Проект фундамента бака из винтовых свай


В аграрном деле существует понятие «подкормка растений углекислым газом». Его получают, сжигая природный газ: из дыма удается получить примерно 10% углекислого газа. Это позволяет подкармливать растения, но создает сложности с утилизацией тепла летом. Решение проблемы – баки-аккумуляторы, которые собирают тепло днем и расходуют ночью.

Баки-аккумуляторы имеют большой объем и нуждаются в основании, на которое их можно установить. Проектный отдел компании «ГлавФундамент» разработал проект фундамента из винтовых свай для бака по заказу агропромышленной фирмы из Курска.

Характеристики объекта

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. 

Назначение винтовых свай

Использование железобетонных свай для фундамента бака вело к удорожанию строительства. Это подтолкнуло заказчика рассмотреть вариант строительства фундамента из винтовых свай.

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: создание расчетных схем для численного моделирования позволяет получать достоверные результаты, когда расхождение в величине несущей способности даже для слабых грунтов не превышает 20%.

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 условие по обеспечению несущей способности выполняется с запасом в случае применения в фундаменте винтовых свай для сезоннопромерзающих грунтов со следующими конструктивными и геометрическими параметрами:

  • диаметр лопастей – 490-590 мм;

  • конфигурация лопастей – для грунтов полутвердой консистенции;

  • диаметр ствола – 133 мм.

По результатам расчетов по второй группе предельных состояний, а также на основании данных о коррозионной активности грунтов (КАГ) был выполнен подбор марки стали и толщины металлопроката, обеспечивающих срок службы винтовых свай в соответствии с ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность конструкций и оснований. Основные положения» и соблюдение требований к жесткости и прочности:

  • толщина лопастей – 8 мм;

  • толщина стенки ствола – 6 мм;

  • марка стали – Ст20.

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.


Была ли информация для Вас полезной?
0
0
0