Тепличный ангар на винтовых сваях

Промышленное строительство Проектирование


Время чтения: 6 минут Интересно, но нет времени читать?

Отправка на почту статьи


Нажимая кнопку "Получить", я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями




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

Содержание статьи:

1. Тепличный комбинат «Белогорский» в Республике Крым

    1.1. Инженерно-геологические условия площадки строительства

    1.2. Конструкции винтовых свай для фундамента теплицы

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

    1.4. Натурные испытания винтовых свай для фундамента теплицы

2. Тепличный комплекс в Курской области

    2.1. Общая информация об объекте строительства

    2.2. Геологические исследования площадки строительства

    2.3. Проектирование фундамента

    2.4. Статические испытания грунтов

    2.5. Погружение свай


1. Тепличный комбинат «Белогорский» в Республике Крым

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. тонн 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.

1.1. 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, органоминеральная, 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.

1.2. 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 89 и 108 мм и толщиной стенки ствола 4 мм.

Испытания грунтов винтовыми сваями

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

1.3. 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.

Испытания грунтов винтовыми сваями при действии горизонтальной нагрузки

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 89 и 108 мм и толщиной стенки ствола 4 мм.

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).

1.4. 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.

Испытания грунтов винтовыми сваями при действии горизонтальной нагрузки

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.

2. Тепличный комплекс в Курской области

Компания «ГлавФундамент» приняла участие в реализации крупного проекта – строительстве тепличного комплекса в Курской области. Заказчик строительства – ООО «Тепличный комплекс «АгроПарк».

2.1. Общая информация об объекте строительства

Здание ангарно-тепличного типа расположится на территории муниципального округа «Кобыльский сельсовет» (Глушковский район). Его площадь, как указано в проекте, составит 109 060 м2. Размеры сельскохозяйственного сооружения позволят ему обеспечивать Курскую область, особенно зимой, разными видами овощей, фруктов и зелени в достаточном количестве.

Промышленные теплицы на винтовых сваях

2.2. Геологические исследования площадки строительства

Сначала был проведен анализ геологических условий площадки строительства. В материалах, предоставленных заказчиком, указывалось, что основанием для свай послужат инженерно-геологические элементы (некоторый объем грунта одного и того же происхождения и вида) ИГЭ-2 и ИГЭ-3. Изучив указанные элементы, специалисты проектного отдела пришли к выводу, что наиболее труднопроходимым грунтом на месте завинчивания является второй грунтовый слой – суглинок твердый просадочный. Это потребовало учета при назначении типоразмера винтовых свай величины крутящего момента, необходимой для погружения.

2.3. Проектирование фундамента

Проект свайного поля для тепличного комплекса разрабатывался совместно отделом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работок и проектным отделом. Решено было использовать двухлопастные модификации со следующими конструктивными параметрами:

  • длина ствола – 5 500 мм;
  • диаметр ствола – 108 мм;
  • толщина стенки ствола – 4 мм;
  • диаметр лопастей – 400 мм;
  • толщина лопастей – 6 мм.

Выбор такой конструкции основывался на необходимости обеспечения восприятия не только вдавливающей, но и выдергивающей нагрузки. При этом максимальная несущая способность двухлопастных винтовых свай обеспечивалась расчетами межлопастного расстояния, шага и угла наклона лопастей, а также подбором конфигурации лопастей, выполненными на основании данных о грунтовых условиях площадки строительства и о характере нагрузок.

Толщина стенки ствола и лопасти назначалась исходя из результатов расчета срока службы винтовых свай в грунте. Для уточнения правильности подбора данного параметра была выполнена проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

При условии расположения двухлопастных винтовых свай на площади 717,5 м на 152 м, с шагом 4,5 м и пролетом 8 м, их количество составило 3 737 штук, что означало сокращение общего числа относительно варианта с использованием буронабивных конструкций. Несущая способность фундамента при этом оказалась выше.

Свайно-винтовой фундамент позволял решить и другую проблему. Весной поверхность площадки строительства представляет собой метровый слой грязи, который просто не выдерживал вес буронабивной установки. Также этот вариант существенно уменьшал расходы на фундамент и сокращал время его строительства.  

Расчетная нагрузка на каждую сваю составила 12,68 тонны. Проект предполагал объединение свайного поля бетонным ростверком на заключительном этапе СМР.

Глубина заделки сваи в ростверк должна была составить не менее 50 мм. В соответствии с ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций» для ростверка было предусмотрено использование отдельных 600-миллиметровых стержней арматуры А-III диаметром 10 мм. Также было рекомендовано уточнение несущей способности винтовых сваи по результатам статических испытаний.

2.4. Статические испытания грунтов

Для проверки проектных данных на площадке строительства были проведены статические испытания грунтов сваями при действии вдавливающей нагрузки в соответствии с «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83».

Испытания грунтов винтовыми сваями с замачиванием

Так как грунты изначально характеризовались высокой степенью просадочности, необходимо было понять, как поведут себя сваи в наихудшей ситуации – при минимальной несущей способности грунтов. Для имитации таких условий было проведено замачивание грунтов. В результате был сделан вывод о том, что длину запроектированных винтовых свай можно сократить с 5 500 мм до 3 700 мм без потери несущей способности фундамента. Проект был пересогласован, что позволило заказчику на 28 % снизить планируемые затраты на данном этапе строительства.

2.5. Погружение свай

Строительство фундамента велось в марте 2014 г. В связи с проблемами верхнего слоя грунта, погружение производилось механизированным способом при помощи ямобура, установленного на базе капотного грузовика Iveco 330.30 ANW 6x6.

Строительство всего тепличного комплекса было полностью завершено к концу 2015 года.



Была ли информация для Вас полезной?
23
0
0
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме