Теплица на винтовых сваях

Промышленное строительство Проектирование Технология


Статья расскажет о выборе оптимальных конструкций винтовых свай для строительства теплиц на винтовых сваях, основанном на результатах предварительных расчетов и натурных испытаний.

Компания «ГлавФундамент» приняла участие в реализации проекта по строительству тепличного комбината «Белогорский» в Республике Крым.

ТК «Белогорский» расположится в г. Белогорск на участке  общей площадью 20 га. Планируется, что в теплицах будут выращивать томаты (проектная мощность – 16 тыс. кг томатов в год). Конструкция тепличного комплекса предполагает применение односвайных фундаментов, которые должны воспринимать вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Перед специалистами отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок компании «ГлавФундамент» стояла задача по выбору оптимальных конструкций винтовых свай для объекта по результатам их предварительных расчетов и натурных испытаний.

Инженерно-геологические условия площадки строительства

Участок изысканий занимает надпойменную террасу реки Биюк-Карасу и представляет собой площадку с субгоризонтальной поверхностью, с уклонами 0-3º.

По данным инженерно-геологических изысканий до глубины 15 м выделено 5 инженерно-геологических элементов:

  • Суглинок коричневого цвета, полутвердый, тяжелый, песчанистый, с редким включением дресвы известняка, местами с прослоями глин.

  • Суглинок коричневого цвета, тугопластичный, тяжелый, песчанистый, с редким включением дресвы известняка, местами с прослоями глин.

  • Глина темно-серо-зеленого цвета мягко- и текучепластичная, органо-минеральная, с примесью органического вещества.

  • Гравийный грунт из гравия и гальки кварца и осадочных пород с суглинистым, местами супесчаным заполнителем коричневого цвета, с прослоями и линзами песка мелко- и среднезернистого.

  • Мергель серо-зеленого цвета, полускальный, очень низкой прочности, размягчаемый.

На площадке выполнена планомерно возведенная насыпь с послойным уплотнением, которая решает задачу выравнивания поверхности. Коэффициент относительного уплотнения насыпи – 0,95-0,99, консистенция грунта находится в пределах от полутвердой до твердой.

Конструкции винтовых свай для фундамента теплицы

Расчеты и последующие натурные испытания выполнялись для разных модификаций и длин многолопастной винтовой сваи с лопастями малого диаметра для крупнообломочных грунтов и среднего диаметра для дисперсных грунтов, с диаметром ствола 108 мм и толщиной стенки ствола 4 мм.

Для некоторых колонн, предполагавших значительные горизонтальные нагрузки, был использован элемент сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН).

Теплица на винтовых сваях.jpg

Расчет несущей способности винтовых свай по грунту методом конечных элементов и численными методами по методике СП 24.13330.2011

Расчет выполнялся для предварительного подбора параметров и конструкции свай. Окончательные результаты должны быть приняты по итогам натурных испытаний.

За несущую способность вертикально нагруженной сваи принималась нагрузка, воспринимаемая ей при осадке (полной вертикальной деформации) равной 30 мм или соответствующая ступени до «срыва» сваи.

За несущую способность горизонтально нагруженной сваи принималась нагрузка, воспринимаемая ей при горизонтальной деформации головы (в месте приложения нагрузки) равной 10 мм.

По результатам аналитических расчетов по методике СП 24.13330.2011 несущая способность разных модификаций и длин многолопастной винтовой сваи с лопастями малого диаметра для крупнообломочных грунтов и среднего диаметра для дисперсных грунтов, с диаметром ствола 108 мм и толщиной стенки ствола 4 мм составила от 4 до 8,3 тонны.

При расчете методом конечных элементов (МКЭ) ствол сваи моделировался в виде стержня с жесткостью, соответствующей жесткости сечения трубы. Лопасти моделировались в виде плоской круглой  плиты с толщиной соответствующей толщине лопасти. Элементы сопротивления боковым нагрузкам моделировались в виде вертикальных пластин с толщиной соответствующей толщине «крыла».

В качестве модели материала принята идеально упругая модель Гука.

Грунт моделировался с использованием модели HSS с гиперболической зависимостью деформаций от девиатора нагружения.

В результате несущая способность разных модификаций и длин многолопастной винтовой сваи с ЭСБН и без него по моделированию составила от 0,80 до 1,75 тонны (при действии горизонтальных нагрузок) и от 9,0 до 22,0 тонн (при действии вертикальных нагрузок).

Натурные испытания винтовых свай для фундамента теплицы

Испытания выполнялись в соответствии с требованиями ГОСТ 5686 «Грунты. Методы полевых испытаний грунтов сваями».

Ступени вертикальных нагрузок прикладывались на сваи с помощью гидравлического домкрата. Упорная система выполнена с использованием балки и анкерных свай. Регистрация величины нагрузки осуществлялась по показаниям образцового манометра.

Ступени горизонтальных нагрузок прикладывались на сваи с помощью ручной рычажной лебедки. В качестве упорной системы напротив устанавливалась анкерная свая для крепления системы натяжения. Регистрация величины нагрузки осуществлялась по показаниям динамометра.

Наблюдения за перемещениями свай и анкерной системы велись по прогибомерам и индикаторам перемещений до условной стабилизации. При испытании горизонтальными нагрузками перемещения контролировались в уровне приложения нагрузки и в уровне планировки. Сваи испытывались как с применением дополнительного элемента сопротивления боковым нагрузкам, так и без него.

Испытание свай производилось на двух характерных участках, с напластованием грунтов: один участок соответствует максимальному слою насыпи, а другой – минимальному.

Натурные испытания свай показали, что фактическая допускаемая нагрузка в 1,7-2,6 раза выше расчетной (аналитическими методами в соответствии с СП 24.13330.2011).

Затем производилось сравнение с результатами натурных испытаний моделируемых свай с целью верификации расчета, которое позволило сделать вывод, что результаты моделирования показывают несколько заниженные значения (до 20%), однако в целом сходимость очень высокая.

Таким образом, по результатам испытаний была уточнена модификация винтовых свай и параметры элементов сопротивления боковым нагрузкам.




Была ли информация для Вас полезной?
4
1
0

Статьи по теме