Особенности проектирования и строительства уникальных фундаментов высотного здания «Бурдж Халифа»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-3/2016 ISSN 2410-6070

УДК 349

Д.С. Варибрус

студент Р.Г. Абакумов

к.э.н., доцент БГТУ им. В. Г. Шухова г. Белгород, Российская Федерация

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА УНИКАЛЬНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

ВЫСОТНОГО ЗДАНИЯ «БУРДЖ ХАЛИФА»

Аннотация

В статье рассматривается зарубежный опыт проектирования и строительства уникальных фундаментов высотного здания «Бурдж Халифа».

Ключевые слова

Проектирование, фундаменты, надежность.

«Бурдж Халифа» считается самым высоким зданием в настоящее время. Высота здания 828 метров. Для такого высокого сооружения требуются мощные уникальные фундаменты, которые будут воспринимать на себя все нагрузки. Мы попытаемся углубиться в особенности процесса проектирования фундаментов для самого высокого здания в мире.

Основой для «Бурдж Халифа» служит массивная система из мощных свай и толстой монолитной фундаментной плиты. 192 буронабивных сваи, диаметр которых около 1,5 метров, заглублены примерно на 47,75 метров в толщу грунта. Мощная фундаментная плита, толщиной 3,7 метров опирается на вершины свай под всей площадью здания и находится на глубине -7,55м от уровня верхнего слоя грунта. Это было наиболее целесообразное решение для такого здания.

Минимальное расстояние от центра до центра сваи для башни в 2,5 раза больше диаметра сваи. Поэтому многочисленные испытания проводилась с целью обеспечения того, чтобы основание башни было стабильно и устойчиво, как по вертикали, так и в боковом направлении при условии, что основание действует как одна общая система, включающая сваи и грунты. Грунт, на который передаются нагрузки от фундаментов и всего здания в целом, как правило, состоит из средних плотных песков, залегающих до скальных грунтов. Дубай расположен к восточному краю геолочески-стабильной арабской плиты и отделён от неустойчивого иранского пояса на севере Персидского залива.

Рисунок 1 - Схема фундаментов Бурдж Халифа

Проводились многочисленные лабораторные испытания для выявления точных геотехнических характеристик грунтов. Условно можно разделить испытания на два класса: обычные испытания,

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-3/2016 ISSN 2410-6070

включающие содержание влаги, пределы прочности, гранулометрический состав, удельный вес, прочность при неограниченном сжатии, индекс нагрузки в точке и прямые испытания на сдвиг; сложные тесты, включая трехосного сжатие, резонанс колонны, циклическое бездренажное трехосное испытание, циклические простые сдвиги и постоянные нормальные жесткости (CNS) прямого сдвига. Эти тесты были проведены с помощью различных научных и университетских лабораторий в Великобритании, Дании и Австралии. Ряд анализов были использованы для оценки реакции фундамента для «Бурдж Халифа» и фундаментной плиты. Основная модель конструкции была разработана с использованием метода конечных элементов (FE) программы ABAQUS разработанная специализированной британской фирмой KW Ltd.

Перед проектированием здания и фундаментов под него, были проведены многочисленные геотехнические исследования грунтов. В ходе исследований было пробурено примерно 33 скважины. При этом использовались разные методы бурения. В дополнение к этому, было проведено около 60 испытаний на сжатие, а также сейсмические и ветровые исследования. Статические испытания на нагрузку были проведены двумя способами: были испытаны 7 пробных свай до строительства фундамента; были испытаны 8 свай на этапе строительства фундамента. Кроме того, были проведены испытания на динамические нагрузки, в них участвовали 10 свай здания и 31 свая монолитной фундаментной плиты, т.е. около 5% общего количества свай здания. Испытания были произведены SOM и составила 8 случаев нагрузки, включая четыре случая ветровых нагрузок и четыре сейсмических нагрузок.

Грунтовые воды в зоне проектируемого здания находились на уровне -2,5 м от уровня верхнего слоя грунта. Грунт на участке строительства здания имеет довольно сложный горизонтально-слоистый профиль, геотехнические свойства которого сильно варьируются с глубиной. Это и являлось основным фактором в определении размеров фундамента. Несущая способность свай достигается в основном из-за сил трения поверхности бетонной сваи о песчаные и скальные породы.

Различные программные вычислительные комплексы на основе метода конечных элементов были использованы для анализа всей системы фундаментов.

то*г«< ran «ounOacion cxrttne

«f.*/

эо

• • р • •

• « « а • .

• •

• • • . j fc•

... * •V . . ......... _

• • • • • 1?*" . . • • Г х>'

^^ • • V.' •

•so

ггооо

мох

жяоо

мох

1ЭООО

зэооо

J • JOC

хох

лм*

яюоо

J >чюо

2UTCO

2ЧООО

.«ЭХ

.'ЛХХ;

¡23000

гтооо

10000

teooo

• юх • 300о

HOXi

-so -«о К»*

Рисунок 2 - Компоновка свай, контуры максимальной осевой нагрузки

На приведенном рисунке продемонстрированы интересная компоновка свай, а также контуры максимальной осевой нагрузки. Это указывает на то, что максимальная осевая нагрузка была в районе 37 млн (ПА). Тестовые испытания в программе были проведены с максимальной нагрузкой в 64 млн ПА.

Предполагаемая осадка здания на стадии проектирования составляла около 75 мм, но мониторинг, который осуществлялся во время строительства, показал лишь около 30 мм, когда было приложение уже около 75% всей нагрузки. Все это говорит об огромной и правильной работе проведенной командой инженеров при проектировании и строительстве фундаментов «Бурдж Халифа».

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11-3/2016 ISSN 2410-6070 Список использованной литературы:

1. Абакумов Р.Г., Рахматуллин А.Р. Аспекты объемно-планировочных и конструктивных решений производственных зданий, определяющие эффективность их ревитализации в городе Белгороде// Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015.№ 5. С. 58-62.

© Варибрус Д.С., 2016

УДК 349

Д.С. Варибрус

студент Р.Г. Абакумов

к.э.н., доцент БГТУ им. В. Г. Шухова г. Белгород, Российская Федерация

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА НЕБОСКРЕБОВ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА

Аннотация

В статье рассматривается целесообразность строительства небоскребов и особенности их строительства.

Ключевые слова

Строительные конструкции, небоскребы, строительство, проектирование.

Решение о строительстве небоскрёба скорее основывается не на экономической точке зрения, а на желании привлечь внимание и завоевать авторитет. В некотором плане, возведение очень высоких зданий не практично. Дешевле будет построить два здания в два раза ниже, чем одно очень высокое. Но если посмотреть с другой стороны, то проектировщики в густонаселённых пунктах должны максимально использовать ограниченные площади земли.

Одной из важнейших задач в проектировании высотного здания является сохранение несущей способности и устойчивости здания при ветровых нагрузках и землетрясениях.

Рисунок - Воздействия и нагрузки на здание