Конференции

В период с 10 по 12 августа 2016 года в Лос-Анджелесе (США) прошла ежегодная международная специализированная конференция, посвященная проектированию, применению и установке винтовых свай и анкерных систем в условиях сейсмики и горизонтальных нагрузок, «Use of Helical Piles and Tiebacks in Seismic & Lateral Load Conditions», организованной DFI’s Helical Piles & Tiebacks Committee.

На сегодняшний день Deep Foundations Institute – крупнейшая международная некоммерческая организация, объединяющая подрядчиков, инженеров, поставщиков, ученых и частных лиц в области фундаментостроения.

Компанию «ГлавФундамент» на конференции представляли генеральный директор Павлов С.Ю. и сотрудники отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок.

В рамках конференции Станислав Павлов выступил с докладом «Effective Design Solutions for Screw Pile Foundations of Solar Photovoltaic Power Plant in Ashes» («Рациональные конструкции винтовых свай в качестве фундаментов солнечных батарей в техногенных грунтах (золе)»).

Выступление было посвящено проектированию крупнейшей в России солнечной фотоэлектрической станции имени Александра Влазнева (Оренбургская область, г. Орск) в качестве площадки для строительства которой была использована территория бывшего золоотвала Орской ТЭЦ-1.

Статическое зондирование площадки показало залегание золы до 11 м. Так как зола имеет низкую плотность (9кН/м3) и характеризуется высокой сжимаемостью наиболее эффективным и экономичным решением для данного типа грунта стала технология винтовых свай.

Специалисты компании «ГлавФундамент» выполнили математическое моделирование работы сваи под нагрузкой, в ходе которого были получены данные, свидетельствовавшие о том, что использование в подобных грунтовых условиях однолопастных винтовых свай не позволяет добиться включения в работу ствола винтовой сваи околосвайного массива грунта и исключает трение по боковой поверхности, что приводит к существенному снижению несущей способности винтовой сваи. Необходимость же прохождения толщи золы и закрепления лопасти в плотных грунтах ведет к значительному увеличению материалоемкости конструкции.

Введение второй лопасти первоначально не решило указанные проблемы. Только моделирование расстояния между лопастями, шага и угла наклона лопастей позволило минимизировать нарушения структуры грунта, добиться включения в работу ствола винтовой сваи околосвайного массива грунта и обеспечить значительное повышение несущей способности винтовой сваи.

Также были произведены прочностные расчеты ствола винтовой сваи в САПР (системе автоматизированного проектирования), показавшие, что эквивалентные напряжения меньше предельных значений.

Для подтверждения результатов предварительных расчетов было назначено проведение статических испытаний двух типов винтовых свай на вдавливающую, выдергивающую и горизонтальную нагрузку.

Испытания показали, что однолопастные сваи действительно не обладают достаточной несущей способностью (выдержали не более 5% от заявленной нагрузки). Более того, наблюдался резкий срыв сваи при достижении осадки более 20 мм. Что касается двухлопастных винтовых свай, то они обеспечили необходимую несущую способность по всем видам нагрузок. Таким образом, результаты расчетов и результаты полевых испытаний показали хорошую сходимость.

Уникальный опыт компании «ГлавФундамент», отраженный в данном докладе, вызвал живой интерес ученых-геотехников со всего мира.

В период с 18 по 25 февраля 2016 года сотрудники отдела НИОКР проходили стажировку в Delft University of Technology (Делфт, Нидерланды).

Руководствуясь научными интересами отдела и компании «ГлавФундамент», сотрудники отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок посетили ряд лекций и семинаров в университете г. Делфт, а именно:

• «Применение численных методов для оценки несущей способности свай» («Application of numerical methods to assess the carrying capacity of piles»);
• «Обзор нелинейных моделей грунтов» («Overview of non-linear models of soil»);
• «Поведение грунтов при динамических нагрузках» («The behavior of soils under dynamic loads»).

В рамках семинара «Применение численных методов для оценки несущей способности свай» обсуждались вопросы, связанные с основными положениями расчетов грунтовых оснований и свайных фундаментов, рассматривались методы расчета, а также анализировалось применение существующих расчетных программных комплексов.

Лекции по теме «Обзор нелинейных моделей грунтов» включали теоретическую и практическую части. На них были рассмотрены модели описывающие поведения мерзлых грунтов и водонасыщенных песков при динамических воздействиях.

Лекции на тему «Поведение грунтов при динамических нагрузках» были посвящены рассмотрению явлений разжижжения и потери устойчивости грунтовых оснований. В этой связи осбуждались вопросы искусственного улучшения оснований, их армирования.

В ходе обучения специалисты компании «ГлавФундамент» также поделились с коллегами из-за рубежа собственным уникальным опытом проектирования фундаментов из винтовых свай в слабых грунтах.

В рамках общероссийской конференции молодых ученых, научных работников и специалистов 7–8 февраля 2014 г. в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете состоялась конференция «Геотехника: теория и практика».

Основные научные направления конференции: аналитические и численные решения в практике проектирования оснований, фундаментов и земляных сооружений; лабораторные, модельные и натурные испытания грунтов оснований, фундаментных конструкций и земляных сооружений; практика расчета, проектирования и строительства фундаментов зданий и сооружений, подземных конструкций, высотных зданий и различного рода земляных сооружений.

Выступление компании «ГлавФундамент» на конференции было посвящено экспериментально-теоретическим исследованиям совместной работы винтовых свай с окружающим грунтом.

Вопросы от участников конференции были связаны, в первую очередь, с долговечностью винтовых свай и с возможностью их использования для капитального строительства. В ответе были приведены результаты исследований скорости коррозии в грунтах, которые не противоречат данным зарубежных источников. Срок службы винтовых свай в сильноагрессивной среде при условии проведения специальных мероприятий по защите от коррозии составляет не менее 70 лет, а в остальных средах - не менее 100 лет, что больше срока службы зданий и сооружений (не меньше 50 лет), установленного ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения». В западных странах, где проблемы долговечности стальных конструкций с учетом коррозионных процессов в грунте решены и исследованы, металлические винтовые сваи применяются в гражданском и промышленном строительстве без каких-либо ограничений.

Подробнее – в научной статье «Исследование совместной работы винтовой сваи с грунтом в лабораторных условиях».

Организаторами восьмой Всеукраинской научно-технической конференции «Механика грунтов, геотехника и фундаментостроение», прошедшей в Полтаве с 11 по 14 ноября 2013г., выступили: Министерство регионального развития, строительства и коммунального хозяйства Украины, Министерство образования и науки Украины, Полтавская областная государственная администрация, Государственное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт строительных конструкций», Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка, Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Академия строительства Украины, Всеукраинская общественная организация, «Украинское общество механики грунтов, геотехники и фундаментостроения», журнал «Мир геотехники».

На конференции руководитель отдела НИОКР компании «ГлавФундамент» представил специалистам в области геотехники доклад на тему «Винтовые двухлопастные сваи и перспективы их использования для фундаментов быстровозводимых зданий».

В выступлении были затронуты актуальные вопросы проектирования и устройства винтовых свай для быстровозводимых зданий, а также приведены практические примеры и проектные решения использования винтовых свай. По результатам проведенного обзорного анализа применения различных фундаментных конструкций для быстровозводимых зданий и сооружений сделан вывод, что наиболее перспективной и экономически эффективной технологией, отвечающей требованиям современного строительного рынка, является возведение фундаментов из винтовых двухлопастных свай.

C 5 по 7 февраля 2013 г. на базе СПбГАСУ прошла Научно-техническая конференция «Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение», которая была посвящена 80-летию кафедры геотехники (кафедры оснований и фундаментов ЛИСИ, 1934 г.).

Доклад компании «ГлавФундамент» был посвящен анализу проблем, сдерживающих, по мнению автора, применение винтовых свай для объектов капитального строительства. Трудности связаны, во-первых, с вопросами долговечности свай. Во-вторых, с недостатком информации о проектировании свайных фундаментов в нормативной литературе.

Доклад содержит положения о необходимости включения в нормативные документы рекомендаций по определению несущей способности двухлопастных винтовых свай, методам расчета их усадки. Также требуется установить область применения винтовых свай и исключить их использование в сильноагрессивных средах без проведения специальных мероприятий по защите от коррозии. Доказано, что срок службы винтовых свай с учетом коррозионных процессов во всех остальных, менее агрессивных средах – больше 100 лет.

18–19 октября 2011 г. в Пермском национальном исследовательском политехническом университете состоялась Международная научная конференция «Фундаменты глубокого заложения и проблемы освоения подземного пространства», прошедшая в рамках III Академических чтений им. профессора А.А. Бартоломея.

Целями настоящей конференции являлись: обмен знаниями между научными, изыскательскими и проектными организациями России; изучение международного опыта; выработка совместных подходов к решению проблем освоения подземного пространства.

География конференции охватывала всю территорию России от Санкт-Петербурга до Владивостока, а также ближнее зарубежье (Казахстан, Украина, Эстония) и Германию.

На конференции работало 3 секции: «Экспериментально-теоретические исследования работы фундаментов глубокого заложения»; «Особенности инженерных изысканий, технологии устройства, усиления оснований и реконструкции подземных элементов зданий и сооружений»; «Прикладные проблемы геотехники, примеры из практики освоения подземного пространства, геотехнический мониторинг».

В работах, представленных на конференции, были освещены результаты последних экспериментально-теоретических исследований в области геотехники, в том числе свайных фундаментов, методы проектирования фундаментов и их геотехническое обоснование. Обсужден широкий спектр вопросов, связанных с реконструкцией существующих и строительством новых инженерных объектов в крупных городах и населенных пунктах. Рассмотрены прогрессивные методы проектирования и устройства оснований и фундаментов при реконструкции зданий и сооружений.

В работе конференции принимала участие наша компания, выступив с докладом, посвященным обзору существующих конструкций винтовых свай. Приведены экспериментально-теоретические исследования о влиянии касательных сил морозного пучения, полученные при сравнительном анализе различных типов винтовых свай. Рассматривались следующие конструкции.

Тип I — металлическая свая, представляющая собой трубу с приваренной на конце лопастью. Отношение диаметра ствола сваи к диаметру лопасти составляет не менее 1/3.

Тип II — свая, представляющая собой полые стальные стержни, состоящие из цилиндрической и конической частей, жестко соединенных между собой. На наружной поверхности конической части свай выполнена резьба из стальной полосы.

Сделан вывод, что наиболее эффективной конструктивной формой, обеспечивающей устойчивость фундамента на винтовых сваях при воздействии сил морозного пучения, является тип I. Конструкцию сваи второго типа не рекомендуется использовать в грунтах, являющихся пучинистыми при промерзании, т.к. в данном случае условие по обеспечению устойчивости к действию сил морозного пучения не выполняется. Сваи второго типа придуманы и разработаны в Германии для климатических условий, отличных от российских. Использование таких конструкций винтовых свай на территории нашей страны под малонагруженные фундаменты может привести к появлению недопустимых деформаций наземных конструкций.

На «7-й Всеукраинской конференции по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению», проходившей в Одессе 3-7 октября 2011 г., компания «ГлавФундамент» выступила с докладом, который был посвящен теоретическому исследованию поведения комбинированного плитного фундамента на винтовых сваях в сыпучей среде.

По сравнению с традиционным плитным фундаментом, устраиваемым для того, чтобы уменьшить неравномерность усадки, комбинированный свайно-плитный фундамент позволяет резко снизить ее величину. Данные конструкции фундаментов широко применяются в западных странах, когда в качестве свай в свайно-плитном фундаменте используются не традиционные железобетонные, а металлические винтовые сваи.

В докладе были затронуты вопросы проектирования комбинированных свайно-плитных фундаментов на винтовых сваях, а также представлена новая методика их расчета.

Было предложено определять величины деформаций свайно-плитного фундамента методом конечных элементов с учетом изменяемых параметров: длина свай, шаг свай, размеры плиты, жесткость плиты, прикладываемая нагрузка. После изучения влияния этих параметров на деформацию грунтового массива установлено, что жесткость плиты и длина свай в однородном массиве грунта мало влияют на величину конечной усадки. Определяющей величиной является расстояние между сваями в свайно-плитном фундаменте, и оптимальный шаг свай составляет от 4 до 5 d, где d — диаметр лопасти.

По результатам проведенных исследований был сделан вывод: винтовые сваи основную долю нагрузки (90%) передают через лопасть, что решает проблемы, связанные с проектированием фундаментов, находящихся в условиях большой толщи сильно сжимаемых грунтов.

Опираясь на проведенные исследования и разработанную методику расчета комбинированных плитных фундаментов на винтовых сваях, нашей компанией запроектировано, а затем возведено четыре объекта в Новосибирске, Екатеринбурге, Перми и Тюмени с использованием этих конструкций в слабых грунтах. При применении традиционной монолитной плиты в данных случаях абсолютная расчетная усадка была бы выше предельно допустимых значений (28 см), а за счет введения в конструкцию винтовых свай ее значение снизилось до 7 см.

При равномерно распределенной нагрузке на фундамент относительная осадка для толщины 0,25 м для размеров плит 10х10 и 30х30 составила 110 и 330 мм соответственно. Увеличение толщины плиты до 2 м снизило эти значения до 102 и 299 мм.

Численное исследование с определением степени влияния геометрических параметров плиты и свай на НДС песчаного основания позволяет выявить следующие закономерности.

• Жесткость плиты незначительно влияет на величину максимальной осадки.
• Уменьшение неравномерной осадки происходит с увеличением жесткости плиты.
• Оптимальный шаг свай составляет (от 4 до 5)d, где d-диаметр лопасти сваи.
• Сравнение значений осадки для фундаментов 10х10 и 30х30 м показало, что большему размеру фундамента соответствует меньшая относительная осадка.
• Увеличение длины винтовых свай в однородном грунте неэффективно, т.к. основная доля нагрузки передается лопасти сваи.