Реконструкция оснований и фундаментов с повышением несущей способности

४®­бвагЄжЁп6 Јз.dwg

1 - Колонна; 2 - фундамент; 3 - обвязочная балка; 4 - сваи усиления.
- Усиливаемый фундамент; 2 - железобетонная "рубашка"; n3 - арматура усиления; 4 - усиливаемая колонна; 5 - обойма колонны.
- Усиливаемый фундамент; 2 - Разгружающая балка; n3 - Подставка; 4 - распределительный ростверк; 5 - домкрат.
- Усиливаемый фундамент; 2 - Арматурный каркас наращивания; n3 - Металлические трубы; 4 - Шпуры.
- Усиливаемый фундамент; n2 - Дополнительные фундаменты; n3 - Колонна; n4 - Металлическая обойма; n5 - металлические подкосы; n6 - элемент усиления.
- Усиливаемый фундамент; n2 - Распределительный элемент; n3 - Домкрат; n4 - Подпорка; n5 - Головной элемент; n6 - Рядовой элемент;n7 - Нижний элемент сваи
- Усиливаемый фундамент; 2 - Ростверк усиления; n3 - Существующие сваи; 4 - Сваи усиления.
- Усиливаемый фундамент; 2 - Существующие сваи; 3 - Ростверк усиления; 4 - Сваи усиления; 5 - Арматурные сетки; 6 - Отогнутые стержни
Чертеж 1. Усиление основания ограждающими сваями
Чертеж 2. Усиление фундаментов железобетонной "рубашкой" Чертеж 3. Усиление ленточного фундамента подводкой
Чертеж 4. Усиление ленточных фундаментов наращиванием
Чертеж 5. Усиление фундаментов подводкой Чертеж 6. Усиление фундамента с помощью свай "Мега
Чертеж 7. Усиление фундамента ростверком расположенным в пределах высоты фундамента
Чертеж 8. Усиление ленточного фундамента сваями с подводкой нового ростверка

४®­бвагЄжЁп6 Ї§.doc

Казанский Государственный Архитектурно-Строительный Университет
по курсу "Реконструкция зданий и сооружений
на тему «Реконструкция оснований и фундаментов. Повышение несущей
способности при реконструкции зданий и сооружений»
Студент СФ гр.7ПГ52з
Преподаватель Павлов В.В.
Теоретическая часть:
Усиление оснований 3
Усиление фундаментов 5
Список литературы 13
Чертеж 1. Усиление основания ограждающими сваями
Чертеж 2. Усиление фундаментов железобетонной "рубашкой
Чертеж 3. Усиление ленточного фундамента подводкой
Чертеж 4. Усиление ленточных фундаментов наращиванием
Чертеж 5. Усиление фундаментов подводкой
Чертеж 6. Усиление фундамента с помощью свай "Мега
Чертеж 7. Усиление фундамента ростверком расположенным в пределах высоты
Чертеж 8. Усиление ленточного фундамента сваями с подводкой нового
Реконструкция зданий и сооружений — это их переустройство с целью
частичного или полного изменения функционального назначения установки
нового эффективного оборудования улучшения застройки территорий
приведения в соответствие с современными возросшими нормативными
Она является частью общей реконструкции производственных предприятий
или городского района жилого массива комплекса социально-бытовых
культурных учреждений.
Реконструкция зданий и сооружений осуществляется и при проведении
технического перевооружения предприятий однако в этом случае расходы на
строительно-монтажные работы не должны превышать 10% общих
Переустройство включает перепланировку и увеличение высоты помещений
усиление частичную разборку и замену конструкций а также надстройку
пристройку и улучшение фасадов зданий.
При реконструкции и техническом перевооружении капитальные вложения
существенно меньше а окупаемость в 2 25 раза быстрее чем при новом
Как правило реконструкция жилых гражданских и производственных зданий
проводится в условиях повышенной стесненности что не позволяет
использовать оптимальные комплекты строительных механизмов и машин
организовывать места складирования для создания нормативных запасов
материалов и изделий. Сама доставка конструкций (особенно крупногабаритных)
может быть чрезвычайно затруднена сложившимися габаритами проездов.
Серьезные трудности часто возникают при определении места рациональной
установки грузоподъемных механизмов в монтажной зоне а в некоторых случаях
при разборке и монтаже конструкций вообще не представляется возможным
воспользоваться кранами и необходим переход на менее индустриальные
конструктивные решения. Для указанных ситуаций разработан и успешно
реализовывается целый ряд предложений основанных на использовании
конструкций как из традиционных строительных так и из новых легких
высокопрочных материалов.
Реконструкция связана с восстановлением эксплуатационных показателей и
усилением несущих элементов зданий и сооружений. Эти работы требуют
индивидуальных подходов отличных от подходов к конструктивным решениям при
новом строительстве.
При проектировании объектов реконструкции необходимо выполнить проверку
влияния возводимых сооружений на осадки существующих. При ленточных и
столбчатых фундаментах эту проверку можно не производить если грунты
основания в пределах сжимаемой толщи имеют средний модуль деформаций E≥15
МПа и расстояние между краями новых и существующих фундаментов l≥025 Hс
где Нс — глубина сжимаемой толщи определенная в соответствии с
требованиями СНиП 2.02.01-83. Если фундамент нового сооружения выполнен из
сплошной плиты расчет дополнительных осадок существующих зданий не
производится при Е≥30 МПа и l≥05(Нc.
Для исключения влияния вновь возводимых сооружений на существующие
рекомендуется выполнять разделительные стенки консольные фундаменты
рационально размещать новые фундаменты относительно существующих. В этом
случае расчет влияния новых сооружений на существующие не производится.
Новые фундаменты как правило необходимо закладывать на одной отметке
с существующими. При заложении новых фундаментов ниже существующих
необходимо соблюдать соответствующие требования главы СНиП 2.02.01—83 по
проектированию оснований зданий и сооружений. При невозможности соблюдения
этих требований до отрывки котлована должны быть выполнены ограждения в
виде шпунта свай «стена в грунте» которые обеспечивают устойчивость
основания существующего фундамента. Закрепление грунтов возможно также с
помощью химических методов (силикатизации смолизации) цементизацией и
термическим обжигом.
При выполнении реконструкции сооружений расположенных на
подрабатываемых территориях или на просадочных грунтах необходимо обратить
особое внимание на надежное опирание и крепление плит покрытия и
перекрытий стропильных конструкций подкрановых балок стеновых панелей
связей а также на правильное выполнение деформационных швов.
При увеличении нагрузок на существующие фундаменты рекомендуется также
устройство ограждающей конструкции из свай или шпунтов. При этом не
допускается отрыв подошвы фундамента от основания.
Устройство свай (шпунтов) для усиления основания не рекомендуется в
слабых грунтах (рыхлых песках глинистых при показателе текучести Jh= 1
илах торфах и т.п.).
Силикатизация усиливаемого основания применяется при пылевато-глинистых
грунтах со степенью влажности не выше 075 а также в насыпных и песчаных
грунтах. Этот метод особенно эффективен при невозможности остановки
технологического процесса а также в аварийных ситуациях и при стесненных
условиях производства работ по усилению оснований и фундаментов. Укрепление
основания силикатизацией не допускается в грунтах пропитанных нефтяными
продуктами и маслами.
Укрепление грунтов термическим способом рекомендуется в глинистых
грунтах с числом пластичности Jp =005 020 при условии если они
расположены выше установившегося уровня грунтовых вод.
При устройстве по периметру фундамента ограждающей конструкции из свай
или шпунтов несущая способность основания существенно возрастает. Это
происходит за счет трения между грунтом и ограждением в результате часть
вертикальной нагрузки от грунтового ядра передается на сваи (шпунты).
Последние в свою очередь вовлекают за счет трения по боковой поверхности
массив грунта окружающий стенки причем зона вовлекаемого в работу грунта
линейно возрастает с глубиной под углом (4 (чертеж 1).
Кроме того часть вертикальной нагрузки от фундамента передается через
ограждение на грунты лежащие ниже свай (шпунтов) которые как правило
имеют значительно более высокое допускаемое давление чем грунт под
подошвой фундамента. При устройстве ограждения следует стремиться к тому
чтобы расстояние между сваями (шпунтом) и обрезом усиливаемого фундамента
было минимальным из условия производства работ. Расстояние между осями свай
определяется из условия что грунт в момент продавливания переходит в
пластическое состояние.
При сплошном расположении свай (шпунтов) ограждение рассчитывается по
методике аналогичной расчету силосных емкостей. При этом коэффициент
бокового давления %у принимается для одного и того же грунта постоянной
величиной не зависящей от глубины ((у=tg2(45°—(2) 1).
При ограждении из одиночных свай последние рассчитываются на
горизонтальную нагрузку в соответствии с рекомендациями СНиП II-17-77. В
этом случае сваи принимаются идеально упругими а грунт идеализируется
(имитируется) винклеровым основанием с коэффициентом постели линейно
возрастающим по глубине. Несущая способность усиливаемого основания
определяется максимальной горизонтальной нагрузкой на ограждающую
При усилении основания контурным ограждением рекомендуется устройство
по верху ограждения обвязочной балки. Это приводит к снижению перемещений
свай и изгибающих моментов по их длине в результате несущая способность
усиления существенно возрастает.
Усиление фундаментов
Усиление жестких фундаментов может осуществляться путем увеличения их
подошвы или с помощью свай различного типа.
К жестким фундаментам относятся конструкции деформативность которых
пренебрежительно мала и не оказывает существенного влияния на усилия в
самом фундаменте и на давление в грунте под подошвой фундамента.
При проектировании усиления необходимо максимально использовать
существующий фундамент обеспечив его совместную работу с элементами
Несущую способность фундаментов реконструируемого объекта определяют с
учетом фактических прочностных и деформативных характеристик материала
фундамента и грунтов основания а при свайных фундаментах используют также
результаты полевых испытаний (зондирование статические испытания и др.).
Увеличение размеров подошвы фундаментов необходимо при росте нагрузок
недостаточной несущей способности грунтов основания а также при
существенном повреждении фундаментов в процессе эксплуатации. Эффективными
средствами увеличения подошвы фундаментов являются железобетонные
«рубашки» наращивание частичная или полная подводка новых фундаментов.
Железобетонная «рубашка» представляет собой монолитную оболочку
которая охватывает существующий фундамент со всех сторон. Арматура оболочки
образует пространственный каркас и для обеспечения совместной работы
старого фундамента с конструкцией усиления обязательно стыкуется на сварке
с предварительно обнаженной арматурой усиливаемого фундамента. Рабочую
арматуру «рубашки» устанавливают вдоль граней усиливаемого фундамента
При повреждении фундаментов в процессе эксплуатации для восстановления
его несущей способности устраивают конструктивную «рубашку» размеры
которой принимают в зависимости от диаметра арматуры величины защитного
слоя а также от технологической возможности укладки бетона в тело
Если кроме усиления фундаментов требуется также усиление колонны то
бетонирование обоймы для колонны и «рубашки» следует выполнять
одновременно. Если колонна не требует усиления «рубашку» фундамента
заводят выше нижней части колонны на величину не менее большей стороны
колонны и не менее пяти толщин «рубашки».
При усилении фундамента наращиванием увеличение его подошвы
осуществляется с одной двух или трех сторон. При наращивании так же как и
при устройстве «рубашек» необходимо обеспечивать стыковку на сварке
оголенной арматуры старого фундамента с новой арматурой усиления.
Одним из вариантов наращивания является передача части нагрузки с
существующего фундамента на отдельные плиты с помощью металлических или
железобетонных балок пропущенных через отверстия в усиливаемом фундаменте
(чертеж 3). В этом случае опорные плиты предварительно обжимаются с помощью
домкратов или гравитационной нагрузкой до расчетной. Ленточные
неармированные фундаменты могут наращиваться с помощью арматуры
заанкеренной в тело фундамента и обетонированной на расчетную ширину
усиления (чертеж 4).
Подводка новых частей фундамента может осуществляться рядом с
существующим (чертеж 5). В этом случае нагрузка от несущего элемента
перелается на фундамент усиления через подкосы и металлическую
(железобетонную) обойму. Устройство нового фундамента под существующим
выполняется с частичной или полной разгрузкой существующего фундамента на
локальных небольших по ширине участках. Причем эта подводка может быть
сплошной или частичной. При подводке новых фундаментов следует обеспечить
плотное прилегание подошвы существующего фундамента с новым. При подводке
под ленточные фундаменты конструкции усиления рекомендуется размещать на
прямых участках с максимальными нагрузками так как подводка новых
фундаментов в углах и пересечениях вызывает серьезные трудности.
Усиление фундаментов с помощью свай осуществляется путем устройства
свай по контуру существующего фундамента или под ним. Такое усиление
применяется при значительных и неравномерных осадках грунтов основания при
существенном увеличении нагрузок на фундаменты для повышения устойчивости
основания в случае приложения к фундаментам значительных горизонтальных сил
Выбор конструкции свай зависит от внутренних габаритов
реконструируемого здания или сооружения характера действующих нагрузок
конструкций усиливаемого фундамента наличия соответствующего оборудования
для производства свайных работ.
Цельные сборные железобетонные сваи могут применяться когда габариты
цеха позволяют разместить крупногабаритную сваебойную технику и когда
динамические нагрузки при забивке свай не приводят к повреждениям
окружающих конструкций. При наличии вблизи зоны забивки свай несущих
конструкций неспособных выдержать значительные динамические нагрузки
возможно осуществить вдавливание цельных свай в грунт с помощью
Эффективным средством усиления фундаментов особенно при неравномерных
деформациях сооружения являются составные сборные сваи «Мега» которые не
требуют больших габаритов помещения и включаются в работу сразу после
вдавливания. Недостатком этих свай является достаточно высокая трудоемкость
работ по их устройству а также необходимость выполнения временного
котлована под подошвой фундамента что снижает его несущую способность в
процессе усиления (чертеж 6). При устройстве усиления сваями «Мега»
конструкция существующего фундамента должна быть проверена на воспринятое
усилия от реакции вдавливания.
Для воспринятия значительных растягивающих усилий применяют винтовые
сваи. При усилении фундаментов используют также монолитные сваи различных
типов: буронабивные сваи требуют громоздкого оборудования однако могут
применяться в любых грунтовых условиях в том числе и тех где забивные
сваи неприменимы; пневмонабивные виброштампованные сваи и сваи Страуса
могут применяться в помещениях с ограниченной высотой и не требует сложного
технологического оборудования. Первые два типа свай используют в любых
гидрогеологических условиях сваи Страуса можно применять только при
отсутствии грунтовых вод.
При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных
нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи которые могут
также просверливаться через существующий фундамент используемый в этом
случае как ростверк (рисунок 1).
Рисунок 1. Усиление фундамента с помощью корневидных свай
– усиливаемый фундамент
Вместо свай типа «Мега» могут применяться комбинированные металлические
трубчатые сваи погружаемые посекционно в грунт гидродомкратами. Их затем
заполняют монолитным бетоном.
Включение в работу существующего фундамента свай усиления выполняется с
помощью монолитного плитного ростверка или распределительных балок которые
образуют со сваями рамную систему.
Плитный ростверк возможно устраивать в пределах высоты существующего
фундамента (чертеж 7) и путем подводки под него (чертеж 8). Первые варианты
аналогичны работам при устройстве «рубашек» или наращивания требуют
соединения арматуры существующего фундамента с арматурой ростверка и
используются в том случае если возможно уширение фундамента в пределах его
высоты. Подводка нового ростверка под существующий фундамент достаточно
трудоемка и применяется в случае невозможности уширения фундамента в
пределах его высоты при его повреждениях а также слабых грунтах под его
подошвой или при повреждении головок существующих свай.
Перечисленные выше способы усиления могут применяться как при опирании
реконструируемых фундаментов на естественное основание так и на свайное
при усилении ленточных и столбчатых фундаментов из различных материалов
Примеры объединения усиливаемых фундаментов с дополнительными сваями с
помощью плитного ростверка приведены на чертежах 7 и 8.
Расчет усиления фундаментов выполняется по двум группам предельных
состояний с учетом требований соответствующих нормативных документов (СНиП
II-6-74 СНиП 2.02.01-83 СНиП II-17-77 СНиП 2.03.01-84). По первой группе
выполняется расчет прочности конструкций фундамента и несущей способности
грунта основания по второй - расчет оснований по деформациям который
требует учета совместной работы здания с основанием.
Несущая способность существующего фундамента определяется с учетом его
фактического состояния (степени износа) прочностных характеристик
материалов и грунтов основания.
Если в процессе эксплуатации произошла полная стабилизация осадок
основания под существующими фундаментами то расчетные осадки элементов
усиления определяются только от дополнительных нагрузок. При этом
максимально допустимую осадку назначают с учетом состояния надземных
конструкций реконструируемого здания и связанных с ним рядом расположенных
Объектов (переходов галерей коммуникаций). Для отдельных фундаментов
осадка определяется с учетом влияния нагрузок от соседних фундаментов по
методу угловых точек.
При жестком соединении существующего фундамента с конструкцией усиления
способом наращивания или «рубашкой» расчет уширенного фундамента на
естественном основании осуществляется по обычной методике.
При подводке новых частей фундаментов рядом с существующим нагрузка на
них определяется в соответствии с принятой расчетной схемой а их расчет
осуществляется как отдельных фундаментов. При подводке целых фундаментов их
размеры определяются из условия чтобы максимальные и средние абсолютные
осадки не превышали допустимых по СНиП 2.02.01-83. При этом учитывается
стабилизация осадок существующих фундаментов.
Расчет свайного усиления выполняется в зависимости от конструктивного
решения существующего фундамента и его состояния. При плохом состоянии
свайного фундамента а также при опирании фундамента на естественное
основание количество свай усиления определяется из расчета воспринятая всей
нагрузки. При хорошем состоянии существующего свайного фундамента
количество сваи усиления определяют из расчета передачи на них только
дополнительной нагрузки.
Рисунок 2. Схемы усиления фундаментов на свайном (а) и естественном (б)
основаниях: 1 — усиливаемый фундамент; 2 — ростверк усиления; 3 — сваи
Несущая способность трубобетонных вдавливаемых свай определяется по формуле
где Еи — усилие вдавливания; х - переходный коэффициент принимаемый
равным 09 для глинистых грунтов 085 — для песчаных.
Расчет каждого отдельного элемента составной сваи типа «Мега»
осуществляется как для сжатого элемента с учетом продольного изгиба и
случайного эксцентриситета определяемого в соответствии с требованиями
СНиП 2.03.01-84. Учитывая возможную несоосность при стыковке отдельных
элементов несущая способность всей сваи определяется умножением на
поправочный коэффициент который принимается при длине сваи до 4м - 075;
от 4 до бм - 06 и свыше 6 м - 05.
Расчет жестких фундаментов усиленных сваями за контуром может
выполняться по методике разработанной Харьковским ПромстройНИИпроектом.
Расчет состоит из двух этапов: до реконструкции - на действие
эксплуатационных нагрузок с учетом максимально возможной разгрузки
фундамента после реконструкции - на загружение фундамента до уровня
соответствующего этапу разгрузки плюс дополнительные нагрузки возникающие
после реконструкции сооружения. Усилия в сваях и фундаментах давление на
грунт под подошвой фундамента (при фундаменте на естественном основании) и
по контакту со сваями перемещения и углы поворота усилен-
них фундаментов определяются алгебраическим суммированием
соответствующих величин полученных на каждом этапе расчета. Осадку
усиленного фундамента рассчитывают на втором этапе. При этом модуль
деформации грунта определяют с учетом его упрочнения в процессе
эксплуатации. Допускается рассчитывать модуль по формуле
где Е - модуль деформаций грунта вычисленный по результатам
лабораторных или полевых испытаний МПа. Упрочнение грунта учитывается в
расчетах на глубину не превышающую ширину фундамента до его усиления.
Расчет усиленного фундамента осуществляется в линейной постановке по
плоской расчетной схеме. На каждом этапе расчета усиленный фундамент
рассматривается как статически неопределимая система загруженная внешней
нагрузкой с одной стороны и усилиями от свай и отпором грунта под подошвой
— с другой. Усилия от свай выражаются через жесткостные характеристики свай
и деформации фундамента отпор грунта — через коэффициент постели и также
деформации фундамента. Последний учитывается только при усилении
фундаментов на естественном основании.
Усилия и деформации фундамента определяются из решения системы
канонических уравнений метода перемещений.
При этой методике расчета грунт рассматривается как линейно
деформируемая среда которая характеризуется следующими параметрами: Kvo —
вертикальным коэффициентом постели по контакту с подошвой фундамента на
естественном . основании который принимается одинаковым во всех точках
основания кНм3 Кhz — горизонтальным коэффициентом постели по контакту с
боковой поверхностью сваи и Кhl — вертикальным коэффициентом постели по
контакту с подошвой свай.
Значения коэффициентов постели определяют по методике разработанной
Харьковским ПромстройНИИпроектом.
Расчет устойчивости грунта основания вокруг свай осуществляется в
соответствии с требованиями СНиП II-17-77.
Реконструкция промышленных предприятий (Справочник строителя в 2-х
томах под редакцией В. Топчия) Т. 1 - М. Стройиздат 1990.
Реконструкция зданий и сооружений под редакцией А.Л. Шагина. - М.