Проектирование подпорных стен и стен подвалов из бетона в промышленном и гражданском строительстве: практическое руководство.

РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПОДПОРНЫХ СТЕН И СТЕН ПОДВАЛОВ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций НТС ЦНИИПромзданий.

Этот документ разработан в соответствии с разделами II-15-74* и II-91-77** СНиП и включает в себя ключевые концепции для проектирования и расчета подпорных стен из монолитного и сборного железобетона. В нем представлены примеры расчетов и таблицы с необходимыми коэффициентами, которые упрощают процесс расчета. Кроме того, документ содержит рекомендации для расчета стен подвалов как промышленных, так и гражданских зданий.

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.01-83, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.09.03-85. — Примечания изготовителя базы данных.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Руководство разработано ЦНИИПромзданий Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Н.А.Ушаков, А.М.Туголуков, инженеры И.Д.Залещанский, Ю.В.Фролов, С.В.Третьякова) — разд.1-9, прил.1-5 при участии институтов: НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР (д-р техн. наук Е.А.Сорочан, кандидаты техн. наук А.В.Вронский, А.С.Снарский) — разд.5 и 6; Киевского Промстройпроекта Госстроя СССР (инженеры В.А.Козлов, С.И.Савускан) — разд.2, 3, 7, прил.4; Гипроречтранса Минречфлота РСФСР (д-р техн. наук В.Б.Гуревич, канд. техн. наук В.Э.Даревский, инж. М.А.Орлова) — разд.5 и 6 и Фундаментпроекта Минмонтажспецстроя СССР (инженеры В.К.Демидов, М.Л.Моргулис, И.С.Рабинович) — разд.6, 8, 9, прил. 2.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Руководство распространяется на проектирование гравитационных подпорных стен для промышленного и гражданского строительства, возводимых на естественных основаниях, а также на проектирование стен подвалов промышленных и гражданских зданий.

1.2. Руководство не распространяется на проектирование подпорных стен магистральных дорог, гидротехнических сооружений, подпорных стен специального назначения (противооползневые, противообвальные и др.), а также на проектирование подпорных стен, предназначенных для строительства в особых условиях (на вечномерзлых, набухающих, просадочных грунтах, на подрабатываемых территориях и др.).

1.3. Проектирование подпорных стен и стен подвалов должно осуществляться на основании:

чертежей генерального плана (горизонтальная и вертикальная планировка);

отчета об инженерно-геологических изысканиях;

технологического задания, содержащего данные о нагрузках и при необходимости особые требования к проектируемой конструкции, например, требования по ограничению деформаций и др.

1.4. Конструкция подпорных стен и стен подвалов должна устанавливаться по данным сравнения вариантов, исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, а также с учетом условий эксплуатации конструкций.

1.5. Подпорные стены, сооружаемые в населенных пунктах, следует проектировать с учетом архитектурных особенностей этих пунктов.

1.6. При проектировании подпорных стен и стен подвалов должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом, а также отдельных элементов его на всех стадиях возведения и эксплуатации.

1.7. Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям индустриального изготовления их на специализированных предприятиях.

Целесообразно укрупнять элементы сборных конструкций, насколько это позволяют грузоподъемность монтажных механизмов, а также условия изготовления и транспортирования.

1.8. Для монолитных железобетонных конструкций следует предусматривать унифицированные опалубочные и габаритные размеры, позволяющие применять типовые арматурные изделия и инвентарную опалубку.

1.9. В сборных конструкциях подпорных стен и стен подвалов конструкции узлов и соединений элементов должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.

1.10. Проектирование конструкций подпорных стен и стен подвалов при наличии агрессивной среды должно вестись с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП III-23-76*.

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.04.03-85. — Примечание изготовителя базы данных.

1.11. Проектирование мер защиты железобетонных конструкций от электрокоррозии должно производиться с учетом требований СН 65-76* «Инструкция по защите железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами».

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.03.11-85 . — Примечание изготовителя базы данных.

1.12. При проектировании подпорных стен и стен подвалов следует, как правило, применять унифицированные типовые конструкции.

Проектирование индивидуальных конструкций подпорных стен и стен подвалов допускается в тех случаях, когда параметры и нагрузки для их проектирования превосходят параметры и нагрузки для типовых конструкций, либо когда применение типовых конструкций невозможно исходя из местных условий осуществления строительства.

1.13. В Руководстве рассматриваются подпорные стены и стены подвалов при засыпке их однородным грунтом.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДПОРНЫХ СТЕН

2.1. В зависимости от принятого конструктивного решения подпорные стены могут возводиться из железобетона, бетона, бутобетона и каменной кладки.

2.2. Выбор материала для подпорных стен обусловливается технико-экономическими соображениями, требованиями долговечности, условиями производства работ, наличием местных строительных материалов и средств механизации.

2.3. Железобетонные и бетонные подпорные стены рекомендуется проектировать из бетона проектной марки по прочности на сжатие:

для сборных железобетонных конструкций — М 200, М 300, М 400;

для монолитных железобетонных и бетонных конструкций — М 150, М 200.

Предварительно напряженные железобетонные конструкции следует преимущественно проектировать из бетона марки М 300, М 400, М 500, М 600. Для бетонной подготовки следует применять бетон марки М 50 и М 100.

2.4. Для кирпичных подпорных стен следует применять хорошо обожженный красный кирпич марки не ниже М 200 на растворе марки не ниже М 25, а при очень влажных грунтах — не ниже М 50. Применение силикатного кирпича не допускается.

2.5. Бутовая и бутобетонная кладка для подпорных стен должна быть выполнена из камня марки не ниже 150-200 на портландцементном растворе марки не ниже 50.

2.6. Для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, в проекте должна быть оговорена марка бетона по морозостойкости.

Проектная марка бетона по морозостойкости для железобетонных конструкций подпорных стен назначается в зависимости от температурного режима их эксплуатации в соответствии с табл.1. Температурный режим эксплуатации устанавливается исходя из значения расчетной зимней температуры наружного воздуха в районе строительства.

Таблица 1

Температурный режим эксплуатации подпорных стен	Минимальная проектная марка бетона по морозостойкости
Ниже: -40 °С	Мрз 150
от -20 °С до -40 °С вкл.	Мрз 75
от -5 °С до -20 °С вкл.	Мрз 50

Примечание. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства.

Требования к бутобетону и каменной кладке по морозостойкости предъявляются те же, что и к бетонным и железобетонным конструкциям.

2.7. Для армирования железобетонных конструкций, выполняемых без предварительного напряжения, следует применять стержневую горячекатаную арматурную сталь периодического профиля классов A-III и A-II по ГОСТ 5781-75. Для монтажной (распределительной) арматуры допускается применение горячекатаной арматуры класса A-I по ГОСТ 5781-75 или обыкновенной арматурной гладкой проволоки класса B-I по ГОСТ 6727-53*.

________________

На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 5781-82, здесь и далее по тексту.

На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 6727-80. — Примечания изготовителя базы данных.

При расчетной зимней температуре ниже минус 30 °С арматурная сталь класса A-II марки ВСт5пс2 к применению не допускается.

2.8. В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных элементов следует преимущественно применять термически упрочненную арматуру классов Ат-VI и Ат-V по ГОСТ 10884-78*.

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 10884-94, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

Допускается также применять горячекатаную арматуру классов A-V, A-IV по ГОСТ 5781-75 и термически упрочненную арматуру класса Ат-IV по ГОСТ 10884-81.

При расчетной зимней температуре ниже минус 30 °С арматурная сталь класса A-IV марки 80С к применению не допускается.

2.9. Анкерные тяги и закладные элементы должны приниматься из прокатной полосовой стали класса С 38/23 (ГОСТ 380-71*) марки ВСт3кп2 при расчетной зимней температуре до минус 30 °С включительно и марки ВСт3пс6 при расчетной температуре от минус 30 °С до минус 40 °С. Для анкерных тяг рекомендуется также сталь С 52/40 марки 10Г2С1 при расчетной зимней температуре до минус 40 °С включительно. Толщину полосовой стали следует принимать не менее 6 мм. Возможно также применение для анкерных тяг арматурной стали класса А-III.

________________

На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют: в части требований к сортовому и фасонному литью ГОСТ 535-2005; в части марок и химического состава ГОСТ 380-2005; в части требований к толстолистовому прокату ГОСТ 14637-89. — Примечание изготовителя базы данных.

2.10. В сборных железобетонных и бетонных элементах монтажные (подъемные) петли должны выполняться из арматурной стали класса A-I (марок ВСт3сп2 и ВСт3пс2) или из стали класса A-II (марка 10ГТ).

При расчетной зимней температуре ниже -40 °С применение для петель стали ВСт3пс2 не допускается.

3. ТИПЫ ПОДПОРНЫХ СТЕН

3.1. Подпорные стены по конструктивному решению подразделяются на массивные и тонкостенные.

В массивных подпорных стенах их устойчивость на сдвиг при воздействии горизонтального давления грунта обеспечивается в основном собственным весом стены.

В тонкостенных подпорных стенах их устойчивость обеспечивается собственным весом стены и весом грунта, вовлекаемого конструкцией стены в работу.

Как правило, массивные подпорные стены более материалоемки и более трудоемки в возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т.д.).

3.2. Массивные стены могут возводиться из монолитного бетона, сборных бетонных блоков, бутобетона и каменной кладки.

По форме поперечного сечения массивные стены могут быть:

с двумя вертикальными гранями (рис.1, а);

с вертикальной лицевой и наклонной тыльной гранью (рис.1, б),

с наклонной лицевой и вертикальной тыльной гранью (рис.1, в),

с двумя наклонными в сторону засыпки гранями (рис.1, г),

со ступенчатой тыльной гранью (рис.1, д),

с ломаной тыльной гранью (рис.1, е).

Рис.1. Массивные подпорные стены

а — с двумя вертикальными гранями; б — с вертикальной лицевой и наклонной тыльной гранью; в — с наклонной лицевой и вертикальной тыльной гранью; г — с двумя наклонными в сторону засыпки гранями; д — со ступенчатой тыльной гранью; е — с ломаной тыльной гранью

3.3. Стены с наклонными гранями (переменного сечения, утончающиеся кверху) менее материалоемки, чем стены с двумя параллельными гранями.

При наличии наклонной в сторону от засыпки тыльной грани в работу подпорной стены включается масса грунта, расположенного над этой гранью. В стенах с двумя наклонными в сторону засыпки гранями интенсивность горизонтального давления грунта уменьшается, но возведение стен такого сечения является более сложным.

Как рассчитать бетон формула?

Расчет бетона зависит от того, для каких целей он будет использоваться. Для общего представления можно рассмотреть расчет бетона для изготовления железобетонных изделий, таких как плиты, блоки, колонны и т.д.

Для расчета необходимо знать следующие параметры:

• объем изделия;
• марку бетона (прочность на сжатие);
• водоцементный коэффициент (отношение массы воды к массе цемента);
• расход цемента на 1 куб. м бетона.

Формула для расчета количества компонентов бетона: масса цемента = V * P / (1 + 4 * V * W / 100), масса песка = масса цемента * 3, масса щебня = масса цемента * 5, масса воды = масса цемента * W / 100,

где V — объем бетона в кубических метрах; P — прочность бетона на сжатие в МПа; W — водоцементный коэффициент.

Например, для изготовления железобетонной плиты размером 2 м x 1 м x 0,2 м (объем 0,4 куб. м) марки бетона М300 (прочность на сжатие 30 МПа), с водоцементным коэффициентом 0,5, расход цемента на 1 куб. м бетона 350 кг, расчет будет следующим:

• масса цемента = 0,4 * 30 / (1 + 4 * 0,4 * 0,5) = 64 кг;
• масса песка = 64 * 3 = 192 кг;
• масса щебня = 64 * 5 = 320 кг;
• масса воды = 64 * 0,5 / 100 = 0,32 кг.

Таким образом, для изготовления этой плиты понадобится 64 кг цемента, 192 кг песка, 320 кг щебня и 0,32 кг воды. Однако, стоит учитывать, что точный расчет бетона зависит от многих факторов и может быть более сложным в зависимости от конкретной ситуации.