Reinforcement of slab foundation during superstructure enlargement

Befolkningsökningen och urbaniseringsprocessen gör att fler bostäder och andra byggnader måste uppföras i städerna. Stadsförtätning är en planeringsstrategi där påbyggnad av befintliga byggnader är en lösning. Vid påbyggnad måste nya laster bäras av en befintlig konstruktion och beroende på påbyggnadens omfattning och materialval används olika förstärkningsmetoder. Syftet med denna studie är att undersöka en förstärkningsmetod genom breddning av pelarfundament. Konsekvenserna inom två teknikområden: geoteknik och byggnads-konstruktion, har studerats. Frågeställningarna har varit likartade: vilka undersökningar måste göras och vilken bärförmåga har en konstruktion som pålastas före och efter förstärkning av pelarfundamentet? Parallellt med studier av litteratur har intervjuer med konstruktör och geotekniker utförts, för att skapa en tydlig inriktning på arbetet. Några metoder för förstärkning av pelarfundament presenteras. Förutom specialiserad litteratur, rapporter och uppsatser som utgör den största delen av teoriavsnittet i denna studie, har Eurokoderna utgjort referens, främst vid konstruktionsberäkningar men också för det avsnitt som berör geoteknik. För att kunna utföra relevanta beräkningar har ett fiktivt fall tagits fram. Utifrån bygghandlingar och uppmätningar i ett befintligt parkeringshus i Lund, har de vertikala lasterna före och efter påbyggnad beräknats. Den befintliga byggnaden var grundlagd på grov- och mellansand men placerades i det fiktiva fallet i Malmö och grundlades på lermorän. Utifrån de stipulerade förutsättningarna har en dimensionering vid förstärkning av det befintliga pelarfundamentet redovisats i form av beräkningskontroller samt ritningar. Vid dimensionering av pelarfundamentet har olika beräkningsmodeller använts. Flera avgränsningar har gjorts; exempelvis att horisontella laster inte beaktats och vertikala laster verkar centriskt, i syfte att ge en överskådlig bild av de vanligast förekommande beräkningarna och kontrollerna som måste göras vid fundamentförstärkning. I det aktuella fallet var sidan på det kvadratiska pelarfundamentet 2,8 m lång och dess tjocklek 0,6 m. De vertikala lasterna före påbyggnad uppskattades till 2242 kN och ökade till 3894 kN efter påbyggnad. Jorden blev då belastad nära maximal tillåten spänning och den befintliga betongkonstruktionen hade inte kapacitet för att bära de nya lasterna. En ökning av plattans breddmått med 0,45 m på samtliga sidor beräknades nödvändig för att behålla samma spänning i jorden. För att uppnå en godtagbar kapacitet antogs en pågjutning à 0,2 m också vara nödvändig. Även en breddning av den rektangulära pelaren antogs. Beräkningskontrollerna godkände de nya dimensionerna samt fastställde kvantiteten av nytt armeringsjärn som skulle användas, dels för att förlänga den befintliga armeringen, dels för att förbättra vidhäftningen mellan den gamla och den nya betongen. Val av förstärkningsmetod är förknippad med flera faktorer såsom läget inom byggnadskonstruktionen, geokonstruktionens skick, markförhållanden, mm. Därför är inte en metod bättre än en annan; lämplig metod måste bestämmas från fall till fall. Som studien visar skall en arbetsmetodik följas med undersökningar och relevanta beräkningar. Slutsatserna är att studiens resultat bedöms rimliga, men noggrannare dimensionering skulle kunna utföras med FEM-program.The increase in population and the urbanization process means that more buildings must be built in the cities. Extension of existing buildings is a solution to increase housing capacity, but the existing structure must be strengthened to be able to carry the new loads. The purpose of this study is to investigate a strengthening method of spread footing in two technical fields: geotechnics and building construction. The questions were: what investigations must be made and what load-bearing capacity has a structure that is loaded before and after enlargement of the spread footing? In addition to specialized literature, reports and essays, the Eurocodes have been a reference. Some methods for enlargement of spread footing are presented. A fictitious case has been developed based on construction documents and measurements in an existing parking garage that was placed in Malmö and founded on clay till. A dimensioning for enlargement of the existing spread footing has been reported in the form of calculation checks and drawings. The vertical loads before the extension were estimated at 2242 kN and increased to 3894 kN after the extension. An increase in the width of the footing by 0.45 m on all sides was calculated necessary to maintain the same tension in the ground. In order to achieve an acceptable capacity, an overlay of 0.2 m was also assumed to be necessary. The calculation controls approved the new dimensions and determined the quantity of new dowels to be used, partly to extend the existing reinforcement, partly to improve the adhesion between the old and the new concrete. The choice of enlargement method is associated with several factors therefore, one method is not better than another. The appropriate method must be determined on a case-by-case basis with a working methodology with surveys and relevant calculations. The conclusions are that the results of the study are considered reasonable, but more accurate dimensioning could be performed with FEM-programs