Расчет и строительство подпорной стенки

РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПОДПОРНЫХ СТЕН И СТЕН ПОДВАЛОВ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций НТС ЦНИИПромзданий.

Составлено к главам СНиП II-15-74* и II-91-77** и содержит основные положения по расчету и конструированию подпорных стен из монолитного и сборного железобетона с примерами расчета и необходимыми табличными значениями коэффициентов, облегчающих расчет, а также рекомендации по расчету стен подвалов промышленных и гражданских зданий.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.01-83, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.09.03-85. — Примечания изготовителя базы данных.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Руководство разработано ЦНИИПромзданий Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Н.А.Ушаков, А.М.Туголуков, инженеры И.Д.Залещанский, Ю.В.Фролов, С.В.Третьякова) — разд.1-9, прил.1-5 при участии институтов: НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР (д-р техн. наук Е.А.Сорочан, кандидаты техн. наук А.В.Вронский, А.С.Снарский) — разд.5 и 6; Киевского Промстройпроекта Госстроя СССР (инженеры В.А.Козлов, С.И.Савускан) — разд.2, 3, 7, прил.4; Гипроречтранса Минречфлота РСФСР (д-р техн. наук В.Б.Гуревич, канд. техн. наук В.Э.Даревский, инж. М.А.Орлова) — разд.5 и 6 и Фундаментпроекта Минмонтажспецстроя СССР (инженеры В.К.Демидов, М.Л.Моргулис, И.С.Рабинович) — разд.6, 8, 9, прил. 2.

BC: Расчет стен подвала (подпорные стенки)

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Руководство распространяется на проектирование гравитационных подпорных стен для промышленного и гражданского строительства, возводимых на естественных основаниях, а также на проектирование стен подвалов промышленных и гражданских зданий.

1.2. Руководство не распространяется на проектирование подпорных стен магистральных дорог, гидротехнических сооружений, подпорных стен специального назначения (противооползневые, противообвальные и др.), а также на проектирование подпорных стен, предназначенных для строительства в особых условиях (на вечномерзлых, набухающих, просадочных грунтах, на подрабатываемых территориях и др.).

1.3. Проектирование подпорных стен и стен подвалов должно осуществляться на основании:

чертежей генерального плана (горизонтальная и вертикальная планировка);

отчета об инженерно-геологических изысканиях;

технологического задания, содержащего данные о нагрузках и при необходимости особые требования к проектируемой конструкции, например, требования по ограничению деформаций и др.

1.4. Конструкция подпорных стен и стен подвалов должна устанавливаться по данным сравнения вариантов, исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, а также с учетом условий эксплуатации конструкций.

Расчет монолитных подпорных стенок

1.5. Подпорные стены, сооружаемые в населенных пунктах, следует проектировать с учетом архитектурных особенностей этих пунктов.

1.6. При проектировании подпорных стен и стен подвалов должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом, а также отдельных элементов его на всех стадиях возведения и эксплуатации.

1.7. Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям индустриального изготовления их на специализированных предприятиях.

Целесообразно укрупнять элементы сборных конструкций, насколько это позволяют грузоподъемность монтажных механизмов, а также условия изготовления и транспортирования.

1.8. Для монолитных железобетонных конструкций следует предусматривать унифицированные опалубочные и габаритные размеры, позволяющие применять типовые арматурные изделия и инвентарную опалубку.

1.9. В сборных конструкциях подпорных стен и стен подвалов конструкции узлов и соединений элементов должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.

1.10. Проектирование конструкций подпорных стен и стен подвалов при наличии агрессивной среды должно вестись с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП III-23-76*.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.04.03-85. — Примечание изготовителя базы данных.

1.11. Проектирование мер защиты железобетонных конструкций от электрокоррозии должно производиться с учетом требований СН 65-76* «Инструкция по защите железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами».

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.03.11-85 . — Примечание изготовителя базы данных.

1.12. При проектировании подпорных стен и стен подвалов следует, как правило, применять унифицированные типовые конструкции.

Проектирование индивидуальных конструкций подпорных стен и стен подвалов допускается в тех случаях, когда параметры и нагрузки для их проектирования превосходят параметры и нагрузки для типовых конструкций, либо когда применение типовых конструкций невозможно исходя из местных условий осуществления строительства.

1.13. В Руководстве рассматриваются подпорные стены и стены подвалов при засыпке их однородным грунтом.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДПОРНЫХ СТЕН

2.1. В зависимости от принятого конструктивного решения подпорные стены могут возводиться из железобетона, бетона, бутобетона и каменной кладки.

2.2. Выбор материала для подпорных стен обусловливается технико-экономическими соображениями, требованиями долговечности, условиями производства работ, наличием местных строительных материалов и средств механизации.

2.3. Железобетонные и бетонные подпорные стены рекомендуется проектировать из бетона проектной марки по прочности на сжатие:

для сборных железобетонных конструкций — М 200, М 300, М 400;

для монолитных железобетонных и бетонных конструкций — М 150, М 200.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции следует преимущественно проектировать из бетона марки М 300, М 400, М 500, М 600. Для бетонной подготовки следует применять бетон марки М 50 и М 100.

2.4. Для кирпичных подпорных стен следует применять хорошо обожженный красный кирпич марки не ниже М 200 на растворе марки не ниже М 25, а при очень влажных грунтах — не ниже М 50. Применение силикатного кирпича не допускается.

2.5. Бутовая и бутобетонная кладка для подпорных стен должна быть выполнена из камня марки не ниже 150-200 на портландцементном растворе марки не ниже 50.

2.6. Для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, в проекте должна быть оговорена марка бетона по морозостойкости.

Проектная марка бетона по морозостойкости для железобетонных конструкций подпорных стен назначается в зависимости от температурного режима их эксплуатации в соответствии с табл.1. Температурный режим эксплуатации устанавливается исходя из значения расчетной зимней температуры наружного воздуха в районе строительства.

Температурный режим эксплуатации подпорных стен

Минимальная проектная марка бетона по морозостойкости

от -20 °С до
-40 °С вкл.

от -5 °С до
-20 °С вкл.

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства.

Требования к бутобетону и каменной кладке по морозостойкости предъявляются те же, что и к бетонным и железобетонным конструкциям.

2.7. Для армирования железобетонных конструкций, выполняемых без предварительного напряжения, следует применять стержневую горячекатаную арматурную сталь периодического профиля классов A-III и A-II по ГОСТ 5781-75. Для монтажной (распределительной) арматуры допускается применение горячекатаной арматуры класса A-I по ГОСТ 5781-75 или обыкновенной арматурной гладкой проволоки класса B-I по ГОСТ 6727-53*.

На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 5781-82, здесь и далее по тексту.

На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 6727-80. — Примечания изготовителя базы данных.

При расчетной зимней температуре ниже минус 30 °С арматурная сталь класса A-II марки ВСт5пс2 к применению не допускается.

2.8. В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных элементов следует преимущественно применять термически упрочненную арматуру классов Ат-VI и Ат-V по ГОСТ 10884-78*.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 10884-94, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

Допускается также применять горячекатаную арматуру классов A-V, A-IV по ГОСТ 5781-75 и термически упрочненную арматуру класса Ат-IV по ГОСТ 10884-81.

При расчетной зимней температуре ниже минус 30 °С арматурная сталь класса A-IV марки 80С к применению не допускается.

2.9. Анкерные тяги и закладные элементы должны приниматься из прокатной полосовой стали класса С 38/23 (ГОСТ 380-71*) марки ВСт3кп2 при расчетной зимней температуре до минус 30 °С включительно и марки ВСт3пс6 при расчетной температуре от минус 30 °С до минус 40 °С. Для анкерных тяг рекомендуется также сталь С 52/40 марки 10Г2С1 при расчетной зимней температуре до минус 40 °С включительно. Толщину полосовой стали следует принимать не менее 6 мм. Возможно также применение для анкерных тяг арматурной стали класса А-III.

На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют: в части требований к сортовому и фасонному литью ГОСТ 535-2005; в части марок и химического состава ГОСТ 380-2005; в части требований к толстолистовому прокату ГОСТ 14637-89. — Примечание изготовителя базы данных.

2.10. В сборных железобетонных и бетонных элементах монтажные (подъемные) петли должны выполняться из арматурной стали класса A-I (марок ВСт3сп2 и ВСт3пс2) или из стали класса A-II (марка 10ГТ).

При расчетной зимней температуре ниже -40 °С применение для петель стали ВСт3пс2 не допускается.

3. ТИПЫ ПОДПОРНЫХ СТЕН

3.1. Подпорные стены по конструктивному решению подразделяются на массивные и тонкостенные.

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

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

Как правило, массивные подпорные стены более материалоемки и более трудоемки в 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 стены могут возводиться из монолитного бетона, сборных бетонных блоков, бутобетона и каменной кладки.

По форме поперечного сечения массивные стены могут быть:

с двумя вертикальными гранями (рис.1, а);

с вертикальной лицевой и наклонной тыльной гранью (рис.1, б),

с наклонной лицевой и вертикальной тыльной гранью (рис.1, в),

с двумя наклонными в сторону засыпки гранями (рис.1, г),

со ступенчатой тыльной гранью (рис.1, д),

с ломаной тыльной гранью (рис.1, е).

Рис.1. Массивные подпорные стены

а — с двумя вертикальными гранями; б — с вертикальной лицевой и наклонной тыльной гранью; в — с наклонной лицевой и вертикальной тыльной гранью; г — с двумя наклонными в сторону засыпки гранями; д — со ступенчатой тыльной гранью; е — с ломаной тыльной гранью

3.3. Стены с наклонными гранями (переменного сечения, утончающиеся кверху) менее материалоемки, чем стены с двумя параллельными гранями.

При наличии наклонной в сторону от засыпки тыльной грани в работу подпорной стены включается масса грунта, расположенного над этой гранью. В стенах с двумя наклонными в сторону засыпки гранями интенсивность горизонтального давления грунта уменьшается, но возведение стен такого сечения является более сложным.

Источник docs.cntd.ru

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Абсолютно ровный участок под строительство – большая удача. Но большинство из них всё же имеют уклон. Хорошо если незначительный, можно решить проблему невысокими террасами – устроить ступенчатый ландшафт с подпорными стенками. С большими перепадами высоты уже сложнее – поддерживающие грунт конструкции нужны более серьёзные.

Можно просто приобрести материал для их строительства: готовые блоки для подпорных стенок, габионы. Или использовать для строительства менее специфичные, но уже более доступные материалы: бетон, камень, в отдельных случаях кирпич или даже дерево. Рассмотрев функциональное назначение подпорных стенок сам собой напрашивается вывод:

• Низкие подпорные стенки высотой до полуметра можно строить из подручных материалов, чаще всего они выполняют декоративную функцию, словно ограждение клумбы. При этом зачастую используется просто собственный вес, например, невысокие стенки из крупного камня могу быть выложены «на сухую», без кладочного раствора.
• Стены высотой около метра устраиваются с заглублением в землю. Обычно это треть высоты, здесь уже определённые требования к прочности, предполагается обязательное наличие дренажа.
• Для подпорных стен высотой более метра в самостоятельном исполнении более технологично использовать такие материалы как бетон и железобетон.

Понятно, что в этом случае без расчётов уже не обойтись. Необходимо определить общие размеры сооружения более точно, чтоб заложить гарантию надёжности и долговечности, одновременно оптимизировать расходы на материалы, технику и людские ресурсы. Причём по окончанию строительства обязательно потребуется защита бетонной конструкции или облицовка отделочным материалом.

Расчет для подпорной стенки

При более детальном погружении в тему выясняется, что существуют стандарты, допуски и ограничения. А самое главное – методики и расчёта. Литература, откуда можно черпать информацию:

• Это в первую очередь СНиП – регламентированию подпорных стен отведён целый раздел.
• Его дополняет Справочное пособие к СНиП – это уже более развёрнутая информация, на которую ориентируются проектировщики, основа для программ и калькуляторов. Называется «Проектирование подпорных стен и подвалов».
• Хорошо подана информация в «Технических указаниях по проектированию подпорных стен для транспортного строительства» и учебнике «Расчёт подпорных стен» Клейна за 64 год.

Всё остальное это сайты по ландшафтному дизайну – для начала самостоятельного строительства это поверхностная, нередко противоречивая информация. В основном она касается декорирования рельефа и «обыгрывания» незначительных перепадов высоты – больше про дизайн подпорных стенок.

Выбор оптимального вида опорной стены

Вообще для организации укрепления перепадов высоты рельефа местности применяются различные виды опорных стен и устроены они принципиально разными способами:

• Свайным методом.
• Массивные стены – армированные, неармированные.
• Уголковые консольные.

Однако для устройства бетонных свай и шпунтов требуется спецтехника. Нам же нужна конструкция подпорной стенки для изготовления своими руками.

Железобетонные конструкции конечно «изящней» массивных, тоньше – их поперечный разрез похож на угол. При поверхностном осмотре создаётся впечатление, что изготовление потребует значительно меньших затрат. При повышенной степени механизации так и есть. Но для собственного изготовления ситуация несколько иная:

• Расчёты для них требуются более объёмные – необходимо очень точно рассчитать возможности экономии бетона за счёт арматуры. Если закладывать большой запас прочности именно в бетон – теряется смысл её использования.
• Кроме того, сильно повышаются требования к качеству работ – обязательный контроль защитного слоя, тщательная штыковка или вибрирование.
• Как следствие – получаем повышенные требования к устройству опалубки.

Это только то, что «на поверхности», устройство подпорных стенок только с виду кажется простым. Несоблюдение даже одного из этих требований – критично, при этом ещё и не всегда возможно в самостоятельном исполнении. Поэтому нами и выбрана массивная стена.

Некоторые требования СНиП

Для ведения подобных работ кроме экономической целесообразности важнейшее условие – прочность. Потому основа расчёта – требования норм и правил строительства. Ими регламентированы отдельные минимальные параметры подпорных стен и положение элементов:

• Минимально допустимая глубина заложения основания – так называемой подошвы – 60 см.
• Её ширина для начала расчётов предполагается в рамках 0.5 – 0.7 от полной высоты всей стены.
• Уклон нижней плоскости основания – заглубление в сторону «горы» – 12.5 см на погонный метр (способствует устойчивости стены к сдвигу).
• Любой наименьший размер ширины, толщины для поперечного сечения «массивной» бетонной конструкции, например, верхний срез – не тоньше 40 см.

Кроме того, регламентируется устройство дренажа – их 3 вида: продольный, поперечный и комбинированный.

Исходные данные

Начнём с того, что стоит задача установить подпорную стену, средняя высота перепада уровня почвы 130см. Для подобных условий, отталкиваясь от минимальной глубины залегания основания, рекомендуемая общая высота стены – 2 м (надземная и подземная части вместе). Таким образом определились основные габаритные размеры.

Сразу нужно отметить, что самостоятельный расчет подпорной стенки происходит методом подбора – принимаются оптимальные размеры, считаются параметры стены. Если не соблюдается условие устойчивости – увеличиваются необходимые размеры и проводится новый расчёт. Если запас устойчивости слишком большой – размеры уменьшаются и всё перещитывается вновь. Понятно, что на устойчивость влияют размеры основания стены.

Габаритные размеры подпорной стены, затраты на их создание, в целях оптимизации расходов просчитывались отдельно и для железобетонной, и для бетонной – массивной конструкции без арматуры. Их устойчивость к сдвигу, изменению положения – одинакова. Для каждого вида стен нужен разный объём земляных работ. Хотя справедливости ради нужно отметить – если точное, конкретное положение стены ничем не ограничено, то в начальном этапе затраты на земляные работы можно понизить, выбирая чуть меньше грунта. В этом варианте предполагается дополнительная подсыпка после проведения работ.

Кроме того, вычислены экономические затраты для возведения 1 погонного метра стены.

Очевидно, что в конкретном случае массивная подпорная стенка из бетона не только значительно проще в изготовлении, но и дешевле. Это особенно заметно при большой длине всей конструкции.

Однако ещё ни разу не упоминалось о грунтах, точнее об их свойствах и параметрах. Возводится подпорная стенка на даче, где инженерно-геодезические изыскания проводились ранее, ещё при строительстве фундамента дома. Конечно, не конкретно в этом месте, но на незначительном удалении основная часть грунта – суглинок. Поэтому, руководствуясь справочной таблицей пособия СНиП, находим характеристики для соответствующего вида грунта.

Нормативные и расчётные показатели грунта

Далее по формулам из этого же пособия указанные нормативные значения необходимо пересчитать под свой грунт. Получить значения для предельных состояний – то есть с учётом коэффициентов запаса:

Для повышения точности расчёта сторона стены, которая в последствии будет опорой для грунта условно делится на 2 плоскости:

• Опорная плоскость тела стены – вертикальная, это положение удобно для правильного монтажа и контроля положения опалубки.
• Боковая плоскость основания – наклонная, это запланировано против самопроизвольного осыпания грунта во время работ.

Для основной опорной плоскости считаем коэффициент непосредственного давления грунта на подпорную стенку в горизонтальном направлении. Следом, угол уклона для поверхности скольжения с учётом препятствующего трения, которое снижает активное действие грунта на стену и как следствие повышает её устойчивость.

Для актуализации расчётов в регионах с разной сейсмичностью учитывается коэффициент горизонтального давления грунта. И вычисляется интенсивность воздействия горизонтального активного давления грунта в нижней части опорной стены – там, где бетонная стенка установлена на фундамент.

Основная опорная плоскость тела стены принимает на себя основные нагрузки. Опорная плоскость основания стены значительно меньшей площади, но её глубина залегания безусловно тоже имеет значение. Исключать её из расчётов нельзя, поэтому считаем всё также, как это делали для основной опорной плоскости стены.

По итогам расчётов можно наглядно отобразить влияние глубины на силу горизонтального давления грунта:

• Красная составляющая графика – зависимость для основной опорной плоскости стены. Причём довольно значительная его часть в отрицательной области значений. Обратного эффекта конечно нет – грунт не способен «тянуть» за собой стенку. Это обусловлено свойствами конкретного грунта – суглинка. Глубина залегания влияет на его устойчивое состояние посредством собственных связных сил. Естественно, что для любого другого грунта зависимость будет другой.
• Синяя часть графика – иллюстрация влияния на ещё более заглублённую часть стены – её основание.

Возможно, процесс предыдущих расчётов кажется несколько размытым, а мотивация неясной, однако они необходимы для вычисления более понятного значения – сдвигающей силы, действующей на подпорную стенку, зависящей от массы грунта.

Для хоть какого-то упрощения расчётов условно принято отсутствие дополнительной нагрузки на грунт сверху. То есть рассчитана сдвигающая сила только веса самого грунта. Результат – 21.69 кН. получается, что к 1 погонному метру стены высотой 1.3 м приложено давление 2.1 тонны.

Вычислив сдвигающую силу, далее нужно получить значение силы, удерживающей подпорную стену. И понять актуальность параметров стены, их соответствие и достаточность для её устойчивости. Один из основополагающих параметров – масса стены. Для этого нужно вычислить площадь поперечного сечения подпорной стенки (разбив её чертеж на простые геометрические фигуры, вычисление площади которых элементарно), и умножить на среднее значение плотности для тяжёлого бетона – 2300кг/ м³. Получим массу одного погонного метра подпорной стенки.

Далее высчитаем удерживающую силу. Она создаётся пассивным сопротивлением грунта, ведь основание заглубляется в грунт по норме СНиП как минимум на 60 см, а значит в какой-то мере сдерживается им от сдвига.

Необходимо получить комплексное значение – полную, суммарную удерживающую силу подпорной стены, для сравнения с полученным значением сдвигающей силы, учитывая и коэффициенты запаса.

Как говорится – наступил момент истины. Расчёты показали, что силы, способствующие сдвигу стены меньше удерживающих её сил. Значит стена устойчива – не подвержена сдвигу. Что и должно быть непременным результатом, иначе начинать строительство по этим параметрам и смысла не имеет – нужно снова подбирать более подходящие размеры для основания.

Однако СНиП и пособие по проектированию предполагает и дальнейшие вычисления:

• Проводится расчёт возможного изменения положения стены – сдвигов, вызванных другими причинами, речь идёт о наклоне, заваливании, предпосылках к опрокидыванию. Но в этом случае возрастает пассивное давление грунта, способствующее устойчивости стены.
• Рассчитывается прочность конструкции. В нашем конкретном примере запас прочности оказался довольно значительным, даже создающим общее впечатление, что в некоторой степени можно «облегчить» конструкцию.

Разбираясь дальше уже велик соблазн провести полный расчёт для железобетонной конструкции. Но от неё мы изначально отказались по причине повышенных требований к качеству исполнения. Это не значит, что заранее планируется «халатное» отношение к работе. Просто небольшая случайная неточность, например, в положении арматуры поспособствует началу необратимого разрушения подпорной стены.

Подводя итоги расчёта отметим, что при наших условиях и принятых габаритных размерах: высота подпорной стенки до 2 м, а ширина основания не менее половины стены – при соблюдении остальных регламентированных параметрах оно проходит по прочности.

Верхняя часть стены – не менее 40 см, при этом утолщается к основанию с уклоном 3:1 (3 части высоты на 1 часть в горизонтали) – элемент также соответствует необходимой прочности.

Подпорная стенка из бетона – изготовление

Подобрав геометрические размеры стены и подтвердив расчётами их актуальность начинаем её возведение. Подпорную стенку из бетона целесообразно строить секциями. Это в значительной мере облегчает монтаж, и снижает расходы на опалубку – одну и туже мы будем многократно переставлять.

Выемка грунта

Как и предполагалось, при ручной копке грунт не осыпается при соблюдении небольшого уклона от отвеса. Попытки срезать земляной откос круче заканчивались обвалом.

Выкопав котлован, к нему желательно сделать удобный подход, а чтоб предотвратить осыпание земли, его можно опалубить по периметру. При этом установка опалубки в горизонт автоматически задаёт «правильную» поверхность основания. Это очень удобно, когда подпорная стенка на уклоне.

Начинаем подготовку к укладке бетона. Так как грунт – суглинок, необходимо выстелить геотекстиль с запасом на откос, и щебнем отсыпать подушку.

Укладка бетона

Конечно, бетонировать основание и стену лучше за 1 раз. Толща бетона большая, поэтому позволяет существенно снизить количество воды для замеса. Это даёт возможность залить фундамент, выждать время чтоб захряс бетон и сразу продолжить заливку тела стены – не откладывая на последующие дни, итог – монолитная подпорная стенка. Но в разы повышаются требования к прочности опалубки. Её пришлось значительно укрепить, снизу смонтировать подобие «обвязки», чтоб получит возможность установить и задавить грузом – темп работ существенно увеличился.

Но к этому пришли не сразу, на первых секциях в основание вязали арматуру, для прочной связи со стеной – она заливалась отдельно.

Определимся с опалубкой

В качестве материала для щитов лучше всего подходит фанера, даже стандартные размеры позволяют опалубить значительные площади.

Располагая её в горизонтальном или вертикальном положении можно получить практически любую высоту стены, разумную для самостоятельного строительства. Размер 152.5 х 152.5 см. применялся в нашем случае, как достаточный по высоте и наиболее удобный для работы формат – толщина подпорной стенки тоже значительная. Сразу отметим, что для удобства загрузки, штыкования при высоте более 1.5 м. – фронтальную стенку лучше наставлять по мере заполнения опалубки бетоном. Что ещё необходимо предусмотреть:

• Собирая опалубку тела стены внизу крепим «закладную» – пластиковую трубу d-50 мм. Одной на секцию шириной 1.5 м ориентируясь на нормы СНиП более чем достаточно.
• Для устойчивой связи с последующей секцией, в основание и тело стены по мере заполнения бетоном нужно выполнить армирование – заложить прутки арматуры длиной от 0.5-1 м. Отверстия под них в боковой стенке опалубки должны быть достаточными для её демонтажа.

Сняв опалубку необходимо выполнить гидроизоляцию бетона – всех доступных на данный момент поверхностей, но в последствии контактирующих с грунтом.

Дренаж и отсыпка

В принципе секция готова к обратной отсыпке, но нужно создать условия для дренажа. Мы уже предусмотрели в теле стены окна – поперечный дренаж подпорной стенки. Чтоб обеспечить его эффективность разворачиваем и достилаем геотекстиль, отсыпку начинаем достаточными слоями песка и щебня.

Продолжаем обратную отсыпку песком, щебнем или песчано-гравийной смесью. Чтоб предотвратить давление на стену нужны именно инертные, не зависимые от влаги материалы. Не используем для этого вынутый грунт, тем более, что у нас это неудачный для дренажа суглинок.

Подводя итоги нужно отметить, что из бетона строить подпорные стены сравнительно дорого. Поэтому для менее ответственных случаев и участков, например, при меньшей высоте, можно рассмотреть альтернативу – это кладка из камня. Тем более, если он легко доступен.

Опорная стенка из камня

Однако, чтобы не строить наугад, а ориентироваться на стандарты применим принцип расчёта для массивной подпорной стенки. В какой-то степени технологии схожи – отсутствие арматуры в бетоне, ставка на массу сооружения. При этом основание целесообразно выполнить всё же бетонным, а тело стены – из камня. В таком случае условие устойчивости подпорной стены хотя и с погрешностью, но можно считать аналогично, но прочность будет отличаться уже значительно – нужно заложить запас:

• Увеличить толщину стены. В разумных пределах, но это не повредит.
• Использовать арматуру. В основание уже обязательно монтировать арматурный каркас для связи с телом стены.

При соблюдении условий качественной укладки камня: обеспыливание, смачивание поверхности, соблюдение перевязки – подпорная стенка из камня получается достаточно прочной. И с высокой долей вероятности сможет противостоять нагрузкам.

Остальные условия: использование геотекстиля, подушка под основание, устройство дренажа, гидроизоляция, материалы обратной отсыпки – не меняются.

От начала до результата

Очевидно, что подпорная стенка на участке удовольствие недешёвое. Смета в любом случае будет значительной. Частично вопрос решается самостоятельным выполнением работ. Но для этого нужна тщательная подготовка – даже методика расчётов непростая, не говоря уже об общем объёме работ.

Но усилия стоят того. Кроме визуальной привлекательности значительно повысится уровень комфорта на участке, а главное исчезнут предпосылки для разрушения построек – ведь в основном для этого всё и затевается.

Источник stroy-okey.ru

Расчет подпорных стен

— это сооружение или конструкция, выполняемая для восприятия горизонтального давления и удержания грунта при перепаде высотных отметок, может быть самостоятельным сооружением или служить частью объекта капитального строительства.

Виды подпорных стен

По характеру взаимодействия с грунтом подпорные сооружения разделяют на:

Массивные

удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокиды­ванию за счет собственного веса.

Уголковые

удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет дополнительного пригруза.

Гибкие

удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет заделки и конструкций крепления.

Расчет уголковых подпорных стен

Уголковые подпорные стены проектируют для организации рельефа со сту­пенчатым перепадом отметок дневной поверхности в тех случаях, когда не могут быть устроены есте­ственные откосы. Уголковые подпорные стены, удерживающие перепад высот до 7 м, целесоо­бразно проектировать консольно, без конструкций крепления. При большей высоте перепада для сни­жения внутренних усилий в конструкции подпорного сооружения целесообразно использовать анкер­ные тяги или контрфорсы.

Предварительные размеры уголковых подпорных стен определяются следующим образом

1. Полная ширина фундаментной плиты B≥0,5H, где H — полная высота подпорной стены.
2. Вынос фундаментной плиты за наружную грань лицевой плиты b=(0.2-0.3)B.
3. Толщина лицевой плиты в месте заделки δ=(0,10-0.20)H.
4. Глубину заложения определяют как для фундаментов наружных стен зданий в соответствии с СП 22.13330.

Расчет уголковой подпорной стены на сдвиг по подошве

При необходимости увеличения силы сопротив­ления сдвигу по подошве подошву следует проектировать с выступом («зубом»), направленным вниз.

Расчет уголковой подпорной стены на общий (глубинный) сдвиг

Расчет уголковой подпорной стены на опрокидывание

Расчет основания уголковой подпорной стены по несущей способности

Расчет основания уголковой подпорной стены по деформациям

Определение расчетных усилий (изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил) в элементах подпорных стен уголкового профиля

Далее выполняется расчет конструкции подпорного сооружения по материалу в соответствии с СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции». В ходе этих расчетов подбирается рабочее армирование, назначаются материалы, уточняются толщины элементов.

Примеры армирования подпорной стены

Узлы монолитных уголковых подпорных стен

Конструктивная безопасность и надежность монолитных железобетонных уголковых подпорных стен в значительной степени зависит от правильности расчета и конструирования узла сопряжения стены с фундаментом.

Особенность этого узла заключается в следующем:

1) внутренние усилия в этом узле, а именно – изгибающий момент, поперечная сила, продольная сила, достигают своих максимальных значений, что можно увидеть из приведенных выше эпюр;

2) технология устройства монолитных уголковых подпорных стен, как правило, предполагает, что сначала возводят фундамент, затем стену, следовательно, возникает рабочий шов бетонирования.

Таким образом, в этом узле возникает очень опасная комбинация факторов: с одной стороны там максимальная поперечная сила, а с другой – там же мы устраиваем рабочий шов бетонирования.

Далее публикуем цитаты из следующей работы:

1. «Поскольку прочность адгезии нового бетона со старым – величина случайная и во внимание быть принята не может, бетон в шве на срез работать не в состоянии, и его несущая способность Qb тоже нулевая. В итоге, расчетная несущая способность сечения по шву при действии поперечной силы (Qu = Qb + Qsw) равна нулю».
2. «Фактически же поперечной силе в шве (сдвигу) сопротивление есть, и оказывает его продольная арматура, работающая как нагель – на срез и на изгиб».
3. «Существует еще один старый, но забытый конструктивный прием, применявшийся в 1920 – 1940-е годы при устройстве температурных швов в монолитных перекрытиях, а именно: выполнять шов не плоским, а ступенчатым. В нем из-за большей удаленности от шва ближайших хомутов нагельный эффект проявляется несколько слабее (хотя все равно присутствует), зато в восприятии поперечной силы участвуют выступы бетона, работающие как бетонные консоли».

Таким образом, прочность этого узла на сдвиг должна быть обеспечена или за счет нагельного эффекта, или за счет бетонных шпонок.

Российские нормативные документы в готовом виде не содержат методики расчета этого узла. Если поперечная сила воспринимается продольной арматурой – необходимо отталкиваться от методики СП 63.13330.2018 по расчету закладных деталей. Методика расчета бетонных шпонок также приведена в указанном своде правил.

Другой важный вопрос, связанный с этим узлом, заключается в анкеровке арматуры стены в фундаментной плите. Как правило, растянутый арматурный стержень анкеруют путем отгиба на 90° по дуге круга радиусом в свету не менее 10d(1 – L1/Lan) [где L1 — длина прямого участка у начала заделки]. Более подробно об это можно прочитать в «Пособии но проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)».

Из рисунка ниже можно увидеть важнейший момент – толщина плиты в месте заделки должна быть достаточна для надежной анкеровки продольной арматуры стены. В некоторых случаях целесообразно делать фундаментную плиту переменной толщины, с увеличением в сторону заделки.

Работа узлов уголковых подпорных стен достаточно подробно показана в этом исследовании – Detailing Aspects of the Reinforcement in Reinforced Concrete Structures. Retaining wall (case study).

В частности, в этой книге показаны реальные схемы разрушения уголковой подпорной стены в зависимости от различных вариантов армирования узла «стена – фундамент».

Также в работе показано, что добавление диагонального арматурного стержня (см. рис. e) значительно повышает эффективность работы узла.

Онлайн калькулятор расчета подпорной стены

Cantilever Retaining Wall Design

Онлайн калькулятор позволяет рассчитывать уголковые подпорные стены в следующем объеме: расчет давления грунта; анализ устойчивости; подбор размеров и армирования элементов подпорной стены. В расчетах можно учесть сейсмику. К сожалению, разработка зарубежная, и расчеты выполняются не по российским нормам, поэтому результаты расчетов требуют последующего уточнения.

Программы для расчета подпорных стен

В настоящее время не существует такой программы, в которую можно было бы загнать все исходные данные, и получить в итоге рабочий проект подпорной стены. Существуют лишь программы, которые автоматизируют отдельные этапы проектирования подпорной стены. Ниже рассмотрим наиболее интересные разработки.

Модуль «Подпорная стена» в программном комплексе МОНОМАХ-САПР позволяет проектировать монолитную железобетонную уголковую подпорную стену для заданных инженерно-геологических условий строительства.

Важно понимать, что результаты конструирования лишь предварительные, и требуется последующая ручная доработка. Узел сопряжения стены и фундамента программа отдельно не просчитывает, наличие рабочего шва бетонирования также не учитывается.

Существенным недостатком программы является отсутствие поддержки действующих нормативных документов, в том числе в части железобетона. Область применения программы – прикинуть в первом приближении размеры и армирование уголковой подпорной стены.

Программный комплекс GEO5 содержит следующие основные модули для расчета подпорных стен:

— модуль «Уголковая стена»;

— модуль «Гравитационная стена»;

— модуль «Габионная стена».

Область применения программы – предварительные расчеты подпорных стен с определением размеров и армирования (в необходимых случаях).

Следует помнить, что весь комплекс расчетов, который предусмотрен нормативными документами, GEO5 не выполняет.

Пакет прикладных программ «GIPRO» содержит модуль по расчету монолитных железобетонных подпорных стен. Демо-версия программы доступна на официальном сайте и выполняет без ограничений расчет подпорных уголковых стен размером по ширине подошвы до 2.1м.

Программа позволяет по заданным критериям автоматически подобрать подпорную стену и выполнить расчет армирования. Также как и другие программы, весь комплекс необходимых расчетов программа не выполняет.

Интерфейс программы не самый современный, и не самый удобный, но расчеты выполняются достаточно точно. Программа в значительной степени поддерживает действующие нормативные документы.

Пакет прикладных программ NormCAD содержит модуль, реализующий расчеты из «Пособия к СНиП Проектирование подпорных стен и стен подвалов». Отличительная особенность NormCAD – подробно расписанное решение, строго соответствующее тому документу, в соответствии с которым оно выполнено.

Программа «Фундамент» позволяет выполнять расчеты:

• уголковых и массивных подпорных стен на естественном основании;
• уголковых подпорных стен на свайном основании;
• шпунтовых стен.

Программа позволяет учитывать: наличие анкеров, наличие контрфорсов, наличие зуба.

Безусловно, программа не выполняет весь комплекс необходимых расчетов, и годится только для определения предварительных параметров подпорных стен. Кроме того, программа не поддерживает актуальные нормативные документы.

По существу, данная программа является офлайн калькулятором подпорных стен. Скачать программу можно также на этом сайте.

Программа LimitState GEO позволяет рассчитывать различные виды подпорных стен по устойчивости. Особенность программы – это уникальная технология расчета, основанная на теории предельного равновесия грунтов. Программа позволяет быстро и точно оценивать устойчивость грунтовых массивов с учетом подпорных сооружений. Также стоит отметить удобный интерфейс программы. Скачать демо версию можно на официальном сайте, она содержит существенные ограничения для ряда расчетов, но тем не менее полезна для желающих освоить расчеты подпорных стен на высоком уровне.

Ручной расчет подпорных стен

Если вы желайте ознакомиться с методиками «ручного» расчета подпорных стен, можно рекомендовать следующее учебное пособие:

Подпорная стена с контрфорсами

Контрфорсы нужны для массивных и уголковых подпорных стен при их высоте более 7 м (ориентировочно). Применение контрфорсов необходимо для снижения внутренних усилий. Кроме того, контрфорсы являются дополнительным элементом безопасности для монолитных уголковых подпорных стен.

Выше было показано, что конструктивная безопасность таких стен во многом зависит от правильности исполнения узла сопряжения стены с фундаментной плитой. Наличие контрфорсов существенно повышает устойчивость к сдвигу в рабочем шве бетонирования. В необходимых случаях целесообразно использовать скрытые контрфорсы, чтобы обеспечить надежность консольной системы.

Контрфорсные подпорные стены, как правило, следует рассчитывать в пространственной 3D постановке. Альтернативой контрфорсам являются анкерными тягами.

Расчет габионных подпорных стен

Габионные подпорные стены бывают двух основных типов:

• массивно-объемные стены — устойчивость обеспечивается за счет собственного веса подпорной стены;
• армогрунтовые стены — устойчивость обеспечивается весом грунта, который за счет армирующих панелей объединен в единый массив.

Массивно-объемные стены в целом рассчитываются как обычные железобетонные стены гравитационного типа. Основное отличие в том, что расчет внутренней прочности производится по-другому.

Армогрунтовые габионные подпорные стены работают по достаточно сложной схеме. Как указано в ОДМ 218.2.049-2015 «армирующие панели, создавая дополнительные связи между частицами грунта, вызывают перераспределение усилий, обеспечивая тем самым передачу напряжений с перегруженных зон и вовлекая в работу недогруженные».

Расчет армогрунтовых подпорных стен требует применения специальных методов и средств, как правило, используется численное моделирование.

Расчет габионных подпорных стен выполняют с учетом их двух ключевых особенностей:

1 – гибкость объемных сетчатых каркасов;

2 – проницаемый ячеистый тип конструкций.

Далее приведем две цитаты из ОДМ 218.2.049-2015:

«Гибкость сооружений из габионных конструкций позволяет им без разрушения следовать за деформациями, вызванными неравномерными осадками и размывом основания, температурными напряжениями, что исключает необходимость устройства температурно-осадочных швов. Гибкость габионных конструкций также улучшает работу всего сооружения в условиях действия динамических воздействий, в том числе и сейсмических».

«Проницаемость сооружений из габионных конструкций для грунтовых и паводковых вод обусловливается ручной укладкой каменного материала, при которой их пористость достигает 0,25-0,40. Данная особенность позволяет исключить возникновение гидростатических нагрузок и снизить затраты на устройство обратного фильтра».

Источник xn--c1aafj3aeacfk.xn--p1ai