Plus de 600 mille tonnes sur une surface de fondation de 5700 mètres carrés ... Il est peu probable que vous trouviez des analogues des paramètres du Centre de Lakhta de Saint-Pétersbourg dans le monde. Les piles aident à garder le supertoll et le poids lourd. Pas facile. Ils ne se penchent pas, ils pendent.
Vous vous sentez mal à l'aise? Ne vous précipitez pas pour faire le tour du chantier avec un rayon de 500 mètres. Voyons comment vous pouvez obtenir un soutien fiable à partir de ce qui est en position «suspendue».
- Et quoi, pommes de terre? Pensez-vous que les pommes de terre - c'est aussi simple, cuit et mangé? Ça y était! Des pommes de terre, savez-vous combien de plats peuvent être préparés? Eh bien, considérez: pommes de terre frites, bouillies, purée de pommes de terre, frites, partagez les pommes de terre. Tartes aux pommes de terre avec viande, champignons et ainsi de suite. Crêpes de pommes de terre, casserole de pommes de terre, pommes de terre à l'étouffée aux pruneaux, pommes de terre à l'étouffée avec du laurier et du poivre, jeunes pommes de terre bouillies à l'aneth, shangi ... (C / f "Girls", 1961)
Ce n'est pas par hasard que j'ai rappelé ce passage d'un vieux film soviétique. À quel point ceux qui croient que la pile est une sorte de «pilier», simple et sans art, comme un tubercule de pomme de terre, ont-ils tort.
Les piles d'aujourd'hui sont infiniment loin des arrière-grands-pères - des bûches de bois. Ils peuvent être en béton, acier, béton armé, combinés - selon les matériaux. Poussés, pressés, vissés, percés, empaillés, ennuyés - dans la façon dont ils entrent dans le sol. Ils peuvent être fabriqués à l'avance et chargés dans la mine ou directement dans celle-ci. Selon la méthode de travail, la pile peut être suspendue ou résistante au support. Une pile moderne est une structure d'ingénierie habile en soi.
Et vous pouvez toujours le faire. 1988. Une méthode expérimentale de livraison de pieux au sol consiste à «tirer», dans cet exemple, à travers l'eau. Canon militaire repensé à des fins de construction. La profondeur de conduite est augmentée de 2 à 2,5 fois par tir «en comparaison avec une autre utilisation de la même énergie».
SourceEt maintenant, compliquons la tâche - les piles fonctionnent en groupe - un champ de piles. Les paramètres de pile peuvent varier dans le champ. La prescription sur le terrain est prescrite par des géotechniciens - les leurs, dans chaque cas individuel. Dans le cas de la tour Lakhta Center, une structure unique dans les conditions du sol de la troisième catégorie la plus difficile, cette recette a été magistralement composée.
Brouillard au-dessus du champ de pieux "Lakhta Center". 2013 annéeAvez-vous besoin de piles?
Avec toute l'évidence de la réponse, ce n'est pas évident. Les immeubles de grande hauteur peuvent en principe s'en passer. Bien que le gratte-ciel de la tour Ingria de Saint-Pétersbourg (165 m), qui doit être érigé sur la colline Poklonnaya, le projet ne comporte pas de pieux - seulement une dalle. Bien sûr, pas d'une bonne vie: le souterrain à cet endroit passe la zone d'influence des tunnels du métro. Néanmoins, les calculs de l'entreprise ont confirmé la fiabilité de la conception, et par la suite la décision a été approuvée par Glavgosexpertiza.
Le projet de construction n'a pas reçu l'approbation de Gosstroynadzor. Pas à cause des piles. La raison en est l'inadéquation entre le plan de la ville et le sous-sol "supplémentaire". Les auteurs du projet sont «Tsaritsyn Architectural Studio». Source de photoPeut-être dans le "Centre Lakhta" faire sans piles? Rendre le poêle plus puissant et plus profond?
La première chose que font les géotechniciens, après avoir reçu les résultats des levés souterrains, répond à cette question. Le verdict est sans équivoque - construire sur une base naturelle pour le centre de Lakhta est impossible. Les couches de support sont des argiles vendiennes situées trop profondément. Comment ne pas approfondir la dalle de fondation, ils sont encore loin.
Même si la couche de support était proche, les tas ne pouvaient pas être supprimés. Il y a une raison à cela.
De quoi ont peur les géotechniques
Tout bâtiment donne un projet. La mécanique du processus est facile à imaginer - vous vous asseyez sur le canapé et poussez l'oreiller.
Bâtiment et travaux au sol égalementLe projet lui-même n'est pas une menace. Les problèmes ne commencent que lorsque cela se passe de manière inégale. Le terrible rêve de tout géotechnicien est un roulis ou une déviation de la fondation vers un état supercritique.
Dans le cas du supertoll, les paris augmentent. Pas seulement à cause de la hauteur de la tour.
Dans le centre de Lakhta, comme dans la plupart des gratte-ciel modernes, l'élément central du système de stabilité est le noyau.
À la tour de Saint-Pétersbourg, il est en béton armé, très massif - l'épaisseur du mur est de 2,5 à 0,8 mètre avec un amincissement à mesure que vous montez. Le diamètre diminue également, le rayon maximum est de 26 mètres à la base de la tour.
La majeure partie de la charge sur les fondations devrait tomber sur cette section particulière de 26 mètres.
Le cœur du Centre Lakhta est au niveau de la fondation. 2015 annéeSoucoupe, assiette creuse ou verre
La plus grande pression sur la base est au centre, le moins - sur les bords. Une dalle de fondation solide se pliera. Bien sûr, il ne se transformera pas en «verre» - un état supercritique se produira même au stade de «l'assiette creuse».
Vous pouvez rendre la plaque plus dure - plus d'armature, plus de béton armé, plus de résistance! Selon les calculs, la rigidité requise est réalisable dans une dalle de 8 mètres d'épaisseur.
Il n'y a pas de telles plaques monolithiques dans le monde. Skyscraper Messe Torhaus (Francfort) a des sections de 6 mètres dans la fondation. Personne d'autre n'a répété un tel exploit.
Messe Torhaus, 117 m Source de la photoIl y a une raison pour laquelle personne ne fabriquera jamais une dalle de béton de 8 mètres d'épaisseur. Paradoxalement, il ne sera tout simplement pas durable. Cela se produira en raison de l'apparition de fissures lors du refroidissement du mélange de béton. Il n'est guère possible de contrôler le processus d'exothermie sur un monolithe d'une telle épaisseur.
Photo d' Instagram de la centrale à béton de Saratov. (L'illustration n'est pas une démonstration de la qualité des produits de la plante - voir Instagram)Messe a été construit en 1983-1984, il existe maintenant une solution technique plus efficace - la fondation de la boîte. Afin de ne pas s'éloigner du sujet de la pile, pour l'instant, nous le prenons simplement comme un fait - sous la tour du centre de Lakhta, par conséquent, la fondation est juste une telle boîte. Comment cela fonctionne pour une répartition uniforme des charges, nous le dirons dans un article séparé.
La fondation en forme de boîte ne permettra pas au poêle de devenir comme une assiette creuse. Mais pour atteindre idéalement la même pression sur toute la zone de la fondation, il ne peut toujours pas le faire. Pour éviter l'effet de la "soucoupe", un champ de tas entre dans la bataille.
SYNCHRONISATION DE SÉDIMENTS
La première chose que vous devez savoir pour créer un projet uniforme est de savoir comment les différentes sections sous la base sont chargées.
Regardons le diagramme.
Trois zones de chargementLa première surprise est que grâce à la fondation de la boîte, maintenant sous le centre, il y aura des piles légèrement chargées.
La zone d'attention accrue - la seconde, entre le centre et la périphérie - une charge importante sous le tronc du bâtiment est passée dans cette zone. Plus loin - au-delà du contour du bâtiment, à la périphérie, la pression diminue.
Maintenant, nous devons nous assurer que toutes les zones s'installent simultanément. L'orchestre sera dirigé par des géotechniciens.
Il existe trois options d'empilage qui peuvent être ajustées.
Le premier est la longueur. Il augmente la capacité portante des pieux et ralentit le taux de renversement. Au-delà du contour du bâtiment - des pieux de 55 mètres. À l'intérieur - dix mètres de plus.
Le deuxième paramètre est la fréquence de pas du pieu. Sous le noyau et en périphérie, elle est de 5 mètres. Dans la zone de concentration de la charge "accélère" jusqu'à 3-4 mètres.
Champ de pieux sous la tour. Les piles de 65 m de long sont marquées d'une icône sombre, de 55 m de long avec une lumière.
La troisième est la largeur de la pile. Cela ne change pas - le diamètre de toutes les structures est de 2 mètres. Ce sont les pieux les plus larges du monde.
Préparation des piles d'armokarkasLa largeur augmente la capacité portante. Selon les calculs, la charge moyenne sur pieux est de 2 545 Tc avec une double marge de capacité portante et de résistance.
Alors qu'est-ce qu'une pile suspendue
Beaucoup de gens pensent qu'une pile est un analogue des «jambes»: un bâtiment repose sur des «membres» de la pile comme une personne repose sur des jambes. Cette comparaison est en partie vraie. Dans le cas d'un support à pieux, le support va jusqu'au bout de la structure. Il est même appelé anatomiquement et affectueusement - «talon». Pour les cas simples, le talon suffit.
À Saint-Pétersbourg, les piles ont souvent une longueur ne dépassant pas 20 mètres. Ils sont contiguës par le cinquième dans la couche de moraine, qui est un amas de fragments de roche. Cela se passe bien - et la pile reposait bien, et les rochers n'ont pas besoin d'être percés et retirés.
Le pieu devient suspendu lorsque la capacité portante principale est fournie non pas par le cinquième, mais par les côtés en raison du fait que la friction se produit entre la surface latérale des pieux et le sol. Au centre de Lakhta, 85% du support de charge est fourni précisément par les surfaces latérales des pieux.
Schéma de transfert de charge par pieux au sol de la base.
SourceQuoi de plus fiable - un rack ou une pile suspendue?
La plupart des bâtiments uniques aux fondations profondes reposent sur des pieux suspendus. Vous pouvez parier - si vous avez un gratte-ciel et un sol non rocheux devant vous - que la probabilité de suspendre des pieux est proche de 100%.
Mais cela ne signifie pas que les piles ne sont pas fiables. Le type de pieux est déterminé par les caractéristiques du bâtiment et du sol. Chaque type est bon à sa place.
Paramètres récapitulatifs
Selon les résultats des calculs, le tirant d'eau minimum sera de 84,8 mm, le maximum - 121,9 mm pour toute la période. L'uniformité peut être jugée par la figure suivante - le rouleau de fondation, en tenant compte de la charge de vent - 0,00016. Seize centièmes - ce n'est pas une technique que vous pouvez corriger.
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Dans le prochain article, lisez comment fabriquer des pieux pour le centre de Lakhta: comment ne pas perdre la direction lors du forage? Que faire des rochers? Où et pourquoi ont-ils mis les capteurs en tas? Comment avez-vous tiré à une profondeur de 82 mètres et quoi y tirer?
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Consultant:
V.M. Lukin - Chef de projet pour les structures en béton armé «Lakhta Center», Ph.D.