Проектирование сегментной подпорной стены из георешетки с расчетами - Строительство и ремонт

Сегментная подпорная стена из георешетки используется там, где требуется высокая стена. Детали и конструкция сегментной подпорной стенки из георешетки с расчетами описаны в этой статье.
Высота сегментной подпорной стены ограничена из-за проблем с устойчивостью, но высота может быть увеличена с помощью использования тканых синтетических листов или, по-другому, георешеток в качестве последовательных слоев на задней поверхности стены.
Слои располагаются и закрепляются в облицовочных блоках, как показано на рисунке 1, в результате чего образуется армированная земляная масса, которая противостоит опрокидыванию и скольжению.
Сегментные подпорные стены из георешетки могут быть построены на высоту более 12 м. Различные нагрузки и реакции, действующие на стену, показаны на рисунке-2.

Георешетка, закрепленная в облицовочных блоках

Нагрузки и силы, действующие на сегментную подпорную стену из георешетки

Существуют различные типы георешеток с различной прочностью на разрыв, которые выпускаются производителями. Как правило, георешетки имеют ширину 3,65 м, а длина зависит от требований проекта.
Предельная прочность георешеток определяется испытанием в соответствии с ASTM или Исследовательским институтом геосинтетики (GRI). Более того, долгосрочная проектная прочность рассчитывается на основе предельной прочности при растяжении с использованием коэффициента безопасности, учитывающего такие негативные последствия, как долгосрочная деградация, повреждения во время строительства, недостаток материала.
Кроме того, коэффициент безопасности конструкции 1,5 используется для долгосрочной допустимой расчетной прочности (LTADS), и это будет (LTADS/1,5).
Для эффективного использования георешетки обычно закрепляются в швах облицовочной стены с одного конца и в грунте на месте засыпки.
Сопротивление вытаскиванию складывается из коэффициента трения в стыке блоков и любой техники зацепления, которая используется, например, штифты через промежутки георешетки, складывание георешетки через кромку в блоке, как показано на рисунке 3 и рисунке 4 соответственно.

Штифт через промежуток георешетки

Захват георешетки кромкой блока

Блоки испытываются для определения величины соединения для различных типов георешеток. Предельная прочность соединения для блоков рассчитывается следующим образом:
Пиковая прочность соединения = 425 + 0,27Nс максимальным значением 8,45 KN -> Уравнение-1
Где:
425: является значением собственного крепления георешетки к блоку
0,27: тангенс угла трения блок-георешетка-блок
N: вес блоков перекрытия.
Для соединений используется коэффициент безопасности 1,5.

Процедура проектирования Сегментная подпорная стена из георешетки

Критерии проектирования для Сегментная подпорная стена из георешетки

Определите высоту подпорной стенки по всей ее длине, выравнивание в плане и контур, который может потребоваться для засыпки с уклоном. Кроме того, выясните характеристики как грунта на месте, так и грунта обратной засыпки, включая плотность и величину внутреннего трения ().
Консультанты предоставляют значения с необходимыми рекомендациями, такими как необходимость проверки на глобальную стабильность и требуемые значения внутреннего трения и плотности.
Материалы обратной засыпки должны быть хорошо дренированы, а Единая система классификации грунтов определяет группу GW для материалов обратной засыпки.

Кладочные блоки

Выбирайте кладочные блоки в соответствии с заданными размерами, фактурой и конфигурацией. Близость поставщика может сыграть значительную роль в определении блоков.

Расчет бокового давления грунта

Для расчета бокового давления грунта используется уравнение Кулона, и рекомендуется найти коэффициент Ка для грунта засыпки, армированного георешеткой, и грунта за пределами армированного грунта, поскольку такие свойства, как плотность и угол внутреннего трения, могут быть разными.
Это означает, что внутренние силы, создаваемые армированным грунтом, и внешние силы, возникающие из-за грунта за пределами армированного грунта, должны рассчитываться отдельно.
Предполагается, что результирующие силы действуют под углом (), поэтому учитывается горизонтальная составляющая, а вертикальной составляющей пренебрегают.

Уравнение Кулона для расчета бокового давления на грунт

И

Где:
: Угол внутреннего трения
: Угол наклона засыпки
: Угол трения между грунтом и стеной ((2/3) до (1/2) предполагается)
: Угол наклона стены от горизонтали (90o+ угол наклона тары от вертикали)

Выбор георешетки для сегментной подпорной стены

Требуемое сопротивление натяжению, которое зависит от глубины георешетки и площади вертикального притока между слоями, используется как руководство для выбора типа георешетки и производителя.
Первая георешетка отравляется в первом блочном соединении, затем через каждые два или три блока укладывается другая, но вертикальное расстояние между слоями георешетки должно быть не более 60 см. возможно использование различных расстояний между слоями георешетки в зависимости от проектных требований, однако из-за практичности используется равное расстояние.
Кроме того, при определении расстояния между слоями георешетки рассчитывается внутреннее давление грунта на каждый слой. Этому давлению необходимо противостоять, закрепляя конец георешетки в облицовочных блоках, а другой конец – в грунте обратной засыпки на достаточном расстоянии от плоскости разрушения.

Проверьте требуемую длину георешетки за плоскостью разрушения:

Этот расчет зависит от сопротивления трения вдоль георешетки, характера поверхности георешетки, веса вышележащего грунта. Натяжение слоя георешетки (Ta) увеличивается с увеличением ее длины, закрепленной в грунте за плоскостью разрушения:

Кайх: Горизонтальная составляющая Ка зависит от Ка внутреннего (засыпного) грунта.
Z: глубина залегания грунта над слоем георешетки
: Плотность грунта
S: Высота притока к слою, рассчитывается как:

Значение (Ta) горизонтального натяжения георешетки на один продольный метр стены, и это значение используется для определения долгосрочной допустимой расчетной прочности георешетки.

Определение длины встраивания георешетки (Le)

Длина георешетки, заложенной в грунт за плоскостью разрушения, должна быть достаточной для противодействия выдергиванию. Сопротивление вытаскиванию – это комбинация трения между грунтом и поверхностью георешетки, включая верхнюю и нижнюю поверхности, вес перекрывающего грунта и угол трения грунта.
Кроме того, используется коэффициент редукционного взаимодействия (Ci), который основан на георешетке и окружающем грунте. Обычное значение Ci находится в пределах 0,70-0,90.
Длина заделки за плоскостью разрушения рассчитывается по следующему уравнению, в котором пренебрегают дополнительным грунтом в засыпке, а также мертвой и живой нагрузками:

Fs: Коэффициент безопасности, минимальное значение – 1,5
Kahi: Коэффициент активного давления внутреннего грунта (горизонтальная составляющая)
S: Площадь притока между следующей нижней и верхней георешеткой
: Угол внутреннего трения грунта
Ci: Коэффициент взаимодействия георешетки с грунтом

Расчет ширины основания подпорной стены

Она состоит из толщины стены и ширины армированного грунта. Общая ширина основания должна быть проверена, даже если в начале проектирования предполагается, что она составляет 60-70% от высоты стены.
Эта проверка основана на угле плоскости разрушения, который простирается от основания стены и очерчивает границу, за которой георешетка должна быть расширена для подходящего заглубления.
Угол может быть определен либо по методу Кулона, либо по методу Ранкина. Первый метод, который обеспечивает более крутой угол и, в свою очередь, требует меньшей длины заделки по сравнению со вторым, используется следующим образом:

: кулоновская плоскость разрушения, измеренная от горизонтали
: угол внутреннего трения грунта
: наклонная засыпка, если применимо
: угол трения между стеной и грунтом (обычно 2/3 )
Для определенного угла провала и любой высоты hx расстояние от наружной поверхности стены до пересечения линии провала La рассчитывается как:

: толщина стены, измеренная от горизонтали
t: толщина стены

Проверка подпорной стены на опрокидывание

Для расчета опрокидывания используется уравнение Кулона, а также плотность грунта на месте и значение phi. Общий опрокидывающий момент (OTM) рассчитывается по следующему уравнению:

: Плотность грунта обратной засыпки
: Угол трения грунта засыпки
H: Высота стены
DL: Мертвая нагрузка
LL: Живая нагрузка
Сопротивляющийся момент (RM) рассчитывается следующим образом:

W: Вес стены
B: Общее основание
: Угол отвеса стены, измеренный от вертикали
: уклон обратной засыпки
Коэффициент безопасности >/= 1,5

Проверка на скольжение в самом нижнем слое георешетки

Сопротивление скольжению в самом нижнем слое георешетки обеспечивается углом трения грунта и границей раздела блок-блок, который определяется по уравнению поставщика, а реакция скольжения – боковым давлением грунта.

Проверка на скольжение в основании

Проверка давления на грунт

Для расчета давления на грунт для сегментной подпорной стены используется метод Мейерхофа. Предполагается прямоугольное распределение давления под основанием и равномерное распределение вертикальной силы по эффективному основанию. Эффективная ширина основания меньше полной ширины основания на расстояние, равное двукратному эксцентриситету приложенной нагрузки на полное основание с.

Где B – полная ширина основания

Несущая способность грунта

Предельная несущая способность грунта рассчитывается по уравнению Терзаги, при этом член, учитывающий когезию, удаляется из уравнения, так как он принимается равным нулю:

: плотность грунта на месте
d: глубина заложения нижнего блока, м
Be: эффективная несущая способность, рассчитывается согласно Уравнению-9
Nq, Ny: являются безразмерными коэффициентами, Таблица-1 предоставляет Nq и Ny для распространенных диапазонов трения грунта.
Таблица-1: Значения для различных видов трения грунта

Читать далее: Сегментная подпорная стена – типы, конструкция и преимущества

Читайте далее: