2.2. Розрахунок і конструювання кутових підпірних стін

Розрахунок підпірної стіни включає в себе перевірку значень тиску на грунт під підошвою фундаментної плити; перевірку стійкості в експлуатаційному положенні (стійкість проти перекидання та зсуву стінки); розрахунок міцності та тріщиностійкості елементів стінки.

На стінку діють навантаження: власна вага стінки, вага ґрунту, бічний тиск ґрунту, тимчасове навантаження на поверхні ґрунту та стіни.

Ширина фундаментної плити приймається в межах , її товщина – (рис. 2.2). Товщина вертикальної плити приймається в межах . Величина переднього виступу фундаментної плити призначається . У монолітних підпірних стінах товщина вертикальної плити приймається не менше 12 см.

Рис. 2.2. До визначення геометричних розмірів підпірної стіни

Вагу конструкцій і ґрунту в межах ширини підошви фундаментної плити визначають геометрично на 1 м довжини стінки (рис. 2.3).

(2.1)

Розрахункове граничне значення зусиль визначають при коефіцієнті надійності за навантаженням .

Тимчасове навантаження на поверхні грунту (при його наявності) приводиться до еквівалентного шару ґрунту висотою:

, (2.2)

де – об’ємна вага ґрунту.

Рис. 2.3. До розрахунку підпірної стіни

У випадку відсутності тимчасового навантаження на поверхні грунту розрахункове експлуатаційне значення бічного тиску грунту на стінку має вигляд трикутної епюри (рис. 2.3). Її максимальна ордината на рівні низу стінки дорівнює

, (2.3)

де – коефіцієнт бічного тиску.

Рівнодіюча від такого бічного тиску грунту на 1 м довжини стіни становить

(2.4)

і прикладена на відстані .

Якщо на поверхні є тимчасове навантаження, то трикутну епюру бічного тиску грунту розглядають як епюру у вигляді трапеції з ординатою зверху (див. рис. 2.3):

(2.5)

і знизу:

. (2.6)

Значення рівнодіючої бічного тиску ґрунту в цьому випадку становить

.

Розрахункові граничні значення тиску отримуємо при коефіцієнті надійності за навантаженням .

Реактивний опір ґрунту під підошвою фундаментної плити (рис. 2.3) визначають за виразом:

, (2.7)

де – розрахункове експлуатаційне значення вертикального навантаження;

– площа підошви фундаментної плити;

– момент опору плити;

– розрахункове експлуатаційне значення згинального моменту від дії усіх сил відносно точки Б – центру ваги фундаменту.

При цьому повинні виконуватись умови:

; ; ,

де – розрахунковий опір ґрунту.

Умова стійкості стінки проти зсуву має вигляд:

, (2.8)

де – розрахункові експлуатаційне зусилля від усіх вертикальних навантажень на підпірну стіну;

(2.9)

де

– коефіцієнт тертя бетону об грунт, приймається в межах 0,25...0,6.

Підпірну стінку перевіряють також на стійкість проти перекидання за умовою

, (2.10)

(2.11)

де – момент відносно точки О, який утримує стінку від перекидання, визначають із коефіцієнтом надійності навантаження без урахування тимчасових навантажень;

– розрахунковий момент відносно точки О, який викликає перекидання стінки.

Розрахункова схема вертикальної плити кутової підпірної стіни – консольна балка прямокутного поперечного перерізу шириною 1м, яка жорстко защемлена в фундаментній плиті і завантажена активним горизонтальним тиском від ґрунту. Розрахунок міцності плити виконують за максимальним значенням згинального моменту. Робочу арматури розміщують вертикально з боку внутрішньої поверхні підпірної стіни і надійно анкерують у фундаментній плиті (рис. 2.4).

Розрахунок фундаментної плити складається з розрахунку окремих її частин: зовнішнього та внутрішнього виступів, які розглядають як консолі, жорстко защемлені у вертикальній плиті. Внутрішня консоль підпірної стіни завантажена реактивним тиском ґрунту знизу і тиском сипучого зверху. Зовнішня консоль завантажена тільки реактивним тиском грунту знизу. Робоча арматура зовнішнього та внутрішнього виступів фундаментної плити розміщується відповідно в нижній і верхній зонах з надійним її анкетуванням за гранями вертикальної плити (рис. 2.4).

Для залізобетонних підпірних стін застосовують важкий бетон класу не нижче В15, а робочу арматуру класу А240, А400, А400С (збірні конструкції). Армування виконують окремими стержнями, зварними сітками, просторовими каркасами. Найчастіше стержні об’єднують у сітки за допомогою монтажної арматури. З метою економії сталі частину стержнів можна обривати (не більше 30%), залишаючи їх у зоні максимальних моментів. Для вертикальних плит підпірних стін з м і товщиною мм застосовують подвійне армування (рис. 2.4. – сітка С-4 конструктивна). Відстань між робочими стержнями приймається не більше мм при товщині стінки мм і не більше ніж при мм. Площу поперечного перерізу розподільчої арматури приймаємо , а крок мм.

Рис. 2.4. Схема армування кутової підпірної стіни

Для зведення залізобетонних підпірних стін застосовують важкий бетон класу не нижче В15, а робочу арматуру класу А240, А400, А400С (збірні конструкції). Армування здійснюють окремими стержнями, зварними сітками, просторовими каркасами. Найчастіше стержні об’єднують у сітки за допомогою монтажної арматури. З метою економії сталі частину стержнів можна обривати (не більше 30%), залишаючи їх у зоні максимальних моментів. Для вертикальних плит підпірних стін з м і товщиною мм застосовують подвійне армування (рис. 2.4. – сітка С-4, а також сітки С-5 і С-6 - конструктивні). Відстань між робочими стержнями приймається не більше мм при товщині стінки мм і не більше ніж при мм. Площу поперечного перерізу розподільчої арматури приймаємо , а крок мм.