має бути освідчений інженером-геологом зі складанням відповідного акту.

РОЗДІЛ 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ІСНУЮЧИХ МЕТОДІВ ПІДСИЛЕННЯ ФУНДАМЕНТІВ

Під підсиленням розуміють підвищення несучої здатності, міцності конструкцій, а покращенням вважають підвищення інших її властивостей. Задача оцінки якості підсилення або покращення конструкції заключається в тому, щоб в можливо більшій степені зберегти її складові частини, а також конструкції, зв'язані з нею.

Після будівництва споруди на протязі ряду років несуча здатність його основи підвищується внаслідок ущільнення ґрунтів під навантаженням. Велика кількість обстежень основ старих будівель показує, що в 30% об'єктів не використовується і половина величини нормативного тиску. Це пояснюється тим, що через декілька років після закінчення будівництва проходить зменшення пористості ґрунтів основи на 7-15%, що збільшує несучу здатність їх до 25%. Тому в умовах реконструкції переважно можна підвищити навантаження на основу ще на 0,7-0,8 від нормативного[23, 24].

2.1 Основи і фундаменти будівель, які підлягають реконструкції

Основами споруд старої забудови являються переважно природні ґрунти без будь-якої їх обробки. Тільки ями і включення дна котловану заповняли переважно піском або битою цеглою.

Приблизно до кінця 20-х років минулого століття споруди будувались без серйозного геологічного вивчення розміщення і властивостей шарів ґрунту нижче їх основи, так як в ті часи наукових обґрунтувань по цьому питанню ще не було. Неповними були також відомості про ґрунтові води, в першу чергу про причини і можливості коливання їх рівня. Крім того, інколи недобросовісні будівельні підрядники не дотримувалися необхідної встановленою практикою величини заглиблення фундаментів. Внаслідок перечислених причин нерідко появлялись нерівномірні осадки конструкцій старих будівель.[17, 22].

Фундаменти споруд до останніх десятиліть ХІХ ст. влаштовувалися головним чином кам'яними - із буту або булижника, а в більш відповідальних будівлях - із бутової плити. На дно котловану часто вкладалися лежені із брусів в поздовжньому напрямку. В Ленінграді і прибалтійських містах фундаменти під великі будівлі влаштовували по дерев'яним палям внаслідок великої вологості ґрунтів при високому рівні ґрунтових вод. При цьому палі інколи забивали не під всі стіни, а під більш навантаженні або стовпові опори [1, 3].

З початку ХХ ст. почали влаштовувати бутобетонні фундаменти із цементно-бетонної маси з заповненням її каменями середніх розмірів. В менш капітальних будівлях (переважно не вище трьох поверхів) фундаменти інколи виконанні із цегли. Коли для них застосовувались, як це було положено, сильно випалена цегла, такі фундаменти не поступались бутовим. Але якщо ця умова не виконувалась, цегла в землі з часом руйнувалась і фундаменти втрачали свою несучу здатність.

В сучасному стані фундаментів старих будівель спостерігаються різні дефекти в вигляді нерівномірних осадок і руйнувань кладки, які здійснюють вплив і на всі будівлі в цілому.

Причини цих дефектів наступні:

погрішності в оцінці несучої здатності ґрунтів, особливо в окремих місцях основи, із-за відсутності науково обґрунтованих способів визначення якості ґрунтів;

збільшення вологості ґрунтів (наприклад, від поганого відводу поверхневих вод або від несправності дренажних влаштувань при їх наявності). Ці обставини приводять до зміни несучої здатності як основ, так і кладки фундаментів;

підгнивання леженів і паль при зміні рівня ґрунтових вод на ділянці будівлі;

збільшення навантаження на фундаменти по всій площі або на окремих ділянках перебудов і надбудов;

руйнування і викришування сильно зволожених фундаментів;

відсутність належної вентиляції підпілля або підвалу;

випадкові котловани і траншеї, викопані біля фундаментів;

систематичне відкачування води із підпілля або підвалу, яка виносить частину ґрунту основи;

неякісне виконання конструкцій фундаментів із неміцних матеріалів і з недостатнім заглибленням.

Гідроізоляції в старих будівлях часто взагалі не було або вона повністю зносилась (наприклад, при виконанні її із шарів бересту). З ХІХ ст. горизонтальна гідроізоляція стала обов'язковою конструкцією і виконувалась із жирного цементно-піщаного розчину (1:1) шару біля 45 мм (1 вершок), у вигляді шару литого асфальту товщиною біля 20 мм, із спеціальних толевих плит (в Ленінграді), із трьох рядів добре випаленої цегли на гарячому асфальтовому гудроні і досить рідко із листового свинцю. Береста для гідроізоляції застосовувалась досить рідко. З кінця 20-х років будівельники почали застосовувати для гідроізоляції рулонні матеріали - толь і руберойд [3, 4].

Вертикальну гідроізоляцію з давніх часів влаштовували в вигляді глиняних замків, тобто вкладання шару глини між фундаментом і зовнішньою стінкою котловану при його зворотній засипці.

Дефекти в горизонтальній і вертикальній гідроізоляції старих будівель виникають від наступних причин:

зносу матеріалу, яким робилася ізоляція;

порушення його цілісності внаслідок нерівномірних осадок;

пошкоджень, які виникли при різних перебудовах і, в першу чергу, в місцях, пробитих і пізніше зароблених дверних пройомів в зовнішніх стінах першого (нижнього) поверху.

2.2 Зміцнення тіла фундаментів

Фундаменти будинку, який реконструюється можуть бути укріплені різними способами. Вибір способу залежить від типу існуючого фундаменту, якості його виконання, особливостей інженерно-геологічного напластування, рівня підземних вод, конструкції будівлі, діючих на фундамент навантажень і т. п. Якщо матеріал фундаменту знаходиться в незадовільному стані (механічні пошкодження, наявність осадочних тріщин, розшарування і розтріскування тіла фундаменту в результаті промерзання і т. д.), його доцільно зміцнити шляхом ін'єкції цементного розчину, синтетичних смол і т. п. Для цементації в тілі фундаменту бурять перфораторами шпури або пробивають отвори для встановлення ін'єкторів діаметром 25 мм. Діаметр отворів, які пробиваються повинен бути на 2-3 мм більший діаметру ін'єктору. Відстань між ними вздовж стрічкового фундаменту відповідає 50-100 см. Глибина опускання ін'єктора в кладку складає 0,4-0,6 ширини фундаменту. В отвір вводять ін'єктор, через який під тиском 0,2-0,6 МПа нагнітають рідкий цементний розчин. Він заповнює простір діаметром 0,6-1,2 м, який знаходиться навколо ін'єктора (рис. 2.1). Як правило число місць ін'єкції залежить від степені руйнування кладки фундаменту.



Рис. 2.1 Закріплення кладки старого фундаменту цементацією

1, 2 - ін'єктори; 3 - фундамент, який закріпляється.

Роботи по зміцненню тіла фундаментів доцільно вести захватками довжиною 2 - 2,5 м. Методикою АКХ ім. К.Д. Памфілова рекомендується зупиняти нагнітання розчину, якщо на протязі 10 - 15 хв. Він не впитується матеріалом фундаменту. Консистенція розчину, який використовується 1:1 (цемент-вода) при марці портландцементу 300 - 400. Розхід розчину при закріпленні послабленої кладки фундаменту 25 - 35 % його об'єму [2, 16].

В період реконструкції може виникнути необхідність і в більш капітальних роботах по зміцненню фундаментів, які деформувалися або ослаблених, коли потрібно провести суцільне його бетонування з додатковим армуванням (влаштуванням обойм, які часто називаються “сорочками”). Фундаменти можна зміцнювати шляхом влаштування двох- або односторонніх бетонних (рис.2.2, а) чи залізобетонних (рис.2.2, б) обойм. При цьому досягається деяке розширення фундаментів: для бетонних обойм - на 20-30 см з кожної сторони, для залізобетонних - не менше чим на 15 см. Щоб не обтиснуті навантаженням ґрунти основи під розширеною частиною фундаменту включились в роботу, необхідно підвищити їх несучу здатність. Цього можна досягти втрамбовуванням в ґрунт щебеню або гравелистого піску, який насипають шарами товщиною в 5-10 см.

Рис. 2.2 Бетонні (а) та залізобетонні (б) обойми

Для зв'язку з фундаментом обойму анкерують стержнями діаметром 20мм через 1-1,5 м. Залізобетонну обойму армують сіткою з ячейками 15х15 см в нижній частині і 10х10 см в верхній. Стійки обойми виконують із прокатного металу (швелерів, кутників і т.п.). Один кінець стійок защемляють в бетонній підлозі підвалу, а другий приварюють до анкерів. Анкери переважно кріплять в отворах, пробурених перфораторами в тілі фундаменту. Вони можуть бути встановлені на цементному розчині або епоксидному клеї.

Для влаштування обойм потрібно застосувати пластичний бетон марки 100-200 на нормальному портландцементі з осадкою конуса 8-10 см. Це дозволить забезпечити якість його ущільнення, особливо в тих випадках, коли розміри обойм невеликі і використання глибинних або поверхневих вібраторів неможливе.

Для влаштування “сорочок” підсилення при великому насиченні їх арматурою доцільно використовувати бетон з добавками пластифікатора. При подальшій обробці вібраторами бетон без розділення фракцій заповняє найбільш вузькі щілини. Під час виконання робіт потрібно мати на увазі, що основний вплив пластифікованої добавки зупиняється приблизно через 1 год. після введення її в бетон.

В фінській будівельній практиці бетонних робіт при реконструкції широко використовується метод “Препакт”. Цей метод передбачає першочергове заповнення опалубки жорсткою фракцією (гравієм або щебенем) з крупністю частинок 15-25 мм з подальшим закачуванням в неї цементного розчину з піском. Інколи в розчин вводять добавки, які визивають його набухання. Така технологія робіт краще всього забезпечує високу якість при густому армуванні обойми, а також при бетонуванні під водою. При реконструкції методом “Препакт” потрібна щільна і міцна опалубка [1, 2].

Одною з головних задач при влаштуванні обойм являється забезпечення міцного зчеплення нового бетону зі старим. Воно досягається вибором найбільш ефективного методу очистки поверхні підсилюючого фундаменту, коли видаляється не тільки бруд, сажа, масла та інші хімічні засоби (особливо при реконструкції підприємств хімічної промисловості), але і пошкоджений, а також неякісний бетон або розчин кладки. При цьому можуть застосовуватися:

промивання водою під високим тиском або сумішшю води зі стиснутим повітрям;

промивка хімічними речовинами (розчином соляної кислоти); піскоструйна очистка сухим або мокрим способом;

механічна обробка поверхні для забезпечення її шорохуватості.

Шорохуватість оббетоновуючого фундаменту створюється насічкою перфораторами або відбійними молотками зі спеціальними насадками. Інколи при невеликих об'ємах робіт обробка поверхні підсилюючого фундаменту проводиться вручну (зубилом або металевими щітками).

2.3 Збільшення опорної площі

При недостатній несучій здатності ґрунтів основи збільшують площу фундаментів. При цьому додаткові частини фундаменту (банкети) можуть влаштовуватися односторонніми (при позацентровому розміщенні навантаження) і двохсторонньому (при центральному навантаженні). Фундамент під стовпи і колони перш за все підсилюють по всьому периметру його підошви. Банкети та існуючі фундаменти повинні бути з'єднанні жорстко. Для цього їх примикання проводиться з допомогою штраб (рис.2.3, а) чи спеціальних металевих або залізобетонних розвантажуючих балок, які приймаються по розрахунку (двотаври або залізобетонні перемички) і розміщених при підсиленні стрічкових фундаментів через 1,5-2 м (рис.2.3 б, в).

З врахуванням умов виробництва робіт ширина банкета в нижній частині повинна бути не менше 30 см, в верхній - 20 см. Висота залізобетонного банкету на кінцях розвантажуючих балок не повинна бути менша ніж 20-25 см. В відповідності з методикою АКХ ім.К.Д.Памфілова, мінімальне відношення висоти уступів банкету до їх довжини приймається по табл.34 [2]. Банкети для розширення підошви фундаменту виготовляють із литого бетону марки 150.

Підошву фундаментів окремо стоячих опор доцільно розширювати одночасно з влаштуванням обойми навколо колони. Цю обойму переважно виконують із металу. По конструкції вона аналогічна корсету, який застосовується при підсиленні простінків. Розвантажуючі балки також повинні бути металевими, щоб їх можна було приварити до вертикальних стійок обойми.

При необхідності ряд одиночних фундаментів може бути перетворений в стрічковий фундамент, а декілька стрічкових фундаментів - в суцільну залізобетонну плиту.

Рис. 2.3 Розширення стрічкових фундаментів монолітними банкетами

а - одностороннє розширення; б, в - двохстороннє розширення відповідно при великому і незначному збільшенні розміру підошви фундаменту;

1 - упорний кутник; 2 -підкіс; 3 - робоча балка; 4 - щебенева підготовка; 5 - анкер; 6 - розподілююча балка; 7 - зачеканювання литим бетоном.

Основні прийоми робіт по розширенню стрічкових фундаментів зводяться до наступного. В залежності від гідрогеологічних умов і матеріалу підсилюючого фундаменту останній розбивають на окремі ділянки довжиною 1,5-2 м. На ділянках підсилення фундаменту розробляють траншею шириною 1,2-2 м на глибину до його підошви. Не рекомендується розробляти суцільну траншею на всю довжину фундаментів і відкривати ґрунти основи, так як це може привести до видавлювання водонасиченних ґрунтів із-під підошви фундаментів і подальшою значною нерівномірною їх осадкою. Металеві і залізобетонні розвантажуючі балки закріплюють в отворах або штрабах металевими клинами. Після розширення фундаменту траншею засипають, а ґрунт щільно утрамбовують.

Встановлено, що раніше не завантаженні ділянки ґрунту навколо фундаменту можуть виявитися розрихленими або сильно зволоженими, тому їх попередньо ущільнюють ретельним втрамбовуванням щебеневої або гравійної суміші. На таких ділянках обтиск ґрунтів основи по периметру розширюючого фундаменту можна виконати банкетами за допомогою гідравлічних домкратів.

Технологія розширення підошви стрічкового фундаменту заключається в наступному (рис.2.4). Спочатку вздовж бокових граней фундаменту розробляють траншеї і бетонують примикаючі до граней фундаменту банкети окремими ділянками по довжині без замонолічування їх з кладкою існуючих фундаментів. Потім встановлюють в пройомах фундаментів пакети із стальних балок для опирання в них гідравлічних домкратів. Домкратами обтискують ґрунти основ під новими частинами фундаментів. До перестановки домкратів банкети розклинюють, тому напруження під їх підошвою зберігається. Після витягання домкратів простір між банкетами і стальними пакетами заповнюють бетоном.



Рис. 2.4 Розширення підошви фундаменту

1 - фундамент; 2 - пакети із стальних балок; 3 - домкрат; 4 - клини; 5 - банкет; 6 - бетон.

2.4 Застосування паль при підсилені фундаментів

2.4.1 Підведення під будівлю набивних паль

При високій деформативності ґрунтів основи і наявності підземних вод, які ускладнюють процес розширення або додаткового заглиблення фундаментів, навантаження на більш міцні шари ґрунту передають шляхом пересадки існуючих фундаментів на палі. В залежності від товщини шару слабкого ґрунту і глибини залягання міцного шару паля буде працювати, як висяча або як стійка. В останньому випадку подальший розвиток осадок будинку, який реконструюється зупиняються. Несучу здатність і кількість паль визначають розрахунком. Недоліком способу пересадки фундаментів на палі являється важкість його здійснення. Зустрічаються перешкоди і при влаштуванні паль. Так, не рекомендується забивати палі в ґрунт, оскільки динамічні впливи на основу споруд, які реконструюються можуть привести до розвитку тріщин в їх конструкціях.

Найбільш доцільний спосіб - вдавлювання паль в ґрунт безпосередньо з підвальних приміщень. Для цього обсадні труби діаметром 250-375 мм вдавлюють в основу з наступним витяганням їх з внутрішньої порожнини ґрунту і заповненням їх бетоном. Потім в бетон вводять арматурні стержні. Палі, які застосовують при цьому способі, називають набивними. За способом ущільнення набивні палі бувають:

бетонованими з трамбуванням (палі Страуса) для не обводнених основ;

пневмонабивними з ущільненням бетонної суміші стиснутим повітрям, при цьому палі використовують в будь яких гідрогеологічних умовах.

Для паль Страуса застосовують бетон марки 150-200. Висота кожної завантаженої в трубу порції бетону повинна бути не менше 0,8-1 м для можливості ущільнення суміші спеціальною трамбовкою без утворення бетонної пробки. В процесі трамбування бетону обсадна труба повільно піднімається вверх і потім повністю витягається з ґрунту. Бокова поверхня такої палі стає гофрованою, внаслідок чого збільшується її зчеплення з ґрунтом. Довжина паль Страуса при підсиленні фундаментів складає 6-12 м. Несуча здатність висячих паль - 200-400 кН, паль-стійок - 80-1000 кН і більше.

При влаштуванні пневмонабивних паль до верхньої частини обсадної труби прикріплюють шлюзовий апарат, який з'єднаний з сіткою повітропроводу. Під тиском до 0,4 МПа, який створюється апаратом підземна вода видаляється із свердловини, а також трамбується бетоном. Пневмонабивні палі при необхідності можуть армуватися. Марка бетону і параметри свердловини такі, як і при влаштуванні паль Страуса [2, 9, 20].

При підсиленні стрічкових фундаментів набивні палі розміщують паралельними рядами з обох сторін фундаменту, тобто роблять їх виносними. Відстань між палями в поперечному напрямку визначають шириною фундаменту, а також зручністю розміщення бурового обладнання (рис.2.5). Одиночні фундаменти можна підсилювати двома, а при необхідності і чотирма симетрично розміщеними палями (рис.2.5, г, д).

Рис. 2.5 Підсилення стрічкових і одиночних фундаментів набивними палями

1 - існуючий фундамент; 2 - рандбалка (залізобетонна або металева); 3 - палевий ростверк; 4 - набивна паля.

Роботи по пересадці деформованої будівлі на палі виконують в наступному порядку:

в стіні з обох сторін над обрізом фундаменту в спеціальному пробитому поздовжньому отворі укладають залізобетонну або стальну рандбалку і ретельно замонолічують її;

пробурюють свердловину, заглиблюють в неї трубу; бетонують свердловину, поступово витягаючи труби; армують головні палі, об'єднуючи кожен їх ряд в єдиний ростверк, або встановлюють поперечні інвентарні залізобетонні або металеві рандбалки, необхідні для вдавлювання паль в ґрунт і включення їх в роботу;

вдавлюють дві палі гідравлічними домкратами вантажопідйомністю не менше 100 т кожен (для запобігання значних осадок після передачі навантаження від споруди на палю);

на ділянці між домкратами довжиною біля 2 м розбирають фундаментну стіну і замонолічують її з двома рядами палевих ростверків;

домкрати та інвентарні ригелі через 24 год. забирають, частину фундаментної стіни розбирають і бетонують в опалубці по повному профілю бетонної сходинки з ретельним вібруванням бетону.

Підсилення фундаментів московського готелю «Метрополь» також було виконано на виносних набивних палях (див. рис.2.5, а). Будівля готелю будувалась в першій половині ХІХ ст. Вона мала в висоту два-три поверхи і дерев'яні палеві фундаменти. Через 60 років експлуатації її вирішили піддати реконструкції, в результаті якої поверховість була збільшена в 2 рази. При цьому були підведені фундаменти на природній основі з глибиною залягання 5 м, а дерев'яні палі відповідно були зрізані. Так як тиск на рівні підошви фундаментів був достатньо великим, почались нерівномірні і довготривалі осадки будівлі. В цегляних стінах товщиною від 1,4 до 2,2 м появилась велика кількість тріщин. Тому було прийнято рішення про необхідність пересадки стін будівлі на набивні палі діаметром 325 мм з ростверком із стальних балок, які прорізали стіни на 1 м нижче рівня підлоги підвалу. Всього під будівлею було виконано 1700 паль довжиною 11 - 14 м. Роботи проводились 2,5 роки. Результатом цих робіт стала стабілізація осадок [2, 25].

При підсиленні стовпчастих одиночних фундаментів набивні палі заглиблюють в ґрунт у вигляді кущів. Передачу навантаження на палі проводять здвоєними поперечними балками, між якими обтискують колону або фундамент будівлі, яка деформувалася.

Набивні палі в агресивному водному або ґрунтовому середовищі повинні виготовлятися на сульфатостійкому цементі або поміщатися в хімічно стійкі оболонки (полімерні труби, гнучкі плівки і т.п.). З метою перевірки суцільності тіла набивних паль в ній при виготовленні залишають трубки діаметром 1,5 - 5 см для контролю радіоізотопними або рентгенівськими приладами.

2.4.2 Підсилення фундаментів вдавлюваними палями

На основі досвіду реконструкції будівель і споруд зроблений висновок не на користь динамічних і вібраційних способів заглиблення паль або шпунта в ґрунти як всередині будівлі, яка реконструюється, так і в безпосередній близькості від неї. Встановлено що статичні способи заглиблення паль або шпунта, інакше кажучи, вдавлювання, володіють великими перевагами. До найбільш суттєвих із них відносяться наступні. Завдяки відсутності динамічних і вібраційних впливів в конструкціях будівлі, яка реконструюється виключаються нерівномірні осадки, тріщини, руйнування і т.п. та відпадає необхідність в підсиленому армуванні ствола палі, особливо її головної частини. При цьому марка бетону для вдавлюваних паль може назначатися нижча. Безумовно, при вдавлюванні гарантується висока точність заглиблення. Вдавлювання дозволяє виключити динамічні впливи, небезпечні вібрації, шум, забруднення середовища, які виникають при роботі дизель-молотів, і значно знизити енергозатрати.

Однак в технології вдавлювання паль є серйозні недоліки. В першу чергу слід відмітити низьку продуктивність існуючих вдавлюючих установок. Так деякі установки вдавлювали залізобетонні палі перерізом 25х25 см і 30х30 см в лідерні свердловини зі швидкістю 1,5-3 м/хв. Лідерні свердловини діаметром 20-25 см для коротких паль довжиною 6-7 м пробурювались в суглинках тугопластичної і напівтвердої консистенції глибиною на 0,5 м менше проектної відмітки загострення палі.

Установки для вдавлювання можна було б розділити на два класи. В перший слід було б включити ті установки, які можуть вдавлювати палі для нового будівництва поблизу експлуатуючих будівель і споруд або всередині об'єктів, які реконструюються, але там нема великої стисненості; в другій - всі малогабаритні мобільні вдавлюючі пристрої, з допомогою яких можна працювати в стиснених умовах, в тому числі під стіною споруди, в підвалі, на палевому ростверку, фундаменті і т.п.

Інколи замість монтажу тяжких завантажуючих пристроїв зручно використовувати для сприйняття реактивних зусиль стіни саму будівлю, яка реконструюється. На цьому принципі основане вдавлювання збірних залізобетонних паль типу Мега окремими елементами. Цей метод добре відомий в нашій країні, а також вдало застосований на відновлювальних роботах за кордоном. Такі палі забезпечують не тільки розвантаження слабких шарів ґрунту, які знаходяться в верхній зоні основи, але і передачу навантаження від будівлі на глибоко залягаючі міцні ґрунти (довжина таких паль досягає 25-30 м). Палі типу Мега виготовляють із збірних залізобетонних елементів довжиною 80-100 см квадратними з поперечним перерізом 20х20 і 30х30см або круглими масою 100 кг з наскрізним каналом по осі елемента діаметром 75-100 мм. Круглі елементи в стиснених умовах роботи легше перекочувати. Послідовність робіт по влаштуванню вдавлю вальної палі показана на рис.2.6.



Рис. 2.6 Послідовність робіт по влаштуванню паль типу Мега

а - г - етапи виконання робіт; 1 - несуча стіна; 2 - домкрат; 3 - насосна станція; 4 - нижній елемент; 5 - рядовий елемент палі; 6 - стійка; 7 - розподілююча балка; 8 - головний елемент.

Під несучою стіною розробляють траншею шириною 1 м і глибиною не менше 1,5 м і влаштовують в стіні вирівнюючу розподілюючу балку із металу або залізобетону, яка рівномірно розподіляє навантаження від домкрату при навантаженні палі. Нижній (перший) елемент палі з загостренням встановлюють на дно котловану під вирівнюючу балку і вдавлюють строго вертикально в ґрунт основи за допомогою гідравлічного домкрата. Домкрат розміщують між елементом палі і вирівнюючою балкою.

Коли нижній елемент палі вдавлений, домкрат і підкладки забирають і на торець першого елементу встановлюють черговий елемент палі. На торцеві поверхні елементів, які дотикаються укладають вирівнюючий цементний або вапняний розчин, а замість стиковки монтують з'єднуючу гільзу. Стиковка і заглиблення елементів паль проводиться до того часу, коли паля не досягне необхідної несучою здатності, що може візуально встановитися по манометру.

Останнім встановлюють головний елемент палі, розміри якого значно збільшені з розмірами рядових елементів. При цьому навантаження на домкраті повинно перевищувати розрахункове в 1,8 рази. Після цього досягнуте навантаження фіксують з допомогою стальних балок або спеціальних підпорок. Згідно фінським технічним умовам, за п'ять обтисків сумарна осадка палі не повинна перевищувати 10 мм [2, 4, 14].

Коли головний елемент буде повністю заклинений, домкрат демонтують. В отвори, які знаходяться в центрі вдавлюваних елементів, опускають арматуру, а потім ін'єктують розчин цементу. Простір між підпорками або стальними балками замонолічують бетоном марки 50. Дослідні дані свідчать про те, що допустиме навантаження на висячі палі перерізом 30х30 см складає 400 кН, а на палі перерізом 20х20 см - близько 200 кН. Відстань між осями паль під стіною переважно складає 1,3-2,0 м.

Використання паль Мега дозволяє не тільки призупинити подальший розвиток осадок будівлі, але і збільшити об'єм її підвальної частини. Разом з тим процес вдавлювання паль Мега довготривалий і трудоємкий. Наприклад, на одному семи поверховому будинку, який реконструювався в м. Турку (Фінляндія) проводилась заміна дерев'яних паль, які зігнили палями Мега. Загальна довжина вдавлюваної палі складала 10 - 12 м. Всього заглиблювалось 160 паль. На підсиленні фундаменту працювала бригада із 20 чоловік. Над підвальним приміщенням був змонтований легкий кран для опускання елементів і насосна станція. Домкрат і елементи встановлювались вручну. За день кваліфікована бригада задавлювала всього дві палі [2].

Вдавлюванні окремими елементами палі типу Мега можуть бути ефективно використані для підсилення фундаментів будівлі, яка реконструюється з підвищенням навантаження. Переважно це виявляється зручно в тих випадках, коли влаштування траншей під стінами будівлі для підведення з них паль не спряжено з пониженням рівня підземних вод. В протилежному випадку технологія робіт по підсиленню фундаментів будівлі палями типу Мега може виглядати наступним чином. В стінах підвалу на рівні його підлоги вирубують штраби, в які заводять арматурний каркас плити .Після укладки каркасу плиту бетонують. Для включення цієї плити в роботу будівля повинна перетерпіти значні осадки, може бути навіть набагато перевищуючі гранично допустимі для неї. Але це рівносильне тому, що будівля завідомо обрікається на руйнування. Тому попередньо в плиті, згідно проекту підсилення, по кількості вдавлюваних паль залишають вікна, через які будуть заглиблюватися палі, і закладні стальні анкери для монтажу упорної конструкції.

Послідовно через ці вікна ведеться заглиблення паль до досягнення ними проектної несучої здатності. Потім голова паль повинна бути замоноліченна з плитою. Залізобетонна плита в даному випадку буде відігравати роль палевого ростверку, не включеного в сумісну роботу з ґрунтом основи.

2.5 Інші технології посилення основ і фундаментів

У світовій і вітчизняній практиці в останні 40 років широко застосовуються нові технології, засновані зокрема на традиційних способах посилення основ і фундаментів. Розробляються і принципово нові технології, в основу яких закладають високий ступінь механізації робіт. При цьому до мінімуму зводяться ручні операції.

У кожному конкретному випадку можуть бути підібрані технологічні прийоми залежно від визначальних чинників, зокрема від мети реконструктивних робіт (порятунок аварійно-деформованої споруди, збільшення навантаження на фундамент, зведення нової будівлі поряд із старою, прокладка глибоких інженерних мереж і т.п.). Тут важливими чинниками є: конструктивні особливості будівлі, стан ґрунтів в основі, гідрогеологічні характеристики майданчика.

Проаналізовані вище традиційні технології, пов'язані з розширенням підошви фундаментів, на сучасному етапі можуть бути трансформовані таким чином.

На рівні підвалу встановлюють залізобетонну плиту (рис.2.7), закріплену в тілі фундаменту. Щоб плита надійно включалася в роботу, під неї можна ін'єктувати цементний розчин для опресовування верхніх шарів ґрунту.

Рис.2.7 Збільшення опорної площі за допомогою монолітної залізобетонної плити з опресовуванням ґрунту

1 - існуючий фундамент; 2 - залізобетонна плита; 3 -труба для ін'єкції цементного розчину, що розширюється; 4 - цементний розчин між плитою і ґрунтом.

Якщо несучої здатності такої плити недостатньо, в ній можна залишити отвори і в них втиснути багатосекційні палі [11].

У ряді випадків опорну площу фундаментів можна збільшити за рахунок збірних плит, влаштованих в підвалах будівлі. При цьому навантаження на плити передаються через нажимні рамні конструкції, що упираються в монолітне перекриття. Недоліком технології є великий об'єм робіт в обмежених умовах підвалів. До того ж, як правило, кладка над обрізом фундаменту буває деструкторизованою через постійне зволоження його. Такі заходи повинні проводитися в комплексі з посиленням опорної частини кладки стіни. Перевагою технології є відсутність необхідності розкриття ґрунтів в основі фундаментів.

Пропоновані рядом авторів виносні консолі і залізобетонні плити [12] цікаві по постановці задачі, але також мають недоліки:

при піднятті консолей руйнується кладка, а легкі будівлі можуть отримати нерівномірні підняття взимку і просідання влітку;

в результаті міграції вологи в процесі промерзання ґрунт значно збільшується в об'ємі ("роздувається"), а після його відтаювання порушується структура і різко знижуються основні деформаційні характеристики і характеристики міцності.

На сьогодні існують методи посилення паль де за допомогою ін'єкційних паль (паль-шпор), які прорізають існуючий фундамент. В даному випадку залізобетонну плиту можна включити в спільну роботу з фундаментом і ґрунтами основи. Промерзання не впливає на конструкції, підсилюванні всередині будівлі. Подібна комплексна технологія була використана при посиленні фундаментів театральної будівлі на Петербурзькій стороні в Петербурзі [13, 21].

2.6 Висновки

Аналіз розглянутих методів підсилення фундаментів показує, що в конкретних умовах можна розглядати такі методи:

збільшення опорної площі фундаментів;

застосування буронабивних паль;

підсилення фундаментів методом вдавлюваних паль.

Збільшення опорної площі фундаменту окремими ділянками в цьому випадку є не раціональним, оскільки це пов'язано з великим об'ємом земляних робіт, можливим негативним впливом на фундаменти сусідніх споруд.

Підсилення фундаментів методом вдавлювання паль пов'язане із застосуванням спеціальних гідравлічних установок, а також складністю вдавлювання на ділянці добудови.

Найбільш економічно виправданим в даних умовах, є підсилення фундаментів з допомогою мікропаль з поширеною п'ятою, що дає можливість:

зменшити об'єми земляних робіт;

виконати буронабивні мікропалі з мінімальним використанням технічних засобів;

виключення впливу пошкодження основ існуючих фундаментів.

РОЗДІЛ 3. РОЗРАХУНОК ФУНДАМЕНТІВ

3.1 Підрахунок навантажень на 1 пог. м. фундаменту

Навантаження на 1 м2 перекриття першого поверху.

Конструкція перекриття:

Лінолеум - 10 мм

Дощатий настил - 37 мм

Лаги 100х50, крок 500 мм - 50 мм

Дерев'яні бруски 50х83 мм - 83 мм

(клітка 100х100 см)

Деревоволокниста плита - 20 мм

Мінеральна вата - 150 мм

Підрахунок навантажень на перекриття поданий в вигляді табл.3.1.

Таблиця 3.1

№ п/п	Конструкція та підрахунок навантажень	Нормативне навантаження qn (кН/м2)	гf	Розрахункове навантаження q (кН/м2)
Постійне навантаження
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Лінолеум 18?0,01 Дощатий настил 0,037?7 Лаги (0,1?0,05?5?1)/0,5 ДВП 0,02?8 Звукоізоляція мінеральна вата 0,1?1,25 Дерев'яні прокладки 0,05?0,083?1?2?5 Залізобетонна плита 0,15?25	0,18 0,26 0,05 0,16 0,125 0,04 3,75	1,2 1,1 1,1 1,2 1,2 1,1 1,1	0,216 0,285 0,06 0,19 0,15 0,05 4,12
	Всього	4,57		5,07
8.	Тимчасове навантаження	5,00	1,2	6,00
	Повне навантаження	9,57		11,07

Навантаження на 1м2 покрівлі.

Конструкція покрівлі:

Металочерепиця

Контрлати 2 шари t=25 мм

Вітроізоляційна плівка

Настил із дошок t=25 мм

Кроква 75х175 мм

Утеплення, мінвата t=150 мм

Пароізоляційна плівка

Підшивка гіпсокартоном д=14 мм

Підрахунок навантаження від покрівлі поданий в формі табл.3.2.

Таблиця 3.2

№ п/п	Конструкція покрівлі. Підрахунок навантаження	Нормативне навантаження gn	гf	Розрахункове навантаження g
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Металочерепиця Контрлати 2 шари 0,025?5 Вітроізоляційна плівка 0,002?6 Настил з дошок 0,025?5 Кроква 0,075?0,175?1?5 Мінвата 0,15?1,25 Пароізоляційна плівка Гіпсокартон 0,014?12	0,16 0,125 0,012 0,125 0,07 0,19 0,012 0,17	1,05 1,1 1,2 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2	0,17 0,14 0,014 0,14 0,07 0,225 0,014 0,2
	Разом	0,86		0,973
9.	Снігове навантаження	1	1,4	1,4
	Всього	1,4		2,4

Обчислюємо навантаження на 1 пог. м. стіни:

Навантаження від перекриття.

Площа з якої навантаження передається на стіну - Аq=3,2 м2

Nпер=11,1?3,2?3=71 кН

Навантаження від стін І та мансардного поверху.

Nст=0,38?1?18?6,5?1,1=48,9 кН

Навантаження від стін підвалу.

Nпід=0,4?1?24?1,1?(2,7+0,15)=30,1 кН

Навантаження від штукатурки.

Nшт=0,02?20?10?2?1,2+0,02?2,7?20?1,2=9,6+1,3=11 кН

Навантаження від даху.

Nдах=(0,973/0,98+1,4)?2,8=6,7 кН

Сумарне навантаження на стіну складає Nст=167,7 кН

3.2 Визначення несучої здатності буронабивної мікропалі

3.2.1 За даними свердловини С-2а

Для визначення несучої здатності буронабивної залізобетонної мікропалі за СНиП 2.02.03-85 були проведені геологічні дослідження з метою визначення фактичної потужності пластів ґрунту.

Випробування мікропалі проводилося з метою експериментальної перевірки її несучої здатності і деформативності ґрунтів основи. Експериментальні дослідження виконувались за схемою статичного вдавлювання (рис.3.1).

Несучу здатність буронабивної мікропалі за даними свердловини С-2а, що працює на стиск, з поширенням внизу визначаємо згідно п.4.6 [5] за формулою (3.1)

(3.1)

де гс=1 - коефіцієнт умов роботи мікропалі (п.4.6 [5]);

Рис.3.1 До розрахунку несучої здатності буронабивної залізобетонної мікропалі за даними свердловини С-2а

гcR =1,3 - коефіцієнт умов роботи ґрунту під нижнім кінцем мікропалі (п.4.6 [5]), з камуфлетним поширенням, або ущільненням ґрунту основи в забої свердловини механічним способом;

- площа поперечного перерізу перетину поширення в місці найбільшого діаметру;

гcf =0,7 - коефіцієнт умов роботи ґрунту на боковій поверхні мікропалі, що залежить від способу утворення свердловини і умов бетонування, що приймається по табл.5 [5];

fi - розрахунковий опір і-го шару ґрунту на боковій поверхні ствола мікропалі, що приймається по табл.2 [5].

Опір піщаного ґрунту на боковій поверхні мікропалі з поширенням враховуємо на ділянці від рівня планування до рівня перетину ствола мікропалі з поверхнею уявного конуса, що має в якості утворювача лінію, яка дотикається з поверхнею поширення під кутом ц1/2=28?/2=14? до осі палі (див. нижче рис.3.2)

Рис.3.2 Поверхня уявного конуса для розрахунку мікропалі

tgц1/2=tg14?

де ц1=28?- кут внутрішнього тертя; tg14?=0,2493;

hґ1=3,0 м; hґ2=3,965 м; f1=2,0 кПа; f2=27,0;

hi - товщина і-го шару ґрунту, що контактує з боковою поверхнею мікропалі;

h1=1,4 м; h2=0,53 м;

U=2?р?R=2?3,14?0,085=0,534 м

- периметр мікропалі;

R - розрахунковий опір ґрунту, який визначається п.4.7 [5] за формулою (3.2)

(3.2)

де d1=20,85; d2=39,15; d3=0,643; d4=0,28 - безрозмірні коефіцієнти, прийняті по табл.6 [5] в залежності від розрахункового значення кута внутрішнього тертя ц1=28? ґрунту основи;

гґ1=17,2 кН/м3 - розрахункове значення ваги ґрунту в основі мікропалі;

г1=17,34 кН/м3 - усереднене (по шарах) розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, розташованих вище нижнього кінця мікропалі;

г1=

d=0,35 м - діаметр поширення буронабивної мікропалі;

h=5,0 м - глибина закладення нижнього кінця мікропалі.

Тоді

R=0,75·0,28·(20,85·17,2·0,35+39,15·0,643·17,34·5,0)=488,5 кН/м2

Fd = 1?(1,3?488,5?0,096+0,534?(0,7?2?1,4+0,7?27?0,53))=67,36 кН

Отже, допустиме розрахункове навантаження на палю буде складати:

3.2.2 За даними свердловини С-3

Несучу здатність буронабивної мікропалі за даними свердловини С-3, що працює на стиск, з поширенням внизу, визначаємо так само, як і по даних свердловини С-2а.

де гс=1 - коефіцієнт умов роботи ( п.4.6 [5] );

гcR=1,3 - коефіцієнт умов роботи ґрунту під нижнім кінцем мікропалі ( п.4.6 [5] );

- площа поперечного перерізу перетину поширення в місці найбільшого діаметру;

гcf =0,7 - коефіцієнт умов роботи ґрунту по боковій поверхні мікропалі ( див.табл.5 [5] );

fi - розрахунковий опір і-го шару ґрунту на боковій поверхні ствола мікропалі, що приймається по табл.2 [5];

hґ1=3,265 м; f1=25,53 м; h1=1,93 м;

R=470 кН/м2 - розрахунковий опір ґрунту під нижнім кінцем мікропалі, що приймається по табл.7 [5] в залежності від величин ІL=0,43 і h=5,0 м.

Тоді допустиме розрахункове навантаження на мікропалю буде дорівнювати:

де гn=1,4 - коефіцієнт надійності по навантаженню.

Нижче на рис.3.3 показана схема буронабивної мікропалі для розрахунку несучої здатності за даними свердловини С-3.



Рис.3.3 До розрахунку несучої здатності буро набивної залізобетонної мікропалі за даними свердловини С - 3

3.3 Висновки

Отже, зробивши в даному розділі розрахунки фундаменту, були отримані такі результати:

сумарне навантаження на стіну складає Nст=167,7 кН;

несуча здатність буронабивних залізобетонних мікропаль з поширеною п'ятою складає за даними свердловин С -2а та С-3 відповідно 67,36 кН і 77,07 кН;

допустиме розрахункове навантаження на палю буде дорівнювати за даними свердловин С-2а і С-3 відповідно 48,12 кН та 55,05 кН.

РОЗДІЛ 4. МЕТОДИКА ВИПРОБУВАННЯ ЗАЛІЗОБЕТОННОЇ МІКРОПАЛІ З ПОШИРЕНОЮ П'ЯТОЮ ТА АНАЛІЗ ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ

4.1 Конструкція палі та технологія виготовлення

Всі конструкції розпірної системи були розраховані, запроектовані і виготовлені для навантаження, що на 20% перевищувало передбачувану програмою досліджень величину. Пристрій для навантаження мікропалі забезпечував центральне його прикладення окремими ступенями.

Мікропаля для випробування влаштовувалась у заздалегідь виготовленій шнековим бурінням свердловині діаметром 170 мм і глибиною 2,7 м від рівня підлоги підвалу. Передача навантаження на мікропалю здійснювалась через упорну залізобетонну стійку, котра служила продовженням палі, що випробовувалась, і одягалася в металеву товстостінну трубу, зовнішнім діаметром 150 мм. Така конструкція прийнята з метою максимальної ліквідації сил тертя по боковій поверхні палі вище рівня підлоги підвалу. У нижньому кінці свердловини спеціальними ножовими пристроями влаштовувалось поширення п'яти діаметром - 350 мм. Бетонування мікропалі виконувалось литим бетоном класу В25, армування - каркасом з поздовжньою арматурою 4 Ш 12 А-ІІІ. Аналогічно були виготовлені чотири анкерні мікропалі, глибиною 5,0 м від рівня спланованої поверхні, у кожній з них були додатково встановлені анкерні стержні діаметром 30 мм для закріплення металевих балок розпірної системи.

...