Подпорные стены: конструкция, расчет, проектирование

Оглавление:

  1. Подпорная стена: особенности ее строения
  2. Популярные стройматериалы для устройства подпорных стен
  3. Проектирование подпорных стен и стен подвалов: способы повышения их прочности

Не всегда участок для строительства гаража является идеально ровным.Подпорные стены Если стройплощадка расположена на наклонной поверхности (угол наклона более 80), то для безопасности возведенного сооружения следует позаботиться о дополнительной «консервации» подвижного грунта. Для этого служат подпорные стены, предотвращающие обвалы и оползни земли на склоне. Они играют роль надежных «щитов», которые уравновешивают баланс сил в местах перепада рельефа участка. Устанавливают подпорки на протяжении всей земляной «ступеньки», полностью окантовывая ее впадины и выступы.

С появлением новых строительных материалов конструкция подпорных стен заметно видоизменилась. Теперь с помощью защитных «бастионов» площадку с трудным «характером» можно не только укрепить, но и украсить. Не зря декоративная подпорная стена – один из популярных приемов в ландшафтном дизайне, позволяющих эффектно разграничить зоны участка и сделать определенный акцент на одной из них.

Подпорная стена: особенности ее строения

Конструкции подпорных стен различны между собой, так как рассчитаны на разную степень воздействия «враждующих» сил, старающихся перекинуть опору. Но «костяк» у них неизменный и состоит из таких основных «запчастей»:

  • Наземная часть: ТЕЛО
  • Внутренняя сторона стены соприкасается с грунтом, опоясывая собой возвышенность на участке. Лицевая часть «щита» открыта, его форма может быть ровной или косой (с уклоном в сторону холма, обрыва, оврага).

  • Подземная часть: ФУНДАМЕНТ
  • Он компенсирует немалое давление грунта на подпорную стену. Под основание обязательно укладывают массивную дренажную подушку 20-30 см (песок + щебень)

  • Защитные инженерные коммуникации: ВОДООТВОД и ДРЕНАЖ
  • При проектировании подпорных стен обязательно предусмотрены защитные мероприятия по отводу лишней влаги и воды, которая неминуемо накапливается за их внутренней поверхностью.

Устройство подпорных стен возможно при определенных благоприятных условиях. Основными факторами, от которых самоделкин должен отталкиваться в решении, организовывать или нет на своем участке этот вид укрепления, является: уровень грунтовых вод и промерзания грунта.

Вот благоприятные параметры для успешного строительства:

  • Уровень промерзания: показатель не опускается ниже отметки в 1,5 м
  • Уровень грунтовых вод довольно низкий: 1-1,5 мрасчет подпорных стен

Подземная часть конструкции подпорных стен напрямую зависит от типа почвы: чем она мягче и неустойчивее, тем глубже следует в нее «нырнуть». Вот пример расчета глубины фундамента подпорной стены для самостоятельного проектирования:

  • Если на участке глинистая плотная почва, то глубина фундамента составляет 1/4 высоты подпорной стены
  • Если на участке почва средней рыхлости, то глубина фундамента составляет 1/3 высоты подпорной стены
  • Если на участке мягкая, рыхлая земля, то глубина фундамента составляет 1/2 высоты подпорной стены

Что касается наземной части подпорных стен, то для их самостоятельного устройства есть определенное ограничение: высота «подпорки» не должна превышать 1,4 м. Для строительства щита «ростом» повыше следует привлечь профильных специалистов, так как сильное давление грунта на подпорную стену требует более сложных расчетов при ее проектировании. Сейчас в интернете имеется огромный выбор программных продуктов, которые подсчитывают все нужные параметры этого вспомогательного сооружения. Но есть одно «но». Они так же предназначены для «щитов» высотой до 1,4 м, так как к более массивным сооружениям требуется особый подход, не подпадающий под стандартный алгоритм расчетов.

Еще один важный параметр, который необходим для устойчивости защитного «щита» – толщина тела массивной подпорной стены. Он напрямую зависит от высоты сооружения и типа грунта: чем выше подпорка и чем мягче почва, тем шире должна быть опорная «нога». И наоборот.

Для самоделкинов будет полезен пример расчетов подпорной стены такого типа на «все случаи жизни»:

  • Если грунт на участке рыхлый: толщина массивной подпорной стены = 1/2 ее высоты
  • Если грунт на участке средней плотности: толщина массивной подпорной стены = 1/3 ее высоты
  • Если грунт на участке плотный глинистый: толщина массивной подпорной стены = 1/4 ее высоты

Для проектирования и расчета параметров тонких подпорных стен нужен опыт, поскольку многочисленные примеры самодельных опрокинутых «щитов» указывают, что слишком велика вероятность их фатального конца.

Популярные стройматериалы для устройства подпорных стен

БЕТОН

Это безоговорочный лидер среди используемых для этих целей стройматериалов. Подпорные стены из бетона можно вылить самому, купить полностью готовые модули или же сложить их из отдельных блоков. Прочность и тяжесть стройматериала является главной причиной его массового использования для устройства высоких защитных сооружений. Подпорные стены из бетона не отличаются эстетической красотой и довольно однообразны, поэтому их стараются преобразить с помощью декоративных отделочных покрытий.

Для самоделкина наиболее оптимальным вариантом является монолитная конструкция «щита»:

  • Фундамент и тело подпорной стены из бетона выливается с помощью съемной опалубки по стандартному «сценарию» (подробнее см. в разделе «Фундамент для гаража», «Стены для гаража»)

Проще всего использовать готовые заводские модели подпорных стен из бетона, которые с помощью спецтехники устанавливают на требуемое место. Но в данном случае следует учесть дополнительную нагрузку на бюджет из-за доставки блоков и аренды грузоподъемной техники.подпорная стена

Армирование подпорных стен из бетона

Армирование подпорных стен выполняется с учетом «проблемных» зон сооружения. Наиболее опасные точки напряжения: верхушка и линия соединения фундамента и тела «щита». В них требуется увеличение густоты плотности железного каркаса.

Для расчета армирования подпорных стен используют специальные программы, где точно можно подобрать толщину, шаг и марку прутьев. Но для наглядности укажем основные принципы правильного армирования подпорных стен, которые помогут самоделкинам правильно укрепить монолитную конструкцию защитного сооружения.

Главная сила, с которой должна бороться железная сетка внутри тела «щита» – изгиб. Расчет подпорных стен указывает, что главная арматура их тела располагается в вертикальной плоскости, а поперечные прутья (поперечная арматура) потоньше (20 % от сечения главной) строго перпендикулярно ей. В фундаменте поперечные прутья укладывают строго перпендикулярно главной арматуре наземной части щита.

Вот пример расчета подпорной стены:

При ее толщине больше 25 см, шаг главной арматуры – не более 25 см.
При толщине «щита» 15-25 см, шаг главной арматуры – не более 15 см.
Поперечная арматура устанавливается с шагом не больше 25 см.

Что касается марки бетона, то для монолитной конструкции подпорной стены готовят раствор В10-В15.

БУТОБЕТОН

В местности, богатой на бутовый камень (плоский булыжник) практикуют этот вид кладки подпорных стен. Следует придирчиво выбирать расходный стройматериал, поскольку для качественного «щита» бут по прочности должен соответствовать марке М150. Для заливки используют бетонный раствор В7,5.

Бутобетонная кладка выгодна тем, что для строительства стены самоделкин не заморачивается с армированием. Камень прекрасно справляется с возникшими противоборствующими силами. Остается только изучить все особенности бутобетонной кладки, главные из которых:

  • Соотношение раствора и бута 50 на 50
  • Ширина камня должна быть равна 1/3 ширины стены
  • Камни должны быть чистыми и увлажненными для лучшей адгезии с раствором
  • Камень не укладывают вплотную к краям стены (зазор ≈3 см)

Оптимальная ширина бутобетонной кладки – 0,6 м (больше – нерационально). Подробнее технологию выполнения работ можно прочитать в разделе «Бутобетонный фундамент».

КАМЕНЬ

Такой способ более трудоемкий, поскольку технология кладки из камня сложна из-за вынужденной подгонки рабочих элементов. Каменная кладка подпорных стен – это эффектное украшение участка. поэтому если кто из самоделкинов решится на такой шаг, вот несколько рабочих рекомендаций:

  • Перевязка швов кладки для рядов камней должна быть не меньше 10 см, а для угловых элементов – не менее 15 см
  • Для работы выбирайте камни твердых сортов: базальт, кварцит и т.п.
  • Если кладка ведется на растворе, то его марка должна быть не ниже М50
  • При сухой кладке щели между камнями заделывайте грунтом

Оптимальная ширина подпорной стены из камня – 0,6 м.

КИРПИЧ

Этот классический стройматериал часто используют для строительства вертикальных подпорных стен. Их толщина равна 12 – 37 см (пол – полтора кирпича соответственно). Проектирование подпорных стен из кирпича упрощено наличием готовых расчетных таблиц, где под каждую высоту стенки есть полная расшифровка расхода материала. Тут же указывается количество кирпичных рядов и схема их кладки, что весьма удобно для начинающего самоделкина.расчет подпорной стены
Например, для подпорной стены высотой 60 см и толщиной в ½ кирпича понадобится 8 рядов элементов. На 1 кв. м. возведенного «щита» следует заготовить 62 кирпича.

ДЕРЕВО

Деревянная подпора – самый слабый «щит», зато выглядит на лоне природы наиболее гармонично. Но если в вашей местности влажный климат, то такой декор не подходит для вашего участка, так как прослужит от силы один-два сезона.

Для строительства подпорных стен из дерева используют бревна одинакового сечения. Их вкапывают на требуемую расчетную глубину, предварительно обработав наконечники горячим битумом. Уложив в траншею вертикальные столбы плотным рядом, соединив их между собой гвоздями или проволокой, основу «щита» тщательно зацементируют. Это самая простая схема для выполнения деревянной подпорной стены. Сложнее для исполнения горизонтальная кладка бревен, где нужно вырезать пазы в элементах для корректного соединения рабочих элементов.

Проектирование подпорных стен и стен подвалов: способы повышения их прочности

Существует достаточное количество видов подпорных стен, разница между которыми заключается в особенностях строения основных элементов конструкции. Речь идет о виде фундамента (мелкозаглубленный, заглубленный), способах отделки лицевой поверхности, особенностях сборки сооружения. Остановимся в первую очередь на принципиальных различиях в методах укрепления «разнокалиберных» щитов.

Мы неслучайно включили в данную главу не только особенности проектирования подпорных стен, но и стен подвалов. Ведь они схожи по своей ключевой функции: противостояние давящей силе прилежащего грунта.

Проектирование подпорных стен: особенности массивной и тонкой конструкции стен

Подпорные стены бывают массивные и тонкие (минимальная толщина подпорки из железобетона – 10 см). Последние из-за небольшой толщины «щита» не могут достойно противостоять напору грунта. Уравновешивание сил происходит за счет особой конструкции фундаментной плиты, удлиненная часть которой направлена в сторону насыпи грунта, что заставляет работать его противовесом. Наземная часть «подпорки» жестко фиксируется в подземной «ноге». Такое устройство подпорных стен имеет специальное название – консольное.

По способу крепления наземной и подземной части консольной конструкции щита различают:

  • Уголковая консольная подпорная стена
  • Состоит из двух плит, жестко соединенных между собой. Если подпорная стена сборная, то соединение наземной и подземной части конструкции выполняется с помощью выемки в фундаментной плите или петельным методом. Для монолитной подпорки тесная «связь» двух взаимно перпендикулярных плит выполняется за счет их внутренней арматурной завязки.

  • Анкерная консольная подпорная стена
  • В такой конструкции подпорной стены соединение двух плит выполняется с помощью анкерных связей, которые способствуют их дополнительной устойчивости. Крепеж может быть выполнен шарнирным или клиновым способом.

  • Контрфорсная консольная подпорная стена
  • Этот вид «щита» состоит из фундаментной, наземной плиты и контрфорса, который берет на себя определенную долю давления грунта на подпорную стену.

Массивные подпорные стены дольше возводить, зато их «изюминка» прячется в надежности «брони». Давление прилежащего грунта на подпорную стену гасится за счет немалого веса щита. Чтобы дополнительно их укрепить, внутреннюю поверхность наземной плиты делают неровной: в монолитном бетоне формируют выступы, кирпичную кладку выпячивают внутрь. Внешняя сторона щита наклонная в сторону склона. Определяется требуемый угол по формуле:

F= 450-j/2

Где j – угол природного откоса для разных видов грунта.

Проектирование стен подвала выполняется по аналогии с расчетом конструкции высоких подпорных стен. Особое внимание уделяется надежности соединения нижних углов подвальной «коробки».

В среднем высота подвала в гараже – до 3 м (кратно 0,6 м). Для их строительства используют готовые железобетонные блоки или же плиты выливают непосредственно на стройплощадке. Самостоятельное проектирование подпорных стен и стен подвалов такой высоты – рискованно и опасно. Как уже говорилось выше, алгоритм подсчетов слишком сложен для человека, не владеющего профильными знаниями. Только специалист правильно и точно рассчитает давление грунта на необходимом уровне и подберет оптимальные параметры подвальных стен. Тоже касается способов их укрепления.