UA63578A - Retaining wall - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до будівництва, зокрема, до зведення підпірних стінок, що використовують для 2 стабілізації нестійких схилів та укосів, а також на підроблюваних територіях з горизонтальним та вертикальним переміщенням грунту.

Аналогом винаходу по своїй суті є цегляна підпірна стінка (див. книгу Справочник проектировщика сооружений В.Ш. Козлов, В. Д. Альіпиц, А.Н. Аптекман и др.; Под ред. Д.А. Коршунова - 2-е изд., перераб. и доп. - К.:Будивзльньк, 1988. - с.352 ил., стор.22). 70 Недоліком цегляної підпірної стінки є трудомісткий процес її зведення (ручна цегляна кладка), конструкція підпірної стінки недостатньо міцна і стійка до зовнішніх факторів і дії зрушуючої сили від активного тиску грунту, що приводить до обмежень підпірної стінки по висоті.

З відомих технічних рішень, найбільш близьким до запропонованого винаходу, обраному як прототип, є збірна підпірна стінка уголкового типу, що включає лицьову і фундаментну плити, (див. книгу Справочник 12 проектировщика сооружений В.Ш. Козлов, В.Д. Альшиц, А.Н. Аптекман и др.;"Под ред. Д.А. Коршунова - 2-е изд., перераб. и доп. - К.:Будивзльнькк, 1988. - с.352 ил., стор.20).

Недоліком даної підпірної стінки є неможливість сприймати і перерозподіляти зрушуючі зусилля, що виникають у результаті роботи в умовах насування нестійких схилів і укосів, а також горизонтальних і вертикальних зсувах грунту при підроблені й осіданні. Ці обставини змушують робити більш масивними її плити, 20 що приводить до підвищення матеріалоємності підпірної стінки при незначному поліпшенні її роботи в складних умовах.

Задачею винаходу є удосконалення підпірної стінки шляхом оснащення лицьової плити контрфорсом, який розміщено з боку вільної поверхні, а також шляхом формування контактних поверхонь з порожнинами на контактній поверхні лицьової плити та на поверхні основи фундаментної плити, що дозволяє знизити піки 25 контактних напруг на поверхні лицьової плити підпірної стінки за рахунок рівномірного перерозподілу тисків у « грунті, що насувається, збільшити опір зрушенню по підошві підпірної стінки, крім того, у випадку додаткових нерівномірних деформацій підвалини, що діють на фундаментну плиту, поліпшити її роботу, що дозволяє підпірній стінці сприймати і рівномірно перерозподіляти зусилля від складних навантажень.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що підпірна стінка включає лицьову і фундаментну плити, со 30 причому лицьова плита має контактну і, паралельну їй, вільну поверхні. Відповідно до винаходу з боку вільної з поверхні лицьової плити розміщений контрфорс, а на її контактній поверхні та на поверхні основи фундаментної плити розміщаються опорні частини і порожнини, які чергуються, при цьому останні виконані у вигляді зрізаних о пірамід однакового розміру і спрямовані меншою основою усередину лицьової і фундаментної плит, при цьому се об'єм порожнин визначається по формулі: 2-вр МНК. (ВВ) ї-о ств'нН-В-Н) ИЙ (совонні зіпоу де м - об'єм порожнин; « 7Х.- зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально і - вертикально; с Я,- гранична несуча здатність грунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага . "» підпірної стінки;

В. повна глибина порожнин;

Ф 45 п- глибина впровадження грунту в порожнини; 5- абсолютна величина вимушеного зсуву грунту у розглянутій точці; о 8- фактична контактна площа опорних призматичних ділянок; й 50 Е- коефіцієнт запасу по контактній площі, який враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень;

Ше т - коефіцієнт тертя між грунтом і опорними призматичними ділянками; со Фр узагальнений коефіцієнт обліку форми об'єму призматичних ділянок і їх площі проекції по обвідних поверхнях опорних частин; 2 - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних частин; вн. --- Кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті Пп.

Для плавного сприйняття деформуючих дій від грунту, що зрушується, на лицьову плиту і деформуючих дій 60 від вертикального переміщення грунту на фундаментну плиту, бічні грані порожнин виконані округлими.

Для зниження діючих сил тертя на лицьовій плиті бічні грані порожнин покриті антифрикційним шаром.

Для ущільнення грунту засипання і для запобігання проникнення грунту в порожнини, на контурних поверхнях опорних частин розміщений лист пружнопідатливого матеріалу.

Для зниження витрат бетону, при незначних зрушеннях грунту на підроблюваних територіях І, ІМ типу, 65 замість контрфорсу у вигляді діафрагми використовують контрфорс у вигляді підкосу, для установки лицьової плити з контрфорсом у вигляді діафрагми фундаментна плита має паз.

Заявлений винахід ілюструється кресленнями, де на фіг.1 зображена підпірна стінка з контрфорсом у вигляді діафрагми ; на фіг.2 - вид А фіг. 1; на фіг. З - фрагмент Б фіг.1; на.фіг.4 - перетин А-А фіг. З; на фіг.5 - фрагмент В фіг.1; на фіг.б - перетин Б-Б фіг.5; на фіг.7 - фрагмент Г фіг.1; на фіг.8 -підпірна стінка з контрфорсом у вигляді підкосу.

Запропонована підпірна стінка складається з лицьової плити 1, що має порожнини 2 і опорні частини 3, на її контактній поверхні, а також контрфорс 4 на її вільній поверхні, і фундаментної плити 5, що має на поверхні основи порожнини 2 і опорні частини 3. Грунт засипання 6 і грунт підвалини 7 спрямований у порожнини 2, що мають форму зрізаних пірамід з основами 8 і бічними гранями 9. Бічні грані 9 і порожнини 2 утворюють 7/0 фактичні бічні поверхні опорних частин 3. Грані 9 утворюють ребра 10 у площині основ 8, що складають обвідну поверхню опорних частин 3. На вертикальних обвідних поверхнях опорних частин З, між грунтом 6, 7 і порожнинами 2, у залежності від типу грунтових умов і характеру деформацій, може бути розміщений лист пружнопідатливого матеріалу 11. Грунт 6 і грунт 7, спрямовані в порожнини 2, контактують з бічними поверхнями опорних частин З опорними призматичними ділянками 12 бічних граней 9 порожнин 2. На поверхні опорних /5 частин З може бути виконаний антифрикційний шар 13, що розміщується на поверхні підпірної стінки.

Заявлений винахід реалізується таким чином. З розвитком деформуючого навантаження, тобто з вертикальним і горизонтальним переміщенням грунту щодо підпірної стінки, після її установки, відбувається проникнення грунтів 6, 7 у порожнини 2. Відносно, вертикально побудованих, обвідних площин опорних частин З вертикального і фундаментного елементів підпірної стінки, діючі навантаження в звичайних інженерно-геологічних умовах являють собою активний бічний тиск грунту 6 зворотної засипки і тиск від власної ваги підпірної стінки. При цьому підпірна стінка знаходиться в стійкому рівноважному положенні, а площини опорних призматичних ділянок 12 пропорційні по глибині величинам ординат бічного тиску і вазі підпірної стінки, з розрахунком досягнення на контакті таких граничних опорів грунтів б, 7, при яких витримується її статично урівноважене положення. В умовах виявлення дій змушених горизонтальних і вертикальних зсувів ов Трунту, звичайні навантаження по фронту переміщення грунту 6, 7 трансформуються в лобовий пасивний тиск, а по напрямку переміщення викликають бічне тертя, причому у всіх випадках прикладаються до окремих опорних « частин З під кутом і по величині значно більше звичайного активного тиску грунтів 6, 7. При цьому збільшення контактного тиску на опорних призматичних ділянках 12 вище граничних значень у статиці неможливо і також приводить до того, що грунти 6, 7 які насуваються на контакті, пластично руйнуються і вільно переміщуються в со зо порожнини 2, доти, поки виявляються деформаційні впливи. Форма порожнин 2 (усічена піраміда) обумовлена тим, що є найбільш ефективною для ущільнення грунтів 6, 7. Грунти 6, 7, потрапляючи в порожнину в районі - нижньої основи піраміди і проходячи шлях до її верхньої основи, мимовільно ущільнюються. Після цього ю контактний тиск знижується до початкового рівня, тобто фактична зовнішня поверхня підпірної стінки обумовила роботу конструкції з постійним опором зрушуючим зусиллям нестійких схилів і укосів, що насуваються, а також ме) з5 на підроблюваних територіях з горизонтальним і вертикальним переміщенням грунту. со

З огляду на характер роботи підпірної стінки, необхідне посилення її конструкції по параметру сумарного горизонтального навантаження, що виникає на поверхні лицьової і фундаментної плит підпірної стінки від зсуву грунту. Даний параметр впливає на коефіцієнт запасу по контактній площі, що враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень, і визначається по формулі, що отримана виходячи з проведених дослідів і « обробки експериментальних даних: в с п еовая ван) :з» Т - їн 1-т. нич. 2 1 : б» де Т - сумарне горизонтальне навантаження, що виникає на поверхні лицьової і фундаментної плит підпірної стінки від зсуву грунту; (95) Е - гранична несуча здатність грунту, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки; сл 5 - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок; т - коефіцієнт тертя між грунтом і опорними призматичними ділянками; - е - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні «со призматичних ділянок на висоті п. т - коефіцієнт переведення контактних тисків у їхню проекцію на вісь, що рівнобіжна до обвідної поверхні опорних частин. в У свою чергу гранична несуча здатність грунту, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки запропонованої конструкції, істотно перевершує цей же параметр у прототипу і визначається по

Р» формулі, що отримана виходячи з проведених дослідів і обробки експериментальних даних: в- 2. М бп-8. Й (сосен віпе во де Кк - гранична несуча здатність грунту, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки;

М - зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально та вертикально; п - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних 65 частин; 8 - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок;

а - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті; т - коефіцієнт тертя між грунтом і опорними призматичними ділянками. Тоді визначення об'єму порожнин здійснюється по формулі, що відбиває залежність об'єму порожнин від величини зовнішнього нормального навантаження від горизонтального і вертикального переміщень грунту: у 2оф МНК. (ВАВ - М) спе Н-В- (совет віпод) де М - об'єм порожнин; 70. М - зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально і вертикально;

Е - гранична несуча здатність фунту, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки;

Н- повна глибина порожнин; п- глибина проникання грунту в порожнину; 5 - абсолютна величина вимушеного зсуву фунту в розглянутій точці; 5 - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок;

К - коефіцієнт запасу по контактній площі, що враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень; т - коефіцієнт тертя між грунтом і опорними призматичними ділянками;

Фр узагальнений коефіцієнт обліку форми об'єму призматичних ділянок і їхньої площі проекції по обвідних поверхнях опорних частин; п- коефіцієнт переведення контактних тисків у їхню проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних частин; а - кут, утворений площиною обвідних поверхонь опорних частин і дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті М. 29 Визначальний параметр ср отриманий у результаті чисельного моделювання для різних геометричних « співвідношень Н, й, 5, 2 з урахуванням незмінних фізико-механічних властивостей грунту.

Для бічних площин опорних частин З коефіцієнт запасу К приймається близьким до одиниці, а для нижніх площин опорних частин З цей коефіцієнт значно вищий, чим і забезпечується висока надійність експлуатації (ее) конструкції підпірної стінки.

Антифрикційний шар 13 на бічних гранях 9 порожнин 2 призначений, для зменшення сил лобового опору, що - особливо необхідно для захисту підпірних стінок від вимушених горизонтальних і вертикальних переміщень юю грунтів 6, 7. У запропонованому рішенні лобові навантаження знижуються до відомо низької границі за рахунок раціонального розкладання сил на бічних гранях 9 порожнин 2, завдяки їхній формі, у виді зрізаних пірамід, о

Відповідно коефіцієнту тертя антифрикційного шару 13, що забезпечує вільне переміщення грунту 6,7 углибину «0 порожнин 2 і віддалення його від напружених опорних призматичних ділянок 12.

Лист пружнопідатливого матеріалу 11 призначений для забезпечення на початкових стадіях навантаження попереднього обтиснення грунту 6, 7 та для забезпечення збереження порожнин 2 на бічних зовнішніх поверхнях « опорних частин З у період здійснення установки підпірної стінки на грунт 7 і зворотної засипки грунту 6, а також у ряді випадків для конструктивної організації антифрикційного шару 13. - с Порожнини 2 можуть бути різної глибини, замкнутими чи відкритими, розімкнутими. Основи 8 порожнин 2 ц можуть мати форми з різною кількістю сторін, які стикаються одна з одною. Антифрикційний шар 13 може бути "» виконаний у виді масляних розчинних сумішей або комплексних складів, наприклад, битумізованих емалей, а також у виді листових чи плівкових матеріалів. Антифрикційний шар 13 може бути виконаний на бічних гранях 9 по всій поверхні цілком або частково. Лист пружнопідатливого матеріалу 11 може бути виконаний з матеріалу,

Ге») що самознищується згодом чи розтягується під впливом масиву грунту, що переміщується. Лист пружнопідатливого матеріалу 11 може виконувати функцію антифрикційного шару 13. Крім цього, о антифрикційний шар 13 при виготовленні опорних частин З може виконувати функцію конструктивної с формотворної опалубки.

У початковий період зведення підпірної стінки, тобто якщо зовнішнє нормальне навантаження має мінімальне ї чи "нульове" значення, фактична контактна площа З опорних призматичних ділянок 10 і глибина й проникнення

ІЧ е) грунту 6,7 у порожнини 2 також мінімальні, а фактичний тиск у контакті по величині наближається до несучої здатності грунту при даному ступені його ущільнення. У процесі експлуатації підпірної стінки навантаження М пропорційно зростає, а разом з цим збільшується і глибина проникнення й, і фактична контактна площа 5 опорних частин 3. Після повного заповнення порожнин 2 лицьової плити 1 до роботи приєднується контрфорс 4, який протидіє зрушуючій силі грунту, що підпираємо.

Р У порівнянні з прототипом, заявлена підпірна стінка має змінену форму контактуючих поверхонь, є менш матеріалоємною і здатна знизити дії навантаження від горизонтального і вертикального переміщень грунту на її поверхні. Причому зниження витрат бетону опорних частин здійснюється не тільки за рахунок утворення бо порожнин, а також за рахунок зниження габаритів самих елементів відповідно до аналога, тобто в межах представленої підпірної стінки заощаджується не тільки бетон, але й арматурна сталь.

Запропонована підпірна стінка може бути використана для стабілізації нестійких схилів і укосів, а також на підроблюваних територіях І, ІІ, ПІ, ІМ груп і на просадних грунтах І типу.

Запропонована підпірна стінка відрізняється високою надійністю експлуатації в критичній ситуації 65 непередбаченого аварійного зростання горизонтального і вертикального силового навантаження. Це обумовлено самою роботою конструкції, тобто зі збільшенням навантаження опорні площі призматичних ділянок увесь час зростають, а тому об'єм порожнин рано чи пізно буде цілком заповнений грунтом, тоді опорна площа підпірної стінки значно зросте, а середній тиск при цьому зменшиться при досягнутому ступені ущільнення.

Однак після цього підпірна стінка не зможе працювати в режимі перерозподілу контактних тисків, а буде працювати як підпірна стінка з контрфорсом.

Claims (5)

1. Формула винаходу 70 1. Підпірна стінка, яка містить лицьову і фундаментну плити, причому лицьова плита має контактну і, паралельну їй, вільну поверхні, яка відрізняється тим, що з боку вільної поверхні лицьової плити розміщений контрфорс, а на її контактній поверхні та на поверхні основи фундаментної плити розміщують опорні частини і порожнини, які чергуються, при цьому останні виконані у вигляді зрізаних пірамід однакового розміру і спрямовані меншою основою усередину лицьової і фундаментної плит, при цьому об'єм порожнин визначають за 15 формулою: у 2, МОНАКО (ВА - М) спевН-В- НН) П-несово-ні віпо де М - об'єм порожнин; М - зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально і 2о вертикально; К - гранична несуча здатність грунту, при якій встановлюють і зберігають статичну рівновагу підпірної стінки; Н - повна глибина порожнин; й - глибина впровадження грунту в порожнини; - бсолютна величина вимушеного зсуву грунту у розглянутій точці; 5 - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок; « К - коефіцієнт запасу по контактній площі, який враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень; Її - коефіцієнт тертя між грунтом і опорними призматичними ділянками; Ффр- узагальнений коефіцієнт обліку форми об'єму призматичних ділянок і їх площі проекції по обвідних поверхнях опорних частин; (ее) п - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних м частин; А - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні 3 призматичних ділянок на висоті п. с
2. 2. Підпірна стінка за п. 1, яка відрізняється тим, що бічні грані порожнин виконані округлими.
3. 3. Підпірна стінка за п. 1, яка відрізняється тим, що бічні грані порожнин покриті антифрикційним шаром. (Се)
4. 4. Підпірна стінка за п. 1, яка відрізняється тим, що на контурних поверхнях опорних частин розміщений лист пружнопіддатливого матеріалу.
5. 5. Підпірна стінка за п. 1, яка відрізняється тим, що фундаментна плита має паз для установки лицьової « плити з контрфорсом.

   - . и? (о) (95) 1 -і ІЧ е) 60 б5