Пятница , 7 октября 2022

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Абсолютно ровный участок под строительство – большая удача. Однако большая часть из них всё же имеют уклон. Хорошо в случае, если незначительный, можно решить проблему невысокими террасами – устроить ступенчатый ландшафт с подпорными стенками. С большими перепадами высоты уже сложнее – поддерживающие грунт конструкции нужны более серьёзные.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Можно просто купить материал для их строительства: готовые блоки для подпорных стенок, габионы. Или применять для строительства менее специфичные, однако уже более доступные материалы: бетон, камень, в отдельных случаях кирпич или даже дерево. Рассмотрев функциональное назначение подпорных стенок сам собой напрашивается вывод:

  • Низкие подпорные стенки высотой до полуметра можно строить из подручных материалов, чаще всего они выполняют декоративную функцию, словно ограждение клумбы. Вместе с тем частенько применяется просто собственный вес, к примеру, невысокие стенки из крупного камня могу быть выложены «на сухую», не имея кладочного раствора.
  • Стены высотой около метра устраиваются с заглублением в землю. Как правило это треть высоты, здесь уже определённые требования к прочности, предполагается обязательное наличие дренажа.
  • Для подпорных стен высотой более метра в самостоятельном исполнении более технологично применять такие материалы как бетон и железобетон.

Понятно, что в данном случае не имея расчётов уже не обходиться. Нужно определить общие размеры сооружения более точно, чтоб заложить гарантию надёжности и долговечности, одновременно оптимизировать расходы на материалы, технику и людские ресурсы. Причём по окончанию строительства непременно потребуется защита бетонной конструкции или облицовка отделочным материалом.

Содержание статьи

  • 1 Расчет для подпорной стенки
    • 1.1 Выбор оптимального вида опорной стены
    • 1.2 Некоторые требования СНиП
    • 1.3 Исходные данные
    • 1.4 Нормативные и расчётные показатели грунта
  • 2 Подпорная стенка из бетона – изготовление
    • 2.1 Выемка грунта
    • 2.2 Укладка бетона
    • 2.3 Определимся с опалубкой
    • 2.4 Дренаж и отсыпка
  • 3 Опорная стенка из камня
  • 4 От начала до итога
    • 4.1 Похожие статьи

Расчет для подпорной стенки

При более детальном погружении в тему выясняется, что существуют стандарты, допуски и ограничения. А самое главное – методики и расчёта. Литература, откуда можно черпать информацию:

  • Это в первую очередь СНиП – регламентированию подпорных стен отведён целый раздел.
  • Его дополняет Справочное пособие к СНиП – это уже более развёрнутая информация, на которую ориентируются проектировщики, основа для программ и калькуляторов. Называется «Проектирование подпорных стен и подвалов».
  • Хорошо подана информация в «Технических указаниях по проектированию подпорных стен для транспортного строительства» и учебнике «Расчёт подпорных стен» Клейна за 64 год.

Всё остальное это сайты по ландшафтному дизайну – прежде всего самостоятельного строительства это поверхностная, часто противоречивая информация. В основном она касается декорирования рельефа и «обыгрывания» незначительных перепадов высоты – больше про дизайн подпорных стенок.

Выбор оптимального вида опорной стены

Вообще для организации укрепления перепадов высоты рельефа местности используются различные виды опорных стен и устроены они принципиально разными способами:

  • Свайным методом.
  • Массивные стены – армированные, неармированные.
  • Уголковые консольные.

Тем не менее для устройства бетонных свай и шпунтов требуется спецтехника. Нам же нужна конструкция подпорной стенки для изготовления своими руками.

Железобетонные конструкции конечно «изящней» массивных, тоньше – их поперечный разрез похож на угол. При поверхностном осмотре создаётся впечатление, что изготовление потребует значительно меньших затрат. При повышенной степени механизации так и есть. Однако для собственного изготовления ситуация несколько иная:

  • Расчёты для них требуются более объёмные – нужно довольно точно рассчитать возможности экономии бетона за счёт арматуры. В случае, если закладывать большой запас прочности именно в бетон – теряется смысл её использования.
  • Помимо этого, сильно повышаются требования к качеству работ – обязательный контроль защитного слоя, тщательная штыковка или вибрирование.
  • Как следствие – получаем повышенные требования к устройству опалубки.

Это только то, что «на поверхности», устройство подпорных стенок только с виду кажется простым. Несоблюдение даже одного из этих требований – критично, вместе с тем ещё и не всегда возможно в самостоятельном исполнении. По этой причине нами и выбрана массивная стена.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Некоторые требования СНиП

Для ведения подобных работ помимо экономической целесообразности важнейшее условие – прочность. Потому основа расчёта – требования норм и правил строительства. Ими регламентированы раздельные минимальные характеристики подпорных стен и положение элементов:

  • Минимально допустимая глубина заложения основания – так называемой подошвы – 60 см.
  • Её ширина прежде всего расчётов предполагается в рамках 0.5 – 0.7 от полной высоты всей стены.
  • Уклон нижней плоскости основания – заглубление в сторону «горы» – 12.5 см на погонный метр (способствует устойчивости стены к сдвигу).
  • Любой наименьший размер ширины, толщины для поперечного сечения «массивной» бетонной конструкции, к примеру, верхний срез – не тоньше 40 см.

Помимо этого, регламентируется устройство дренажа – их 3 вида: продольный, поперечный и комбинированный.

Исходные данные

Начнём с того, что стоит задача установить подпорную стену, средняя высота перепада уровня почвы 130см. Для подобных условий, отталкиваясь от минимальной глубины залегания основания, рекомендуемая общая высота стены – 2 м (надземная и подземная части вместе). Тем самым определились основные габаритные размеры.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Сразу необходимо отметить, что самостоятельный расчет подпорной стенки происходит методом подбора – принимаются оптимальные размеры, считаются характеристики стены. В случае, если не соблюдается условие устойчивости – увеличиваются необходимые размеры и проводится новый расчёт. В случае, если запас устойчивости слишком большой – размеры уменьшаются и всё перещитывается еще раз. Понятно, что на устойчивость влияют размеры основания стены.

Габаритные размеры подпорной стены, затраты на их создание, с целью оптимизации расходов просчитывались отдельно и для железобетонной, и для бетонной – массивной конструкции не имея арматуры. Их устойчивость к сдвигу, изменению положения – одинакова. Для каждого вида стен нужен разный объём земляных работ. Хотя ради справедливости необходимо отметить – в случае, если точное, конкретное положение стены ничем не ограничено, то в начальном этапе затраты на земляные работы можно понизить, при выборе чуть меньше грунта. В этом варианте предполагается дополнительная подсыпка после проведения работ.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Помимо этого, вычислены экономические затраты для возведения 1 погонного метра стены.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Очевидно, что в конкретном случае массивная подпорная стенка из бетона не только значительно проще в изготовлении, однако и дешевле. Это особенно заметно при большой длине всей конструкции.

Тем не менее ещё ни разу не упоминалось о грунтах, точнее об их свойствах и параметрах. Возводится подпорная стенка на даче, где инженерно-геодезические изыскания проводились ранее, ещё при строительстве фундамента дома. Конечно, не конкретно в этом месте, однако на незначительном удалении основная часть грунта – суглинок. По этой причине, руководствуясь справочной таблицей пособия СНиП, находим параметры для соответствующего вида грунта.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Нормативные и расчётные показатели грунта

Далее по формулам из чего же пособия указанные нормативные значения нужно пересчитать под свой грунт. Получить значения для предельных состояний – т.е. с учётом коэффициентов запаса:

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Для повышения точности расчёта сторона стены, которая в последствии будет балкой для грунта условно делится на 2 плоскости:

  • Опорная плоскость тела стены – вертикальная, это положение удобно для правильного монтажа и контроля положения опалубки.
  • Боковая плоскость основания – наклонная, это запланировано против самопроизвольного осыпания грунта в период работ.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Для основной опорной плоскости считаем коэффициент непосредственного давления грунта на подпорную стенку в горизонтальном направлении. Следом, угол уклона для поверхности скольжения с учётом препятствующего трения, которое снижает активное действие грунта на стену и как следствие повышает её устойчивость.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Для актуализации расчётов в регионах с разной сейсмичностью учитывается коэффициент горизонтального давления грунта. И вычисляется интенсивность воздействия горизонтального активного давления грунта в нижней части опорной стены – там, где бетонная стенка установлена на фундамент.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Основная опорная плоскость тела стены принимает на себя основные нагрузки. Опорная плоскость основания стены значительно меньшей площади, однако её глубина залегания безусловно тоже имеет значение. Исключать её из расчётов нельзя, по этой причине считаем всё также, как это делали для основной опорной плоскости стены.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

По итогам расчётов можно наглядно отобразить влияние глубины на силу горизонтального давления грунта:

  • Красная составляющая графика – зависимость для основной опорной плоскости стены. Причём очень значительная его часть в отрицательной области значений. Обратного эффекта конечно нет – грунт не способен «тянуть» за собой стенку. Это обусловлено свойствами конкретного грунта – суглинка. Глубина залегания влияет на его устойчивое состояние посредством собственных связных сил. Естественно, что для любого другого грунта зависимость будет другой.
  • Синяя часть графика – иллюстрация влияния на ещё более заглублённую часть стены – её основание. 
    Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Возможно, процесс предыдущих расчётов кажется несколько размытым, а мотивация неясной, тем не менее они необходимы для вычисления более понятного значения – сдвигающей силы, действующей на подпорную стенку, зависящей от массы грунта.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Для хоть какого-то упрощения расчётов условно принято отсутствие дополнительной нагрузки на грунт сверху. Т.е. рассчитана сдвигающая сила только веса самого грунта. Результат – 21.69 кН. получается, что к 1 погонному метру стены высотой 1.3 м приложено давление 2.1 тонны.

Вычислив сдвигающую силу, далее необходимо получить значение силы, удерживающей подпорную стену. И понять актуальность параметров стены, их соответствие и достаточность для её устойчивости. Один из основополагающих параметров – масса стены. Для чего необходимо вычислить площадь поперечного сечения подпорной стенки (разбив её чертеж на простые геометрические фигуры, вычисление площади которых элементарно), и умножить на среднее значение плотности для тяжёлого бетона – 2300кг/ м³. Получим массу одного погонного метра подпорной стенки.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Далее высчитаем удерживающую силу. Она создаётся пассивным сопротивлением грунта, ведь основание заглубляется в грунт по норме СНиП как минимум на 60 см, а значит в какой-то мере сдерживается им от сдвига.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Нужно получить комплексное значение – полную, суммарную удерживающую силу подпорной стены, для сравнения с полученным значением сдвигающей силы, учитывая и коэффициенты запаса.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Так сказать – наступил момент истины. Расчёты показали, что силы, способствующие сдвигу стены меньше удерживающих её сил. Значит стена устойчива – не подвержена сдвигу. Что и должно быть непременным результатом, в противном случае начинать строительство по этим параметрам и смысла не имеет – необходимо снова подбирать более подходящие размеры для основания.

Тем не менее СНиП и пособие по проектированию предполагает и дальнейшие вычисления:

  • Проводится расчёт возможного изменения положения стены – сдвигов, вызванных другими причинами, речь идёт о наклоне, заваливании, предпосылках к опрокидыванию. Однако в данном случае возрастает пассивное давление грунта, способствующее устойчивости стены.
  • Рассчитывается прочность конструкции. В нашем конкретном примере запас прочности оказался очень значительным, даже создающим общее впечатление, что в некоторой степени можно «облегчить» конструкцию.

Разбираясь дальше уже велик соблазн провести полный расчёт для железобетонной конструкции. Однако от неё мы изначально отказались по причине повышенных требований к качеству исполнения. Это не значит, что заблаговременно планируется «халатное» отношение к работе. Просто небольшая случайная неточность, к примеру, в положении арматуры поспособствует началу необратимого разрушения подпорной стены.

Подводя итоги расчёта отметим, что при наших условиях и принятых габаритных размерах: высота подпорной стенки до 2 м, а ширина основания не менее половины стены – при соблюдении других регламентированных параметрах оно проходит по прочности.

Верхняя часть стены – не менее 40 см, вместе с тем утолщается к основанию с уклоном 3:1 (3 части высоты на 1 часть в горизонтали) – элемент также соответствует необходимой прочности.

Подпорная стенка из бетона – изготовление

Подобрав геометрические размеры стены и подтвердив расчётами их актуальность начинаем её возведение. Подпорную стенку из бетона целесообразно строить секциями. Это в значительной мере облегчает монтаж, и снижает расходы на опалубку – одну и туже мы будем неоднократно переставлять.

Выемка грунта

Как и предполагалось, при ручной копке грунт не осыпается при соблюдении небольшого уклона от отвеса. Попытки отрезать земляной откос круче заканчивались обвалом.

Выкопав котлован, к нему желательно сделать удобный аспект, а чтоб предотвратить осыпание земли, его можно опалубить по периметру. Вместе с тем установка опалубки в горизонт автоматически задаёт «правильную» поверхность основания. Это хорошо подходит, в случае, если подпорная стенка на уклоне.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Начинаем подготовку к укладке бетона. Поскольку грунт – суглинок, нужно выстелить геотекстиль с запасом на откос, и щебнем отсыпать подушку.

Укладка бетона

Конечно, бетонировать основание и стену лучше за Один раз. Толща бетона большая, по этой причине дает возможность существенно снизить количество воды для замеса. Это даёт возможность залить фундамент, выждать время чтоб захряс бетон и сразу продолжить заливку тела стены – не откладывая на последующие дни, результат – монолитная подпорная стенка. Однако в разы повышаются требования к прочности опалубки. Её пришлось значительно укрепить, снизу смонтировать подобие «обвязки», чтоб получит возможность установить и задавить грузом – темп работ существенно увеличился.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Однако к этому пришли не сразу, на первых секциях в основание вязали арматуру, для прочной связи со стеной – она заливалась отдельно.

Определимся с опалубкой

В качестве материала для щитов самое лучшее подходит фанера, даже стандартные размеры позволяют опалубить значительные площади.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Располагая её в горизонтальном или вертикальном положении можно получить на практике любую высоту стены, разумную для самостоятельного строительства. Размер 152.5 х 152.5 см. применялся в нашем случае, как достаточный по высоте и наиболее удобный для работы формат – толщина подпорной стенки тоже значительная. Сразу отметим, что для удобства загрузки, штыкования при высоте более 1.5 м. – фронтальную стенку лучше наставлять по мере заполнения опалубки бетоном. Что ещё нужно предусмотреть:

  • Собирая опалубку тела стены внизу крепим «закладную» – пластиковую трубу d-50 мм. Одной на секцию шириной 1.5 м ориентируясь на нормы СНиП более чем достаточно.
  • Для устойчивой связи с последующей секцией, в основание и тело стены по мере заполнения бетоном необходимо выполнить армирование – заложить прутки арматуры длиной от 0.5-1 м. Отверстия под них в боковой стенке опалубки быть должны достаточными для её демонтажа.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Сняв опалубку нужно выполнить гидроизоляцию бетона – всех доступных на данный момент поверхностей, однако в последствии контактирующих с грунтом.

Дренаж и отсыпка

В принципе секция готова к обратной отсыпке, однако необходимо создать условия для дренажа. Мы уже предусмотрели в теле стены окна – поперечный дренаж подпорной стенки. Чтоб обеспечить его эффективность разворачиваем и достилаем геотекстиль, отсыпку начинаем достаточными слоями щебня и песка.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Продолжаем обратную отсыпку песком, щебнем или песчано-гравийной смесью. Чтоб предотвратить давление на стену нужны именно инертные, не зависимые от влаги материалы. Не применяем для чего вынутый грунт, тем более, что у нас это неудачный для дренажа суглинок.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Подводя итоги необходимо отметить, что из бетона строить подпорные стены сравнительно дорого. По этой причине для менее ответственных случаев и участков, к примеру, при меньшей высоте, можно рассмотреть альтернативу – это кладка из камня. Тем более, в случае, если он легко доступен.

Опорная стенка из камня

Тем не менее, чтобы не строить наугад, а ориентироваться на стандарты применим принцип расчёта для массивной подпорной стенки. В какой-то степени технологии схожи – отсутствие арматуры в бетоне, ставка на массу сооружения. Вместе с тем основание целесообразно выполнить всё же бетонным, а тело стены – из камня. В таком случае условие устойчивости подпорной стены хотя и с погрешностью, однако можно считать аналогично, однако прочность будет отличаться уже значительно – необходимо заложить запас:

  • Увеличить толщину стены. В разумных пределах, однако это не повредит.
  • Применять арматуру. В основание уже непременно монтировать арматурный каркас для связи с телом стены.

При соблюдении условий качественной укладки камня: обеспыливание, смачивание поверхности, соблюдение перевязки – подпорная стенка из камня получается достаточно прочной. И с высокой долей вероятности сможет противостоять нагрузкам.

Подпорная стенка своими руками: расчет и устройство

Остальные условия: применение геотекстиля, подушка под основание, устройство дренажа, гидроизоляция, материалы обратной отсыпки – не меняются.

От начала до итога

Очевидно, что подпорная стенка на участке наслаждение недешёвое. Смета в любом случае будет значительной. Частично вопрос решается самостоятельным выполнением работ. Однако для чего нужна тщательная подготовка – даже методика расчётов непростая, не говоря уже об общем объёме работ.

Однако усилия стоят того. Помимо визуальной привлекательности значительно повысится уровень комфорта на участке, а главное исчезнут предпосылки для разрушения построек – ведь в основном для чего всё и затевается.

Подпорная стена. Как сделать, какие могут быть.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.