Расчет несущей способности винтовых свай и полевые испытания грунтов сваями для фундамента колеса обозрения

В соответствии с отчетом по инженерно-геологическим изысканиям грунт, залегающий под основанием сваи, представлен кварцево-полевошпатовым песком средней крупности, водонасыщенным, средней плотности, участками с включением гравия до 15 %, с линзами гравелистого песка, прослойками заиленного суглинка и мелкого песка.

На основании имеющихся данных специалистами компании в системах автоматизированного проектирования, базирующихся на методе конечных элементов, был выполнен численный расчет несущей способности винтовых свай по двум группам предельных состояний.

В рамках выполнения расчетов по первой группе было проведено численное моделирование НДС грунта вокруг винтовой сваи, сама свая моделировалась в рамках упругой модели. Были получены полные значения деформаций грунтового массива и график зависимости осадки сваи от передаваемой на нее нагрузки.

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

Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния показал, что максимальное сопротивление сваи по грунту и материалу превышает максимальную проектную нагрузку на сваю при условии расположения 5-ти свай в ростверке.

Для подтверждения результатов расчетов были проведены полевые испытания грунтов винтовыми сваями при действии статических, выдергивающих и вдавливающих нагрузок.

В рамках испытаний специалистам необходимо было определить зависимости перемещения свай в грунте от нагрузок во времени, а также величину осадки свай при достижении наибольшей нагрузки.

Контрольные испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 5686 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Ступени нагрузок сообщались сваям системой гидравлических домкратов при помощи системы анкерных балок. Регистрация величины нагрузки осуществлялась с помощью образцового манометра. Наблюдения за перемещениями свай и швеллеров велись по прогибомерам Максимова ПМ до условной стабилизации, не превышающей 0,1 мм осадки за последний час наблюдений.

Полевые испытания показали, что осадка свай при достижении наибольшей нагрузки не превышает предельно допустимые значения для данного типа сооружения.

Выбор толщины стенки ствола обусловлен средней коррозионной агрессивностью грунтов площадки строительства (данные получены в ходе замера коррозионной агрессивности грунтов). Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте была выполнена проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751 «Надежность строительных конструкций и оснований».

На этапе проектирования также были индивидуально подобраны такие параметры 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. Более подробно о специфики расчета конструкции многолопастных свай в статье «Особенности расчета многолопастных 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.