Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Подпорные стены

Подпорные стены обычно строят с целью укрепления откосов выемок, насыпей при устройстве набережных, причальных стен, устоев мостов и т. п. Их применяют также у водозаборов, на объектах очистных сооружений, на выпусках очищенных сточных вод в водоемы.

Подпорные стены могут быть массивными (рис. 12.18, а), их устойчивость обеспечивается большой собственной массой; массивные стены возводят из каменной кладки, бута, бетона и бутобетона. Подпорные стены могут быть также облегченными; устойчивость обеспечивается их формой; облегченные подпорные стены при высоте до 4...5 м обычно выполняют из монолитного железобетона в виде простого уголкового профиля (рис. 12.18, б), иногда с анкерной тягой (рис. 12.18, в); при большей высоте — уголкового профиля с контрфорсами (ребрами) (рис. 12.18. г). Кроме того, подпорные стены могут быть легкими — из забитых свай или шпунта, с устройством при высоте 6 м и более анкерных креплений (рис. 12.18, д, е). В особых случаях применяют подпорные стены ряжевые (ящичного типа) (см. рис. 12.18, ж) или рамные — рис. 12.18, з.

В настоящее время получили широкое распространение облегченные железобетонные подпорные стены уголкового профиля нз сборных элементов (рис. 12.19). Уголковый профиль стены или сразу определяется сборным элементом (рис. 12.19, а), или создается путем устройства замоноличенного стыка 1 из двух плоских элементов — лицевой плиты 2 и фундаментной плиты 3 (рис. 12.19. б). В типовых подпорных стенах при расчете в качестве грунта основания и засыпки принят песок со следующими характеристиками: угол внутреннего трения 30°, плотность 1,8 кН/м3, коэффициент трения подошвы фундамента о грунт — 0,4, условное сопротивление грунта основания осевому сжатию 0,2 МПа (эти характеристики приближены к области наихудших грунтов). Временная нагрузка на свободной поверхности грунта засыпки принята с учетом возможности складирования различных грузов, с учетом нагрузки от автомобильного, гусеничного и железнодорожного транспорта.

Разработана также новая конструкция подпорных стен с лицевыми плитами в виде оболочек типа гипар и коноид (рис. 12.20). Подпорные стены с лицевыми плитами в виде оболочек типа гипар имеют общую высоту 2.4...9.6 м, а с лицевой плитой в виде оболочек типа коноид — высотой 3.6...6 м. Применение оболочек типа гипар и коноид для подпорных стен позволяет за счет относительно малой толщины снизить расход бетона и стали, повысить общую жесткость и архитектурную выразительность конструкции.

Расчет подпорных стен. Наличие горизонтального давления и возможность опрокидывания или скольжения подпорной стены вызывают необходимость расчета основания стены по предельному состоянию 1-й группы — по несущей способности. В простейшем случае подпорной стены (с верхней горизонтальной поверхностью земляной засыпки и задней вертикальной поверхностью стены) горизонтальное давление земли в какой-либо точке на глубине h определяется по формуле

распределено по линейному закону (рис. 12.21).

При расчете подпорных стен необходимо также учитывать собственный вес стены, давление воды (гидростатическое и фильтрационное), нагрузки от транспорта и др., определяемые по СНиПу. Расчет подпорных стен сводится к проверке устойчивости положения, расчету на прочность и трещиностойкость самого материала тела стены.

Расчет тела стены на прочность складывается из расчета ее отдельных элементов — фундаментной плиты, лицевой (вертикальной) плиты и ребер (контрфорсов). Основная нагрузка на подпорную стену передается в виде давления грунта. Эпюра напряжений в грунте будет иметь вид трапеции или треугольника — эпюра 1, см. рис. 12.21 (растягивающие напряжения в грунте не допускаются). На эпюру 1 накладывается прямоугольная эпюра напряжений от равномерного давления грунта, находящегося над задним участком опорной плиты (эпюра 2, см. рис. 12.21). Задний участок опорной плиты будет находиться под воздействием давления, равного разности давлений, определяемых эпюрами 1 и 2. Как правило, эпюра 2 дает большие по абсолютной величине значения давления, и суммарное давление на задний участок опорной плиты будет направлено вниз, тогда как передний участок будет находиться под воздействием давления, направленного вверх.

При расчете подпорных стен с ребрами (контрфорсами) могут быть два случая: 1) ребра расположены относительно часто — расстояние между ними составляет менее половины высоты вертикальной плиты (или ширины тыльной части фундаментной плиты); 2) ребра расположены относительно редко — расстояние между ними составляет более половины высоты вертикальной плиты или ширины тыльной части фундаментной плиты. В первом случае задний участок плиты и вертикальная стена рассматриваются как неразрезные плиты, опирающиеся на ребра. Для расчета плиты ее делят на отдельные полосы шириной 1 м и используют метод предельного равновесия. Во втором случае плиту также рассчитывают по методу предельного равновесия. Схема разрушения для плит, заделанных по трем сторонам, показана на рис. 12.23, а, схема армирования плиты со свободной стороны (слева) и со стороны досыпки (справа) — на рис. 12.23, б.

При расчете ребра его рассматривают как консоль с заделкой внизу и с высотой, равной общей высоте стены, минус толщина нижней плиты. В процессе расчета подбирают сечение основной рабочей арматуры в нескольких горизонтальных сечениях. Изгибающий момент берется согласно эпюре давления земли в рассматриваемом горизонтальном сечении. Расчет ведется по обычным формулам для изгибаемых сечений, перпендикулярных основной рабочей арматуре ребра. При этом горизонтальные и вертикальные хомуты в расчете на изгибающий момент не учитываются. Горизонтальные стержни, соединяющие ребро с передней стенкой, рассчитывают на непосредственное растяжение под действием горизонтального давления земли. Расстояние между этими стержнями уменьшается книзу (в пределах каждой зоны они располагаются на одинаковых расстояниях друг от друга). Вертикальные стержни располагаются на равном расстоянии друг от друга и также рассчитываются на растяжение под воздействием направленного вниз давления грунта (на заднем участке опорной плиты).

Зайцев Ю. В., Строительные конструкции заводского изготовления: Учеб. для вузов по спец. «Пр-во строит. изделий и конструкций». — М., 1987

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики