Проект фундамента из винтовых свай под моторный завод

В проектный отдел компании «ГлавФундамент» поступила заявка на разработку проекта фундамента из винтовых свай под моторный завод.

Характеристики объекта

Промышленный комплекс – одноэтажное здание площадью 3 564 м². Стены выполнены из сэндвич-панелей толщиной 120 мм, окна – из ПВХ и алюминиевых профилей, пол – деревянный по лагам.

Согласно проекту высота цоколя должна была составить 500 мм. Цоколь будет выполнен из керамического кирпича на цементно-песчаном растворе с облицовкой профилированным листом.

Назначение винтовых свай

На основании данных о грунтовых условиях площадки строительства и данных о нагрузках от строения, предоставленных заказчиком, специалисты проектного отдела компании «ГлавФундамент» рекомендовали под объект винтовые сваи двух типоразмеров:

1. Сваи винтовые для сезоннопромерзающих грунтов многолопастные составные (из труб переменного сечения) с лопастями для мягкопластичных грунтов со следующими параметрами:

• диаметр лопасти – 600-800 мм;
• толщина лопасти – 10 мм;
• диаметр ствола – 159-325 мм;
• толщина стенки ствола – 8 мм;
• длина сваи – 12 200 мм.

2. Сваи винтовые для сезоннопромерзающих грунтов многолопастные составные (из труб переменного сечения) с лопастями для мягкопластичных грунтов со следующими параметрами:

• диаметр лопастей – 400-590 мм;
• толщина лопастей – 8 мм;
• диаметр ствола – 108-133 мм;
• толщина стенки ствола – 6 мм;
• длина сваи – 15 100 мм.

Для обоснования применения указанных винтовых свай в качестве фундамента моторного завода специалистами 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).

Так, 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»).

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 в случае использования указанных модификаций винтовых свай условие по обеспечению несущей способности выполняется с запасом.

Выбор толщины металлопроката и марки стали обусловлен степенью коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) площадки строительства по отношению к металлоконструкциям (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 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения», а также расчеты по второй группе предельных состояний.

Для подтверждения данных о несущей способности специалисты «ГлавФундамент» рекомендовали до начала массового погружения свай провести контрольные статические испытания грунтов сваями.