Проектирование фундамента из винтовых свай для здания детского сада

Компания «ГлавФундамент» запроектировала фундамент из винтовых свай для двух блоков дошкольного образовательного учреждения в Химках.

Расчеты по двум группам предельных состояний

В первую очередь пециалистами компании 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 по второй группе предельных состояний, а также на основании данных о коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) специалисты компании выполнили 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».

Таким образом, условие по обеспечению несущей способности выполняется с запасом в случае применения в фундаменте многолопастных составных (из труб переменного сечения) винтовых свай с лопастями для грунтов тугопластичной консистенции, со следующими геометрическими параметрами:

• диаметр лопастей – 490 мм;

• толщина лопастей – 8 мм;

• диаметр ствола – 108-159 мм;

• толщина стенки ствола – 5 мм;

• длина ствола – от 4 100 до 9 600 мм.

Для уточнения правильности подбора толщины металлопроката 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».

Подбор конфигурации лопасти, соответствующей грунтовым условиям площадки строительства, позволил минимизировать нарушения структуры грунта в процессе установки винтовой сваи, что также положительно сказалось на несущей способности (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей винтовых свай»).