армирование уголковых подпорных стен
Армирование подпорной стены
Пойди туда незнаю куда, принеси то не знаю что!
1. Странно что поз. 2 больше чем поз. 3, ведь в узле сопряжения будет максимум усилия.
2. Поз. 4 как то бросается в глаза.
3. Хвост можно тоже сделать переменного сечения и возможно короче.
Но это все можно обяснить расчетами. Надо смотреть нагрузки, грунты, как считалось и т.п.
В чем конкретный то вопрос?
п. 10.28 Справочное пособие к СНиП 2.09.03-85. Проектирование подпорных стен и стен подвалов
особенно рис.22, как то не заметно там радиуса.
п. 10.28 Справочное пособие к СНиП 2.09.03-85. Проектирование подпорных стен и стен подвалов
особенно рис.22, как то не заметно там радиуса.
Почему рабочая арматура (поз. 2, 3)
не «спрятана» за распределительную (поз. 7)?
Не лучше ли, вот такой вариант, например?
проектирование гидротехнических сооружений
По-моему стенку эту конструировал либо студент, либо человек впервые занявшийся этим делом.
только вот длина «хвоста» определяется устойчивостью стенки, а как то никто на это не обратил внимание, все про прочность говорят, а момент то не менее важный.
Армирование подпорных стен
Армирование подпорных стен выполняется в рамках разработки чертежей марки КЖ на основании результатов геотехнических и конструктивных расчетов.
Нормативная база
Армирование подпорных стен выполняется в соответствии со следующими основными нормативными документами:
Массивные подпорные стены
Массивные подпорные стены, как правило, не имеют рабочей арматуры, устанавливается только конструктивная арматура. Таким образом, прочность таких стен обеспечивается прочностью бетона и размерами сечений. Ярким примером таких стен являются подпорные стены по Серии 3.503.1-67.
Уголковые подпорные стены
Вопросы армирования подпорных стен заводского изготовления здесь не рассматриваются, т.к. эти вопросы интересны узкому кругу лиц. Ниже рассмотрим вопросы армирования монолитных железобетонных уголковых подпорных стен, работающих по консольной расчетной схеме.
Характер армирования подпорных стен определяется эпюрой изгибающих моментов. Характерный вид эпюры М и соответствующее этой эпюре рабочее армирование показаны ниже.
После того, как определено рабочее армирование, можно приступать к разработке опалубочных чертежей и схем армирования.
При разработке схем армирования нужно учитывать способ армирования. Подпорные стены могут армироваться заводскими сетками или пространственными каркасами, а также отдельными арматурными стержнями. Последний вариант наиболее распространен.
Для фундаментных плит подпорных стен целесообразно принять симметричное армирование по максимальному изгибающему моменту. Для лицевых плит продольная рабочая арматура расположена со стороны удерживаемого грунта.
Крайне важно обеспечить надежную анкеровку продольной арматуры лицевой плиты в фундаментной плите. Порядок действий такой:
Проектируя отгиб арматурного стержня, следует учитывать, что: во-первых, длина прямого участка у начала заделки должна быть не мене половины длины анкеровки, и, во-вторых, отгиб выполняется по дуге круга радиусом в свету не менее 10d(l — L1/Lan), где L1 – длина прямого участка у начала заделки.
Располагать слои арматуры рекомендуется следующим образом:
Тонкости армирования подпорной стены
Благоустройство загородного участка со сложным рельефом местности начинается с армирования подпорной стенки – инженерного сооружения, предназначенного для удерживания и разграничения грунта при перепадах высот и сложных рельефов.
Материалом для изготовления может служить кирпич, дерево, бетонные блоки и армированный бетон. Самым сложным, с точки зрения дачника или частного домовладельца, считается устройство монолитной железобетонной подпорной стены. Если заливка бетонной смеси в опалубку для многих домашних умельцев не представляет особых проблем, то технические тонкости армировки обычно известны только специалистам по строительству.
После прочтения нашей статьи этот вопрос перестанет быть «тайной под семью печатями» и позволит быть в курсе предстоящего объема работ по созданию надежной «невидимки» — стальной опоры в монолитной железобетонном сооружении.
Содержание
Немного теории из «скучного» сопромата
Армирование подпорной стены придает монолитной конструкции необходимую прочность и надежность. Сооружение, согласно теории сопромата, воспринимает следующие нагрузки:
Вот так скучная наука «Сопротивление материалов», помогает понять — где и в каком месте нужно установить арматурный каркас.
Как известно,в железобетонном строительном изделии металлический каркас воспринимают основные нагрузки, а бетон обеспечивает его целость и связывает воедино арматуру с бетонной смесью в единый монолит.Важно правильно подобрать вид сечение арматурных прутьев, определиться какой стержень в арматурном каркасе будет воспринимать максимальные нагрузочные усилия. Самостоятельный подбор арматуры и расчет технических параметров конструкции подпорной стены можно произвести с помощью онлайн – калькуляторов, которые предлагают различные интернет — ресурсы.
С более подробным расчетом габаритов подпорной конструкции и расчетом арматуры, можно ознакомиться в сборнике СНиП 2.09.03-85 «Проектирование подпорных стен и стен подвалов».В издании представлен подробный расчет по устойчивости подпорных стен на опрокидывание, на сдвиг конструкции под действием поддерживаемого грунта, даны формулы по определению числового значения прочности, трещиностойкости и прочности грунтового основания подошвы подпорных стен.
Подготовительные работы. Муки выбора: сталь или композит?
Прежде чем приступить к заготовке арматурных прутков, следует определить с выбором материала арматуры. Несколько десятков лет в строительстве применялись исключительно стальные арматурные стержни и другой альтернативы просто не было. В 90-х годах прошлого столетия у абсолютного лидера в области строительной индустрии – стальной арматуры, появился сильный конкурент- композитная арматура, которая по некоторым техническим характеристиками намного превышает показатели традиционного продукта. Стальная арматура вследствие своих физико-механических свойств успешно справляется с растягивающими и сжимающими усилиями, легко монтируется и, самое главное, имеет доступную цену.
Но среди массы достоинств стальные стрежни имеют один большой минус:
Каждый их этих факторов оказывает отрицательное воздействие на арматурную сталь. Например, корродированные стальные прутья постепенно разбухают, вызывая увеличение растягивающих нагрузок на бетон. На поверхности железобетона начинают раскрываться деформационные трещины, монолит начинает крошится и ускоряется износа всей монолитной подпорной конструкции.
Многим частным застройщикам и дачникам, выбирающих арматуру для своей подпорной стены, понятие «композитная арматура» совсем незнакомо. Если не вдаваться в технические тонкости, композитными стержнями называют неметаллические арматурные прутья из прочных волокон стекла, базальта, углерода с пропиткой полимерными связующими и впоследствии отвержденные.
Композитные стержни маркируются по типу используемого волокна:
В процессе производства поверхность композитной арматуры обрабатывается кварцевым песком или подвергается процессу рифления. Такие мероприятия предназначены для лучшего сцепления композита с бетонной смесью.
Плюсы композитных арматурных прутьев:
Для более подробного сравнения технических показателей арматуры из стали и композита рекомендуется ознакомиться со сравнительной таблицей этих двух типов арматурных стержней.
Как видно из сравнительной таблицы, композитная арматура мало в чем уступает привычной стали. И если необходимо возвести небольшую подпорную бетонную стенку в частном дом или декоративное поддерживаемое сооружения в саду или даче, можно без всякого риска использовать композитные арматурные изделия. Строительство массивных подпорных сооружений большой высот лучше всего армировать привычной стальной арматурой.
Узнаем отличия между рабочей и монтажной арматурой
В расчетах арматурных каркасов часто встречаются словосочетания «рабочая арматура» и «распределительные стержни». Для многих дачников и частных застройщиков эти понятия малознакомы и непонятны.Как известно, в теле монолитной железобетонной конструкции подпорной стены арматурный каркас устанавливается в местах наибольшей концентрации растягивающих и сжимающих усилий:
В зависимости от вида нагрузок, действующих на бетонную конструкцию, габаритных размеров монолита, вида грунтов арматурный каркас может укрепляться конструктивной арматурой, воспринимаемой нагрузочные усилия от усадки бетонной смеси или температурных перепадов.
Арматурные стержни с периодическим рифленым профилем обладают большим сопротивлением к выдергиванию в 2- 3 раза больше чем гладкая арматурная сталь.
Тайны арматурного «скелета».
Подпорная арматурная стенка армируется:
Таблица минимальных диаметров стержней в зависимости от расположения в арматурном каркасе
Как правильно выбрать и подготовить арматурные стержни?
Для лучшего сцепления с бетоном и правильной работы в условиях эксплуатационных нагрузок, арматура должна соответствовать следующим требованиям:
Строители для проверки арматуры на прочность применяют простой метод: без предварительного нагрева загибают прут на 180 градусов.Если на поверхности арматурного прутка нет видимых трещин, то сталь считается пригодной для монтажа.
Два шага армирования монолитной конструкции
Конструкция подпорной стенки состоит из вертикальной стены и подошвы основания. Если первый элемент конструкции подпорной стенки – вертикальная часть, представляет собой видимую часть и ее функциональное назначение вполне понятно, то обязательное устройство второй части – подошвы, требует понятного пояснения. Все дело в том, что опорная подошва, как якорь, удерживает вертикальный массив от опрокидывания.Считается, что ширина подошвы и устойчивость стены находятся в прямой зависимости.
На верхнюю и нижнюю части подпорной конструкции действуют различные усилия, поэтому и армироваться эти элементы монолитного сооружения должны по разному.
Шаг первый. Армирование подошвы.
В зависимости от размеров и объема подпорной конструкции, нижнюю часть армируют плоскими арматурными сетками или пространственными арматурными каркасами.
После сборки и установки арматуры в подошве фундамента можно переходить к следующему этапу армирования.
Шаг второй.Армирование стенки.
Вертикальная часть подпорной стенки армируется отдельными стержнями или арматурными пространственными каркасами. Технологический процесс армирования начинают с нижней части стенки. Установку арматуры производят в следующем порядке:
По окончании арматурных работ проверяется надежность крепления пространственного арматурного каркаса, что бы арматурная конструкция не смещалась во время бетонирования.
Диаметр армирующей прослойки и ее конфигурация зависит от размеров, формы подпорной стены и рельефа участка.
Если планируется возвести поддерживающую конструкцию высотой до 1000 мм, разграничивающей легкие грунты, то можно воспользоваться готовыми металлическими армирующими сетками из гладкой проволоки диаметром от 5 до 8 мм и впоследствии соединить их в единый пространственный каркас.
Полезные советы и рекомендации по армированию
Процесс армирования подпорной стены – очень ответственный и важный процесс. Ведь именно этим стальным пруткам предстоит воспринимать всю нагрузку от перепадов высот сложного рельефа местности. Чтобы во время эксплуатации построенного сооружения не возникало не нужных проблем, рекомендуется ознакомиться с советами и рекомендациями специалистов:
Армирование подпорной стены требует тщательного и последовательного выполнения всей цепочки работ. Поэтому перед началом производства работ важно подробно ознакомиться со всеми техническими требованиями и учесть все нюансы процесса армирования монолитного железобетонного подпорного сооружения.
Узнав все тонкости технологии армирования подпорных плит, рекомендуем поделиться этими секретами со своими друзьями и коллегами через популярные социальные сети.
Видео инструкция по армированию монолитной стены:
Расчет подпорных стен
Термины и определения
Подпорное сооружение
— это сооружение или конструкция, выполняемая для восприятия горизонтального давления и удержания грунта при перепаде высотных отметок, может быть самостоятельным сооружением или служить частью объекта капитального строительства.
Виды подпорных стен
По характеру взаимодействия с грунтом подпорные сооружения разделяют на:
Массивные
удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет собственного веса.
Уголковые
удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет дополнительного пригруза.
Гибкие
удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет заделки и конструкций крепления.
Расчет уголковых подпорных стен
Уголковые подпорные стены проектируют для организации рельефа со ступенчатым перепадом отметок дневной поверхности в тех случаях, когда не могут быть устроены естественные откосы. Уголковые подпорные стены, удерживающие перепад высот до 7 м, целесообразно проектировать консольно, без конструкций крепления. При большей высоте перепада для снижения внутренних усилий в конструкции подпорного сооружения целесообразно использовать анкерные тяги или контрфорсы.
Предварительные размеры уголковых подпорных стен определяются следующим образом
Расчет уголковой подпорной стены на сдвиг по подошве
При необходимости увеличения силы сопротивления сдвигу по подошве подошву следует проектировать с выступом («зубом»), направленным вниз.
Расчет уголковой подпорной стены на общий (глубинный) сдвиг
Расчет уголковой подпорной стены на опрокидывание
Расчет основания уголковой подпорной стены по несущей способности
Расчет основания уголковой подпорной стены по деформациям
Определение расчетных усилий (изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил) в элементах подпорных стен уголкового профиля
Далее выполняется расчет конструкции подпорного сооружения по материалу в соответствии с СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции». В ходе этих расчетов подбирается рабочее армирование, назначаются материалы, уточняются толщины элементов.
Примеры армирования подпорной стены
Узлы монолитных уголковых подпорных стен
Конструктивная безопасность и надежность монолитных железобетонных уголковых подпорных стен в значительной степени зависит от правильности расчета и конструирования узла сопряжения стены с фундаментом.
Особенность этого узла заключается в следующем:
1) внутренние усилия в этом узле, а именно – изгибающий момент, поперечная сила, продольная сила, достигают своих максимальных значений, что можно увидеть из приведенных выше эпюр;
2) технология устройства монолитных уголковых подпорных стен, как правило, предполагает, что сначала возводят фундамент, затем стену, следовательно, возникает рабочий шов бетонирования.
Таким образом, в этом узле возникает очень опасная комбинация факторов: с одной стороны там максимальная поперечная сила, а с другой – там же мы устраиваем рабочий шов бетонирования.
Далее публикуем цитаты из следующей работы:
Таким образом, прочность этого узла на сдвиг должна быть обеспечена или за счет нагельного эффекта, или за счет бетонных шпонок.
Российские нормативные документы в готовом виде не содержат методики расчета этого узла. Если поперечная сила воспринимается продольной арматурой – необходимо отталкиваться от методики СП 63.13330.2018 по расчету закладных деталей. Методика расчета бетонных шпонок также приведена в указанном своде правил.
Другой важный вопрос, связанный с этим узлом, заключается в анкеровке арматуры стены в фундаментной плите. Как правило, растянутый арматурный стержень анкеруют путем отгиба на 90° по дуге круга радиусом в свету не менее 10d(1 – L1/Lan) [где L1 — длина прямого участка у начала заделки]. Более подробно об это можно прочитать в «Пособии но проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)».
Из рисунка ниже можно увидеть важнейший момент – толщина плиты в месте заделки должна быть достаточна для надежной анкеровки продольной арматуры стены. В некоторых случаях целесообразно делать фундаментную плиту переменной толщины, с увеличением в сторону заделки.
Работа узлов уголковых подпорных стен достаточно подробно показана в этом исследовании – Detailing Aspects of the Reinforcement in Reinforced Concrete Structures. Retaining wall (case study).
В частности, в этой книге показаны реальные схемы разрушения уголковой подпорной стены в зависимости от различных вариантов армирования узла «стена – фундамент».
Также в работе показано, что добавление диагонального арматурного стержня (см. рис. e) значительно повышает эффективность работы узла.
Онлайн калькулятор расчета подпорной стены
Cantilever Retaining Wall Design
Онлайн калькулятор позволяет рассчитывать уголковые подпорные стены в следующем объеме: расчет давления грунта; анализ устойчивости; подбор размеров и армирования элементов подпорной стены. В расчетах можно учесть сейсмику. К сожалению, разработка зарубежная, и расчеты выполняются не по российским нормам, поэтому результаты расчетов требуют последующего уточнения.
Программы для расчета подпорных стен
В настоящее время не существует такой программы, в которую можно было бы загнать все исходные данные, и получить в итоге рабочий проект подпорной стены. Существуют лишь программы, которые автоматизируют отдельные этапы проектирования подпорной стены. Ниже рассмотрим наиболее интересные разработки.
Модуль «Подпорная стена» в программном комплексе МОНОМАХ-САПР позволяет проектировать монолитную железобетонную уголковую подпорную стену для заданных инженерно-геологических условий строительства.
Важно понимать, что результаты конструирования лишь предварительные, и требуется последующая ручная доработка. Узел сопряжения стены и фундамента программа отдельно не просчитывает, наличие рабочего шва бетонирования также не учитывается.
Существенным недостатком программы является отсутствие поддержки действующих нормативных документов, в том числе в части железобетона. Область применения программы – прикинуть в первом приближении размеры и армирование уголковой подпорной стены.
Программный комплекс GEO5 содержит следующие основные модули для расчета подпорных стен:
— модуль «Уголковая стена»;
— модуль «Гравитационная стена»;
— модуль «Габионная стена».
Область применения программы – предварительные расчеты подпорных стен с определением размеров и армирования (в необходимых случаях).
Следует помнить, что весь комплекс расчетов, который предусмотрен нормативными документами, GEO5 не выполняет.
Пакет прикладных программ «GIPRO» содержит модуль по расчету монолитных железобетонных подпорных стен. Демо-версия программы доступна на официальном сайте и выполняет без ограничений расчет подпорных уголковых стен размером по ширине подошвы до 2.1м.
Программа позволяет по заданным критериям автоматически подобрать подпорную стену и выполнить расчет армирования. Также как и другие программы, весь комплекс необходимых расчетов программа не выполняет.
Интерфейс программы не самый современный, и не самый удобный, но расчеты выполняются достаточно точно. Программа в значительной степени поддерживает действующие нормативные документы.
Пакет прикладных программ NormCAD содержит модуль, реализующий расчеты из «Пособия к СНиП Проектирование подпорных стен и стен подвалов». Отличительная особенность NormCAD – подробно расписанное решение, строго соответствующее тому документу, в соответствии с которым оно выполнено.
Программа «Фундамент» позволяет выполнять расчеты:
Программа позволяет учитывать: наличие анкеров, наличие контрфорсов, наличие зуба.
Безусловно, программа не выполняет весь комплекс необходимых расчетов, и годится только для определения предварительных параметров подпорных стен. Кроме того, программа не поддерживает актуальные нормативные документы.
По существу, данная программа является офлайн калькулятором подпорных стен. Скачать программу можно также на этом сайте.
Программа LimitState GEO позволяет рассчитывать различные виды подпорных стен по устойчивости. Особенность программы – это уникальная технология расчета, основанная на теории предельного равновесия грунтов. Программа позволяет быстро и точно оценивать устойчивость грунтовых массивов с учетом подпорных сооружений. Также стоит отметить удобный интерфейс программы. Скачать демо версию можно на официальном сайте, она содержит существенные ограничения для ряда расчетов, но тем не менее полезна для желающих освоить расчеты подпорных стен на высоком уровне.
Ручной расчет подпорных стен
Если вы желайте ознакомиться с методиками «ручного» расчета подпорных стен, можно рекомендовать следующее учебное пособие:
Подпорная стена с контрфорсами
Контрфорсы нужны для массивных и уголковых подпорных стен при их высоте более 7 м (ориентировочно). Применение контрфорсов необходимо для снижения внутренних усилий. Кроме того, контрфорсы являются дополнительным элементом безопасности для монолитных уголковых подпорных стен. Выше было показано, что конструктивная безопасность таких стен во многом зависит от правильности исполнения узла сопряжения стены с фундаментной плитой. Наличие контрфорсов существенно повышает устойчивость к сдвигу в рабочем шве бетонирования. В необходимых случаях целесообразно использовать скрытые контрфорсы, чтобы обеспечить надежность консольной системы.
Контрфорсные подпорные стены, как правило, следует рассчитывать в пространственной 3D постановке. Альтернативой контрфорсам являются анкерными тягами.
Расчет габионных подпорных стен
Габионные подпорные стены бывают двух основных типов:
Массивно-объемные стены в целом рассчитываются как обычные железобетонные стены гравитационного типа. Основное отличие в том, что расчет внутренней прочности производится по-другому.
Армогрунтовые габионные подпорные стены работают по достаточно сложной схеме. Как указано в ОДМ 218.2.049-2015 «армирующие панели, создавая дополнительные связи между частицами грунта, вызывают перераспределение усилий, обеспечивая тем самым передачу напряжений с перегруженных зон и вовлекая в работу недогруженные».
Расчет армогрунтовых подпорных стен требует применения специальных методов и средств, как правило, используется численное моделирование.
Расчет габионных подпорных стен выполняют с учетом их двух ключевых особенностей:
1 – гибкость объемных сетчатых каркасов;
2 – проницаемый ячеистый тип конструкций.
Далее приведем две цитаты из ОДМ 218.2.049-2015:
«Гибкость сооружений из габионных конструкций позволяет им без разрушения следовать за деформациями, вызванными неравномерными осадками и размывом основания, температурными напряжениями, что исключает необходимость устройства температурно-осадочных швов. Гибкость габионных конструкций также улучшает работу всего сооружения в условиях действия динамических воздействий, в том числе и сейсмических».
«Проницаемость сооружений из габионных конструкций для грунтовых и паводковых вод обусловливается ручной укладкой каменного материала, при которой их пористость достигает 0,25-0,40. Данная особенность позволяет исключить возникновение гидростатических нагрузок и снизить затраты на устройство обратного фильтра».