Výpočet opěrné zdi: návrh a vyztužení

V závislosti na terénu a provedení staveniště může být nutné postavit opěrnou zeď o výšce 6 m nebo vyšší. V tomto případě je vhodné použít rohovou stěnu s výztuhami – s opěrkami, které se ve formě desek rozmístí mezi svislou a zadní částí základových (vodorovných) desek (obr. 1). Přítomnost opěr radikálně mění fungování svislých a základových desek. Vzdálenost mezi opěrami se považuje za 3-5m.

1. Výpočet rohové opěrné zdi s opěrami………………………3
2. Stanovení rozměrů opěrné zdi………………………………………………. 3
3. Zatížení působící na opěrnou zeď………………………………………………………………3
4. Stanovení napětí v základové půdě………………………………….5
5. Výpočet opěrné zdi pro převrácení………………………………………..6
6. Výpočet opěrné stěny pro posuv…………………………………………………………6
7. Výpočet prvků opěrné zdi na pevnost……………………………………….6
8. Výpočet svislé desky………………………………………………………………………..7
9. Výpočet základové desky………………………………………………………………..12
10. Výpočet opěrné desky……………………………………………………………………….13

Práce obsahuje 1 soubor

Výpočet rohové opěrné zdi s opěrami.docx

1. Výpočet rohové opěrné zdi s opěrami………………………3
2. Určení rozměrů opěrné zdi…………………………………………. 3
3. Zatížení působící na opěrnou zeď…………………………………………3
4. Stanovení napětí v základové půdě……………………………….5
5. Výpočet opěrné zdi pro převrácení………………………………………..6
6. Výpočet opěrné stěny pro posuv………………………………………………………6
7. Výpočet prvků opěrné zdi na pevnost……………………………………….6
8. Výpočet svislé desky……………………………………………………………….. 7
9. Výpočet základové desky……………………………………………………….. 12
10. Výpočet opěrné desky………………………………………………………………. 13

Výpočet rohové opěrné zdi s opěrami

V závislosti na terénu a provedení staveniště může být nutné postavit opěrnou zeď o výšce 6 m nebo vyšší. V tomto případě je vhodné použít rohovou stěnu s výztuhami – s opěrkami, které se ve formě desek rozmístí mezi svislou a zadní částí základových (vodorovných) desek (obr. 1). Přítomnost opěr radikálně mění fungování svislých a základových desek. Vzdálenost mezi opěrami se považuje za 3-5m.

Vypočítejme opěrnou zeď pomocí následujících údajů:

Celková výška – h=9,1m

Hloubka základové desky – v₁= 1,4 m

Výška od plánované úrovně terénu – v₂= 7,7 m

Vzdálenost mezi opěrami – L=3,5m

Úhel sklonu povrchu půdy –α=0 0

Úhel vnitřního tření zeminy – φ=35 0

Průměrná hustota půdy – ρ=1600 kg/m 3

Standardní odolnost půdy – R_оn= 0,25 MPa

Třída betonu – B20

Třída zesílení – A-III

Výpočet se provádí pro stěnu o délce rovnající se vzdálenosti mezi osami opěr.

Určení velikosti opěrné zdi

Geometrické rozměry prvků opěrné zdi jsou určeny na základě tří podmínek:

1. Průměrný standardní tlak z vnějšího standardního zatížení na základovou půdu by neměl být větší než standardní odpor zeminy R_0na maximální okrajové napětí je 1,2R_оn.
2. Opěrná stěna musí být odolná proti převrácení.
3. Opěrná stěna musí být protiskluzová.

Rozměry základové desky určíme na základě projektových zkušeností: b=(0,5. 0,7)h, a šířka přední části b₁=(0,2…0,3)b

Na základě předem zadaných rozměrů zkontrolujeme všechny tři výše uvedené podmínky a případně jejich hodnoty upravíme.

Zatížení působící na opěrnou zeď

Opěrná zeď je vystavena aktivnímu horizontálnímu tlaku zeminy, který je rozložen vertikálně podle zákona trojúhelníku (obr. 1.b.)

Pro svislou desku dlouhou 1 m bude intenzita bočního (horizontálního) tlaku půdy na úrovni libovolné pořadnice (y) (obr. 1.b.):

Zde μ_α koeficient, který je převzat z odpovídajícího grafu (viz obr. 2), kdy je povrch zeminy nad opěrnou stěnou vodorovný, tzn. a=0

Všimněte si, že v tomto případě:

V úrovni základové desky je intenzita tlaku zeminy:

Potom je výslednice bočního tlaku půdy určena vzorcem:

Pro stěnu o délce 5 m H=167,3 3,5=585,6 kN a nanesená ve vzdálenosti e=h₃/3 z povrchu základové desky.

Opěrná zeď je rovněž zatížena svislým zatížením od hmoty samotné stěny a zeminy umístěné nad základovou deskou.

Jejich hodnoty určíme podle obr.1.

G₁=4,3·3,5·8,8·1600=211904 kg =2119 kN;

G₂=0,5·4,3·8,8·0,2·2500=9460 кг =94,6 кН;

G₃=3,5·8,8·0,2·2500=15400 kg =154 kN;

G₄=1,0·1,2·3,5·1600=6720 kg =67,2 kN;

G₅=5,5·3,5·0,3·2500=14437,5 kg =144,4 kN;

Součet vertikálních zatížení:

Stanovení napětí v základové půdě

Napětí v základové půdě při působení vodorovného a svislého zatížení je určeno známým komplexním zatěžovacím vzorcem:

kde A je nosná plocha základové desky, tzn. základna celé opěrné zdi;

M – součet momentů všech sil působících na stěnu vzhledem k těžišti základové desky

W – moment odporu základny

Určujeme hodnoty těchto parametrů:

Dosaďte odpovídající hodnoty do vzorce (4)

Maximální namáhání hrany * _max=0,1620n=1,2·0,25=0,3 MPa

Podmínka 1 je splněna. Kromě toho je minimální napětí kladné ( * _min=0,044), což naznačuje, že zadní část základové desky dosedá celou svou plochou na terén (obr. 1.d.).

Výpočet opěrné zdi pro převrácení

Stabilita opěrné zdi proti převrácení bude zajištěna při splnění následující podmínky:

kde, M – klopný moment od vodorovného tlaku N vzhledem k bodu 0 (obr. 1)

M_y – přídržný moment od svislého zatížení ∑G_i vzhledem ke stejnému bodu

Vezmeme-li v úvahu koeficient bezpečnosti pro klopnou sílu γ_f= 0,8 dostaneme:

=-0,8(2119,1·3,3+94,6·2,15+ 154,0·1,1+67,2·0,55+144,4·2,5) =7763,78 кН·м

Podmínka 2 je také splněna.

Výpočet opěrné stěny pro posuv

Posuvná (smyková) stabilita opěrné zdi bude splněna, pokud bude splněna následující podmínka:

kde, γ_f·H je síla, která má tendenci pohybovat opěrnou zdí;

F je třecí síla mezi zeminou a betonem základové desky, která zabraňuje posunutí opěrné zdi.

Typ třecí plochy	Koeficient tření f
Ve spárách čerstvého zdiva nebo betonu	0,60
Totéž, ztvrdlé zdivo	0,70
Pro zdivo a beton na suchém písku	0,60
Na zdivo a beton vlhký písek	0,50
Pro zdivo a beton na suchou hlínu	0,55
Pro zdivo a beton na vlhké hlíně	0,40
Pro zdivo a beton na suchou hlínu	0,50
Pro zdivo a betonovou vlhkou hlínu	0,30

Pokud přijmeme koeficienty spolehlivosti zatížení γ_f=1,2 pro smykovou sílu a γ_f=0,8 pro přídržnou sílu a také koeficient tření f=0,5 z tabulky 1 získáme:

Pevnostní výpočet nosných stěnových prvků

Po stanovení rozměrů opěrné zdi je nutné vhodným výpočtem a návrhem (zesílení) zajistit pevnost opěr, svislé desky a přední a zadní části základové desky.

Pro výpočet je nutné určit jalový tlak od zeminy na základové desce pro vypočtené hodnoty svislého a vodorovného zatížení.

Vezmeme-li v úvahu, že pro zatížení od hmoty zeminy γ_f=1,2 a pro zatížení od hmot železobetonových desek – γ_f= 1,1, dostaneme:

Ohybový moment od návrhového zatížení vzhledem k těžišti základové desky:

=1,2·585,6·3,23+1,2(-2119,1·0, 6+67,2·2,2)+1,1(94,6·0,22+154, 0·1,65)=2269,79-1123,62+302,4= 1448,57 кН·м

Napětí v základové půdě od návrhového zatížení:

Diagram reaktivního tlaku zeminy od návrhového zatížení je na obr. 1.d.

Výpočet svislé desky

Vertikální deska je pevně spojena s opěrami a je spojitým systémem zatíženým zatížením trojúhelníkově rozloženým vertikálně. Jak je vidět z destrukčního diagramu na obr.3. b., část desky ve výšce L/2 = 1.75 m od základové desky, funguje jako deska, pevně upnutá ze tří stran. Deska je zatížena lichoběžníkovým zatížením a horní část výška h₄=8,8-1.75=7.05 m, jako souvislá deska o více polích zatížená trojúhelníkovým zatížením.

Nejprve vypočítáme horní část desky. Rozdělme tuto část desky na pásy o šířce 1 m Každý z těchto pásů je zatížen lichoběžníkovým zatížením (kromě horního – tam je zatížení trojúhelníkové) je vícepolová spojitá deska o rozpětí l = 5. m, zatížené rovnoměrně rozloženou zátěží o intenzitě q_y (viz vzorec 1), což je průměrná hodnota lichoběžníkového zatížení skutečně působícího na příslušnou desku (deskový pás).

3.9.1. Při výstavbě občanských staveb se opěrné zdi používají k ohrazení teras, plánovacích říms a plotových jam po dobu prací. Opěrné zdi zahrnují základové zdi, které uzavírají zahloubené místnosti budov a staveb.

3.9.2. Návrh opěrných zdí musí být proveden s ohledem na požadavky příslušných kapitol SNiP, „Směrnice pro navrhování opěrných zdí a suterénních zdí pro průmyslovou a občanskou výstavbu (TsNIIProm budov Státního stavebního výboru SSSR) a tyto TSN.

3.9.3. Opěrné zdi provedené metodou „stěna v půdě“ musí být navrženy v souladu s odst. 3.10 těchto TSN.

3.9.4. Uspořádání povrchu v horní části opěrných zdí by mělo být určeno zpravidla se sklonem od zdi, s odvodněním vody za hranol kolapsu (velikost sklonu se bere v úvahu s ohledem na sedání opěrné zdi a budovy sousedící s terasami a stylobáty). V případech, kdy není možné odvádět vodu ze stěny, je v horní úrovni osazena římsa s klínem (obr. 3.25) a zařízení zabraňující vnikání vody za stěnu (asfaltování povrchu nebo asfaltová hydroizolace pod krytinou desky ).

3.9.5. Opěrné zdi jsou navrženy jako masivní, tenké a zapuštěné do základny nebo rohu. Pro lepší využití materiálu by měl být průřez masivních a rohových stěn označen jako zužující se nahoru nebo stupňovitý (obr. 3.26).

3.9.6. Během práce se doporučuje vyrobit opěrné stěny obklopující jámy zpravidla z štětovnic s následným odstraněním. Oplocení jímek ponechaných v zemi může být provedeno železobetonovými štětovnicemi (štětovnicemi) nebo metodou „stěna v zemi“.

Pokud je hloubka jámy malá, plot může být vyroben z dřevěného pera a drážky.

3.9.7. Opěrné zdi uzavírající suterény budov, které jsou součástí základů, se doporučuje provést z prefabrikovaných betonových tvárnic nebo panelů s obkladem v soklu.

V oblastech sousedících se stávajícími budovami, kdy je hloubka nových suterénů (jím) větší než hloubka stávajících základů, se doporučuje provést oplocení, jakož i stěny jednotlivých staveb zapuštěných více než 5 m v zemi. vyztuženého betonu metodou „stěna v půdě“ (viz oddíl 3.10)

3.9.8. Opěrné stěny obepínající stylobáty, terasy a římsy je vhodné vyrobit z monolitického betonu nebo železobetonu nebo prefabrikované z betonových stěnových tvárnic (základ). Prefabrikované stěny z betonových bloků mohou mít v závislosti na konstrukčním schématu zesílení ve švech.

Opěrné stěny, které mají architektonické řešení v podobě obkladu přírodními nebo umělými deskami, se doporučují z monolitického železobetonu.

3.9.9. Výpočet opěrných zdí se provádí podle první a druhé skupiny mezních stavů.

Síly jsou určeny v závislosti na přijatém návrhovém schématu pomocí vzorců uvedených v příloze. 1 SNiP 2.02.03-85, „Pokyny pro navrhování opěrných zdí a suterénních stěn pro průmyslovou a občanskou výstavbu“, „Pokyny pro navrhování konstrukcí a nepropustných závěsů konstruovaných metodou „stěna v půdě“ atd., as stejně jako v těchto TSN.

3.9.10. Doporučuje se přenášet zatížení na povrch země v souladu s oddílem. 4 „Směrnice pro navrhování opěrných zdí a suterénních zdí pro průmyslovou a občanskou výstavbu.“

Náklad na terasách, stylobatech, pokud na ně nemohou vozidla vjet, musí být převzat podle SNiP 2.01.07-85 (dav lidí, skladování zboží na vykládacích plochách obchodů, skladové plošiny atd.).

V ostatních případech, včetně výpočtu suterénních stěn, při absenci údajů o specifickém zatížení v budově, by se mělo předpokládat, že návrhové zatížení je rovnoměrně rozložené, rovné 10 kPa, což zahrnuje zatížení vozidla N-10.

3.9.11. U opěrných zdí architektonicky významného je třeba provést výpočet deformace, aby se zjistil rozdíl v sedání základů v příčném a podélném směru a náklonu. Mezní hodnota role i = 0,005.

V projektu by měl být přiřazen stavební sklon stěny, obvykle směrem k zásypu, který by v horní části stěny měl být minimálně 20 mm.

3.9.12. Stěny suterénu budov musí být kontrolovány na stabilitu během provozu a během pracovního procesu.

Požadavky na zajištění stability suterénních stěn během pracovního procesu by měly být uvedeny ve výkresech základů.

3.9.13. Pro zajištění stability tenkých stěn (úhlové, pero-drážka, „stěna v zemi“) lze použít vzpěry, zemní kotvy nebo rozpěrky.

Za přítomnosti dalších podpěr a pro krátké stěny je schéma návrhu přijato v závislosti na umístění podpěr. U suterénních stěn s poměrem délky k výšce větším než 2 se doporučuje použít zapuštění stěny v úrovni rozhraní s deskou jako součást základu nebo v úrovni základny základu a kloubu. podpora v úrovni podlahy nad suterénem. Při častějším napojení příčných stěn lze zohlednit ohybovou práci stěny ve vodorovném směru.

3.9.14. Hloubku pokládky opěrných zdí, stylobatů, teras a říms se doporučuje nastavit z dispozice na 0,6-0,9 m s instalací pečlivě zhutněného polštáře z hrubozrnného nebo středně zrnitého písku, štěrkopískové směsi nebo drceného kamene. Spodní část polštáře by měla být nastavena na hloubku zamrznutí půdy nebo v závislosti na výskytu půdy brané jako základ. Rozměry polštáře v půdorysu musí odpovídat v podmínkách měkkých půd pokynům oddílu. 3.4. Pokud je nad základnou polštáře spodní voda, musí být vypuštěna.

3.9.15. Dilatační spáry v opěrných zdech jsou přiřazeny v závislosti na půdorysné konfiguraci, nejméně však každých 40 m.

3.9.16. Všechny svislé spáry opěrných zdí zdiva z betonových tvárnic musí být pečlivě vyplněny maltou. Na hydroizolační straně musí být švy třeny cementovou maltou, rohy říms a v rozích stěny musí být zaobleny; s lepicí izolací musí být poloměr zakřivení nejméně 100 mm, s povlakovou izolací – 50 mm.

Obkladové plochy s deskami z přírodního kamene nebo keramiky na fasádě by měly mít vodorovné a svislé spáry o tloušťce nejvýše 10 mm, přičemž spáry a prostor mezi deskami a stěnovou konstrukcí by měl být zcela vyplněn maltou, která by měla být větší než 10 mm.

3.9.17. Povrchy opěrných zdí na straně zásypu musí být chráněny hydroizolací. U neagresivních podzemních vod je povoleno natírání horkým bitumenem dvakrát. Dno hydroizolace by mělo být 500 mm pod drenáží stěny (obr. 3.26). Horní rovina stěny musí být vodotěsná cementovou maltou s železem nebo obkladem.

Drenáž (obr. 3.26) se doporučuje provést na úrovni spodní plošiny s vypouštěním vody na povrch dispozice nebo níže do dešťové vpusti. Drenáž je z drenáže nebo štěrku s podélným sklonem směrem k drenážním zařízením.

3.9.18. Zásyp dutin opěrné zdi musí být proveden z čistého hrubého nebo středně velkého písku, s pečlivým zhutněním (koeficient zhutnění 0,95).

Při stavbě opěrných zdí z hlíny, hlíny nebo písčité hlíny by měla být vzdálenost od vnějšího povrchu stěny a od uspořádání spodní plošiny k povrchu hlinité jílovité půdy, zejména vysoce vznosné, a základu stěny ne menší než hloubka mrazu df (obr. 3.25).

3.10.1. Návrh podzemních staveb realizovaných metodou „stěna v půdě“ musí být proveden v souladu s doporučeními „Pokynů pro navrhování stěn konstrukcí a protiprosakovacích clon konstruovaných metodou „stěna v půdě“1 a tyto TSN.

3.10.2. „Zeď v zemi“ je betonová nebo železobetonová konstrukce, instalovaná v úzkých výkopech do šířky 800 mm a obvykle do hloubky 30 m, chráněná hliněnou maltou.

3.10.3. Použití metody „zeď v půdě“ se doporučuje pro výstavbu podzemních prostor pro různé účely (hluboké sklepy a podzemní podlaží), základů, zejména při výstavbě ve stísněných podmínkách a přiléhajících ke stávajícím budovám a konstrukcím, oplocení jam s hloubkou více než 5 m.