Численный анализ работы двухлопастных винтовых свай, объект «Размещение трех теплиц и галереи», г. Курган

Компания «ГлавФундамент» выполнила численный расчет (методом конечных элементов) по определению несущей способности двухлопастной винтовой сваи, изготовленной по ТУ 25.11.23-004-20882284-2017 и устанавливаемой в грунт в соответствии с технологической картой ООО «ГлавФундамент» на объекте «Размещение трех теплиц и галереи» в Кургане.

Инженерно-геологические условия площадки строительства

По данным инженерно-геологических изысканий участок строительства представлен:

• суглинками бурого цвета, твердой и полутвердой консистенции, просадочными;
• суглинками бурого цвета, мягкопластичной консистенции.

Под основанием сваи залегает ИГЭ-2 (суглинки бурого цвета, мягкопластичной консистенции).

Расчет несущей способности винтовой сваи методом конечных элементов

Под объект были установлены сваи винтовые для сезоннопромерзающих грунтов широколопастные двухлопастные со следующими конструктивными и геометрическими параметрам:

• диаметр лопастей – 300 мм;
• толщина лопастей – 6 мм;
• конфигурация лопастей – для грунтов мягкопластичной консистенции;
• диаметр ствола – 108 мм;
• толщина стенки ствола – 4 мм;
• длина сваи – 2 600 мм.

Выбор толщины металлопроката обусловлен степенью коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) площадки строительства (данные получены в ходе измерений). Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте всегда выполняется проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подбор конфигурации лопасти, соответствующей грунтовым условиям площадки строительства, позволил минимизировать нарушения структуры грунта в процессе установки винтовой сваи, что обеспечивает соответствие несущей способности требованиям проектной документации (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

На этапе проектирования также были индивидуально подобраны такие параметры винтовых свай как расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей.

Необходимость расчета межлопастного расстояния, шага и угла наклона лопастей обусловлена сложной зависимостью этих параметров от грунтовых условий и характера нагрузок от строения (подробнее «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай»).

В системах автоматизированного проектирования было проведено численное моделирование НДС грунта вокруг винтовой сваи при действии вдавливающей нагрузки. Двухлопастная винтовая свая моделировалась в рамках упругой модели.

За несущую способность сваи принималась нагрузка, воспринимаемая ею при осадке (полной вертикальной деформации) равной 30 мм.

Анализ расчета напряженно-деформированного состояния позволил сделать вывод, что несущая способность свай по грунту составляет 7,2 тс. В этом случае выполнение условий по несущей способности и устойчивости грунтов основания свайного фундамента обеспечивается с запасом.