Проект фундамента бака на винтовых сваях

Бак-аккумулятор для систем теплоснабжения должен обеспечивать передачу тепла на площадь 1 км². Общий объем бака – 3 тыс. куб. м. Вертикальная нагрузка на каждую сваю составит 500 кН, боковая – 25 кН.

Специалисты компании «ГлавФундамент» рекомендовали под объект сваи винтовые для сезоннопромерзающих грунтов широколопастные трехлопастные. Для обоснования применения модификаций с тремя лопастями были выполнены расчеты по двум группам предельных состояний.

Количество свай и их размещение определяется расчетом по первой группе. Несущая способность свай зависит от инженерно-геологических условий площадки, технологии устройства и геометрических размеров свай (диаметра и длины ствола, количества, диаметра, конфигурации, шага и угла наклона лопастей, расстояния между лопастями).

Результаты расчетов винтовых свай на вдавливающие, выдергивающие и горизонтальные нагрузки аналитическими методами, базирующимися на табличных значениях коэффициентов, демонстрируют значительные расхождения с результатами, полученными в ходе проведения полевых испытаний грунтов натурными сваями. Поэтому при оценке несущей способности применяется численное моделирование статических испытаний грунтов сваями.

Для численного моделирования работы винтовых свай специалисты отдела НИОКР компании «ГлавФундамент» использовали системы автоматизированного проектирования (САПР). Расчетные грунтовые условия были приняты на основе геологических данных, в качестве модели грунта выбрана упругопластическая модель с критерием разрушения Мора-Кулона, которая рекомендуется для оценки напряженно-деформированного состояния. Она учитывает основные свойства грунта, такие как упругое поведение при малых нагрузках, малая жесткость материала при разрушении, условие разрушения и упругая разгрузка после течения, и пригодна для определения несущей способности грунтов.

По результатам расчетов по второй группе предельных состояний, а также на основании данных о коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) был выполнен подбор марки стали и толщины металлопроката, обеспечивающих срок службы винтовых свай в соответствии с ГОСТ 27751 «Надежность конструкций и оснований» и соблюдение требований к жесткости и прочности:

Общее количество свай в фундаменте бака – 134 шт.

Длина винтовых свай была определена исходя из физико-механических свойств грунта и данных о глубине промерзания грунта в регионе. Наиболее подходящим для расположения лопастей сваи по своим свойствам оказался ИГЭ-4, обладающий хорошими сцепными свойствами. В связи с этим была определена длина винтовых сваи под бак – 11 м.

Так как сваи погружены одна около другой на участке небольшой площади и объединены для обеспечения совместной работы железобетонной плитой, фундамент под бак фактически представляет собой огромный свайный куст.