35. Конструктивные решения подпорных стен.

Железобетонные подпорные стены в сравнении с каменными и бетонными значительно экономичнее. Их применяют преимущественно сборными. Различают подпорные стены уголковые, с контрфорсами, анкерные

Рис. XVI.38: конструктивные схемы сборных подпорных стен

В подпорных стенах типов б ,в (см .рис выше) 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, сваривая закладные металлические детали.

Рамы анкерных подпорных стен размещают через 4 - 5 м одна от другой, опирая их на отдельные фундаменты. Анкерная балка предназначена для удерживания всей конструкции против сдвига под воздействием горизонтального давления грунта. Расстояние a (см. рис. XVI.38, в) принимают равным (0,3 - 0,6)h0 высоты подпора грунта, если грунт имеет угол естественного откоса 30 - 45°.

В практике встречаются и другие конструктивные решения подпорных стен: с анкерным зубом ниже подошвы опорной плиты или с обратным уклоном подошвы, что повышает устойчивость стены против сдвига в горизонтальном направлении; с разгрузочными площадками, устраиваемыми на промежуточных уровнях высоты стены с ее задней стороны в целях уменьшения ширины опорной плиты; с ребристыми стенами вместо гладких для уменьшения расхода бетона и т. п. Иногда применяют ряжевые подпорные стены, собираемые из мелких балочных железобетонных сборных элементов в клетки (подобно деревянным ряжам), которые заполняют каменной наброской. По расходу материалов они экономичнее других подпорных стен, но дороже по монтажу.

36. Расчет уголковых подпорных стен, их схема армирования.

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 изготовляться в виде единых блоков длиной 2 - 3 м (рис. XVI.38, а). Разработаны типовые конструкции сборных уголковых подпорных стен, состоящие из двух элементов: стеновой (лицевой) плиты и фундаментной плиты (рис. XVI.38, б).

Предусмотрены высоты подпора грунта h, равные 1,2; 1,8; 2,4; 3 и 3,6 м. Номинальная длина стеновых плит принята 3 м, фундаментных - 3 и 1,5 м; ширина подошвы b принята равной 2,2; 2,5; 3,1 и 3,7 м. Учтена возможность установки фундаментной плиты с наклоном подошвы до 7° для повышения устойчивости подпорной стены против сдвига.

Давление грунта на подпорные стены, согласно формулам сопротивления материалов, зависит, от плотности грунта γ, угла естественного откоса грунта φ, угла наклона задней грани подпорной стены, угла наклона откоса засыпки выше подпорной стены. В простейшем случае, когда задняя грань стены вертикальна, а поверхность грунта над стеной горизонтальна, равнодействующая горизонтального давления земли (ее нормативное значение) на 1 м длины стены (рис. XVI.39) определяется по формуле: Распределение давления грунта по высоте стены принимается прямолинейным, поэтому интенсивность его внизу равна p0 = 2H/h, а равнодействующая считается приложенной на расстоянии h/3 от подошвы.

Рис. XVI.39: к расчету уголковой подпорной стены

В обычных условиях плотность грунта γ колеблется в пределах 1,6 - 1,9 т/м3, угол естественного откоса грунта 30 - 45°. Коэффициент надежности по горизонтальному давлению на стену принимают равным 1,2.

Равномерно распределенную нагрузку psup, находящуюся на верхнем уровне грунта, принимаемую с коэффициентом надежности 1,3, приводят к весу слоя грунта высотой hsup = psup/γ и учитывают при определении равнодействующей давления на стену согласно формуле:

Предварительно ширину опорной плиты b и ее вынос принимают такими, чтобы наибольшее краевое давление на грунт под подошвой, определяемое по формуле :

не превышало 1,2 R0 при соблюдении условия, чтобы среднее давление pm = F/N ≤ R0 и чтобы приближенно гарантировалась устойчивость стены против опрокидывания и скольжения согласно соотношениям:

В этих формулах М - момент от всех усилий (расчетных, действующих на стену) относительно центра тяжести подошвы; A, W - соответственно площадь и момент сопротивления подошвы; R0 - условное расчетное давление на грунт; Мv - опрокидывающий момент от давления грунта относительно переднего края подошвы (точка А на рис. XVI.39); Mh - удерживающий момент, гарантируемый вертикальными нагрузками (вес стены и грунта на выступах), вычисленный относительно той же точки; ∑G - сумма вертикальных нагрузок; μ - коэффициент трения бетона по грунту в пределах 0,3 - 0,6 в зависимости от вида и состояния грунта.

Окончательно размеры подошвы и выноса опорной плиты подпорной стены принимают согласно расчету основания по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями норм по расчету оснований зданий и сооружений.

Внешний и внутренний выступы опорной плиты рассчитывают на изгиб как консоли, заделанные соответственно в сечениях I - I и II - II. Внешняя консоль загружена давлением грунта снизу, внутренняя — еще и грунтом, расположенным выше нее. Расчетное количество арматуры As1 и As2 размещают соответственно по низу и по верху опорной плиты

От давления Н конструкцию самой стены рассчитывают так же, как изгибаемую консоль, которая заделана в опорной плите. Расчетное количество арматуры As3 располагают со стороны внутренней поверхности стены.

На рис. XVI.40 представлен пример армирования подпорной стены уголкового типа. Рабочие стержни объединяют в сетки с помощью монтажной арматуры. Для экономии арматуры часть стержней размещают только в зонах наибольших моментов. Сетка С-4 конструктивная.