10 Vundamentide tugevdamine. 1. Vundamentide tugevdamise põhjused 2. Tugevdamisega seotud uuringud 3. Tugevdusmeetodid 3.1 Vundamendi süvendamine 3.2 Talla laiendamine 3.3 Koormuse ülekanne vaiadele 3.4 Vundamendi aluse pinnase tugevdamine 3.5 Hoone konstruktsioonide tugevdamine 1. Vundamentide tugevdamise põhjused Vundamendi tugevdamise vajadus võib tekkida väga erinevatel põhjustel: - koormuse suurenemine pealeehituse tõttu, - vundamendi materjali kahjustused, - ehitise vajum vibratsioonide tõttu, - ehitise vajum pinnasevee alanemise tõttu, - puitvaiade ja -parvede kahjustused, - vead vundamendi ehitamisel või projekteerimisel, - puudulikud pinnaseuuringud, - süvendite rajamine vundamentide vahetus läheduses. - keldri sügavamaks tegemine. Mõningad kahjustuste tekkimise põhjused on illustreeritud joonisel 1 Veetaseme alanemine Vibratsioon Külmumine Puitvaiade kõdunemine Koormuse muutus Kaevetööd Pinnase deformatsioonidest tingitud ehitiste kahjustuste põhjused 2. Uuringud Vundamentide tugevdamisele peavad eelnema põhjalikud uuringud, mille alusel oleks võimalik selgitada tugevdamise vajadus, valida meetmed konstruktsioonide ajutiseks
kindlustamiseks vundamendi tugevdamise ajaks ja teha otsus sobiva tugevdusmeetodi kohta. Uuringud peavad haarama nii ehitise konstruktsioone kui ka pinnaseid. Ehitise konstruktsioonide uuringud võivad vastavalt vajadusele sisaldada järgmist: - olemasoleva projektdokumentatsioon läbivaatus ja täiendamine, - projektmaterjali puudumisel kohapealse vaatluse ja mõõtmiste teel põhikonstruktsioonide iseloomu ja mõõtmete selgitamine, - kahjustuste esinemise ja nende iseloomu selgitamine, - pragude paiknemise fikseerimine ja dokumenteerimine, - pragude avanemise mõõtmine, - põrandate, silluste jne kõrgusmärkide kontroll, - vajumite mõõtmine. Pragude fikseerimise tulemusena on otstarbekas teha seinte laotused kogu hoone ulatuses (joonis 2). Enamasti võimaldavad need selgitada kahjustuste võimalikke põhjuseid. Pragude avanemise selgitamiseks Joonis 2 Pragude asend hoone põikseintes kasutatakse sageli kipsist või paberist majakaid, mis asetatakse seinale praoga ristsuunas. Sellised majakad võimaldavad selgitada kas pragu laieneb, kuid ei anna informatsiooni prao avanemise kiiruse kohta. Seepärast peaks pragude avanemist jälgima otsese mõõtmise teel. Mõõtmiseks kinnitatakse kahele poole pragu mõõtmismärgid ja nende Sfääriline pea Mõõtkell Pragu Pragu Joonis 3 Seinale kinnitatud mõõtmismärgid liikumise fikseerimiseks nihkkaliibri või mikromeetriga Koonilise avaga metallist mõõtemärgid Joonis 4 Pragude laiuse muutuse fikseerime mõõtemärgid vahekaugus fikseeritakse mingite ajavahemike järel (joonised 3 ja 4). Kuna enamasti toimub pragude avanemine väga aeglaselt, peab mõõtmine olema võimalikult täpne. Mõõtmiseks kasutatakse nihkkaliibrit, mikromeetrit või spetsiaalseid vahendeid, mis tagavad mõõtmistäpsuse 0,1 kuni 0,01 mm.
Konstruktsiooni liikumised võivad olla lisaks vundamendi ebaühtlasele vajumisele tingitud materjali temperatuuri muutusest tingitud pikkuse muutusest. Algne pragude tekkimise põhjus võis olla tingitud vundamendi vajumisest. Juba pragudega eraldatud plokkide temperatuuri muutusest tingitud pikenemised-lühenemised kontsentreeruvad prao laiuse muutus δ Ilma temperatuuri mõjuta aeg t Joonis 5 Prao laiuse muutus ajas pragude kohtades. Temperatuuri mõju arvestamiseks peaks prao laiuse fikseerimisega üheaegselt mõõtma temperatuuri. Soovitav on mõõta kontakttermomeetriga seina temperatuuri nii sise- kui ka välispinnal. Sellise võimaluse puudumisel peab fikseerima õhutemperatuuri. Prao laiuse muutuse ajas saab kujutada graafikul (joonis 5). Mõõtmistulemusi saab kirjeldada seosega δ = f(t, τ), kus τ on temperatuur. Näiteks võib kasutada polünoomi (eeldades, et prao laius sõltub temperatuuriga võrdeliselt) 2 3 δ = a 0 + a1t+ a2t + a3t + a4τ Tegurid a võib leida vähimruutude meetodil. Seose 4 esimest liiget kirjeldavad prao laiuse muutumist ajas ja 5. liige muutust temperatuurist. Viimast liiget arvestamata saame kirjeldada ainult ajast sõltuvat pao laiust. Joonisel 5 on toodud kahe Tartu Ülikooli peahoones tehtud mõõtmise tulemused. Ühel juhul on tegemist selgelt väljendunud prao suurenemisega ajajooksul, teisel juhul prao laiuse muutumine küll toimub, kuid see on tingitud ainult temperatuuri muutusest. Joonis 6 Vajumisreeper Vajumite mõõtmine Üheaegselt pragude jälgimisega peab selgitama hoone vajumise intensiivsust. Selleks kinnitatakse seina mõõtmisreeperid. Reeperid peavad olema piisavalt tugevad ja kindlalt seina kinnitatud (joonis 6). Nivelleerimislati paigaldamiseks peaks reeperil olema sfääriline pea. Reeperid tuleb asetada kohtadesse, kus võib eeldada suuremaid vajumeid ja vajumite erimeid. Seejuures peab jälgima, et nivelleerimislati asetamist ei segaks seinast eenduvad detailid
(karniis, varikatus jne) ja oleks tagatud reeperi säilivus kogu mõõtmisperioodi vältel. Enamasti on oluline jätkata mõõtmist ka tugevdustööde vältel. Mõõtmiste eesmärgiks on saada vastus küsimustele: kas hoone vajub? millised osad vajuvad rohkem? millise kiirusega vajub? kas vajumine aeglustub või kiireneb? Enamasti on vajumise kiirus väga väike ja selleks, et saada eeltoodud küsimustele kiiresti vastuseid peab geodeetiliste mõõtmiste täpsus olema võimalikult suur. Muidugi on eriti soodne, kui ehitise vajumeid on varem mõõdetud. Ligikaudse hinnangu vajumite suurusest annab ehitise sokli, põrandate, akna- ja uksesilluste kõrgusmärkide fikseerimine. Igal juhul annab see ülevaate võimalikust ebaühtlasest vajumisest. Pinnaseuuringud Pinnaseuuringud on vajalikud, kui varasemad uuringud puuduvad; varasemate uuringute maht ja kvaliteet ei ole piisavad vajumise põhjuste selgitamiseks ja tugevdusprojekti koostamiseks; Ehitise all pinnas tiheneb ja omadused paranevad. Mõnikord on otstarbekas uurida pinnase omaduste muutust võrreldes enne ehitamist tehtud uuringute andmetega Sageli on ehitiste vajumine ja kahjustused seotud veetaseme muutustega. Seepärast on olulised hüdrogeoloogilised uuringud ja nende alusel veetaseme dünaamika analüüs Geotehniliste uuringute käigus tuleb enamasti selgitada ehitise allapoole maapinda jäävate osade (vundament, keldri sein) mõõtmed või projektmaterjali olemasolu korral nende mõõtmete kontroll. Pinnaseuuringud peavad võimaldama kindlaks määrata vajumise põhjused. Vundamentide tugevdamise võimalused Vundamendi tugevdamise lahendus tuleb valida olenevalt: tugevdamise põhjusest; ehitise iseärasustest; pinnasetingimustest; tehnilistest võimalustest P in g e va rra s Vundamendi talla laiendamine Talla laiendamine vähendab survet pinnasele n is 7 T alla laien d u s ning vähendab kandevõime ammendumise ohtu (joonis 7). Vajumise vähendamine talla laiendamisega on võimalik juhul palju kokkusurutav pinnasekiht asub vahetult talla all. Kui ülemäärast vajumit põhjustav pinnas asub sügavamal, siis talla laiendamine vajumit oluliselt ei vähenda. Tuleb arvestada, et olemasoleva talla all on pinnas tihenenud aga selle kõrval ei ole.
Seepärast vajumine jätkub kuni laienduse all pinnas samuti tiheneb. Vajumist aitab vähendada laienduse eelpingestamine (joonis 8 b). a) b) Joonis 8 Talla laiendus eelpingestusega b) ja ilma a). 1- olemasolev tald, 2 laiendus, 3 sarrus, 4 tungraud. Post Põrand Ülemine raudbetoonist krae Uus pingestatud betoon Tungrauad Betoonalus Armatuur Olemasolev vundament Joonis 9 Eelpingestatud talla laiendus Tugevdamine vaiadega Enim kasutatud viis vundamendi tugevdamiseks on vaiade abil jõu kandmine sügavamal asuvale tugevamale pinnasele. Kasutada saab vaiu, mille süvistamine ei põhjusta ülemäärast dünaamikat ja liialt suuri seadmeid. Kasutatakse terastorust vaiu, mis surutakse pinnasesse lahtise otsaga ja pinnase eemaldamise järel täidetakse betooniga.
Uus betoon Kaevik Teras talad Tugevdus vaiad Terastalad Olemasolev vundament Uus betoon Tugevdus vaiad Uued rb talad Tugevdusvaiad Tugevdus vaiad Joonis 10 Tugevdamine vaiadega vundamendi alt (a ja c) ja kõrvalt (b ja d) Vaiad Vaiad Joonis 11 Lintvundamendi (a) ja posti vundamendi (b ja c) tugevdamine vaiadega
Tungraud Õlipump Monteeritav betoonsektsioon 305 x305x762 mm 50 mm ava Joonis 12 Mega vai Joonis 13 Vundamendi tugevdamine mikrovaiadega