ПОДПОРНАЯ СТЕНА - РАСЧЁТ И СТРОИТЕЛЬСТВО (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
После того, как мы определили сдвигающую силу, действующую на подпорную стену (смотреть ранее), необходимо рассчитать удерживающую силу и выяснить, является ли принятая стена устойчивой. Основным параметром, за счёт которого стена должна быть устойчива, является масса стены (отсюда собственно и название массивная подпорная стена). Пожалуй, из всего расчёта самоё простое как раз вычислить массу стены. Для этого мы вычисляем площадь продольного профиля подпорной стены (я сделал это при помощи программы AutoCAD, можно разбить площадь профиля на элементарные прямоугольники и треугольники и вычислить площадь по простейшим формулам геометрии). Затем надо эту площадь умножить на плотность бетона (2300 кг на кубометр). В итоге получаем массу одного погонного метра стены:
Масса стены
Затем вычисляется удерживающая сила за счёт пассивного давления грунта. Дело в том, что подземная часть стены (та, что находится под землёй на нижнем уровне) как бы упирается в грунт. Вот это сопротивление и учитывается:
Пассивное давление грунта
Ну и наконец, вычисляем полную удерживающую силу подпорной стены и сравниваем это значение со сдвигающей силой (с необходимыми коэффициентами запаса). Формулы расписаны в Пособии:
Удерживающая сила и условие устойчивости стены
Итак, это самый важный момент. Мы выяснили (рассчитали), что силы, пытающиеся сдвинуть стену меньше чем силы, удерживающие стену на месте. И таким образом, мы говорим, что принятая нами стена устойчива против сдвига.
Но, по нормативной литературе, расчёт надо продолжать. Необходимо произвести расчёт на сдвиг стены, при условии, что будет образовываться призма выпора грунта (т.е. стена будет на месте, но проворачиваться по оси и подошва стены начнёт поворачиваться на определённый угол по отношению к горизонту). Но в этих расчётах уже резко увеличивается значение пассивного давления грунта, поэтому невелика вероятность, что она окажется неустойчива (но, видимо, бывает, раз СНиП требует этот расчёт). Вобщем, у меня стена при других значениях угла бетта получается ещё более устойчива (чтобы не загромождать страницу, выкладывать здесь эту часть расчёта не буду). Ещё в Пособии указывается, что также необходим расчёт основания и расчёт прочности конструкции. Я делал эти расчёты - для моего случая, стена проходила по этим расчётам с большим запасом.
Вобщем, обобщая этот расчёт, хочу сказать следующее. Если подпорная стена у вас относительно небольшой высоты (перепад высот порядка 2м), и ширина подошвы не менее половины от полной высоты стены, то с большой долей вероятности, основание проходит по прочности. Для бетонной массивной стены, если верхняя часть шириной не менее 400мм (согласно требованиям СНиП) и далее уширяется к низу - то с большой долей вероятности, по прочности она проходит. Если же есть желание - то можно продолжить расчёт и выполнить его в полном объёме, в соответствии с Пособием. Но, просчитав несколько раз различные профили для своего случая уголковой и массивной стены, я пришёл к выводу, что вполне можно остановиться производить расчёт, выяснив, что сдвигающая сила меньше удерживающей. Во всяком случае, принятые значения свойств грунта гораздо более значительное допущение.
В случае же с уголковой подпорной стеной - расчёт стены на прочность придётся провести полностью, чтобы построить эпюру моментов и подобрать таким образом необходимое сечение арматуры.
Выяснив, что принятый продольный профиль стены по расчёту является устойчивым против сдвига, можно приступать к практической реализации данной подпорной стены. Начинается выборка грунта для устройства подпорной стены. Как и ожидалось, откос остаётся устойчивым при составлении примерно 17° с вертикалью. Если пытаться сделать откос более крутым - он начинает обваливаться. Работы по выемке грунта проводились вручную.
После подготовки котлована, я сделал небольшую опалубку - по периметру из доски что-то наподобие рамы. Эта опалубка нужна, чтобы не осыпалась земля с краёв, во время подготовки и производства работ по укладке бетона. Также удобно, выставив опалубку по уровню контролировать, чтобы поверхность бетона после укладки была горизонтальной.
Решено было производить устройство подпорной стены секциями, длиной по полтора метра (это связано с размерами стандартного листа фанеры 1525х1525мм и с тем, что за один раз мне было удобно замешивать не более 1,5 кубометра бетона). Кроме того, так как отдельно производилось бетонирование фундаментной части стены и отдельно бетонирование тела стены, образовывался технологический шов бетонирования (на уровне нижней земли). Чтобы предотвратить возможное перемещение тела стены по её фундаментной части, решено было установить арматуру, суть которой заключается устранить недостаток шва бетонирования - предотвратить перемещение тела стены относительно её фундаментной части.
Опалубку тела стены я решил изготовить из листов фанеры 1525х1525мм, толщина листа 15мм. Листы фанеры распилил в соответствии с размерами тела подпорной стены. Приобрёл готовых металлических уголков и установил опалубку сверху фундаментной части подпорной стены.
Как оказалось, бетон имеет очень большие боковые давления, когда жидкий заливается в опалубку. Местами моя фанера толщиной 15мм пошла волной. В дальнейшем я использовал брус 50х50мм в качестве дополнительных рёбер жёсткости опалубки. Согласно Пособия, необходимо предусмотреть сквозные отверстия диаметром 50мм в теле стены для отвода воды из-за тыльной стороны стены. Указано, что такие отверстия необходимо выполнять каждые 3м или каждые 6м. Я же делал дренажные отверстия в каждой секции стены (т.е. через каждые 1,5м). После снятия опалубки, согласно Пособию, была выполнена гидроизоляция тыльной стороны подпорной стены, соприкасающейся с грунтом. Я выполнил её обмазочной битумной мастикой, распределял шпателем. После высыхания гидроизоляции необходимо выполнить дренаж. Согласно Пособию, дренаж должен состоять из слоя песка и слоя щебня. Так как у меня была в наличии лишь ГПС (гравийно-песчаная смесь), то я уже не стал заморачиваться с разделением песка от щебня и выполнил дренаж просто засыпав слой этой гравийно-песчаной смеси.
После завершения строительства первой секции подпорной стены, принялся за вторую. Лишь в это время выяснил, что для предотвращения появления трещин между секциями (в результате неравномерного оседания грунта и температурных расширений бетона), желательна установка дополнительной межсекционной арматуры. Поэтому перфоратором были сделаны отверстия в теле первой секции и вставлена указанная арматура для соединения со второй секцией. В последующих секциях эта межсекционная арматура устанавливалась заранее и была выполнена в монолите. В качестве опалубки для тела второй и последующих секций подпорной стены использовалась та же фанера, что и на первой секции.
Вопросы и замечания можно присылать по адресу: petrushevski"собака"yandex.ru
Масса стены
Затем вычисляется удерживающая сила за счёт пассивного давления грунта. Дело в том, что подземная часть стены (та, что находится под землёй на нижнем уровне) как бы упирается в грунт. Вот это сопротивление и учитывается:
Пассивное давление грунта
Ну и наконец, вычисляем полную удерживающую силу подпорной стены и сравниваем это значение со сдвигающей силой (с необходимыми коэффициентами запаса). Формулы расписаны в Пособии:
Удерживающая сила и условие устойчивости стены
Итак, это самый важный момент. Мы выяснили (рассчитали), что силы, пытающиеся сдвинуть стену меньше чем силы, удерживающие стену на месте. И таким образом, мы говорим, что принятая нами стена устойчива против сдвига.
Но, по нормативной литературе, расчёт надо продолжать. Необходимо произвести расчёт на сдвиг стены, при условии, что будет образовываться призма выпора грунта (т.е. стена будет на месте, но проворачиваться по оси и подошва стены начнёт поворачиваться на определённый угол по отношению к горизонту). Но в этих расчётах уже резко увеличивается значение пассивного давления грунта, поэтому невелика вероятность, что она окажется неустойчива (но, видимо, бывает, раз СНиП требует этот расчёт). Вобщем, у меня стена при других значениях угла бетта получается ещё более устойчива (чтобы не загромождать страницу, выкладывать здесь эту часть расчёта не буду). Ещё в Пособии указывается, что также необходим расчёт основания и расчёт прочности конструкции. Я делал эти расчёты - для моего случая, стена проходила по этим расчётам с большим запасом.
Вобщем, обобщая этот расчёт, хочу сказать следующее. Если подпорная стена у вас относительно небольшой высоты (перепад высот порядка 2м), и ширина подошвы не менее половины от полной высоты стены, то с большой долей вероятности, основание проходит по прочности. Для бетонной массивной стены, если верхняя часть шириной не менее 400мм (согласно требованиям СНиП) и далее уширяется к низу - то с большой долей вероятности, по прочности она проходит. Если же есть желание - то можно продолжить расчёт и выполнить его в полном объёме, в соответствии с Пособием. Но, просчитав несколько раз различные профили для своего случая уголковой и массивной стены, я пришёл к выводу, что вполне можно остановиться производить расчёт, выяснив, что сдвигающая сила меньше удерживающей. Во всяком случае, принятые значения свойств грунта гораздо более значительное допущение.
В случае же с уголковой подпорной стеной - расчёт стены на прочность придётся провести полностью, чтобы построить эпюру моментов и подобрать таким образом необходимое сечение арматуры.
Выяснив, что принятый продольный профиль стены по расчёту является устойчивым против сдвига, можно приступать к практической реализации данной подпорной стены. Начинается выборка грунта для устройства подпорной стены. Как и ожидалось, откос остаётся устойчивым при составлении примерно 17° с вертикалью. Если пытаться сделать откос более крутым - он начинает обваливаться. Работы по выемке грунта проводились вручную.
|
|
|
|
Выемка грунта для устройства подпорной стены
Выемка грунта для устройства подпорной стены
Выемка грунта для устройства подпорной стены
Выемка грунта для устройства подпорной стеныПосле подготовки котлована, я сделал небольшую опалубку - по периметру из доски что-то наподобие рамы. Эта опалубка нужна, чтобы не осыпалась земля с краёв, во время подготовки и производства работ по укладке бетона. Также удобно, выставив опалубку по уровню контролировать, чтобы поверхность бетона после укладки была горизонтальной.
Решено было производить устройство подпорной стены секциями, длиной по полтора метра (это связано с размерами стандартного листа фанеры 1525х1525мм и с тем, что за один раз мне было удобно замешивать не более 1,5 кубометра бетона). Кроме того, так как отдельно производилось бетонирование фундаментной части стены и отдельно бетонирование тела стены, образовывался технологический шов бетонирования (на уровне нижней земли). Чтобы предотвратить возможное перемещение тела стены по её фундаментной части, решено было установить арматуру, суть которой заключается устранить недостаток шва бетонирования - предотвратить перемещение тела стены относительно её фундаментной части.
|
|
|
|
Установка опалубки для фундаментной части стены
Установка арматуры
Укладка бетона фундаментной части
Застывание бетона фундаментной части стеныОпалубку тела стены я решил изготовить из листов фанеры 1525х1525мм, толщина листа 15мм. Листы фанеры распилил в соответствии с размерами тела подпорной стены. Приобрёл готовых металлических уголков и установил опалубку сверху фундаментной части подпорной стены.
|
|
|
|
Листы фанеры для изготовления опалубки
Монтаж опалубки
Опалубка тела подпорной стены
Укладка бетона тела подпорной стеныКак оказалось, бетон имеет очень большие боковые давления, когда жидкий заливается в опалубку. Местами моя фанера толщиной 15мм пошла волной. В дальнейшем я использовал брус 50х50мм в качестве дополнительных рёбер жёсткости опалубки. Согласно Пособия, необходимо предусмотреть сквозные отверстия диаметром 50мм в теле стены для отвода воды из-за тыльной стороны стены. Указано, что такие отверстия необходимо выполнять каждые 3м или каждые 6м. Я же делал дренажные отверстия в каждой секции стены (т.е. через каждые 1,5м). После снятия опалубки, согласно Пособию, была выполнена гидроизоляция тыльной стороны подпорной стены, соприкасающейся с грунтом. Я выполнил её обмазочной битумной мастикой, распределял шпателем. После высыхания гидроизоляции необходимо выполнить дренаж. Согласно Пособию, дренаж должен состоять из слоя песка и слоя щебня. Так как у меня была в наличии лишь ГПС (гравийно-песчаная смесь), то я уже не стал заморачиваться с разделением песка от щебня и выполнил дренаж просто засыпав слой этой гравийно-песчаной смеси.
|
|
|
|
Застывший бетон тела подпорной стены
Первая секция подпорной стены без опалубки
Гидроизоляция первой секции подпорной стены
ГПС в качестве дренажа первой секции подпорной стеныПосле завершения строительства первой секции подпорной стены, принялся за вторую. Лишь в это время выяснил, что для предотвращения появления трещин между секциями (в результате неравномерного оседания грунта и температурных расширений бетона), желательна установка дополнительной межсекционной арматуры. Поэтому перфоратором были сделаны отверстия в теле первой секции и вставлена указанная арматура для соединения со второй секцией. В последующих секциях эта межсекционная арматура устанавливалась заранее и была выполнена в монолите. В качестве опалубки для тела второй и последующих секций подпорной стены использовалась та же фанера, что и на первой секции.
|
|
|
|
Разметка под фундаментную часть второй секции подпорной стены
Межсекционная арматура между 1-ой и 2-ой секцией
Опалубка второй секции подпорной стены
Гидроизоляция второй секции подпорной стеныВопросы и замечания можно присылать по адресу: petrushevski"собака"yandex.ru