Підпірна стінка

1 Збірна залізобетонна підпірна стінка кутикового типу, що містить лицьову і фундаментну плити, яка відрізняється тим, що на вертикальній поверхні лицьової плити, з боку дії ґрунту засипки, розміщують опорні частини і порожнини, що чергуються, при цьому порожнини виконані у вигляді усічених пірамід однакового розміру і спрямовані великою основою у бік ґрунту, при цьому об'єм порожнин визначають за формулою v _ 2- Ю ф -М-Н-(К-(5 + п)-п) п • R • (Н - 5 - h) • [1 + (cos a + f sin а)]' де V - об'єм порожнин, N - зовнішнє нормальне навантаження відносно огинаючих поверхонь опорних частин, що діє горизонтально, R - гранична несуча здатність ґрунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки, Н - повна глибина порожнин, h - глибина впровадження ґрунту в порожнини, 5 - абсолютна величина вимушеного зсуву ґрунту засипки у розглянутій точці, S - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок, К - коефіцієнт запасу по контактній площі, який враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень, f - коефіцієнт тертя між ґрунтом і опорними призматичними ділянками, Ю - узагальнений коефіцієнт обліку форми об'єму ф призматичних ділянок і їх площі проекції по обгинаючих поверхнях опорних частин, п - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних частин, а - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті h 2 Збірна залізобетонна підпірна стінка кутикового типу за п 1, яка відрізняється тим, що бічні грані порожнин покриті антифрикційним шаром 3 Збірна залізобетонна підпірна стінка кутикового типу за п 1, яка відрізняється тим, що на поверхні опорних частин між порожнинами і ґрунтом засипки розміщений лист пружнопіддатливого матеріалу CO (О Винахід відноситься до будівництва, зокрема, до зведення підпірних стінок, що використовують для стабілізації нестійких схилів та укосів, а також на підроблених територіях з горизонтальним переміщенням ґрунту Аналогом винаходу по своїй суті є цегляна підпірна стінка (див книгу Справочник 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 Будивэльнык, 1988 с 352 ил , стор 22) Недоліком цегляної підпірної стінки є трудомісткий процес и зведення (ручна цегляна кладка), конструкція підпірної стінки недостатньо міцна і стійка до ЗОВНІШНІХ факторів і дії зрушуючої сили від активного тиску ґрунту, що приводить до обмежень підпірної стінки по висоті З відомих технічних рішень, найбільш близьким до запропонованого винаходу, обраному як прототип, є збірна залізобетонна підпірна стінка кутикового типу, що включає лицьову і фундаментну плити, (див книгу Справочник проектировщика сооружений ВШ Козлов, В Д Альшиц, А Н Аптекман и др , Под ред Д А Коршунова - 2-е изд, перераб и доп - К Будивэльнык, 1988 - с 352 ил , стор 20) Недоліком даної підпірної стінки є неможливість опору додатковим зрушуючим зусиллям, що виникають у результаті роботи в умовах насування нестійких схилів та укосів, а також горизонтальних переміщень ґрунту при підроблені, ці обставини змушують робити більш масивними її частини, що приводить до підвищення матеріалоємкості підпірної стінки при незначному поліпшенні и роботи в складних умовах Задачею винаходу є удосконалення збірної залізобетонної підпірної стінки кутикового типу шляхом формування контактних поверхонь з порожнинами на лицьовій плиті з боку ґрунту, що дозволяє знизити контактні напруги на поверхні підпірної стінки за рахунок повного використання розвитих на них сил тертя й утворення рівномірно ущільненого ґрунту з високим рівнем тиску всіх контактуючих із ґрунтом призматичних ділянок підпірної стінки Поставлена задача вирішується за рахунок того, що збірна залізобетонна підпірна стінка кутикового типу складається з лицьової та фундаментної плит ВІДПОВІДНО ДО винаходу на вертикальній поверхні лицьової плити, з боку дії ґрунту засипки, розміщуються опорні частини та порожнини, що чергуються, при цьому порожнини виконані у вигляді усічених пірамід однакового розміру, спрямованих більшою основою у бік ґрунту, при цьому об'єм порожнин визначається по формулі 62713 ретин А-А фіг 2, на фіг 4 - фрагмент Б фіг 1 Запропонована підпірна стінка включає опорні частини 1, фундаментну плиту 2, лицьову плиту З, що має порожнини 4 у напрямку зрушуючої дії ґрунту Ґрунт засипки 5, спрямований у порожнині 4, що мають форму усічених пірамід, з основами 6 і бічними гранями 7 БІЧНІ грані 7 і порожнини 4 складають фактичні бічні поверхні опорних частин 1 Грані 7 утворять ребра 8 у площині основ 6, що складають обвідну поверхню опорних частин 1 На вертикальних обвідних поверхнях опорних частин 1, між гранями 5 і порожнинами 4, може бути розміщений лист пружнопідатливого матеріалу 9 Ґрунт 5, спрямований у порожнині 4, контактує з бічними поверхнями опорних частин 1 опорними призматичними ділянками 10 бічних граней 7 порожнин 4 На поверхні опорних частин може бути виконаний антифрикційний шар 11, що розміщений на бічній поверхні підпірної стінки 2-Юф -N-H-(K-(5+h)-hJ n-R-(H-5-h)-[i + (cosa + f sina)] 1 де V - об'єм порожнин, N- зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально, R - гранична несуча здатність ґрунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки, Н - повна глибина порожнин, h - глибина впровадження ґрунту в порожнини, 5 - абсолютна величина вимушеного зсуву ґрунту засипки у розглянутій точці, S - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок, К - коефіцієнт запасу по контактній площі, який враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень, f - коефіцієнт тертя між ґрунтом і опорними призматичними ділянками, Ю - узагальнений коефіцієнт обліку форми ф об'єму призматичних ділянок і їх площі проекції по обвідних поверхнях опорних частин, п - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних частин, a - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті h Для зниження діючих сил тертя бічні грані порожнин покриті антифрикційним шаром Для ущільнення ґрунту засипки біля приопорних і опорних ділянок на контурних поверхнях опорних частин між порожнинами і ґрунтом розміщений лист пружнопідатливого матеріалу Заявлений винахід ілюструється малюнками, де на фіг 1 зображено підпірну стінку зі збірних частин, на фіг 2 - фрагмент А фіг 1, на фіг 3 - пеV= Заявлений винахід реалізується таким чином Відносно, вертикально побудованих обвідних площин опорних частин 1 лицьової плити 3 підпірні стінки , навантаження, що діють в звичайних інженерно-геологічних умовах, являють собою активний бічний тиск ґрунту 5 зворотного засипання При цьому підпірна стінка знаходиться в стійкому рівноважному положенні, а площини опорних призматичних ділянок 10 пропорційні по глибині величинам ординат бічного тиску, з розрахунком досягнення на контакті таких граничних опорів ґрунту 5, при яких зберігається його статично урівноважене положення В умовах виявлення дій вимушених горизонтальних зсувів ґрунту, звичайні навантаження по фронті переміщення ґрунту 5 трансформуються в лобовий пасивний тиск, а по напрямку переміщення викликають бічне тертя, причому у всіх випадках прикладаються до окремих опорних частин 1 під кутом і по величині значно більше звичайного активного тиску ґрунту 5 При цьому збільшення контактного тиску на опорних призматичних ділянках 10 вище граничних значень у статиці неможливо і також приводить до того, що ґрунт 5, що насувається на контакті, пластично руйнується і вільно переміщається в порожнині 4, доти, поки виявляються деформаційні впливи Форма порожнин (усічена піраміда) обумовлена тим, що є найбільш ефективною для ущільнення ґрунту Ґрунт, потрапляючи в порожнину в районі нижньої основи піраміди і проходячи шлях до и верхньої основи, мимовільно ущільнюється Після ЦЬОГО контактний тиск знижується до початкового рівня, тобто фактична зовнішня поверхня підпірної стінки обумовила роботу конструкції з постійним опором зусиллям, що зрушують, нестійких схилів і укосів, що насуваються З огляду на характер роботи підпірної стінки, необхідне підсилення її конструкції по параметру сумарного горизонтального навантаження, що виникає на площині лицьової плити підпірної стінки від зсуву ґрунту, 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 ДОСВІДІВ і обробки експериментальних даних 62713 cosa + f-R-S sma m де Т - сумарне горизонтальне навантаження, що виникає на площині лицьової плити підпірної стінки від зсуву ґрунту, R - гранична несуча здатність ґрунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки, S - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок, f - коефіцієнт тертя між ґрунтом і опорними призматичними ділянками, a - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті h m - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на вісь, яка паралельна до обвідної поверхні опорних частин У свою чергу гранична несуча здатність ґрунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки запропонованої конструкції, істотно перевершує цей же параметр у прототипу і визначається по формулі, що отримана виходячи з проведених ДОСВІДІВ і обробки експериментальних даних 2-М — Г n - S -[1+ 7 ( c o s a \ 1 , + f s m a j j де R - гранична несуча здатність ґрунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки, N - зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально, п - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних частин, S - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок, a - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті h f - коефіцієнт тертя між ґрунтом 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 зрушення ґрунту 2-Юф -N-H-(K-(5+h)-hJ V= n-R-(H-5-h)-|i + (cosa + f sina)] 1 де V - об'єм порожнин, N- зовнішнє нормальне навантаження відносно обвідних поверхонь опорних частин, що діє горизонтально, R - гранична несуча здатність ґрунту засипки, при якій встановлюється і зберігається статична рівновага підпірної стінки, Н - повна глибина порожнин, h - глибина впровадження ґрунту в порожнини, 5 - абсолютна величина вимушеного зсуву ґрунту засипки у розглянутій точці, S - фактична контактна площа опорних призматичних ділянок, К - коефіцієнт запасу по контактній площі, який враховує можливі зміни розрахункових силових навантажень, f - коефіцієнт тертя між ґрунтом і опорними призматичними ділянками, Ю - узагальнений коефіцієнт обліку форми ф об'єму призматичних ділянок і їх площі проекції по обвідних поверхнях опорних частин, п - коефіцієнт переведення контактних тисків у їх проекцію на нормальну вісь до обвідної поверхні опорних частин, a - кут, утворений обвідною площиною опорних частин та дотичною площиною, що проведена до поверхні призматичних ділянок на висоті h Визначальний параметр Ю отриманий у реф зультаті чисельного моделювання для різних геометричних співвідношень Н, п, 5, а з урахуванням незмінних фізико-механічних властивостей ґрунту Для бічних площин опорних частин 1 коефіцієнт запасу приймається близьким до одиниці Антифрикційний шар 11 на бічних гранях 7 порожнин 4 призначений, для зменшення сил лобового опору, що особливо необхідно для захисту підпірних стінок від вимушених горизонтальних переміщень ґрунту 5 засипки У запропонованому рішенні лобові навантаження знижуються до відомо низької границі за рахунок раціонального розкладання сил бічних граней 7 порожнин 4, завдяки їх формі, у вигляді усічених пірамід, ВІДПОВІДНО коефіцієнту тертя антифрикційного шару 11, що забезпечує вільне переміщення ґрунту 5 у глибину порожнин 4 і віддалення його від напружених опорних призматичних ділянок 10 Лист пружнопідатливого матеріалу 9 призначений для забезпечення на початкових стадіях навантаження попереднього обтиснення пухкого верхнього шару ґрунту 5 засипки, для забезпечення збереження порожнин 4 на бічних ЗОВНІШНІХ поверхнях опорних частин 1 у період здійснення зворотного засипання ґрунту 5, а також у ряді випадків для конструктивної організації антифрикційного шару 11 Порожнини 4 можуть бути різної глибини, замкнутими чи відкритими, розімкнутими Основи 6 порожнин 4 можуть мати форму з різною КІЛЬКІСТЮ сторін, що стикаються один з одним Антифрикційний шар 11 може бути виконаний у виді масляних розчинних сумішей чи комплексних складів, наприклад, битумізованих емалей, а також у виді листових чи плівкових матеріалів Антифрикційний шар 11 може бути виконаний на бічних гранях 7 по всій поверхні цілком чи частково Лист пружнопідатливого матеріалу 9 може бути виконаний з матеріалу, що самознищується згодом чи розтягується під впливом масиву ґрунту, що переміщується Лист пружнопідатливого матеріалу 9 може виконувати функцію антифрикційного шару 11 Крім цього, антифрикційний шар 11 при виготовленні опорних частин 1 може виконувати функцію конструктивної формотворної опалубки У початковий період зведення опорної стінки, тобто якщо зовнішнє нормальне навантаження має мінімальне чи "нульове" значення, фактична контактна площа S опорних призматичних ділянок 10 і глибина h проникнення ґрунту 5 у порожнині 4 також мінімальні, а фактичний тиск у контакті по величині наближається до несучої здатності ґрунту засипки при даному ступені ущільнення ґрунту У процесі експлуатації підпірної стінки навантаження N пропорційно зростає, а разом з цим збільшується і глибина проникнення h, і фактична контактна площа S опорних частин 1 У порівнянні з прототипом, заявлена підпірна стінка забезпечує зниження її матеріалоємності і дії навантаження від контактуючого ґрунту на и поверхні Причому зниження витрат бетону опорних частин здійснюється не тільки за рахунок утворення порожнин, а також за рахунок зменшення габаритів самих частин 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, 62713 8 а також на підробляємих територіях з горизонтальним переміщенням ґрунту, при цьому фундаментна плита може бути уніфікованою конструкцією, а застосування запропонованої лицьової плити, забезпечить надійну роботу даного спорудження Запропонована підпірна стінка відрізняється високою надійністю експлуатації в критичній ситуації непередбаченого аварійного зростання 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 ґрунтом, 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 і продовжує працювати аналогічно прототипові Аз. А т м w /м Комп'ютерна верстка О Воробей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119