Очень часто в проектных решениях при реконструкции зданий предусматриваются работы,
связанные с углублением существующих подвалов. Такие проектные решения должны сопровождаться
необходимым расчётным обоснованием, поскольку углубление подвалов, прежде всего,
связанно с изменением расчётной схемы системы «основание-фундамент».
Понижение отметки пола подвала относительно существующего положения, или увеличение
высоты подвальных помещений, приводит к уменьшению величины «пригрузки» для фундамента
со стороны подвальных помещений. В этом случае, чаще всего, возникают условия возможности
выпора грунта основания из-под подошвы фундамента, т.е. не соблюдения требований
расчёта по I предельному состоянию (низкая несущая способность).
Для повышения несущей способности основания в таких случаях рекомендуется выполнение
конструктивного усиления основания в виде устройства конструктивных элементов усиления
– выштампованных микросвай.
Применение выштампованных микросвай позволяет воспринять существующий дефицит несущей
способности, обеспечив, таким образом, условия расчёта по несущей способности основания
(I предельному состоянию). Этот же способ усиления основания даёт возможность повысить
модуль деформации уплотнённого основания и, следовательно, снизить развитие возможных
дополнительных осадок фундамента (сооружения) до допустимых значений (соблюдение
требований расчёта по II предельному состоянию).
Таким образом, на основе выше сказанного, очевидно, что при понижении отметки пола
подвала возникает необходимость выполнять расчётные обоснования с использованием
вычислений, учитывающих работу системы «основание-фундамент» одновременно по двум
предельным состояниям.
Примеры таких расчётных обоснований представлены ниже в распечатках программного
решения на рис. 2.13, 2.14. Данные вычисления выполнены для одного из реконструируемых
объектов г. Санкт-Петербурга (ул. Кирочная д. 7). Схема проектного решения по изменению
(понижению) отметки пола подвала с основными размерами одного из фундаментов по
центральной оси здания, представлена на рис. 2.12.
Рис. 2.12. Схема поперечного сечения фундамента реконструируемого здания для расчётного
обоснования возможности понижения отметки пола существующего подвала, с конструктивными
элементами усиления основания.
1 – положение пола подвала до реконструкции здания; 2 – положение пола подвала после
реконструкции здания.
Из представленной схемы (рис. 2.12) видно, что для существующего подвала (1) расстояние
от планировочной отметки до пола подвала составляет всего 1,3 м.По эксплуатационно-технологическим
требованиям данная высота является недостаточной. Необходимо увеличение высоты подвала
на 1,25 м, т.е. таким образом, чтобы расстояние от планировочной отметки до нового
пола подвала (2) составляло 2,55 м.
Расчётное обоснование данных условий реконструкции выполним с использованием сайта:
http://www.buildcalc.ru, по программе: http://www.buildcalc.ru/Calculations/Brnl/Default.aspx.
Первоначально выполним вычисления с конструктивными размерами фундамента (рис. 2.12)
в положении отметки пола подвала до его реконструкции. В этом случае при вертикальной
нагрузке в 386 кН и при расстоянии от планировочной отметки до пола подвала в 1,3
м, получим решение, представленное на рис. 2.13.
Рис. 2.13. Фрагмент копии экрана вывода результатов окончательного расчёта (версия
для печати), при расстоянии от планировочной отметки до пола подвала в 1,3 м (до
углубления подвала).
Как видно из представленных результатов расчёта (рис. 2.13), конструкция рассчитываемого
фундамента до реконструкции или до выполнения работ по углублению подвала, вполне
надёжна. В этом расчёте выполняются требования ТСН 50-302-2004 [1] как по I предельному
состоянию (коэффициент надёжности Кн=1,92>1), так и по II предельному
состоянию (рассчитанная осадка фундамента S=6,02 см< S*u).
Проектируемая реконструкция подвала (его углубление см. на рис. 2.12) изменит расчётную
схему работы системы «фундамент-основание», что отразится на результатах расчёта.
В этом случае для рассматриваемого фундамента (центральная ось «Б») при существующей
вертикальной нагрузке в 386 кН и при расстоянии от планировочной отметки до пола
подвала в 2,55 м, получим решение, представленное на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Фрагмент копии экрана вывода результатов окончательного расчёта (версия
для печати), при расстоянии от планировочной отметки до пола подвала в 2,55 м (проектное
углубление подвала с расчётной нагрузкой 386 кН).
Как видно из представленных результатов расчёта (рис. 2.14), при неизменных грунтовых
условиях, конструкция рассчитываемого фундамента после реконструкции или после выполнения
работ по углублению подвала (проектное углубление подвала), становится не надёжной.
В этом расчёте не выполняются требования ТСН 50-302-2004 [1] по I предельному состоянию
(коэффициент надёжности Кн=0,6<1), т.е. устойчивость фундамента не
обеспечена.
Следовательно, несущий слой основания, в данном случае это пылеватые водонасыщенные
пески, для конструктивных условий заглублённого подвала, не могут воспринять существующую
проектную вертикальную нагрузку в 386 кН. Тогда, ставится задача определения предельно-допустимой
нагрузки на данный фундамент. Решение такой задачи может быть выполнено по выше
приведённой методике расчёта, но при вводе измененных (уменьшенных) исходных данных
по нагрузкам, последние постепенно снижаются до получения удовлетворительного решения
с коэффициентом надёжности >1.
В качества примера, рассмотрим предыдущие условия расчёта (рис. 2.14), но со сниженной
вертикальной нагрузкой до 198 кН. Данные решения представлены на рис. 2.15.
Рис. 2.15. Фрагмент копии экрана вывода результатов окончательного расчёта (версия
для печати), при расстоянии от планировочной отметки до пола подвала в 2,55 м (проектное
углубление подвала с предельно-допустимой нагрузкой 198 кН).
Как видно из представленных результатов расчёта (рис. 2.15), конструктивная система
«фундамент-основание» при проектном углублении подвала, может удовлетворительно
воспринять проектную вертикальную нагрузку лишь в 198 кН. В этом расчёте выполняются
требования ТСН 50-302-2004 [1] как по I предельному состоянию (коэффициент надёжности
Кн=1), так и по II предельному состоянию (рассчитанная осадка фундамента
S=3,61 см < S*u).
Поскольку по результатам реконструкции (углубления подвала) на основание должна
передаваться вертикальная нагрузка в размере 386 кН (рис. 2.14), а основание может
воспринять лишь нагрузку в 198 кН (рис. 2.15), то существующий дефицит нагрузки
(386-198=188 кН) должен быть воспринят выштампованными микросваями – конструктивными
элементами усиления основания. Схема такого принципиального конструктивного решения
показана на рис. 2.12.