Элементы подпорных стен

Содержание

Подпорные стенки. Виды, конструкция и основные понятия о подпорных стенках
Понятие и конструкция подпорной стены (стенки)
Повышение устройчивости подпорных стенок
Виды укрепляющих подпорных стенок
3. Типы подпорных стен
1_ЛЕКЦИИ ПО ЖБК / ЛЕКЦИИ ПО ЖБК ПГС Вторая часть / Лекция 18
Подпорная стена. Как сделать, какие бывают.
ПОДПОРНАЯ СТЕНА на участке с перепадом 1,7м �� Устройство подпорной стены �� Процесс строительства
Подпорная стена и силы действующие
- Похожие статьи

условное расчетное давление на грунт;

Подпорные стенки. Виды, конструкция и основные понятия о подпорных стенках

Вашему вниманию предлагается серия статей, в какой подвергнутся рассмотрению вопросы строительства подпорных стенок при пригородном строительстве. В данной статье будет изложены понятие подпорных стенок, когда они используются и их типы при пригородном строительстве.

Понятие и конструкция подпорной стены (стенки)

В общестроительном понятии подпорная стенка — это конструкционное сооружение, удерживающее от обрушения и сползания находящийся за ней массив грунта на уклонах местности (откосах, склонах, выступах и впадинах поверхности участка).

При пригородном строительстве подпорные стенки используют на участках местности с резким перепадом высот (оврагах, крутых склонах, буграх, и т.д.). Кроме их прямого назначения, как инженерных сооружений, они отыскали применение как художественно-декоративные элементы ландшафтного дизайна.

Все стены, возводимые при пригородном строительстве можно условно поделить на:

Декоративные: употребляются в качестве архитектурно- художественного элемента. Используются на плоских (ровненьких) и с маленьким уклоном участках как элемент ландшафтного дизайна;

Укрепительные: используются для удержания грунта на уклонах местности. Обширно используются при террасировании естественных склонов с целью роста полезной площади для размещения частей озеленения и благоустройства.

Декоративная подпорная стена

В этой статье декоративные подпорные стенки рассматриваться не будут, и в предстоящем пойдет речь только об укрепительных подпорных стенках. Дальше укрепительные подпорные стенки в статье будут именоваться как подпорные стенки (без слова «укрепительные»).

Основное предназначение укрепительных подпорных стен — укрепить грунт на откосах, склонах и предупредить обрушение и сползание грунта (образование оползней), которые нередко наблюдаются на участках, расположенных по берегам рек, озер и прудов. Это явление в особенности небезопасно при соседстве с оврагами, потому что их неукрепленные склоны сползают фактически повсевременно даже от маленького дождика либо талых вод. Также подпорные стенки употребляют при устройстве террас (о террасировании участка мы поведаем в отдельной статье).

Опыт планирования участков на уклонах указывает, что при уклоне более 8% без подпорных стенок фактически не обойтись.

Кроме главных функций, укрепляющие стены позволяют решить ряд задач по планировке и оформлению участка:

организовать оптимальное террасирование;
рационально использовать садовые площади;
наполнить горизонтальные площадки, образующейся при террасировании, плодородным слоем и создать благоприятные условия для роста растений;
разделить участок на зоны – функциональные и эстетические.

Укрепленная подпорная стенка

Методика определения величины уклонов изложена в статье «Укрепление склонов».

а – вид подпорной стенки; б – разрез подпорной стенки, где:1 – фундамент; 2 – тело; 3 – дренажное отверстие; 4 – дренажная труба; 5 – гравий.

Независимо от того, какой цели служит подпорная стенка, она состоит из основных частей:

Фундамент – подземная часть стенки;
Тело – надземная (видимая) часть несущей конструкции;
Дренаж и водоотвод, необходимые для повышения прочности подпорной стенки.

Фундамент, дренаж и водоотвод выполняют только технические функции. А тело, кроме технических функций, может решать к тому же эстетические задачи.

Материалы, из которых изготавливаются элементы подпорных стенок, подвергнутся рассмотрению ниже.

Силы действующие на укрепляющую подпорную стенку (общие понятия).

На подпорную стенку постоянно действуют следующие основные нагрузки:

А — собственный вес стенки (вертикальные силы);

Б — нагрузки на стенку от находящихся на ней грузов (вертикальные силы);

В — давление грунта засыпки на стенку и ее фундамент (вертикальные силы);

Г — давление грунта засыпки за стенкой (горизонтальные силы);

Д — силы трения или сцепления с грунтом (горизонтальные силы),

Силы, действующие на стенку.

Силы, возникающие от нагрузок А, Б, В, Д обеспечивают устойчивость стенки.

А вот сила Г пытается сдвинуть (создать скольжение по основанию) или опрокинуть стенку.

Опрокидывание стены. 1 — положение до начала перемещения стены, 2 — положение после перемещения стены. А – точка опрокидывания стены.

Также при неравномерной осадке грунта, вымывании насыпного грунта при недостатках дренажной системы, неоднородной плотности грунта засыпки, действие сил Б и В могут привести к навалу стенки на грунт (это явление характерно для высоких стенок).

Навал высокой стены на грунт. 1 — положение до начала перемещения стены, 2 — положение после перемещения стены.

Также необходимо помнить, что на стенку еще действуют такие переодические силы:

ветровые (при высоте стенки более 2 м);
сейсмические (в сейсмоопасных районах);
вибрационные (например, при интенсивном движении тяжелого колесного транспорта по рядом проходящей улице. При расположении участка недалеко от железной дороги);
паводковые и ливневые потоки воды;
морозное вспучивание грунта и т.д.

Повышение устройчивости подпорных стенок

При проектировании стенки, вместе с ее прочностными характеристиками, необходимо максимально обеспечить ее устойчивость.

Для повышения устойчивости подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание при их проектировании принимают ряд конструктивных мероприятий:

заднюю грань стенки проектируют с наклоном в сторону засыпки (для уменьшения давления засыпного грунта, см. вариант «а»);

Влияние наклона задней грани стены на величину давления засыпного грунта на нее

увеличивают шероховатость задней грани стенки, что также помогает уменьшить давление грунта засыпки на нее. Для этого грань делают неровной. В бетонных и железобетонных стенках смещают горизонтальные соседние доски опалубки на 5-10 см относительно друг дружку. Делают небольшие сколы бетона. В кирпичных и каменных стенах делают выступы кладочного материала;
устраивают обязательный дренаж стенки (подробно будет изложено в следующей статье);
с лицевой стороны стенки устраивается выступ — консоль. Это уменьшает вероятность опрокидывания стенки;

Консольная подпорная стенка

закладывают в засыпаемый грунт легкие пустотелые элементы. Это уменьшает удельный вес засыпаемой массы и вследствие этого боковое давление на подпорную стенку. Например, используют гранулы пенополистирола (ППС), представляющие из себя пустотелые шарики, заполненные газообразующим реагентом. Их плотность — 8-10 кг/м3. Размер гранул — 3-5 мм. Основные назначения использования гранул ППС в строительстве — наполнитель для изготовления полистиролбетона — засыпной утеплитель;
изготовление утеплительных плит. В сельском хозяйстве для разрыхления почвы. При изготовлении мебели, как наполнитель. При транспортировке изделий в качестве засыпной упаковки.

Также могут использоваться отходы плит ППС или экструдированного пенополистирола — ЭППС.

— применяют разгрузочную площадку в стенке. Площадка позволяют включить вес грунта над ней (дополнительные вертикальные силы) в работу, что повышает устойчивость стенки, уменьшает давление грунта на ее нижнюю часть.

Перечисленные мероприятия являются универсальными и могут быть применены к любым видам укрепительных подпорных стен

Размеры поперечного сечения и профиль подпорной стены определяют на основе сложных инженерных расчетов ее прочности, устойчивости к опрокидыванию, сдвигу, навалу. Это в главном относится к промышленному и гражданскому строительству. Что касается стен возводимых в загородном строительстве, то здесь используется упрощенная методика на основании имеющегося большого опыта возведения подобных конструкций.

Специалисты рекомендуют при высоте подпорных стен более 1 м, наличии на участке неустойчивых слабых грунтов (преимущественно супесей, песчаных, суглинистых пород насыщенных водой), близких ( 1-1,5 м от поверхности грунта) грунтовых вод или, что еще хуже, наличии так называемых плывунов обращаться в специализированные организации для их строительства, потому что в таких ситуациях стенки представляют собой сложное инженерное сооружение с сильно заглубленной частью.

Виды укрепляющих подпорных стенок

Укрепляющие подпорные стенки можно разделить на следующие виды.

По способу возведения:

А. Монолитные. Изготавливаются в виде отдельных звеньев на заводах железобетонных изделий, а затем транспортируют к месту возведения. Они имеют уголковый профиль и бывают консольными или контрфорсными. Также монолитные стенки отливаются из армированного бетона, бутобетона на месте в заданную форму (опалубку);
Б. Сборные. Выкладываются из различного строительного материала (камня, кирпича, дерева и т.д.) на месте строительства.

Стены уголкового профиля: а-консольная; б-контрфорсная

По глубине заложения:

А. Глубокого заложения (глубина заложения больше ширины стенки в полтора и поболее раза);
Б. Неглубокого заложения.

По высоте:

А. Низкие (высота не превышает 1 м);
Б. Средние (высота от 1м. до 2 м);
В. Высокие ( высота превышает 2 м).

Средние и высокие стенки целесообразно рассчитывать специальными (в том числе на основе компьютерных программ) методами, а не принимать размеры, исходя исключительно из конструктивных соображений.

По конструктивному решению достижения устойчивости (по массивности):

А. Массивные подпорные стенки. Устойчивость на сдвиг и опрокидывание достигается собственно массой стенки (бетон, бутовая или кирпичная кладка). Массивные подпорные стены более материалоемкие и трудоемкие при возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем, технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т. д.). Обычно, массивные подпорные стены имеют одинаковые размеры по высоте и ширине;
Б. Полумассивные. Устойчивость подпорной стенки обеспечивается комплексно: массой стенки и грунта лежащего на фундаментной плите. Такие стены обычно представляют собой конструкцию из армированного бетона;
В. Тонкоэлементные. Обычно состоят из связанных вместе железобетонных плит. Устойчивость стен этого типа обеспечивается в главном массой грунта над фундаментной плитой и лишь в небольшой степени собственным весом;
Г. Тонкие. Их устойчивость обеспечивается защемлением основания в грунте.

Рис. а — массивная неармированная; б – полумассивная армированная; в — тонкоэлементная; г – тонкая.

По расположению:

А. Отдельно стоящие;
Б. Связанные с примыкающими сооружениями (лестницы, пандусы, ниши для растений и т.д.).

По материалу изготовления:

железобетонные;
бетонные;
бутобетонные;
из природного камня;
кирпичные;
деревянные или металлические и т.д.

В статье мы рассмотрели типы укрепляющих стен, силы действующие на конструкцию, при каких условиях загородного строительства необходимо их возводить.

3. Типы подпорных стен

3.1. По конструктивному решению подпорные стены подразделяются на массивные и тонкостенные.

В массивных подпорных стенах их устойчивость на сдвиг и опрокидывание при воздействии горизонтального давления грунта обеспечивается в главном собственным весом стены.

В тонкостенных подпорных стенах их устойчивость обеспечивается собственным весом стены и весом грунта, вовлекаемого конструкцией стены в работу.

Обычно, массивные подпорные стены более материалоемкие и поболее трудоемкие при возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем, технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т. д.).

3.2. Массивные подпорные стены отличаются друг от друга формой поперечного профиля и материалом (бетон, бутобетон и т. д.) (рис. 1).

Рис. 1. Массивные подпорные стены

а — в — монолитные; г — е — блочные

Рис. 2. Тонкостенные подпорные стены

а — уголковые консольные; б — уголковые анкерные;

в — контрфорсные

Рис. 3. Сопряжение сборных лицевых и фундаментных плит

а — при помощи щелевого паза; б — при помощи петлевого стыка;

1 — лицевая плита; 2 — фундаментная плита; 3 — цементно-песчаный растворы; 4 — бетон замоноличивания

Рис. 4. Конструкция подпорной стены с использованием универсальной стеновой панели

1 — универсальная панель стеновая (УПС); 2 — монолитная часть подошвы

3.3. В промышленном и гражданском строительстве, обычно, находят применение тонкостенные подпорные стены уголкового типа, приведенные на рис. 2.

Примечание. Другие типы подпорных стен (ячеистые, шпунтовые, из оболочек и пр.) в настоящем Пособии не рассматриваются.

3.4. По способу изготовления тонкостенные подпорные стены могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.

3.5. Тонкостенные консольные стены уголкового типа состоят из лицевых и фундаментных плит, жестко сопряженных между собой.

В полносборных конструкциях лицевые и фундаментные плиты выполняются из готовых элементов. В сборно-монолитных конструкциях лицевая плита сборная, а фундаментная — монолитная.

В монолитных подпорных стенах жесткость узлового сопряжения лицевых и фундаментных плит обеспечивается соответствующим расположением арматуры, а жесткость соединения в сборных подпорных стенах — устройством щелевого паза (рис. 3,а) или петлевого стыка (рис. 3,6).

3.6. Тонкостенные подпорные стены с анкерными тягами состоят из лицевых и фундаментных плит, соединенных анкерными тягами (связями), которые создают в плитах дополнительные опоры, облегчающие их работу.

Сопряжение лицевых и фундаментных плит может быть шарнирным или жестким.

3.7. Контрфорсные подпорные стены состоят из ограждающей лицевой плиты, контрфорса и фундаментной плиты. При всем этом грунтовая нагрузка от лицевой плиты частично или полностью передается на контрфорс.

3.8. При проектировании подпорных стен из унифицированных панелей стеновых (УПС), часть фундаментной плиты выполняется из монолитного бетона с использованием сварного соединения для верхней арматуры и стыковки внахлестку для нижней арматуры (рис. 4).

1_ЛЕКЦИИ ПО ЖБК / ЛЕКЦИИ ПО ЖБК ПГС Вторая часть / Лекция 18

Железобетонные подпорные стены в сравнении с каменными и бетонными значительно экономичнее. Их применяют преимущественно сборными.

Подпорные стены бывают:

Подпорная стена. Как сделать, какие бывают.

— анкерные (рис. 18.1)

Уголковые стены применяют, когда полная высота подпорной стены не превышает 4,5 м. При большей высоте экономичнее стены с контрфорсами или анкерные.

Уголковые подпорные стены могут изготавливаться в виде единых блоков длиной 2 – 3 м (рис. 18.1, а). Также разработаны типовые конструкции сборных уголковых подпорных стен, состоящие из стеновой и фундаментной плиты (рис. 18.1, б).

Предусмотрены высоты подпора грунта h, равные 1,2; 1,8; 2,4; 3,0; 3,6 м.

Номинальная длина стеновых плит принята 3,0 м; фундаментных – 3,0 и 1,5 м.

Ширина подошвы b принята равной 2,2; 2,5; 3,1; 3,7 м.

В подпорных стенах других типов (рис. 18.1, в, г) ограждение образуется из сборных стеновых плит, закладываемых в пазы контрфорсов или рам. Контрфорсы конструируют составными из 2 – 3 частей. Их устанавливают с шагом 2 – 3 м на сборные элементы опорной плиты ,с которой соединяют.

Рамы анкерных подпорных стен размещают через 4 – 5 м одна от другой, опирая их на отдельные фундаменты. Анкерная балка создана для удержания всей конструкции против сдвига под воздействием горизонтального давления грунта. Расстояние а (рис. 18.1, в) принимают равным (0,3 – 0,6)h0 высоты подпора грунта, если грунт имеет угол естественного откоса 30 – 450.

Равнодействующая горизонтального давления земли (нормативное значение) на 1м длины стены (рис. 18.2) равна:

плотность грунта;

угол естественного откоса грунта;

высота подпора грунта

Рис. 18.2. К расчету уголковой подпорной стены

Распределение давления грунта по высоте стены принимают прямолинейным, поэтому интенсивность внизу равна

В этом случае равнодействующая приложена на расстоянии h/3 от подошвы.

Вес верхнего слоя грунта

— равномерно распределенная нагрузка на верхнем уровне грунта;

коэффициент надежности;

Предварительно ширину опорной плиты b и ее вынос принимают такими, чтобы наибольшее краевое давление на грунт под подошвой было

также

момент от всех усилий относительно центра масс подошвы;

площадь сопротивления подошвы;

момент сопротивления подошвы;

условное расчетное давление на грунт;

опрокидывающий момент от давления грунта относительно переднего края подошвы (точка А, рис. 18.2);

удерживающий момент, гарантируемый вертикальными нагрузками

(точка А, рис. 18.2);

сумма вертикальных нагрузок;

коэффициент трния бетона по грунту в пределах 0,3 – 0,6;

На рис. 18.3 представлен пример армирования подпорной стенки уголкового типа. Рабочие стержни объединяют в сетки при помощи монтажной арматуры. Для экономии арматуры часть стержней размещают исключительно в зонах наибольших моментов. Сетка С4 конструктивная.

Рис. 18.3. Схема армирования уголковой подпорной стены

1 – сквозные рабочие стержни; 2 – дополнительные рабочие стержни; 3 – монтажные стержни