Проектирование фундамента теплотрассы, г. Новосибирск

Для быстрого и качественного возведения трубопроводов оптимальным решением является технология винтовых свай. Преимущество такого решения в том, что сваи можно демонтировать, если требуется изменить маршрут движения трубопровода.

Одним из видов трубопроводов является теплотрасса. Это подземный или наземный трубопровод, по которому транспортируется и распределяется между потребителями теплоноситель.

В проектный отдел компании «ГлавФундамент» поступил заказ из Новосибирска на перепроектирование фундамента для внутриплощадочной теплотрассы.

Согласно данным, предоставленным заказчиком, изначально были запроектированы буронабивные сваи диаметром 300 мм и длиной 8 000 мм.

Назначение винтовых свай

Специалистам компании «ГлавФундамент» было необходимо оптимизировать имеющееся проектное решение.

На основании полученных геологических данных были приняты расчетные грунтовые условия, после чего в системах автоматизированного проектирования был выполнен численный расчет несущей способности винтовых свай по двум группам предельных состояний.

Моделирование выполнялось в трехмерной постановке, в качестве модели материала для стальной сваи принималась модель Мизеса, в качестве модели грунта – упругопластическая модель с критерием разрушения Кулона–Мора.

Моделировались следующие виды воздействий:

• Моделирование исходного напряженного-деформированного состояния грунтового массива.
• Задание собственного веса опоры трубопровода. В местах максимальной концентрации напряжений и значительных перемещений, сетка конечных элементов имела более мелкое разбиение, для повышения точности расчета.

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

Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния показал, что максимальное сопротивление сваи по грунту и материалу превышает максимальную проектную нагрузку на сваю при условии использования винтовых свай многолопастных составных (из труб переменного сечения) с лопастями для грунтов мягкопластичной консистенции и с элементом сопротивления боковым нагрузкам (исполнение 3) со следующими параметрами:

• диаметр лопастей – 200-300 мм;
• толщина лопастей – 6 мм;
• диаметр ствола – 89-133 мм;
• толщина стенки ствола – 6 мм;
• длина сваи – 8 000 мм.

Выбор толщины металлопроката обусловлен коррозионной агрессивностью грунтов (КАГ) 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».

На этапе проектирования также были индивидуально подобраны такие параметры многолопастных 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, 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»).