6. Залізобетонні підпірні стінки

9. 1. Класифікація підпірних стінок

Підпірні стіни – інженерні споруди, призначенні для утримання масиву ґрунту або інших сипучих матеріалів у проектному положенні.

Широко використовують при будівництві об’єктів на крутих схилах, зведені каналів, водоскидів і водоприймачів, гідровузлів, зерно- та картоплесховищ, складів тощо.

Класифікація:

• за видом матеріалу – кам’яні (з сухої бутової кладки або кам’яної кладки на розчині), бетонні та залізобетонні;

• за способом зведення – монолітні, збірні та збірно-монолітні;

• за конструктивним рішенням – гравітаційні, шпунтові, пальові.

Гравітаційні підпірні стіни протидіють тиску ґрунту за рахунок значної власної ваги та ваги ґрунту, що знаходиться в межах розмірів стінки.

Рис. 9.1. Види гравітаційних підпірних стін: а) масивна, б) кутова,

в) контрфорсна, г) чарункова; 1 – плита (лицьовий елемент), 2 – фундаментна плита, 3 – контрфорс (ребро)

Міцність шпунтових та пальових підпірних стін забезпечується опором згину, а стійкість–здебільшого опором випиранню ґрунту основи.

Р

на пальовому фундаменті

ис. 9.2. Види шпунтових та пальових підпірних стін: а) безанкерна, б) заанкерена в плиті, в) заанкерена до похилої палі; г) на пальову фундаменті; 1 – шпунт, 2 – тяга (тяж), 3 – плита, 4 – палі

2. Бічний тиск ґрунту на підпірні стінки.

Підпірна стіна, що утримує ґрунт, зазнає горизонтального тиску від масиву ґрунту, який прагне зсунутись, що називається бічним тиском ґрунту.

Якщо на поверхню ґрунту не діє тимчасове навантаження, то бічний тиск ґрунту на глибині Н дорівнює:

p_н = γ·Н·tg²(45⁰ – 0,5·φ). (9.1)

Рівнодіюча тиску:

F = 0,5·Н²·tg²(45⁰ – 0,5·φ), (9.2)

де γ – питома вага ґрунту,

φ – кут внутрішнього тертя ґрунту,

Н – висота підпірної стінки.

Якщо на поверхню ґрунту діє тимчасове навантаження величиною v кН/м³, то його зводять до еквівалентного шару ґрунту висотою h_red = v / γ (м), тоді

p_в = γ·h_red·tg²(45⁰ – 0,5·φ) (7.3)

p_н = γ·( h_red+Н)·tg²(45⁰ – 0,5·φ) (7.4)

Рівнодіюча тиску:

F = 0,5·Н·(Н + 2·h_red)·tg²(45⁰ – 0,5·φ) (7.5)

Рис. 9.3. Бічний тиск ґрунту за відсутності дії на поверхню ґрунту (а),

при дії тимчасового навантаження v (б)

3. Загальні відомості про підпірні стінки

Основні етапи розрахунку підпірних стінок:

1. Перевірка несучої здатності та деформацій основи (перевіряють тиск під підошвою по аналогії з позацентрово завантаженими фундаментами п. 7.3.2).

2. Перевірка стійкості проти перекидання відносно т. О (див. рис. 9.4):

М₁ / М₂ ≥ 1,5, (9.6)

де М₁ – момент, який утримує стінку (визначається з коефіцієнтом γ_fm = 0,9);

М₂ – момент, який викликає перекидання (γ_fm ≥ 1,0);

3. Перевіряють стійкість проти зсуву:

ΣG·μ / F ≥ 1,3, (9.7)

де ΣG – зусилля від усіх вертикальних навантажень (γ_fm = 0,9);

μ – коефіцієнт тертя бетону об ґрунт (0,25…0,60)

F – рівнодіюча бічного тиску ґрунту.

4. Конструктивний розрахунок елементів підпірної стіни (лицьової та фундаментної плити, контрфорсу, тощо).

Рис. 9.4. Розрахункова схема підпірної стінки

Для зведення залізобетонних підпірних стін застосовують важкий бетон класу не нижче В15, а робочу арматуру класу А240, А400, (А500). Армування здійснюють окремими стержнями, зварними сітками або каркасами.