Výběr opěrných zdí malých rozměrů v krajinářské výstavbě | Mezinárodní centrum pro krajinářské umění Green Arrow

Území ležící na svazích říčních údolí, potoků, kopců a břehů jezer jsou velmi oblíbená v krajinářské výstavbě jako objekty krajinářské a zahradnické výstavby. Potřebují opěrné zdi. Náš materiál je o opěrných zdích na místě, na zahradě, v designu.

Charakteristickým rysem těchto objektů je značná strmost svahů, která způsobuje potenciálně značné náklady na rozvoj a zlepšení. Vyváženým architektonickým a inženýrským řešením však lze výrazně zvýšit estetický potenciál území.

Jedním z hlavních úkolů inženýrských problémů je úkol organizovat reliéf – přeměnit přirozený (neorganizovaný) reliéf na navržený (organizovaný). Pro oblasti s výraznými strmými svahy je hlavním úkolem organizace reliéfu zajistit podmínky pro pohyb po území.

Území se sklonem povrchu nad 40-60% jsou nepohodlná pro každodenní pohyb chodců. Je potřeba terasovat území – vytvářet designové fragmenty území (terasy) se sklony 10-20% pohodlnými pro pohyb. Napojení teras na výšku lze realizovat formou opěrných zdí a navržených svahů.

Tento příspěvek zkoumá možnost volby provedení a parametrů opěrných zdí pro projekty krajinných a zahradních staveb v závislosti na velikosti rozdílu mezi terasami, aniž by bylo nutné provádět značné množství statických výpočtů.

Práce zahrnovala výpočty více než 1600 variant provedení opěrných zdí (v nejaktuálnějším rozsahu výšek teras od 0,5 do 0,9 metru) se stanovením jejich stabilitních parametrů a objemů betonáže.

Za výpočtové modely byly považovány tři profily opěrných zdí, často používané v krajinném designu: počínaje nejjednodušším profilem (obdélníkový) a konče nejsložitějším (úhlový se dvěma konzolami) (obrázek 1).

Je intuitivně jasné, že pro nejmenší výškové rozdíly není vhodné volit rohový profil konstrukce, protože stabilita pravoúhlého profilu bude dostatečná. Do jakého výškového rozdílu teras je však každá z konstrukcí výhodná a jaké rozměry je třeba vzít – na tyto otázky odpovídá tento článek.
Návrh opěrné zdi
Konstrukce opěrné zdi zahrnuje:
● základ – část zdi, která je pod zemí a nese hlavní zatížení;
● tělo – svislá část konstrukce, kterou lze vidět;
Schéma návrhu je na obrázku 2.

Základ opěrné zdi je položen do hloubky promrznutí půdy. Tato hodnota se liší v závislosti na typu půdy a geografii místa návrhu. V Petrohradě a Leningradské oblasti převažuje hlinitá půda, takže pro výpočty se předpokládá hloubka zamrznutí půdy 1,2 metru. Hlavní zatížení nese základ.

Těleso opěrné zdi je její svislou součástí. Kromě technických úkolů plní také dekorativní funkce. Obklad betonové fasády může být z barev, dřeva, kamene, flexibilních dlaždic a dalších materiálů.

Pro zpevnění konstrukce je zpevněn základ a těleso opěrné zdi. V případě krajinářské výstavby s malým zatížením a rozměry lze výztuž opěrné zdi vzít konstrukčně.
Drenáž není nedílnou součástí návrhu opěrných zdí, s možností koncentrace podzemní vody za zdí a značnou výškou spádu (více než 0,6-0,8 m) se její návrh stává velmi relevantním.

Výpočet opěrných zdí pro první a druhý mezní stav

Na opěrné zdi působí následující zatížení:
● zatížení sněhem (q);
● aktivní a pasivní tlak půdy (Ea a Ep);
● zatížení vlastní hmotností půdy (Рgr);
● zatížení od vlastní tíhy konstrukce opěrné zdi (Pst).

V posuzovaném případě předpokládáme, že konstrukce nebude aktivně využívána, tedy není využívána jako lavička či cesta.
Výpočet opěrné zdi se provádí pomocí dvou mezních stavů.

Algoritmus pro výběr typu a rozměrů opěrných zdí v závislosti na rozdílu výšky teras

Výzkumný algoritmus se skládá z následujících po sobě jdoucích kroků:

Vytvoření tří výpočtových modelů s výškami od 1,7 metru do 2,7:
a) opěrná zeď z obdélníkového profilu,
b) opěrná zeď z úhlového profilu s vyložením k podpěře zeminy,
c) opěrná stěna rohového profilu se dvěma konzolami.
Pro každou výšku konstrukce se šířka základu bere od 0,2 metru do 1 metru.
Celkem uvažovaných modelů typu
a) – 90 objektů, typ b) – 720 objektů, typ c) – 810 objektů.

Sběr efektivních zatížení na každé konstrukci.
Výpočet všech konstrukcí pro první a druhý mezní stav.
Numerické modelování (sběr informací a výběr přípustných rozměrů konstrukcí).
Analýza přípustných rozměrů konstrukce z hlediska její jednoduchosti a objemu použitého betonu.
Vypracování doporučení pro výběr konstrukčních rozměrů.

Doporučení pro výběr typu a rozměrů opěrných zdí v závislosti na rozdílu výšky teras

Na základě provedených výpočtů jsou uvedeny nejvýhodnější rozměry opěrných zdí, které jsou žádané v krajinářské výstavbě. Podkladem pro výběr byl nejen pozitivní test na dva mezní stavy, ale také podmínky pro pohodlnou stavbu konstrukce a výztužného rámu. Nejvýhodnější možnosti opěrné zdi jsou shrnuty v tabulce 1.

Opěrná stěna z obdélníkového profilu

Pro výšky stěn od 1,7 do 2,1 m (výškový rozdíl teras od 0,5 do 0,9 metru) je možné instalovat profil obdélníkové konstrukce. Zvolený model zjednoduší práci při stavbě bednění, vázání armovací klece a zalévání betonem. Zkrátí se čas potřebný na stavbu konstrukce. Jedinou nevýhodou je spotřeba betonu na stavbu stěny, kterou však lze kompenzovat jednoduchostí výše uvedené práce a jednoduchostí schématu vyztužení.

Rohové profilové opěrné stěny s konzolou směrem k horní terase

V případě, kdy je při malých výškových rozdílech (od 0,8 do 1 metru) nutné šetřit použitým materiálem, je možné osadit opěrnou stěnu z úhlového profilu s konzolou směrem k horní terase o výšce 2-2,2 metru.

Výhodou této volby je snížení ekonomických nákladů na betonovou směs a výztuž. Konstrukce konstrukce se však v tomto případě stává komplikovanější: staví se bednění a výztužný rám rohového typu.

Rohové opěrné zdi se dvěma konzolami

Opěrné zdi o výšce 2,3 – 2,7 metru (výškový rozdíl sousedních teras je od 1,1 do 1,5 metru) doporučujeme vyrobit z úhlového profilu se dvěma konzolami. Tento designový profil je z hlediska použitých materiálů nejekonomičtější. Míra mzdových nákladů je však v tomto případě nejvyšší.

Výsledky studie mohou využít specialisté zabývající se činnostmi v oblasti krajinářství a krajinářství. Použití vybraných návrhových rozměrů je možné v případech, kdy provozní podmínky opěrné zdi odpovídají podmínkám, za kterých byly modely počítány. Při změně jednoho z výchozích výpočtových parametrů je nutný individuálnější přístup a podrobný výpočet návrhu opěrné zdi.

Irina Igorevna Loginova, magisterský titul
Konstantin Nikolaevich Kriulin, kandidát technických věd, docent

Opěrné zdi jsou zdi, které slouží k zachycení různých objemových těles (např. zeminy, obilí) nacházejících se v různých úrovních před zřícením a také k odolávání tlaku vody v přehradách. Základy vnějších zdí v budovách se sklepy fungují podobně jako opěrné zdi. Existuje mnoho různých konstrukcí opěrných zdí (obr. 24.1). Obr. 24.1. Opěrné zdi: ) masivní opěrná zeď; b) vnější stěna suterénu; c) tenkostěnná opěrná zeď Při výpočtu opěrných zdí se obvykle uvažuje výpočtový model, ve kterém se učiní řada předpokladů, které umožňují zjednodušení výpočtů. Fyzikální a mechanické vlastnosti zeminy se tedy často zjednodušují za předpokladu, že mezi částicemi zeminy neexistují žádné kohezní síly.

Opěrné zdi bývají poměrně dlouhé, vzhledem k tomu, že vlastnosti půdy jsou po celé jejich délce stejné, je při výpočtech vyčleněn a vypočítán úsek opěrné zdi o délce jednoho metru. Předpokládá se, že se půda za opěrnou zdí po celé své výšce zřítí ve tvaru klínu (zříceného hranolu) podél kluzné roviny – 2, ve skutečnosti k zřícení dochází podél kluzné plochy, která je odlišná od roviny (obr. 24.2). Úhel sesuvu půdy а se může lišit v závislosti na vlhkosti půdy, jejím zhutnění při zásypu atd. Proto se provádí několik možností výpočtu pro různé úhly s přihlédnutím k tomu, že na opěrnou zeď mohou tlačit různé objemy zeminy. Obr. 24.2. Schéma kolapsu půdy: 1 — hranol pro zřícení půdy; 2 — kluzná plocha použitá ve výpočtech; 3 — skutečný sesuvný povrch půdy: а — úhel skluzu na zemi Kontrolní otázky a úkoly

• 1. K čemu se používají opěrné zdi?
• 2. Podívejte se na obr. 24.1 a vyvodte závěr: která opěrná zeď se může snáze převrátit, masivní nebo tenkostěnná?
• 3. Jak vlastnosti půdy ovlivňují stabilitu opěrných zdí?

Koncept výpočtu masivních opěrných zdí

Objemové těleso držené opěrnou zdí vyvíjí na opěrnou zeď aktivní tlak, který má tendenci opěrnou zeď buď pohnout, nebo převrátit (obr. 24.3), zatímco na druhou stranu může na opěrnou zeď působit pasivní tlak, který ji má tendenci držet.

Masivní opěrná zeď je zeď, která díky své hmotnosti drží objemné pevné těleso.

Pokud je horní povrch půdy uvnitř kolapsového hranolu vystaven rovnoměrně rozloženému zatížení po povrchu půdy, q (tlak od skladovaných materiálů, dopravy atd.), lze tento efekt pro snazší výpočet nahradit ekvivalentním tlakem zeminy. Za tímto účelem se rozložené zatížení nahradí tlakem vrstvy zeminy, přičemž se podmíněně akceptuje, že zemina má větší výšku než skutečná výška opěrné zdi.

kde ho — ekvivalentní (dodatečná) výška půdy, q — rovnoměrně rozložené zatížení po povrchu půdy, ugr — měrná hmotnost zeminy držené opěrnou zdí.

Obr. 24.3. Síly působící na opěrnou zeď

Intenzita tlaku na úrovni povrchu terénu za přítomnosti rozloženého zatížení je určena vzorcem

Na úrovni základny opěrné zdi je intenzita aktivního tlaku

kde (p je úhel vnitřního tření půdy, stanovený podle konstrukčních norem.

Intenzita pasivního tlaku na úrovni základny opěrné zdi při absenci dodatečného vnějšího zatížení je určena vzorcem

Aktivní tlak na 1 metr délky opěrné zdi se určí podle vzorce

kde F_a — horizontální, aktivní tlak půdy aplikovaný v úrovni těžiště pravého tlakového diagramu, ve výšce

od základny opěrné zdi.

Pasivní (udržovací) tlak na 1 metr délky stěny se určuje podle vzorce

kde F_r– horizontální, pasivní tlak na půdu působící v úrovni těžiště levého tlakového diagramu, ve výšce U2= 1/3 h_r od základny opěrné zdi.

Mezi základnou opěrné zdi a zeminou vzniká třecí síla, která spolu s horizontálním pasivním tlakem zabraňuje posunu opěrné zdi.

kde Ff — třecí síla; /- součinitel tření; G — hmotnost opěrné zdi.

Třecí síly vznikají také mezi hranolem zřícení zeminy a svislou plochou opěrné zdi, ale pro zjednodušení výpočtů je lze zanedbat.

Opěrné zdi jsou navrženy pro stabilitu proti posunutí podél základny; pro stabilitu proti převrácení; pro pevnost základny pod opěrnou zdí; pro pevnost samotné konstrukce opěrné zdi.

Zde jsou uvedeny pouze základní předpoklady pro výpočty. Výpočet skutečných opěrných zdí by měl být proveden dle příslušných konstrukčních norem. Pasivní (opěrné) a aktivní (smykové) zatížení na opěrných zdech se akceptuje s různými součiniteli bezpečnosti pro zatížení y/. S pomocí těchto součinitelů se pasivní zatížení snižuje a aktivní zatížení se zvyšuje, čímž se vytváří dodatečná záruka proti narušení normálního provozu opěrné zdi. Zohlednění těchto součinitelů bude projednáno v akademické disciplíně “Výpočet konstrukcí”.

Výpočet stability polohy opěrných zdí proti smyku

K posunu opěrné zdi podél základů dochází, pokud smykové síly, které na ni působí, překročí síly, které ji drží. Podmínka stability opěrné zdi proti smyku

kde YjT je součet průmětů smykových sil na rovinu skluzu; YJya — součet projekcí přídržných sil na kluznou rovinu.

Výpočet stability polohy opěrných zdí proti převrácení

Stabilita opěrných zdí proti převrácení se určuje na základě podmínky, že součet zadržovacích momentů musí být větší než součet překlopných momentů. Momenty se určují ze všech sil, které je vytvářejí vzhledem ke středu základny opěrné zdi. Pro obdélníkovou podrážku o šířce Ó, těžiště se nachází ve vzdálenosti Ы2 od okraje podrážky.

Podmínka stability opěrné zdi proti převrácení

kde ?M je součet momentů převrácení vzhledem k těžišti základny opěrné zdi; ?M_ud — součet zadržovacích momentů vzhledem k těžišti základny opěrné zdi. Jiné výpočty zde nejsou uvažovány.

Je třeba poznamenat, že zemina může ležet na vyčnívajících částech opěrných zdí (obr. 24.1 c), a poté vyvíjí na opěrnou zeď svislý tlak, který se ve výpočtech zohledňuje.

Příklad 24.1. Pro opěrnou zeď znázorněnou na Obr.

24.3, zkontrolujte stabilitu při převrácení. Výška stěny hi = 3,0 m, h_r = 1,0 m. Šířka podrážky b = 1,5 m. Hmotnost stěny G = 74 kN/m působí vpravo od středu paty opěrné zdi ve vzdálenosti eo = 0,25 m. Zemina je hrubý písek, měrná hmotnost zeminy je ugr = 18,5 kN/m3, úhel vnitřního tření je ср = 38°. Třecí síla zeminy podél povrchu stěny se neuvažuje. Intenzita rovnoměrně rozloženého plošného zatížení je q = 2 kN/m².

Řešení. Výšku ekvivalentní vrstvy půdy určíme pomocí vzorce (24.1) /?o = q / r_ф = 10 / 18,5 = 0,54 m.

Najdeme aktivní tlak na lineární metr stěny

Vzdálenost od základny opěrné zdi k bodu působení aktivní tlakové síly

Najdeme pasivní tlak na lineární metr stěny

Vzdálenost od základny opěrné zdi k bodu působení pasivního tlaku^ = 1 / 3h_r= 1/3 = 0,33 m.