Opěrné zdi: jejich typy a provedení, výpočty

Při stavbě na obtížném terénu je potřeba zpevnit terén, ať už se jedná o kopcovitou oblast, nábřeží řeky nebo vyvýšené místo. Hlavním způsobem zpevnění půdy je instalace opěrných zdí. Jejich hlavním úkolem je zabránit erozi, rozpadání a oslabování břehů a útesů, aby nic neohrožovalo celistvost okolních budov a dalších objektů. Kromě toho mohou mít dekorativní funkci, která příznivě zvýrazní výhody místa.

Definice a podstata zdi

Opěrná zeď je konstrukční struktura určená k posílení a podpoře půdních mas na březích řek, útesech a svazích kopců, umělých kopcích. Plní několik funkcí:

• zabraňuje vzniku sesuvů pod vlivem deště a podzemní vody;
• vymezuje lokalitu do oblastí v různých rovinách;
• umožňuje vytvářet funkční a praktické terasy.

Zádržné ploty tak mohou být umístěny nejen na březích a v blízkosti útesů, ale také na nerovných plochách velkého území, které výrazně zlepšují a zdobí krajinu.

Výstavba

Konstrukce opěrných zdí je podobná pro všechny typy a skládá se z:

• nadace;
• tělo (samotná zeď);
• kanalizační systém a likvidace vody.

Jako každá nosná konstrukce má zeď základ pro zpevnění břehu. Může to být různé, většinou páskové. Samotná stěna je instalována pod různými úhly, její stěny mohou mít různé tvary a velikosti přesahů.

Drenážní systém zbavuje podepřené vrstvy hromadění kapaliny a vzniku přepětí v nosné konstrukci. Mohou to být drenážní vrstvy z drceného kamene a písku, stejně jako potrubí instalované v zemi.

Typy opěrných zdí

Zádržné ploty se mohou lišit designem, účelem a materiálem.

Jmenování

V závislosti na terénních podmínkách mohou být stěny:

• dekorativní pro zónování prostor s malým funkčním zatížením. Lze je instalovat i na rovné plochy a používají se jako prvek krajinného designu;
• opevnění nesou především funkční zatížení – podpírají vrstvy půdy na březích řek, v roklích a na kopcích. Konstrukce jsou nutné pro instalaci na terénu se sklonem větším než 8°;
• kombinované – jedná se o podmíněnou skupinu opěrných zdí, které plní především funkční zatížení, ale jsou vyrobeny v elegantním designu. Ty se často nacházejí na soukromém pozemku, na městských nábřežích a podobných místech.

Materiál

Pro stavbu opěrných zdí se používají různé materiály:

• beton je nejběžnějším materiálem pro instalaci nosných konstrukcí;
• kameny (drť, štěrk) jsou druhým nejoblíbenějším materiálem pro stavbu opěrných zdí. Ty jsou vyrobeny z výztužného rámu uloženého pod úrovní mrazu zeminy, do kterého jsou nasypány a pečlivě zhutněny kameny různých velikostí. Můžete také použít velké dlažební kostky, které jsou naskládány na sebe do zdicí malty;
• stavební základové bloky se často používají ke stavbě prefabrikované betonové stěny. Spojení mezi sebou se provádí pomocí zdicích malt;
• cihlové zdi jsou vhodné pro stavbu dekorativních nebo lehce zatížených plotů;
• dřevěné stěny se primárně používají pro místní podporu malých půdních mas, protože dřevo je pro tyto účely relativně slabým materiálem. Pokud se rozhodne o použití desek nebo pražců, musí být důkladně impregnovány antiseptiky a musí být zajištěna vysoce kvalitní drenáž;
• kovové podpěry jsou instalovány pouze ve stabilních, stabilních půdách na betonovém základu;
• zpevnění gabiony je podobné fixaci kamene – trojrozměrný rám je vyroben ze sítě, drceného kamene, velkých kamenů nebo hustého palivového dřeva;
• Svahová podpěra je optimálně vyrobena z geomříží, jejichž velikost buněk je dána vlastnostmi zeminy. Jsou připevněny k základně pomocí montážních držáků;
• štětovnice vypadají neobvykle, ale používají se při konstrukci podpory pro půdu;
• plněné pneumatiky;
• vyztužená podpora zeminy je obalování zeminy vrstvou po vrstvě geotextilií. Takový plot může být pokryt vrstvou trávy a nebude vidět.

umístění

Stěny podpírající půdu jsou rozděleny podle jejich umístění na místě a jejich spojení s jinými objekty:

• autonomní mají obvykle uzavřenou smyčku nebo konec na konci svahu;
• integrované jsou napojeny na ploty, zdi domů a další objekty na pozemku a tvoří s nimi jeden celek.

Stojí za zmínku, že pro integrované struktury by měl být použit stejný materiál a textura jako sousední konstrukce, aby byl přechod harmonický.

Nosnost

Různé oblasti mají individuální požadavky na tloušťku stěny pro podporu půdy. Může to být:

• masivní pro případy, kdy jsou na břehu nebo svahu jílovité, pohyblivé půdní horniny, stejně jako vysoké zatížení od budov a objektů umístěných nahoře. Jeho stabilita je zajištěna vlastní hmotou;
• polomasivní je stabilní díky naplněné zemině a vlastní hmotnosti;
• stěny jejich tenkých prvků, například železobetonových desek. Tento design je podporován tlakem půdy (podíváme se později);
• tenký plot je sevřen v zemi, díky čemuž zůstává v konstrukční poloze.

Projektování

Nebudeme schopni pokrýt celý proces navrhování opěrných zdí SNiP 2.09.03-85, budeme zvažovat pouze hlavní body.

Sběr zatížení

Na stěnu zpravidla působí několik sil:

• vertikální (vlastní tíha, tlak horní vrstvy půdy);
• horizontální (tlak zeminy přímo za stěnou po celé výšce, třecí síly v místech styku základu a zeminy);
• dočasné (sezónní zvýšení a snížení hladiny podzemní vody, vibrace od železnic, silnic, zimní kypření půdy, seismická aktivita).

V závislosti na počátečních datech se určí vzorce ztráty pevnosti a stability (viz diagram).

Určení typu stěny

Po shromáždění zátěží a rizik se zvolí typ stěny – dekorativní nebo nosná. Pokud je plot nízký, zpravidla nevyžaduje výraznou hloubku a přesné vyztužení.

Pokud je nutné upevnit značné množství zeminy, neobejdete se bez trvalé konstrukce. Zde profesionálové používají složité výpočetní algoritmy, zde jsou základní pravidla, která lze použít při uspořádání struktury sami:

• instalace by měla být provedena na stabilní půdě (písčitá hlína, kámen, drcený kámen);
• stěna by měla být umístěna pod standardní úrovní zamrznutí půdy v regionu o 30-40 cm;
• podzemní voda by měla být umístěna v hloubce 1,5-1,0 metru od vrcholu konstrukce;
• stěny, jejichž výška nad zemí přesahuje 1,5 metru, mohou instalovat pouze odborníci s použitím přesných výpočtů při dodržení přesných technologií;
• svah vytvořený v mírném úhlu směrem ke svahu pomůže zvýšit stabilitu plotu;
• Nerovnoměrně uspořádané vnitřní plochy pomohou zmírnit tlak půdy na stěny, a tím i na samotný plot. Jsou vybaveny výstupkem o výšce 10 cm;
• Snížení tlaku je také usnadněno vyplněním prostoru mezi zeminou a stěnou lehkými součástmi, například polystyrenovými kuličkami nebo výplní nábytku;
• Ujistěte se, že zařídíte drenážní systém – trubky jsou instalovány po celé délce stěny a odvádějí vodu ven.

Betonová zeď

Zvažte stavbu betonových opěrných zdí.

Krok 1: Založení

U stěn vyšších než 30 cm nad úrovní terénu je nutný základ. Obvykle se vyrábí jako monolitický pás, vhodný druh betonu je M300-M400 (čím vyšší konstrukce, tím pevnější jakost).

Poměr hloubky základu k výšce stěny:

• 1:4 pro silné půdy;
• 1:3 pro středně sypké horniny;
• 1:2 pro měkké půdy.

Vykopejte příkop do požadované hloubky +15-20 cm Nasypte lože z drceného kamene a písku, poté postavte bednění a zalijte betonem.

Krok 2: Technologie pro stavbu betonové stěny

Pokud je konstrukce monolitická, je na ni instalováno bednění, do kterého je namontován rám z výztuže o průměru 10-16 mm (podle výpočtů).

Dále se nalije beton třídy M200-M300.

Pro prefabrikované stěny:

• stavební bloky jsou položeny na základ;
• Každá další řada se připevňuje k předchozí zdící maltou.

Krok 3: Hydroizolace a drenáž

Pro jakýkoli materiál, včetně betonu, je hydroizolace jistým způsobem, jak zachovat celistvost a normální stav konstrukce po co nejdelší dobu. Natírání hydroizolačním bitumenovým tmelem, nejlépe v několika vrstvách, pomůže chránit jej před vodou.

Existuje několik způsobů, jak odvádět vodu ze země:

1. Příčné zahrnuje vkládání trubek do každých 2-3 řad ve vzdálenosti asi 10 metrů do stěny pod úhlem tak, aby kapalina vytékala z plochy. Metoda není nejestetičtější.
2. Podélná drenáž je perforovaná trubka položená u paty stěny, obalená geotextilií a chráněná vrstvou drceného kamene. Voda jde organizovaně do drenážní studny.
3. Kombinovaná metoda kombinuje podélnou a příčnou.

Dalšími ochrannými opatřeními bude instalace přístřešku na horní rovinu stěny a odvodňovací žlab pod ním.

Nakonec se prázdné plnivo a zemina doplní, když beton získá dostatečnou pevnost.

Podpěry vyrobené z jiných materiálů

Nyní se krátce podíváme na další typy podpor.

Stone

Jeho struktura je podobná betonovému plotu. Základ je připraven stejným způsobem; jeho vrchol by neměl dosáhnout povrchu země asi 15 cm.

Dále se na ztvrdlý beton položí dlažební kostky. Může se jednat o hutné suché zdivo nebo pomocí zdicí malty M50.

cihlový

Jedná se o design podobný výše uvedeným. Pokládka se provádí na betonový základ. Tloušťka stěny:

• 120 mm pro výšky do 60 cm,
• 250 mm až 1 metr;
• 370 mm na 1 metr.

Gabiony

Je to snadný způsob, jak si sami a krásně navrhnout opěrnou zeď. Gabiony lze zakoupit již hotové. Jsou instalovány na základ nebo pohřbeny 30 cm, svázány drátem a naplněny kameny, drceným kamenem, dlažebními kostkami, můžete přidat skleněné úlomky a různé dekorace.

Dřevěné

Pro dřevěnou stěnu budete potřebovat desky a klády (sloupy). Pro pevnost podkladu je zapotřebí beton.

1. Zasypaná část pilířů je ošetřena antiseptiky;
2. Vykopejte příkop a naplňte jej štěrkem.
3. Nainstalujte sloupky a upevněte jejich polohu.
4. Vyplňte příkop betonem.
5. Při tuhnutí betonu se mezi pilíře na straně zemního tlaku položí desky. Desky musí být také impregnovány antiseptiky.

Všechny ostatní stěny jsou uspořádány podle podobného principu: instalace základů následovaná položením samotné konstrukce. Hlavní věcí je upevnit jeho polohu a zajistit stabilitu.

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