Последнее обновление 07.11.2024
Фундаменты промышленных зданий с применением винтовых свай
Статья расскажет об особенностях фундаментов промышленных зданий, а также об опыте применения винтовых свай в качестве оснований подобных строений.
Содержание
Большинство промышленных объектов относятся к потенциально опасным. Любые разрушения
конструкций подобных зданий и сооружений могут привести к авариям, следствием которых станут
не только экономические потери, но и человеческие жертвы, и существенный ущерб окружающей
среде.
Поэтому к постройкам промышленного назначения предъявляются серьезные требования с точки
зрения:
- прочности;
- долговечности;
- устойчивости.
Наиболее важным конструктивным элементом промышленных зданий, как и в случае с любыми
другими строениями, является, конечно, фундамент.
Выбор основания для
промышленного здания
Выбор определенного типа основания для промышленного здания определяется рядом факторов:
- инженерно-геологические характеристики грунтов;
- глубина промерзания;
- уровень залегания грунтовых вод;
- нагрузки и воздействия;
- климатические условия (преобладающие ветра, количество и вид осадков);
- характер деятельности предприятия;
- близость автострад, железнодорожных путей, аэропортов, метро и т.д.
При строительстве промышленных объектов устраиваются сборные, сборно-монолитные и монолитные
фундаменты, которые по конструктивным особенностям бывают ленточными, плитными, столбчатыми
или свайными.
Ленточные конструкции выполняются под несущие наружные и внутренние стены из силикатного или
керамического кирпича, газо- или пенобетонных блоков. Выполняются как на естественном
основании, так и на свайном. Плитный фундамент, как и ленточный, может устанавливаться как
непосредственно на грунтовое основание, так и на свайное.
Столбчатые конструкции применяются преимущественно для зданий с каркасной системой.
Свайный фундамент применяют широко. А в случаях, когда район строительства представлен
слабыми или пучинистыми грунтами, его применение является наиболее целесообразным решением.
Независимо от того, какие выбраны конструктивные решения фундаментов промышленных зданий,
все они должны отвечать строительным нормам и правилам, основываться на инженерных расчетах.
Преимущества винтовых свай в качестве
фундаментов примышленных зданий
Использование свайно-винтовых оснований при устройстве фундаментов под промышленные объекты
имеет целый ряд преимуществ:
- экономия – не менее 20 %;
- высокие прочностные характеристики;
- надежность и безопасность;
- высокая скорость установки (объект может быть готов к сдаче на 15-30 % быстрее);
- возможность выполнения монтажа в сложных грунтовых условиях (сильносжимаемые, пучинистые, многолетнемерзлые и т.д.);
- долговечность, ремонтопригодность;
- высокая сейсмоустойчивость;
- снижение трудозатрат, благодаря частичному или полному исключению земляных работ;
- возможность проведения работ вблизи от подземных коммуникаций, в условиях уплотненной городской застройки;
- минимизация ущерба окружающей среде.
Кроме того, винтовые сваи сразу же после установки готовы воспринять проектную нагрузку, а
проектирование инженерных коммуникаций можно производить параллельно со строительством
промышленного объекта.
Таким образом, очевидно, что в большинстве случаев при возведении фундаментов промышленных
предприятий применение свайно-винтовой технологии оптимально.
Строительство фундамента промышленного
здания с применением винтовых свай на примере
ангара, возводимого в ОЭЗ «Алабуга»
В 2018 году на территории особой экономической зоны промышленно-производственного типа
«Алабуга» (Елабужский район, Республика Татарстан) в рамках реализации инвестиционного
проекта было запланировано строительство производства сложных гранулированных удобрений
мощностью 120 тысяч тонн в год.
На территории особой экономической зоны промышленно-производственного типа
«Алабуга» (Елабужский район, Республика Татарстан) в рамках реализации инвестиционного
проекта было запланировано строительство производства сложных гранулированных удобрений
мощностью 120 тысяч тонн в год.
Заказчик поставил перед специалистами компании «ГлавФундамент» задачу –
оптимизировать имеющееся проектное решение второй очереди строительства.
Проанализировав предоставленную проектную документацию, специалисты проектного отдела и
отдела НИОКР установили, что планируемый к строительству ангар конструктивно имеет
двухшарнирную арочную конструкцию, которая предполагает воздействие на фундамент не только
вдавливающих, но и значительных горизонтальных нагрузок.
Кустовое
расположение свай
Было принято решение о применении куста из шести свай:
- четыре будут расположены под углом 30°, что позволит им воспринимать равнодействующую нагрузку как осевую;
- две будут расположены вертикально для восприятия части вертикальной нагрузки.
Расчет выполнялся для двухлопастных свай со следующими конструктивными параметрами:
- диаметр лопастей – 490 мм;
- толщина лопастей – 10 мм;
- конфигурация лопастей – для грунтов твердой консистенции;
- диаметр ствола – 159 мм;
- толщина стенки ствола – 5 мм;
- длина сваи – 3 600 мм.
Для включения в совместную работу винтовой сваи и максимального объема околосвайного грунта
сваи моделировались с различным расстоянием между лопастями (подробнее в
статье). Помимо межлопастного расстояния, на включение в работу грунта влияют и такие расчетные величины,
как шаг, угол наклона и конфигурация лопастей,
которые позволяют выполнить установку с минимальным нарушением структуры грунта.
Выбор толщины металлопроката обусловлен коррозионной агрессивностью грунтов
площадки
строительства. Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета
срока службы свай в грунте выполняется проверка соответствия остаточной толщины стенки
ствола проектным нагрузкам и требованиям нормативной документации.
Расчет долговечности выполняется без учета покрытия. Это связано с тем, что в процессе
погружения винтовая свая испытывает значительное
абразивное воздействие, что не позволяет
гарантировать целостность любого покрытия.
Для подтверждения проектного решения требовалось провести натурные испытания. Так как
испытания одиночной сваи не отражают реальную работу свайного куста, было принято
решение о проведении натурного испытания всего фундамента на совместное действие
горизонтальных и вертикальных нагрузок.
Максимальные проектные вдавливающие нагрузки на куст – 67 тонн, горизонтальные – 37 тонн.
Максимальные
деформации
По результатам испытаний были получены максимальные деформации, которые составили:
- горизонтальные перемещения – 13 мм;
- вертикальные – 6 мм.
Они показали значительный запас по деформациям (больше чем в 2 раза).
В результате применения данного технического решения была достигнута
экономия более 20 процентов.
