Подпорная стенка высотой н имеет заглубление фундамента

Задача №4. Определение давления грунта на подпорную стенку

3.4.1. Определение давления на подпорную стенку
от идеально сыпучего грунта

Общее выражение для определения давления сыпучих грунтов имеет следующий вид:

, (3.4.1)

где — расстояние точки от поверхности засыпки.

Максимальное активное давление грунта на вертикальную гладкую стенку при z=H:

. (3.4.2)

Эпюра распределения давления по граням стенки будет треугольной. Равнодействующая активного давления на подпорную стенку равна площади эпюры давления:

. (3.4.3)

Максимальное пассивное давление грунта на заднюю грань вертикальной стены при z= :

. (3.4.4)

Равнодействующая пассивного давления:

. (3.4.5)

Пример расчета

Высота стенки H=6 м.

Высота заглубления стенки h / =1,5 м.

Угол внутреннего трения грунта φ=16 0 .

Удельный вес грунта γ=22 кН/м 3

Активное давление грунта на подпорную стенку:

Равнодействующая активного давления:

225 кН/м.

Пассивное давление грунта на подпорную стенку:

Равнодействующая пассивного давления:

43,58 кН/м.

По полученным данным строим расчетную схему и эпюру напряжений (рис.3.4.1).

При построении расчетной схемы и эпюр активного и пассивного давлений грунта на подпорную стенку следует принимать масштаб расстояний 1:50, масштаб давлений 0,025 МПа в 1 см.

Рис.3.4.1. Расчетная схема подпорной стены

Определение давления на подпорную стенку от идеально сыпучего грунта с учетом пригруза на поверхности грунта

Действие сплошнго равномерно распределенного пригруза в этом случае заменяется эквивалентной высотой слоя грунта, равной:

. (3.4.6)

Активное давление на уровне верха подпорной стенки:

. (3.4.7)

Активное давление на подошве подпорной стенки:

. (3.4.8)

Равнодействующая активного давления:

. (3.4.9)

Пример расчета

Высота стенки H=6 м.

Высота заглубления стенки h / =1,5 м.

Угол внутреннего трения грунта φ=16 0 .

Удельный вес грунта γ=22 кН/м 3 .

Интенсивность пригрузки

Эквивалентная высота слоя грунта:

2,27м.

Активное давление на уровне верха подпорной стенки:

28,36кПа.

Активное давление на подошве подпорной стенки:

103,33 кПа.

Равнодействующая активного давления:

395,07 кН/м.

По полученным данным строим расчетную схему и эпюру напряжений (рис.3.4.2).

При построении расчетной схемы и эпюр активного и пассивного давлений грунта на подпорную стенку следует принимать масштаб расстояний 1:50, масштаб давлений 0,025 МПа в 1 см.

Рис.3.4.2. Расчетная схема подпорной стены с пригрузом

Определение давления на подпорную стенку от связного грунта

Действие сил сцепления заменяется всесторонним давлением связности:

. (3.4.10)

Далее приводим давление связности по вертикали к эквивалентному слою грунта:

. (3.4.11)

Активное давление на подошве подпорной стенки:

(3.4.12)

Подставляя значения и преобразовывая, получаем:

. (3.4.13)

На некоторой глубине суммарное давление будет равно нулю, из условия находим высоту h_с:

. (3.4.14)

Равнодействующая активного давления:

. (3.4.15)

Равнодействующая пассивного давления в связных грунта будет равна:

. (3.4.16)

Пример расчета

Высота стенки H=6 м.

Высота заглубления стенки h / =1,5 м.

Угол внутреннего трения грунта φ=21 0 .

Удельное сцепление грунта с=18 кПа.

Удельный вес грунта γ=22 кН/м 3 .

Действие сил сцепления заменяем всесторонним давлением связности:

46,88 кПа.

Далее приводим вертикальное давление связности к эквивалентному слою грунта:

2,13м.

Активное давление на подошве подпорной стенки:

38,0 кПа.

2,37 м.

Равнодействующая активного давления:

68,97 кН/м.

Равнодействующая пассивного давления:

131,59 кН/м.

По полученным данным строим расчетную схему и эпюру напряжений (рис.3.4.3). При построении расчетной схемы и эпюр активного и пассивного давлений грунта на подпорную стенку следует принимать масштаб расстояний 1:50, масштаб давлений 0,025 МПа в 1 см.

Рис.3.4.3. Расчетная схема подпорной стены

Источник

Расчёт невысокой массивной подпорной стены

Страница 1 из 5

1

2

3

>

5 »

Здравствуйте.
Пару месяцев назад я задался целью посчитать подпорную стену. Установка стены планируется на садовом участке, в нижней его части. Высота перепада уровней грунта составляет 1,4м. В результате простейших технико-экономических обоснований, получил что в моём случае массивная стена немножко дешевле тонкостенной железобетонной стены уголкового профиля (с учётом выемки грунта и обратной его засыпки).
Данную ветку создаю в надежде провести правильный полный расчёт массивной бетонной подпорной стены с вашей помощью. Этапы расчёта планирую представлять здесь небольшими кусками.
Вот ссылки на использованную литературу:
1. Проектирование подпорных стен и стен подвалов. Справочное пособие к СНиП — http://dwg.ru/dnl/load.php?id=8574&z=.rar
2. Г.К. Клейн «Расчёт подпорных стен» — http://forum.dwg.ru/attachment.php?a. 4&d=1254904012
3. ВСН 167-70 ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПОДПОРНЫХ СТЕН ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА — http://dwg.ru/dnl/load.php?id=3586&z=.rar

В этом сообщении я хотел бы обсудить выбор профиля массивной подпорной стены. Существующий профиль грунта представлен на прикреплённом рисунке (жёлтая линия). Грунт природный (не насыпной). Для меня задача выбора профиля стены сводится к минимизации объёма грунта, который необходимо выбрать из существующего откоса (в целях уменьшения копательных работ).
Ограничения для откоса следующие:
1. Откос на глубину до 1 метра (от верхнего края) может держаться вертикальным, на время производства работ (зелёная линия на рисунке).
2. Откос при глубинее более 1 метра может держаться при угле наклона 17 град. к вертикали.
Ограничения для профиля стены:
1. Минимальный размер для бетонной стены — 400мм.
2. Минимальная глубина заложения фундамента — 600мм.
3. Минимальная ширина подошвы фундамента — 1/2 высоты стены.
4. Начиная от уровня нижнего грунта, за подпорной стеной, со стороны засыпки, необходимо выбрать грунт для дренажного канала, на расстояние 300мм от задней поверхности стены.
5. Наклон передней плоскости стены не более 3:1.

В итоге, сравнивая различные варианты, получил, что профиль стены, при котором объём вынимаемого грунта (с учётом вышеперечисленных ограничений) минимален, если стена имеет профиль, представленный на прикреплённом рисунке.

Источник

Руководство по проектированию подпорных стен

Подпорная стенка возводится на участке с неровным рельефом с целью зонирования, предотвращения вымывания почвы и возникновения оползней и обвалов. Также устройство такой конструкции позволяет сделать вид ландшафта интереснее. При проектировании подпорных стен важно соблюдение технологии, правильное устройство фундамента и дренажа.

Проектирование и расчет подпорной стенки

Подпорные стенки возводятся с целью предотвращения оползней

Прежде чем делать проект стены, нужно оценить факторы, способные влиять на ее устойчивость. Сюда относятся сейсмические явления, зимнее набухание грунта, вибрации (к примеру, от железнодорожных путей), подмывание дождем. Толщина конструкции выбирается сообразно высоте и характеристикам грунта. К примеру, высокая подпорная стена, стоящая на относительно мягкой почве, должна быть достаточно толстой. Возводить конструкцию нужно на устойчивом грунте из щебня, гравия или глины. Глубина промерзания не должна превышать 1,5 м. Нельзя, чтобы грунтовые воды поднимались выше, чем на 1-1,5 м ниже поверхности.

Если высота постройки больше 2 м, на ее устойчивость также оказывает влияние сила ветра. Такие стены особенно требовательны к точности расчетов, требующих внимания к ряду факторов: подвижность грунта, плотность стройматериала, подверженность возникновению трещин. Проводить их должны специалисты, опираясь на профессиональные руководства. Своими руками можно монтировать невысокие конструкции (не более 1,4 м надземной части).

Наклон у задней части сооружения бывает крутым и пологим. Форма конструкции сбоку, как правило, прямоугольник либо трапеция. Габариты подошвы должны составлять 50-70% от высоты стенки. Толщину подбирают в зависимости от особенностей грунта. Если он пластичный и состоит в основном из частиц песка и глины, подпорка должна быть массивной. В этом случае толщина равна половине высоты. Для твердых почв (кварцевых, шпатовых и подобных) соотношение параметров будет 1:4, для промежуточных вариантов – 1:3.

Действующие нагрузки и устойчивость

При постройке подпорной стены учитывается вес грунта, который будет давить на сооружение

Расчет подпорных стен требует представления о действующих на сооружение нагрузках. Они влияют на выбор стройматериала и обустройство основания. Постоянные нагрузки делятся на горизонтальные и вертикальные. К первым относятся давление грунта за конструкцией и сила трения в участках их соприкосновения. Ко вторым – масса стенки, давление на ее верхнюю часть и засыпка.

Кроме константных нагрузок, есть временные:

• сейсмические нагрузки;
• водные течи;
• вибрация (железная дорога или трасса);
• воздействие ветра (в особенности, применительно к высоким стенкам);
• вспучивание почвенных слоев зимой.

Для предотвращения сдвигов и повышения устойчивости можно организовать слабовыраженный наклон в сторону возвышения. Это снижает давление почвы на заднюю часть конструкции.

Распределению веса помогает устройство консоли в передней зоне. Сторону, повернутую к грунту, целесообразно сделать негладкой. У сооружений из кирпича, камня или блоков предусматривают выступы. У монолитных стен делают сколы.

Устойчивость повышает и хорошо продуманный дренаж. Чтобы снизить вертикальное давление, можно засыпать промежуток между почвой и задней частью стенки керамзитом или подобными стройматериалами с пустотелым строением.

Устройство подпорной стенки

Схема подпорной стены в разрезе — забутовка, основная часть, дренаж, фундамент

Конструкция включает в себя фундамент, основную часть и дренажную систему. Почти все варианты стенок представляет собой конфигурацию из этих трех элементов. Их исполнение может быть различным и определяется назначением, особенностями грунта и имеющимися ресурсами.

Фундамент

Его обустраивают для любых стенок, высота которых превышает 0,3 м. Особенности строения зависят от грунта, на котором проводятся работы, а также от характеристик тела. Если в почве много глины, делают выбор в пользу ленточного фундамента, сформированного из блоков. На слабых грунтах, содержащих много песка (в особенности «плывущего»), основание организуют на сваях. Низкие стенки (0,3 м и менее) заглубляются в почвенную толщу без фундамента.

Глубина закладки зависит от высоты надземной части. Если она небольшая (0,3-0,8 м), фундамент имеет размеры 0,2-0,3 м. Для стен в 0,8-1,5 м глубина будет равна 0,3-0,5 м, для более высоких (но не больше 2 м) – 0,7 м. При большой подвижности почвы или близком нахождении грунтовых вод (менее 1,7 м) производится заглубление, в 1,5 раза превосходящее ширину.

Ориентировочные размеры подпорных стен

Это часть укрепления, возвышающаяся над землей. Чтобы конструкция была устойчивой, она должна быть достаточно тяжелой. С этим и связано внимание к толщине стенок. Прежде чем начать выкладку тела, нужно заблаговременно подготовить чертеж.

Некоторые варианты исполнения стен отличаются высокой жесткостью. Сюда относятся кирпичные и каменные кладки, монолитные бетонные, постройки из соединенных раствором цемента блоков. Другие типы стен обладают упругостью. Они способны переносить слабые деформации без возникновения трещин. Это кладки из габиона и сухого камня. Верхушки таких конфигураций должны иметь не менее 0,45 м в ширину.

Величина наклона передней части зависит от особенностей строения. Если конструкция твердо зафиксирована, а суммарная высота тела и фундамента меньше 1,5 м, делать склон для этой грани не нужно. У построек большего размера слабовыраженный наклон (в пределах 15 градусов) способствует визуальному восприятию стены как вертикальной, а также увеличивает устойчивость.

Уголковая величина внутреннего трения зависит от типа почвы и ее пористости. Меньше всего угол для глины, а самый большой – для гравелистого грунта.

Дренаж и водоотвод

Функции данной системы – накопление и отведение лишних жидкостей разного происхождения (грунтового, дождевого, талых вод). Это помогает предотвратить размывание стенки и ее подтопление. Конструкции бывают поперечными, продольными или смешанными.

Подпорные стенки из различных материалов

Основными параметрами при подборе материала для строительства являются его водостойкость, невосприимчивость к агрессивной среде, легкодоступность и шансы на большую продолжительность эксплуатации. Значение имеет также высота постройки.

Из дерева

Чтобы сооружение из дерева было устойчивее, его заливают раствором бетона в грунте

Опорные стены из дерева привлекательны внешне, но материал не относится к числу наиболее долговечных. Чтобы улучшить эксплуатационные качества (добиться устойчивости к гниению и влаге), бревна и брусья обрабатывают специальными составами. Стороны, с которых элементы конструкции будут закапывать, подвергаются обжиганию либо покрытию жидким битумом. Дерево подходит для возведения невысоких построек (не более 1,5 м).

Возможно вертикальное и горизонтальное расположение бревен в опорном объекте. В первом случае глубина вкапывания составляет треть длины балки. В подготовленную траншею засыпают прослойку щебня в 0,15 м, которую затем трамбуют. Бревна ставят плотно одно к одному и укрепляют проволокой. Чтобы сооружение было устойчивее, траншею заливают смесью цемента и песка. Заднюю часть покрывают герметиком (например, рубероидом) и засыпают почвой.

При обустройстве горизонтальной конфигурации сначала закапываются опорные столбы. Расстояние между ними – 1,5-3 м. Чем оно меньше, тем надежнее будет конструкция. Горизонтальные элементы можно размещать в пазы, предварительно вырубленные в столбах, либо к их задним частям. Во втором случае нужно заблаговременно выложить гидроизоляционный материал, так как первая балка будет помещаться на землю. Бревна крепят к опорным столбам проволочными связками либо гвоздями.

Из бетона

Стена на винтовых сваях сооружается на сыпучем подвижном грунте

Подпорная стена из бетона монтируется на сваи (буронабивные либо винтовые) или на опалубку из дерева. Первый случай предпочтителен, если приходится иметь дело с ненадежным грунтом либо если стена состоит из нескольких блоков. Готовая монолитная плита промышленного производства устанавливается в предварительно вырытую траншею посредством грузоподъемника. Фундамент в этом случае готовить не требуется, если грунт не является рыхлым и ненадежным. Консоль, сделанная под небольшим углом в сторону насыпи (10-15 градусов), сделает стенку устойчивее.

Пошаговая инструкция по монтажу бетонного укрепления:

1. Подготавливается траншея достаточной глубины, в которую входит пространство под подушку из гравия и песка. Спереди будущей стены нужно оставить 0,3 м пространства, для задней грани – 0,5 м. Грунт для создания наклона вынимается вручную. Уклон проверяют при подготовке опалубки и заполнении ее бетоном и выправляют по мере надобности.
2. Выполняется армирование фундамента. Металлические прутки, которые торчат из бетонной толщи, должны иметь высоту минимум 0,5 м. Подошву оставляют для закрепления примерно на месяц. До истечения этого периода выполнять работы не нужно.
3. Для изготовления опалубки используют фанерный материал, обработанный составом, обеспечивающим водостойкость. Габариты – 244*122*15 см. На одну заготовку затрачивается 3 листка: по одному для каждой грани и третий, разрезаемый – для боковушек.
4. Воспрепятствовать расхождению швов помогает армировка. По завершении заливки в боковой зоне просверливаются отверстия, в которые вставляют прутья. Располагать их можно в виде шахматки. Расстояние между соседними элементами – 0,4-0,5 м, длины выходящих хвостов – 0,3-0,4 м.
5. Для создания связок между гранями подойдут уголки из металла. По периметру опалубки можно пригвоздить брусья 5*5 см. С трех сторон устанавливают укрепляющие подпорки.

Можно обложить поверхность плиты камнем. В целях снижения затрат вместо бетонных блоков иногда используют из керамзито- и пенобетона, а также шлако- и газоблоки. Делать так не рекомендуется ввиду недостаточной прочности материалов.

Из камня

Кладка из камня подходит для невысоких подпорных стен

Такая постройка будет иметь привлекательный вид и хорошо впишется в ландшафт. Материал подходит для создания невысоких (менее 1,5 м) конфигураций. Выкладку можно производить влажным и сухим методами. Последний способ требует от производителя работ большего мастерства – ему потребуется подгонять элементы по габаритам так, чтобы они наилучшим образом прилегали друг к другу.

Тип фундамента организуют ленточный. Если раствор при возведении стенки не применяют, швы можно наполнить почвой, в которую потом посадить семена культур, имеющих мочковатую корневую систему. Это сделает конструкцию эстетичнее и прочнее.

Из габионов

Кладка подпорной стены из габионов

Такой вариант привлекателен гибкостью и влагопроницаемостью – можно не делать дренаж. Потребуется крупный щебень или речные округлые камни. Собранные ящики монтируют на выровненной почве и засыпают наполнителем. Между ними можно засыпать землю с семенами. Соединяют секции проволочными связками, обработанными противокоррозионным составом.

Из кирпича

Самостоятельно можно сделать стенку высотой до 1 м, в ином случае воспользоваться услугами мастера. Материалом служит хорошо обожженный красный кирпич, укладываемый на раствор в перевязь. Используют ленточный фундамент глубиной не менее метра и шириной втрое большей, чем у стены. На дне делают щебневую или гравиевую засыпку в 0,2-0,3 м, а сверху – песчаный слой в 0,1-0,15 м. Кладка в единичный кирпич подойдет для укреплений высотой менее 0,6 м. Для более крупных стенок ее делают в полторы-две единицы, при этом нижняя область будет шире.

Дренажная система

Пример обустройства дренажной системы подпорной стенки

Поперечный дренаж организуется размещением в толще стенки трубок с диаметром 50 мм либо обустройством отверстий диаметром 100 мм. Дистанция между соседними отверстиями равна 1 м. Еще один вариант – не цементировать какой-либо из вертикальных швов в нижних рядах кладки камня или кирпича.

При продольном способе гибкую дренажную трубку с гофрой помещают по длине конструкции на фундаменте. Ее нужно предварительно завернуть в геотекстиль.

Особые подходы с учетом ландшафта

Эстетические качества большинства используемых материалов и сама конструкция постройки позволяют сделать ее элементом ландшафта. Можно спланировать исполнение подпорной стенки на участке с уклоном в соответствии с особенностями местности. На маленьком участке с забором будет хорошо смотреться невысокая стена (до 0,6 м). Если решено возвести конструкцию больших габаритов, для гармонизации облика следует сделать ландшафт насыщеннее элементами (скамьи, ступеньки, альпийская горка и т.д.). Украсить стену можно мхом или вьющимися растениями. Отделка поверхности может быть выполнена разными облицовочными материалами – мелкими камешками, природным или искусственным камнем, плиткой.

Источник