Моделирование работы каркасных зданий на винтовых сваях с учетом взаимодействия с грунтом

Доклад посвящен вопросам, связанным с разработкой технологии автоматизированного проектирования каркасных зданий на винтовых сваях, использующей информационное моделирование. Предлагаемая технология предполагает создание интегрированной ВIM-системы с применением ПК «Лира-САПР», «Сапфир» и «Advance Steel»

На Дальнем Востоке в настоящее время широко распространено строительство каркасных зданий различного назначения, выполненных из металлических конструкций. По ряду причин (из-за сложных грунтовых условий, плотности застройки) такие здания часто проектируются на свайных фундаментах. Для легких каркасных зданий все большую популярность приобретает применение винтовых свай. К стандартным достоинствам свайных фундаментов – сокращению сроков строительства, снижению трудоемкости и уменьшению объемов работ, винтовые сваи добавляют дополнительные преимущества – значительное снижение материалоемкости фундаментов, повышение производительности труда, возможность передачи нагрузки на фундамент практически сразу после завершения свайных работ.

Но применение винтовых свай имеет два недостатка – необходимость защиты от коррозии и невысокую прочность свай по материалу (обычно ствол винтовых свай выполняют из тонкостенных стальных труб, а с металлопрокатом хабаровска есть небольшие сложности).

После наводнения 2013 года в Хабаровском крае принято решение – практически все малоэтажное жилье для пострадавших от затопления строить на винтовых сваях. Начато широкомасштабное строительство таких объектов. Но в настоящее время проектные решения для такого класса зданий обычно принимаются на основании раздельных расчетов надземной части зданий и фундаментов, а иногда конструктивные решения вообще принимаются без расчетного обоснования.

В соответствии с СП 50-102-2003 работа винтовых свай при расчете по прочности материала сваи моделируется отдельными стержнями, жёстко защемлёнными в грунте в сечении, расположенном на определенном расстоянии от подошвы ростверка. Сравнение результатов расчетов каркасных зданий, выполненные в пространственной постановке с учетом взаимодействия с грунтом и результатов расчета отдельных свай показало, не только большое численное расхождение результатов, но в ряде случаев 2.7 изменение характера работы свай.

В связи с этим, одним из наиболее актуальных вопросов является проблема разработки технологии автоматизированного проектирования зданий, возводимых на винтовых сваях, с целью получения наиболее экономичных и эффективных решений.

Для решения этой задачи предлагается разработать технологию, основанную на информационном моделировании (BIM-технологии) каркасных зданий на винтовых сваях с применением ПК «Лира-САПР», «Сапфир» и «Advance Steel». Технология предполагает следующий алгоритм действий. Создание 3D модели здания производится в программе «Сапфир» с дальнейшим экспортом в ПК «Лира-САПР», где в дальнейшем выполняется статический и конструктивный расчет. Получение рабочих чертежей стадий Р, КМ и КМД, осуществляется при помощи «Advance Steel», куда и передается модель после её расчета в ПК «Лира-САПР», при этом важно отметить, что процесс передачи имеет ряд специфических сложностей связанных с различными наименованиями эквивалентных профилей базах программ. Данная технология предполагает двухстороннюю связь программ с возможностью полноценной передачи информации.

Если вопросы моделирования надземной части каркасных стальных зданий являются хорошо проработанными, то моделирование совместной работы фундамента на винтовых сваях с надземным сооружением имеет целый ряд вопросов.

В первую очередь это связано со сложной геометрией винтовых свай (особенно лопасти). На практике применяется методика расчета лопасти винтовой сваи по прочности, как круглой плоской плиты на упругом однослойном основании с коэффициентом жёсткости, зависящим от материала лопасти. Но эта методика не учитывает реальную геометрию формы лопасти, а также многообразие этих форм. Также одним из важных вопросов является автоматизация процесса подбора сечений ростверков и узлов сопряжения фундаментов с колоннами.

Есть еще ряд специфичных вопросов, актуальных для территории Дальнего Востока (сейсмостойкость, строительство на вечномерзлых грунтах), которые необходимо учесть в дальнейшем при разработке новой технологии проектирования. Особенно громоздкими и трудоемкими являются расчеты винтовых свай на вечномерзлых грунтах, где специфика каждого конкретного случая расчета учитывается набором коэффициентов.

Автор: Ю.Н. Чудинов, Н.С. Дронов, ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет», г. Комсомольск-на-Амуре

Прокомментировать

Рубрика Строительство

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.