Haufen Supermacht

Mehr als 600.000 Tonnen auf einer Grundfläche von 5700 Quadratmetern ... Es ist unwahrscheinlich, dass Sie weltweit Analoga der Parameter des St. Petersburg Lakhta Center finden. Stapel helfen, das Supertoll und das Schwergewicht zu halten. Nicht einfach. Sie lehnen sich nicht, sie hängen.



Fühlen Sie sich unwohl? Beeilen Sie sich nicht, um die Baustelle mit einem Radius von 500 Metern zu umrunden. Lassen Sie uns herausfinden, wie Sie zuverlässige Unterstützung von der "hängenden" Position erhalten können.

- Und was, Kartoffeln? Denken Sie Kartoffeln - so einfach, gekocht und gegessen? Da war es! Wissen Sie aus Kartoffeln, wie viele Gerichte zubereitet werden können? Nun, denken Sie daran: Bratkartoffeln, Kartoffelpüree, Pommes Frites, Kartoffeln teilen. Kartoffeltorten mit Fleisch, Pilzen und so weiter. Kartoffelpuffer, Kartoffelauflauf, gedünstete Kartoffeln mit Pflaumen, gedünstete Kartoffeln mit Lorbeerblatt und Pfeffer, gekochte junge Kartoffeln mit Dill, Shangi ... (X / f "Girls", 1961)

Es war kein Zufall, dass ich mich an diese Passage aus einem alten sowjetischen Film erinnerte. Wie falsch sind diejenigen, die glauben, dass der Haufen eine Art „Säule“ ist, einfach und kunstlos, wie eine Kartoffelknolle.

Die heutigen Pfähle sind unendlich weit entfernt von Urgroßvätern - Holzstämmen. Sie können Beton, Stahl, Stahlbeton sein, kombiniert - je nach Material. Gehämmert, gepresst, geschraubt, gebohrt, gestopft, gelangweilt - so wie sie in den Boden gelangen. Sie können im Voraus hergestellt und in die Mine geladen oder direkt darin hergestellt werden. Je nach Arbeitsweise kann der Pfahl hängend oder stützfest sein. Ein moderner Pfahl ist eine geschickte technische Struktur für sich.


Und das kannst du immer noch. 1988. Eine experimentelle Methode, um Pfähle auf den Boden zu bringen, ist in diesem Beispiel das „Schießen“ durch Wasser. Armeekanone für Bauzwecke neu gestaltet. Die Fahrtiefe wird 2–2,5-mal pro Schuss erhöht, „im Vergleich zu einer anderen Verwendung derselben Energie“.
Quelle

Und jetzt erschweren wir die Aufgabe - Stapel arbeiten in einer Gruppe - ein Stapelfeld. Die Stapelparameter können innerhalb des Feldes variieren. Das Feldrezept wird von Geotechnikern verschrieben - jeweils im eigenen Fall. Im Fall des Lakhta Center Tower, einer einzigartigen Struktur unter den Bodenbedingungen der dritten, schwierigsten Kategorie, wurde dieses Rezept meisterhaft komponiert.


Nebel über dem Pfahlfeld "Lakhta Center". 2013 Jahr

Benötigen Sie Stapel?

Bei aller Offensichtlichkeit der Antwort ist es nicht offensichtlich. Hohe Gebäude können grundsätzlich ohne sie auskommen. Bisher hat der ausgefallene Wolkenkratzer des St. Petersburg Ingria Tower (165 m), der auf Poklonnaya Gora errichtet werden soll, keine Pfähle gemäß dem Entwurf - nur eine Platte. Natürlich nicht aus einem guten Leben: Unterirdisch an diesem Ort passiert die Einflusszone von U-Bahn-Tunneln. Die Berechnungen des Unternehmens bestätigten jedoch die Zuverlässigkeit des Entwurfs, und anschließend wurde die Entscheidung von Glavgosexpertiza genehmigt.


Das Bauprojekt erhielt nicht die Genehmigung von Gosstroynadzor. Nicht wegen der Haufen. Der Grund ist die Nichtübereinstimmung zwischen dem Stadtplan und dem "zusätzlichen" Untergrund. Die Autoren des Projekts sind „Tsaritsyn Architectural Studio“. Fotoquelle

Vielleicht im „Lakhta Center“ auf Stapel verzichten? Machen Sie den Ofen einfach stärker und tiefer?
Das erste, was Geotechniker tun, nachdem sie die Ergebnisse von Untergrunduntersuchungen erhalten haben, beantwortet diese Frage. Das Urteil ist eindeutig - es ist unmöglich, auf natürlicher Basis für das Lakhta Center zu bauen. Die Stützschichten sind Vendian-Tone, die zu tief liegen. Wie man die Fundamentplatte nicht vertieft, sind sie noch weit weg.
Selbst wenn die Stützschicht dicht war, konnte auf Pfähle nicht verzichtet werden. Dafür gibt es einen Grund.

Wovor hat die Geotechnik Angst?

Jedes Gebäude gibt einen Entwurf. Die Mechanik des Prozesses ist leicht vorstellbar - Sie setzen sich auf das Sofa und schieben das Kissen.


Auch Bau- und Bodenarbeiten

Der Entwurf selbst ist keine Bedrohung. Probleme beginnen erst, wenn sie ungleichmäßig verlaufen. Der schreckliche Traum eines jeden Geotechnikers ist eine Rolle oder Ablenkung des Fundaments in einen überkritischen Zustand.

Im Falle des Supertolls steigen die Wetten. Nicht nur wegen der Höhe des Turms.

Im Lakhta Center ist wie in den meisten modernen Wolkenkratzern das Kernelement des Stabilitätssystems der Kern.


Am St. Petersburger Turm ist es Stahlbeton, sehr massiv - die Wandstärke beträgt 2,5 bis 0,8 Meter und wird beim Aufstieg dünner. Der Durchmesser nimmt ebenfalls ab, der maximale Radius beträgt 26 Meter an der Basis des Turms.

Der größte Teil der Belastung des Fundaments sollte auf diesen speziellen 26-Meter-Abschnitt fallen.


Der Kern des Lakhta-Zentrums befindet sich auf der Ebene der Stiftung. 2015 Jahr

Untertasse, Suppenteller oder Glas

Der größte Druck auf die Basis ist in der Mitte, der geringste - an den Rändern. Eine solide Fundamentplatte wird sich biegen. Natürlich wird es nicht zu einem „Glas“ - ein überkritischer Zustand tritt bereits im Stadium der „Suppenteller“ auf.

Sie können die Platte härter machen - mehr Bewehrung, mehr Stahlbeton, mehr Festigkeit! Nach Berechnungen ist die erforderliche Steifigkeit in einer 8 Meter dicken Platte erreichbar.

Es gibt keine solchen monolithischen Platten auf der Welt. Der Wolkenkratzer Messe Torhaus (Frankfurt) hat 6-Meter-Abschnitte im Fundament. Niemand sonst wiederholte eine solche Leistung.


Messe Torhaus, 117 m. Fotoquelle

Es gibt einen Grund, warum niemand jemals eine 8 Meter dicke Betonplatte herstellen wird. Paradoxerweise wird es einfach nicht dauerhaft sein. Dies tritt aufgrund des Auftretens von Rissen während des Abkühlens der Betonmischung auf. Es ist kaum möglich, den Exothermieprozess an einem Monolithen einer solchen Dicke zu steuern.


Foto vom Instagram der Saratov-Betonmischanlage. (Die Abbildung ist kein Beweis für die Qualität der Pflanzenprodukte - siehe Instagram)

Die Messe wurde 1983-84 gebaut, jetzt gibt es eine effektivere technische Lösung - die Box Foundation. Um nicht weit vom Stapelthema entfernt zu sein, nehmen wir es vorerst einfach als Tatsache - unter dem Lakhta Center Tower ist das Fundament daher einfach so kastenartig. Wie es für eine gleichmäßige Lastverteilung funktioniert, erfahren Sie in einem separaten Beitrag.

Das kastenförmige Fundament lässt den Ofen nicht wie einen Suppenteller werden. Aber um im Idealfall den gleichen Druck über den gesamten Bereich der Stiftung zu erreichen, kann er immer noch nicht. Um die Wirkung der "Untertasse" zu verhindern, tritt ein Stapelfeld in die Schlacht.

SEDIMENT SYNCHRONISIERUNG

Das erste, was Sie wissen müssen, um einen einheitlichen Entwurf zu erstellen, ist, wie verschiedene Abschnitte unter der Basis geladen werden.

Schauen wir uns das Diagramm an.


Drei Ladezonen

Die erste Überraschung ist, dass dank des Kastenfundaments jetzt unter der Mitte leicht beladene Stapel vorhanden sind.

Die Zone erhöhter Aufmerksamkeit - die zweite zwischen dem Zentrum und der Peripherie - eine signifikante Last unter dem Stamm des Gebäudes ging in diese Zone über. Weiter - jenseits der Gebäudekontur, an der Peripherie, nimmt der Druck ab.

Jetzt müssen wir sicherstellen, dass sich alle Bereiche gleichzeitig niederlassen. Das Orchester wird von Geotechnikern geleitet.

Es gibt drei Stapeloptionen, die angepasst werden können.

Der erste ist die Länge. Es erhöht die Tragfähigkeit von Pfählen und verlangsamt die Störrate. Jenseits der Kontur des Gebäudes - Pfähle von 55 Metern. Innen - zehn Meter länger.

Der zweite Parameter ist die Stapelneigungsfrequenz. Unter dem Kern und in der Peripherie sind es 5 Meter. In der Konzentrationszone "beschleunigt" die Last bis zu 3-4 Meter.


Pfahlfeld unter dem Turm. 65 m lange Pfähle sind mit einem dunklen Symbol gekennzeichnet, 55 m lang mit einem hellen.


Drittens ist die Breite des Stapels. Es ändert sich nicht - der Durchmesser aller Strukturen beträgt 2 Meter. Dies sind die breitesten Haufen der Welt.


Vorbereitung von Armokarkas-Pfählen

Breite erhöht Tragfähigkeit. Berechnungen zufolge beträgt die durchschnittliche Belastung der Pfähle 2.545 Tc bei doppelter Tragfähigkeit und Festigkeit.

Also, was ist ein hängender Haufen

Viele Leute denken, dass ein Haufen ein solches Analogon von „Beinen“ ist: Ein Gebäude ruht auf Haufengliedern, während eine Person auf Beinen ruht. Dieser Vergleich ist teilweise richtig. Bei einem Pfahlständer geht die Stütze bis zum Ende der Struktur. Es wird sogar anatomisch und liebevoll genannt - "Ferse". Für einfache Fälle reicht die Ferse aus.

In St. Petersburg haben Pfähle oft eine Länge von nicht mehr als 20 Metern. Sie stoßen an die fünfte in der Moränenschicht, die eine Ansammlung von Gesteinsfragmenten ist. Es fällt gut aus - und der Stapel ruhte fest und Felsbrocken müssen nicht gebohrt und entfernt werden.

Der Pfahl hängt, wenn die Haupttragfähigkeit nicht durch die fünfte, sondern durch die Seiten bereitgestellt wird, da zwischen der Seitenfläche der Pfähle und dem Boden Reibung auftritt. Im Lakhta Center werden 85% der Tragfähigkeit genau von den Seitenflächen der Pfähle bereitgestellt.


Schema der Lastübertragung durch Pfähle auf den Boden der Basis. Quelle

Was ist zuverlässiger - ein Gestell oder ein hängender Stapel?

Die meisten der einzigartigen Gebäude mit tiefen Fundamenten stehen auf hängenden Pfählen. Sie können wetten - wenn Sie einen Wolkenkratzer und nicht felsigen Boden vor sich haben - liegt die Wahrscheinlichkeit, dass Pfähle hängen, nahe bei 100%.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Stapel unzuverlässig sind. Die Art der Pfähle wird durch die Eigenschaften des Gebäudes und des Bodens bestimmt. Jeder Typ ist an seiner Stelle gut.

Zusammenfassungsparameter

Nach den Berechnungsergebnissen beträgt der Mindestzug 84,8 mm, der Höchstzug 121,9 mm für den gesamten Zeitraum. Die Gleichmäßigkeit kann anhand der folgenden Abbildung beurteilt werden - der Fundamentrolle unter Berücksichtigung der Windlast - 0,00016. Sechzehnhundertstel - dies ist keine Technik, die Sie reparieren können.



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Lesen Sie im nächsten Beitrag über die Herstellung von Pfählen für das Lakhta Center: Wie kann man beim Bohren nicht die Richtung verlieren? Was tun mit Felsbrocken? Wo und warum haben sie die Sensoren gestapelt? Wie haben Sie in einer Tiefe von 82 Metern geschossen und was haben Sie dort geschossen?

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Berater:

V.M. Lukin - Projektmanager für Stahlbetonkonstruktionen „Lakhta Center“, Ph.D.