Сегментная подпорная стена – типы, конструкция и преимущества

Сегментная подпорная стенка строится из большого количества собранных сухих кладочных блоков. Эти кладочные блоки значительно экономичны и эффективны для строительства сегментных подпорных стен, а также широко распространены.
Существуют различные области применения сегментных подпорных стен, такие как: за торговыми центрами, обеспечение ярусного изменения уровня для жилищного строительства, а также поддержка склонов вдоль шоссе.
Кладочные блоки для сегментных подпорных стен доступны в различных текстурах, размерах и конфигурациях.
Сегментная подпорная стена высотой 12 м и более, что значительно превышает экономичную высоту обычной каменной или бетонной стены, может быть построена, если для ее стабилизации используются георешетки.
Тем не менее, необходимо, чтобы за стеной было не менее семидесяти процентов пространства по высоте стены для установки слоев георешетки, иначе сегментная стена не может быть использована. По оценкам, ежегодное строительство сегментных подпорных стен составляет около 18,6 миллионов квадратных метров.

Преимущества сегментной подпорной стены

Сегментные стены имеют следующие преимущества:

• Установочная площадка из гравия достаточна в качестве фундамента, что означает отсутствие необходимости в фундаменте.
• Армирование, затирка или раствор не требуются, поскольку стена состоит из сухих кладочных блоков.

Из этих двух преимуществ совершенно ясно, что сегментная подпорная стена возводится быстро.

Типы сегментных подпорных стен

Существует два типа сегментных подпорных стен:

Чисто гравитационная сегментная стена

В этом типе устойчивость подпорной стены зависит только от момента сопротивления уложенного блока опрокидывающему моменту боковой силы. Это приводит к ограничению высоты стены примерно до 1,5 м. Однако многие поставщики предлагают более тяжелые кладочные блоки для увеличения высоты стены.

Сегментная подпорная стена, стабилизированная георешетками

Увеличить высоту подпорной стены можно, используя слои георешетки для укрепления грунта на засыпке стены и создания массы укрепленного грунта. Механически стабилизированный грунт или масса армированного грунта используется для увеличения момента сопротивления опрокидывающему воздействию.
Слои георешетки успешно используются, если они закреплены через швы в стене и выходят другим концом за линию разрушения грунта засыпки, а вертикальное расстояние между двумя установленными рядом составляет около двух или трех блоков. Кроме того, длина механически стабилизированной зоны составляет около 70% от высоты стены.

Что такое сегментные блоки в подпорной стене?

Сегментные блоки это бетонные блоки с прочностью на сжатие 21 МПа и более, которые производятся различных размеров, цветов, фактур и конфигураций. Что касается размеров, то блоки длиной 20 см, шириной 45 см и глубиной от 25 до 60 см являются распространенными и широко используемыми.
Кроме того, существуют блоки большего и меньшего размера по сравнению с обычными размерами. Большие блоки весят от одной до двух тонн и устанавливаются с помощью небольшого крана. Меньшие размеры используются для неинженерных целей, их вес составляет от 13,6 кг до 50 кг.
Конструкция сегментного блока выполнена таким образом, что позволяет возведенной стене иметь вертикальные отступы более 15 градусов по отношению к вертикали, как показано на рисунке 1. Кроме того, изготовленные блоки имеют необходимые средства, такие как смещенные кромки или штыри между блоками, для контроля смещения блоков во время их установки и, следовательно, для контроля осадки.
Типичные сегментные блоки имеют пустоты, которые заполняются засыпным материалом. Угол между вертикалью и лицевой поверхностью стены, который называется углом баттера, рассчитывается по следующему уравнению:

Сегментный блок

Конструкция гравитационной сегментной подпорной стены

Устойчивость гравитационной сегментной подпорной стены зависит от веса стены, а коэффициент безопасности при опрокидывании составляет 1,5. Высота стены ограничена 1,5 м.

Этапы проектирования гравитационных сегментных подпорных стен следующие:

Проверка бокового давления грунта на сегментную подпорную стену

Уравнение Кулона, которое учитывает угол трения на границе раздела грунт-стена и угол наклона откоса, рассчитывает горизонтальную составляющую коэффициента активного давления ( ). Угол трения принимается равным 2/3 phi грунта засыпки, а угол трения рассчитывается в соответствии с уравнением 1.
Уравнение Кулона:

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 баттера от вертикали).

Проверка межблочного сдвига в сегментной подпорной стене

Максимальное значение межблочного сдвига приходится на самый низкий стык. Сопротивление сдвигу будет представлять собой вес блоков, расположенных выше, который сжимает этот шов (N-значение), подставленный в уравнение сопротивления сдвигу, проверенное поставщиком.
Сопротивление сдвигу на любой глубине “Z”

: плотность грунта обратной засыпки
D: мертвая нагрузка
L: живая нагрузка

Проверка сегментной подпорной стены против скольжения

Движущей силой является сдвиг в основании стены, а реакция сопротивления обеспечивается коэффициентом трения между самым нижним блоком стены и опорной площадкой или между опорной площадкой и грунтом под ней.
Коэффициент безопасности против скольжения составляет 1,5

R: сопротивление
N: вес выше
: Угол трения основания, который обычно принимается равным 40o.

Проверка опрокидывающего момента и момента сопротивления

Опрокидывающий момент на глубине “Z”

Момент сопротивления

N: вес уложенного блока
t: глубина блока
H: высота стены
: угол наклона стены
И коэффициент безопасности при опрокидывании принимается равным 2..

Проверка несущего давления грунта

Метод Мейергофа используется для расчета давления на грунт для сегментной подпорной стены. Предполагается прямоугольное распределение давления под основанием, а вертикальная сила равномерно распределяется 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.

Расчет несущей способности грунта

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

Где:
: плотность грунта на месте
d: глубина заложения нижнего блока, м
Be: эффективная несущая способность, рассчитывается согласно уравнению 9
: являются безразмерными коэффициентами
В таблице1 приведены значения для различных видов трения грунта



31
20.63
26.0
32
23.2
30.2
33
26.1
35.2
34
29.4
41.1
35
33.3
48.0
36
37.8
56.3
Читать далее:
Конструкция сегментной подпорной стены из георешетки
Подпорная стенка на сваях – компоненты и конструкция

• Проектирование сегментной подпорной стены из георешетки с расчетами.
• Георешетки – типы, функции, применение и преимущества в строительстве.
• Нагрузки и силы, действующие на подпорную стену, и их расчеты [PDF].
• Типы подпорных стен, материалы, экономика и применение.
• Принципы проектирования подпорных стен.
• Строительство подпорных стен из бетонных блоков со ступенями.
• Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.