Фундаменты промышленных зданий с применением винтовых свай

Промышленное строительство Проектирование Технология


Статья расскажет об особенностях фундаментов промышленных зданий, а также об опыте применения винтовых свай в качестве оснований подобных строений.

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:

  • геологические характеристики грунтов;

  • уровень промерзания грунта;

  • уровень залегания грунтовых вод;

  • нагрузки;

  • климатические условия (преобладающие ветра, количество осадков);

  • характер деятельности предприятия;

  • близость автострад, железнодорожных путей, аэропортов, метро и т.д.

При строительстве промышленных объектов устраиваются сборные, сборно-монолитные и монолитные основания, которые по конструктивным особенностям бывают ленточными, плитными, столбчатыми или свайными.

Ленточные конструкции выполняются под несущие наружные и внутренние стены из кирпича, газо-, пенно- и силикатных бетонных блоков. Устанавливаются как непосредственно на грунтовое основание, так и на свайное.

Плитный фундамент, как и ленточный, может устанавливаться как непосредственно на грунтовое основание, так и на свайное.

Столбчатое основание применяется преимущественно для зданий с каркасной системой стен.

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: 

  • высокие прочностные характеристики; 

  • надежность и безопасность; 

  • высокая скорость установки (объект может быть готов к сдаче на 15-30% быстрее); 

  • возможность выполнения монтажа в сложных грунтах (отличающихся сыпучестью, заболоченностью, обводненностью, склонностью к повышенному пучению при низких температурах 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 возведения 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 первой очереди объекта в качестве фундаментов административных зданий были использованы забивные железобетонные сваи, объединенные железобетонным ростверком. Данный тип основания продемонстрировал низку эффективность при действии значительных горизонтальных нагрузок (забивные ж/б сваи воспринимают подобные нагрузки боковым сопротивлением), а также высокую удельную материалоемкость, которая не может не отразиться на стоимости.

Учитывая это, 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.

Было принято решение о применении куста из шести свай:

  • четыре будут расположены под углом 30⁰, 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 «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай»). Помимо межлопастного расстояния, на включение в работу грунта влияют и такие расчетные величины, как шаг, угол наклона и конфигурация лопастей (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров 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 (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

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 (подробнее «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного 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. 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).

Более того, в результате применения данного технического решения была достигнута экономия более 20 процентов.



Была ли информация для Вас полезной?
6
1
0

Статьи по теме