Моделирование винтовых свай

На фото выше смоделированный винтовой фундамент.

Гарантией долговечности и качества строительства любого сооружения служит прочная основа. Грунт в основании и фундамент представляют собой общую систему. При таком подходе учитывается взаимное влияние неоднородности основания, элементов фундамента и возможных недостаточно прочных слоёв грунта.

В чём заключается необходимость моделирования

В процессе проектирования всего сооружения и свайного поля, в частности, нужно предусматривать возможное поведение фундамента. Также необходим расчет основания с нагрузкой, и рассчитать несущую способность свай.

Строительство сооружений возможно на разнообразных типах грунта, которые характеризуются нелинейной связью между напряжением и деформацией. Для предотвращения разрушения частей сооружения производиться моделирование с учётом нелинейности.

Центробежное и численное моделирование полностью заменяет полевые испытания. Окончательным этапом расчётов является вычисление величин напряжений во всех элементах фундамента и уточнение максимально возможной усадки грунта.

На основании полученных при моделировании выводов, делается заключение о необходимых размерах конструкций, выбирается тип армирования и проектируется структура фундамента. При выполнении проектирования разработчики руководствуются СНиП «Основания зданий и сооружений».

Что включает в себя моделирование свай

Конструкцию сваи, её поперечное сечение, длину и применяемый материал выбирают исходя из результатов расчёта несущей способности любого свайного фундамента. При её определении учитывается:

1. Полные данные о строящемся объекте, его этажность, высота, наличие подвала и нулевой отметки и т. д.
2. Выбранный тип и схему фундамента.
3. Характер и силу воздействующих нагрузок (временные длительные нагрузки, кратковременные, постоянные).
4. Влияние фундаментов соседних зданий на новостройку.
5. Геологические и гидрологические особенности грунта (удельный вес, прочность, влажность, плотность, коэффициент пористости).
6. Глубина, на которую промерзает грунт в зимний период.
7. Глубину, на которой находятся водоносные слои.
8. Специфика технологии строительства.

Методы моделирования и нормативная документация

При использовании метода центробежного моделирования применяется геотехническая центрифуга. Она имитирует проведение натурных испытаний фундамента под действием статической нагрузки. При создании испытательных геотехнических ситуаций небольшого масштаба такой метод самый надёжный.

Численное моделирование свай происходит с применением виртуальных пружин, которые имеют заданные характеристики податливости или жёсткими закреплениями. При необходимости выполнения точного моделирования применяют способ локальных моделей, метод верификации и интегральных конечных элементов. Способ верификации применяется очень редко, так как требует значительных затрат. Есть и четвертый метод, он объединяет методы ИКЭ и локальных моделей.

Надёжность фундаментного основания всех зданий и сооружений обеспечивается соблюдением технических регламентов (Федеральным законом №384 от 30.12.09) и перечнем стандартов принятых в России для обеспечения выполнения этого закона. Также обязательными при проектировании и в строительстве являются следующие нормативные документы:

• свод правил СП 50.102.2003 и СП 24.13330.2011.
• ГОСТ Р 54257 ― 2010.
• СНиП 3.02.01 ― 87.

Компьютерные программы для моделирования

Использование систем автоматического проектирования (САПР) серьёзно сокращает затраты времени на разработку проектов. Это достигается применением специально предназначенных программ. В настоящее время существует большое количество программных продуктов, позволяющих моделировать и анализировать напряжённость и деформацию систем.

Рассчитывается надёжность железобетонных конструкций на персональных компьютерах с помощью следующих программ:

1. PLAXIS 3D Foundation
2. ANSYS, ABAQUS
3. Лира-САПР
4. «ПРОЛОГ»
5. LS — DYNA
6. ArchiCAD

Системы, предназначенные для автоматизации процесса проектирования, работают на алгоритме, позволяющем производить расчёт стальных и железобетонных конструкций. Эти программы могут находить решение нелинейной теории упругости, используя методику конечных элементов.