
Расчет несущей способности винтовых свай, используемых в реконструкции площадки НПС-4
Климатические и инженерно-геологические
условия площадки строительства
- расчетный вес снегового покрова – 0,80 кПа (I район);
- нормативное значение ветрового давления – 0,38 кПа (III район);
- нормативная глубина промерзания грунта – 0,8 м;
- сейсмичность района – 6 баллов.
- насыпные грунты;
- суглинки коричневые, твердые, полутвердые, пористые, известковистые, опесчаненные, ожелезненные, с включением дресвы и щебня песчаника и аргиллита, с прослоями песка пылеватого. Просадочные (тип грунтовых условий по просадочности I). Мощность слоя – 1,4-4,7 м;
- глины твердые, полутвердые, серые, серо-голубые, серо-коричневые, темно-коричневые, ожелезненные, известковистые, с гнездами гипса, с прослоями песка пылеватого, с включением щебня и дресвы песчаника и аргиллита, с прослоями ракушечника слабого. Набухающие. Мощность слоя – 0,5-5,1 м.
Расчет несущей способности винтовых свай
методом конечных элементов
- устройство усиления с двух сторон от стойки кабельной эстакады;
- устройство усиления с одной стороны стойки с установкой подкоса.
- диаметр лопасти – 550 мм;
- диаметр ствола – 159 мм;
- толщина стенки ствола – 5 мм;
- длина сваи – 3 000 мм.
- диаметр лопастей – 400 мм;
- конфигурация лопастей – для грунтов полутвердой консистенции;
- диаметр ствола – 133 мм;
- толщина стенки ствола – 5 мм;
- длина сваи – 3 000 мм.
Для численного моделирования работы винтовых свай были использованы системы автоматизированного проектирования (САПР), базирующиеся на методе конечных элементов (МКЭ).
Для создания конечно-элементной расчетной схемы были использованы исходные данные и параметры, соответствующие реальным условиям статических испытаний.
Моделирование выполнялось в трехмерной постановке. В качестве материала стальной сваи, бетона и арматуры принималась линейно-упругая модель. В качестве модели грунта была выбрана упругопластическая модель с критерием разрушения Кулона-Мора.
Моделировались следующие виды воздействия:
- Исходное напряженно-деформированное состояние грунтового массива с последующим увлажнением (снижением механических свойств грунтов). На первом этапе принимались характеристики грунтов, представленные в геологическом отчете при естественной влажности. Далее поэтапно рассчитывались дополнительные напряжения и деформации, возникающие при различном уровне замачивания грунтов основания.
- Задание вертикальной статической нагрузки на винтовые и существующие ж/б сваи. В результате исследований перераспределения нагрузки между элементами комбинированного фундамента в глинистом грунте были получены изополя распределения напряжений и деформаций. Максимальная осадка винтовых свай составила 3 мм, что не превышает значения, определяемого по формуле (10 мм).
Следовательно, условие обеспечения несущей способности по грунту выполняется с запасом.
Также по результатам численного моделирования для оценки прочности по материалу можно сделать вывод, что максимальные эквивалентные напряжения (185 МПа) не превышают значение расчетного сопротивления стали (235 МПа). Условие по обеспечению несущей способности стальных элементов обеспечивается с запасом.
Рекомендованные винтовые сваи были изготовлены на производственных площадках компании «ГлавФундамент» и поставлены заказчику в полном объеме.