Vaši pozornost zveme na sérii článků, které se budou zabývat výstavbou opěrných zdí v příměstské výstavbě. Tento článek nastíní koncept opěrných zdí, kdy se používají a jejich typy v příměstské výstavbě.
Koncepce a design opěrné zdi (stěny)
V obecném konstrukčním konceptu je opěrná zeď konstrukční struktura, která zabraňuje sesouvání a sesouvání hmoty zeminy za ní na terénních svazích (svahy, svahy, konvexity a prohlubně povrchu pozemku).
V příměstské výstavbě se opěrné zdi používají v oblastech terénu s ostrým rozdílem nadmořské výšky (rokle, strmé svahy, kopce atd.). Kromě svého přímého účelu jako inženýrské stavby našly uplatnění jako umělecké a dekorativní prvky krajinného designu.
Všechny stěny postavené během předměstské výstavby lze rozdělit na:
Dekorativní: používá se jako architektonický a umělecký prvek. Používají se na plochých (hladkých) a mírně svažitých plochách jako prvek krajinného designu;
Posílení: slouží k zadržování půdy na svažitém terénu. Hojně se používají při terasování přírodních svahů za účelem zvětšení užitné plochy pro terénní úpravy a sadové prvky.
Dekorativní opěrná zeď
V tomto článku nebudeme uvažovat dekorativní opěrné zdi a v budoucnu budeme hovořit pouze o vyztužení opěrných zdí. Dále budou výztužné opěrné stěny v tomto článku označovány jako opěrné zdi (bez slova „posilování“).
Hlavní účel zpevnění opěrných zdí — zpevnit půdu na svazích a svazích a zabránit kolapsu a sesuvu půdy (tvorbě sesuvů), které jsou často pozorovány v oblastech na březích řek, jezer a rybníků. Tento jev je obzvláště nebezpečný v blízkosti roklí, protože jejich neopevněné svahy se téměř neustále sesouvají i z lehkého deště nebo tání vody. Opěrné zdi se používají i při stavbě teras (o terasování místa si povíme v samostatném článku).
Zkušenosti s plánováním pozemků na svazích ukazují, že při sklonu větším než 8 % se bez opěrných zdí prakticky neobejdete.
Kromě hlavních funkcí vám výztužné stěny umožňují vyřešit řadu problémů při plánování a navrhování webu:
- organizovat optimální terasování;
- racionální využití zahradních ploch;
- vyplňte vodorovné plochy vzniklé při terasování úrodnou vrstvou a vytvořte příznivé podmínky pro růst rostlin;
- rozdělit lokalitu na zóny – funkční a estetické.
Vyztužená opěrná zeď
Způsob stanovení velikosti sklonů je popsán v článku “Zpevňování svahů”.
a – celkový pohled na opěrnou zeď; b – řez opěrnou zdí, kde: 1 – základ; 2 – tělo; 3 – drenážní otvor; 4 – drenážní potrubí; 5 – štěrk.
Bez ohledu na to, k jakému účelu slouží opěrná zeď, skládá se z hlavních částí:
- Základ – podzemní část zdi;
- Těleso – nadzemní (pohledová) část nosné konstrukce;
- Drenáž a drenáž nutné ke zvýšení pevnosti opěrné zdi.
Základ, drenáž a drenážní systém plní pouze technické funkce. A karoserie kromě technických funkcí umí řešit i estetické problémy.
Materiály, ze kterých jsou vyrobeny prvky opěrné zdi, budou diskutovány níže.
Síly působící na výztužnou opěrnou zeď (obecné pojmy).
Na opěrnou zeď neustále působí následující hlavní zatížení:
А — vlastní tíha stěny (svislé síly);
Б — zatížení na stěnu od zatížení na ni (svislé síly);
В — tlak zásypové zeminy na zeď a její základ (svislé síly);
Г — tlak zásypové zeminy za zdí (horizontální síly);
Д — třecí nebo adhezní síly se zemí (horizontální síly),
Síly působící na stěnu.
Síly vznikající od zatížení ABECEDA zajišťují stabilitu stěny.
Tady přichází síla Г se snaží pohnout (vytvořit klouzání po základně) nebo převrátit zeď.
Převrácení stěny. 1 – poloha před zahájením pohybu stěny, 2 – poloha po pohybu stěny. A – bod převrácení stěny.
Rovněž při nerovnoměrném sedání zeminy, vymývání sypké zeminy s nedostatky v drenážním systému, nehomogenní hustotě zásypové zeminy, působení sil. Б и В může vést ke zřícení stěny na zem (tento jev je typický pro vysoké stěny).
Zřícení vysoké zdi na zem. 1 – poloha před zahájením pohybu stěny, 2 – poloha po pohybu stěny.
Je také nutné pamatovat na to, že na stěnu stále působí následující periodické síly:
- vítr (s výškou stěny větší než 2 m);
- seismické (v seismických oblastech);
- vibrace (například při silném provozu těžkých kolových vozidel podél blízké ulice. Když se místo nachází v blízkosti železnice);
- toky povodňové a dešťové vody;
- mrazové bobtnání půdy atd.
Zvýšení stability opěrných zdí
Při navrhování stěny spolu s jejími pevnostními charakteristikami je nutné co nejvíce zajistit její stabilitu.
Pro zvýšení stability opěrných zdí při smyku a převrácení se při jejich navrhování provádí řada konstrukčních opatření:
- zadní líc stěny je navržen se sklonem k zásypu (pro snížení tlaku zásypové zeminy viz varianta “a”);
Vliv sklonu zadního líce stěny na velikost tlaku zásypové zeminy na něj
- zvýšit drsnost zadního líce stěny, což také pomáhá snižovat tlak zásypové zeminy na něj. K tomu je okraj nerovný. V betonových a železobetonových stěnách jsou horizontální sousední bednicí desky posunuty o 5-10 cm vůči sobě navzájem. Udělejte malé třísky do betonu. V cihlových a kamenných stěnách jsou vyrobeny výčnělky z zděného materiálu;
- zajistit povinné odvodnění stěny (podrobně bude popsáno v dalším článku);
- na přední straně stěny je instalována římsa – konzola. To snižuje pravděpodobnost převrácení stěny;
Konzolová opěrná zeď
- lehké duté prvky jsou umístěny v zásypové zemině. Tím se snižuje měrná hmotnost zásypové hmoty a v důsledku toho i boční tlak na opěrnou zeď. Používají například granule expandovaného polystyrenu (EPS), což jsou duté kuličky naplněné plynotvorným činidlem. Jejich hustota je 8-10 kg/m3. Velikost granulí je 3-5 mm. Hlavní účely použití granulí EPS ve stavebnictví jsou plnivo pro výrobu polystyrenbetonu – zásypová izolace;
- výroba izolačních desek. V zemědělství na kypření půdy. Při výrobě nábytku jako výplň. Při přepravě produktů jako hromadné balení.
Lze použít i odpadní desky EPS nebo extrudovanou polystyrenovou pěnu (EPS).
– použijte vykládací plošinu ve zdi. Plošina umožňuje zahrnout do práce tíhu zeminy nad ní (další svislé síly), což zvyšuje stabilitu stěny a snižuje tlak zeminy na její spodní část.
Uvedená opatření jsou univerzální a lze je aplikovat na jakýkoli typ výztužných opěrných zdí
Rozměry průřezu a profilu opěrné stěny jsou určeny na základě složitých inženýrských výpočtů její pevnosti, odolnosti proti převrácení, smyku, objemnosti. Týká se to především průmyslové a občanské výstavby. Pokud jde o stěny postavené v předměstské výstavbě, používá se zde zjednodušená technika založená na rozsáhlých zkušenostech s výstavbou takových staveb.
Odborníci doporučují, pokud je výška opěrných zdí větší než 1 m, přítomnost nestabilních slabých půd na místě (hlavně písčitá hlína, písčité, hlinité skály nasycené vodou), v blízkosti (1-1,5 m od povrchu země) podzemní vody nebo, ještě hůř, přítomnost takového takzvaného tekutého písku, kontaktujte specializované organizace pro jejich výstavbu, protože v takových situacích jsou stěny složitou inženýrskou strukturou s hluboce pohřbenou částí.
Typy výztužných opěrných zdí
Výztužné opěrné zdi lze rozdělit do následujících typů.
Podle způsobu konstrukce:
- A. Monolitický. Vyrábějí se ve formě samostatných spojů v továrnách na železobetonové výrobky a poté se přepravují na místo stavby. Mají rohový profil a jsou konzolové nebo vyztužené. Také monolitické stěny jsou odlévány ze železobetonu, suti betonu na místě do daného tvaru (bednění);
- B. Prefabrikované. Vykládají se z různých stavebních materiálů (kámen, cihla, dřevo atd.) na staveništi.
Rohové profilové stěny: a-konzola; b-podpora
Podle hloubky:
- A. Hluboká pokládka (hloubka pokládky je jedenapůlkrát nebo vícekrát větší než šířka stěny);
- B. Mělký.
Výška:
- A. Nízká (výška nepřesahuje 1 m);
- B. Střední (výška od 1m do 2m);
- B. Vysoká (výška přesahuje 2 m).
Je účelné vypočítat střední a vysoké stěny speciálními metodami (včetně těch, které jsou založeny na počítačových programech), a nepřebírat rozměry pouze na základě konstrukčních úvah.
Podle konstruktivního řešení pro dosažení stability (z hlediska masivnosti):
- A. Masivní opěrné zdi. Odolnost proti smyku a převrácení je dosažena vlastní hmotou stěny (beton, suť nebo cihlové zdivo). Masivní opěrné zdi jsou při výstavbě náročnější na materiál a pracnost než tenkostěnné a lze je použít s příslušnou studií proveditelnosti (například když jsou postaveny z místních materiálů, chybí betonové prefabrikáty atd.) . Masivní opěrné zdi mají zpravidla stejné rozměry na výšku a šířku;
- B. Polomasivní. Stabilita opěrné zdi je zajištěna komplexně: hmotou zdi a zeminou ležící na základové desce. Takové stěny jsou obvykle železobetonové konstrukce;
- B. Tenké prvky. Obvykle se skládají z železobetonových desek navzájem spojených. Stabilitu stěn tohoto typu zajišťuje především hmota zeminy nad základovou deskou a jen v malé míře její vlastní tíha;
- G. Tenký. Jejich stabilita je zajištěna sevřením základny v zemi.
Rýže. a – masivní nevyztužené; b – polomasivní vyztužené; c – tenký prvek; g – tenký.
Podle místa:
- A. Volně stojící;
- B. Souvisí s přilehlými konstrukcemi (schodiště, rampy, výklenky pro rostliny atd.).
Podle materiálu výroby:
- železobeton;
- beton;
- suťový beton;
- z přírodního kamene;
- cihlový;
- dřevěné nebo kovové atd.
V článku jsme zkoumali typy výztužných stěn, síly působící na konstrukci a za jakých podmínek příměstské výstavby je nutné je postavit.
Opěrné zdi se obvykle staví ke zpevnění svahů výkopů, náspů při stavbě hrází, nábřežních zdí, mostních opěr atd. Používají se také u přívodů vody, u čistíren odpadních vod a u vypouštění vyčištěných odpadních vod do vodních ploch.
Opěrné zdi mohou být masivní (obr. 12.18, a), jejich stabilita je zajištěna jejich velkou vlastní hmotností; masivní zdi se staví ze zdiva, sutiny, betonu a sutinobetonu. Opěrné zdi mohou být také lehké; stabilita je zajištěna jejich tvarem; lehké opěrné zdi s výškou do 4 m se obvykle vyrábějí z monolitického železobetonu ve formě jednoduchého úhlového profilu (obr. 5, b), někdy s kotevní táhlou (obr. 12.18, c); ve větší výšce – úhlového profilu s opěrami (žebry) (obr. 12.18. d). Kromě toho mohou být opěrné zdi lehké – z zatloukaných pilot nebo štětovnic, s kotevními úchyty ve výšce 12.18 m a více (obr. 6, d, e). Ve zvláštních případech se používají opěrné zdi z chvostů (krabicového typu) (viz obr. 12.18, g) nebo rámové – obr. 12.18, z.
V současné době se široce používají lehké železobetonové opěrné zdi z úhlového profilu z prefabrikovaných prvků (obr. 12.19). Úhlový profil zdi je buď přímo určen prefabrikovaným prvkem (obr. 12.19, a), nebo je vytvořen uspořádáním monolitického spoje 1 dvou plochých prvků – lícní desky 2 a základové desky 3 (obr. 12.19, b). U typických opěrných zdí se jako základová zemina a zásyp používá písek s následujícími vlastnostmi: úhel vnitřního tření 30°, hustota 1,8 kN/m3, součinitel tření základové patky o zeminu — 0,4, podmíněný odpor základové zeminy proti axiálnímu stlačení 0,2 MPa (tyto vlastnosti se blíží oblasti nejhorších zemin). Dočasné zatížení na volný povrch zásypové zeminy se přijímá s ohledem na možnost skladování různých břemen, s přihlédnutím k zatížení od automobilové, kolejové a železniční dopravy.
Byl také vyvinut nový návrh opěrných zdí s lícními deskami ve tvaru hyparových a konoidních skořepin (obr. 12.20). Opěrné zdi s lícními deskami ve tvaru hyparových skořepin mají celkovou výšku 2.4-9.6 m a s lícní deskou ve tvaru konoidních skořepin – 3.6-6 m. Použití hyparových a konoidních skořepin pro opěrné zdi umožňuje díky jejich relativně malé tloušťce snížit spotřebu betonu a oceli, zvýšit celkovou tuhost a architektonickou expresivitu konstrukce.
Výpočet opěrných zdíPřítomnost horizontálního tlaku a možnost překlopení nebo posunutí opěrné zdi vyžaduje výpočet základny zdi podle mezního stavu 1. skupiny – podle únosnosti. V nejjednodušším případě opěrné zdi (s horní horizontální plochou zemního zásypu a zadní vertikální plochou zdi) se horizontální tlak zeminy v libovolném bodě v hloubce h určí podle vzorce
rozděleno podle lineárního zákona (obr. 12.21).
Při výpočtu opěrných zdí je nutné zohlednit také vlastní hmotnost zdi, tlak vody (hydrostatický a filtrační), zatížení z dopravy atd., stanovené dle SNiP. Výpočet opěrných zdí spočívá v kontrole stability polohy, výpočtu pevnosti a odolnosti materiálu samotného tělesa zdi proti praskání.
Výpočet pevnosti tělesa zdi spočívá ve výpočtu jejích jednotlivých prvků – základové desky, lícové (svislé) desky a žeber (opěr). Hlavní zatížení na opěrnou zeď se přenáší ve formě tlaku zeminy. Diagram napětí v zemině bude mít tvar lichoběžníku nebo trojúhelníku – diagram 1, viz obr. 12.21 (tahová napětí v zemině nejsou povolena). Na diagram 1 je superponován obdélníkový diagram napětí z rovnoměrného tlaku zeminy umístěného nad zadní částí opěrné desky (diagram 2, viz obr. 12.21). Zadní část opěrné desky bude vystavena působení tlaku rovného rozdílu tlaků určeného diagramy 1 a 2. Diagram 2 zpravidla udává větší absolutní hodnoty tlaku a celkový tlak na zadní část opěrné desky bude směřovat dolů, zatímco přední část bude vystavena působení tlaku směřujícího nahoru.
Při výpočtu opěrných zdí s žebry (pilníky) mohou nastat dva případy: 1) žebra jsou umístěna relativně blízko sebe – vzdálenost mezi nimi je menší než polovina výšky svislé desky (nebo šířky zadní části základové desky); 2) žebra jsou umístěna relativně zřídka – vzdálenost mezi nimi je větší než polovina výšky svislé desky nebo šířky zadní části základové desky. V prvním případě se zadní část desky a svislá stěna považují za souvislé desky spočívající na žebrech. Pro výpočet desky se rozdělí na samostatné pásy široké 1 m a použije se metoda mezní rovnováhy. Ve druhém případě se deska také počítá metodou mezní rovnováhy. Schéma porušení pro desky zapuštěné ze tří stran je znázorněno na obr. 12.23, a, schéma výztuže desky na volné straně (vlevo) a na straně zásypu (vpravo) je znázorněno na obr. 12.23, b.
Při výpočtu žebra se uvažuje jako konzola se spodním těsněním a výškou rovnou celkové výšce stěny mínus tloušťka spodní desky. Během výpočtu se průřez hlavní pracovní výztuže vybere v několika horizontálních řezech. Ohybový moment se bere podle diagramu zemního tlaku v uvažovaném horizontálním řezu. Výpočet se provádí pomocí standardních vzorců pro ohybové řezy kolmé k hlavní pracovní výztuži žebra. V tomto případě se při výpočtu ohybového momentu neberou v úvahu horizontální a vertikální třmínky. Horizontální tyče spojující žebro s přední stěnou se počítají na přímý tah působením horizontálního zemního tlaku. Vzdálenost mezi těmito tyčemi se směrem dolů zmenšuje (v každé zóně jsou od sebe umístěny ve stejné vzdálenosti). Vertikální tyče jsou od sebe umístěny ve stejné vzdálenosti a také se počítají na tah působením zemního tlaku směrem dolů (na zadní části nosné desky).
