Фундамент из винтовых свай под конструкцию торгового центра

Россия стабильно занимает высокие позиции по объему рынка торгово-развлекательных центров в Европе. На конец 2016 года общий объем торговых площадей в стране составил 20 млн кв. м, на конец 2017 года – 27 млн кв. м.

Компания «ГлавФундамент» приняла участие в строительстве торгового центра, разработав проект фундамента из винтовых свай.

Характеристики торгового центра с разной этажностью в Новосибирске

Здание общей площадью 1 728 м² этажностью:

• оси 1-3 (согласно проекту) – 2 этажа;
• оси 3-15 – 1 этаж.

Стены торгового центра – металлический каркас с перекрытиями из металлоконструкций (в двухэтажной части) и железобетонных монолитных плит по грунту (в одноэтажной части).

Крыша здания – металлическая ферма 18 мм.

Грунтовые условия площадки строительства

На месте строительства в ходе геологических работ установили наличие следующих ИГЭ:

• насыпной грунт – суглинок со включением битого кирпича, щебня и шлака. Мощность – 1,5 м.
• суглинок серовато-бурый, насыщенный водой, мелкопластичный с прослоями тугопластичного и текучепластичного. Мощность – 5 м.
• супесь серая насыщенная водой пластичная с прослоями текучей. Мощность – 2,1 м.
• песок желтовато-бурый гравелистый неоднородный средней плотности и насыщенный водой. Нижняя граница в ходе работ не была установлена.

Так как ИГЭ-1 обладает низкой несущей способностью, при проектировании необходимо было учесть, что винтовые сваи должны прорезать его и закрепиться в ИГЭ-2.

Назначение винтовых свай

На основании имеющихся данных специалистами компании в системах автоматизированного проектирования, базирующихся на методе конечных элементов, был выполнен численный расчет несущей способности винтовых свай по двум группам предельных состояний.

В рамках выполнения расчетов по первой группе было проведено численное моделирование НДС грунта вокруг винтовой сваи, сама свая моделировалась в рамках упругой модели. Были получены полные значения деформаций грунтового массива и график зависимости осадки сваи от передаваемой на нее нагрузки.

В результате выполнения расчетов по второй группе предельных состояний были получены деформации и эквивалентные напряжения, возникающие в теле сваи под действием осевой вдавливающей нагрузки.

Под объект были рекомендованы сваи винтовые для сезоннопромерзающих грунтов широколопастные многолопастные составные (из труб переменного сечения) со следующими характеристиками:

• диаметр лопастей – 400-550 мм;
• толщина лопастей – 6 мм;
• конфигурация лопастей – для пластичных грунтов;
• диаметр ствола – 108-133 мм;
• толщина стенки ствола – 4,5 мм;
• длина ствола – 3 100 мм.

Общее количество свай в фундаменте – 144 шт.

Расчетная несущая способность винтовых свай рекомендованного типоразмера с учетом грунтовых условий площадки строительства – 6,5-7 тс. Сваи связываются между собой мелкозаглубленным железобетонным ростверком высотой 150 мм над уровнем грунта с шарнирной связью на гидроизоляционном слое на песчано-гравийной «подушке».

Выбор толщины металлопроката обусловлен слабой коррозионной агрессивностью (КАГ) грунтов площадки строительства (данные получены в ходе измерений). 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 ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Использование многолопастныхц свай в фундаменте объясняется сложными грунтовыми условиями площадки строительства. На этапе проектирования также были индивидуально подобраны такие параметры винтовых свай как расстояние между лопастями, конфигурация, 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»).

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