Výpočet opěrné zdi: návrh a vyztužení

Kalkulátor opěrné zdi pomáhá inženýrům navrhovat konzolové a gravitační opěrné zdi a je vhodný pro výpočet blokových nebo betonových stěn Lze vypočítat různé součásti opěrného systému, včetně kmene opěrné zdi, betonové základny opěrné zdi a vrstev zeminy. na obou stranách stěny.

Tento bezplatný nástroj zahrnuje výpočty faktorů převrácení, posuvu a využití ložisek jako součást návrhu opěrné zdi. Pomocí softwaru Complete Rekeeping Wall Design Software lze vygenerovat zprávu o návrhu ve formátu PDF, která ukazuje podrobné kroky výpočtu a reference, které jsou potřebné k dosažení výsledků.

Spuštění opěrné zdi SkyCiv.

Potřebujete více funkcí pro váš kalkulátor opěrné zdi?

Upgradujte na placený tarif a odemkněte všechny funkce

Kompletní software pro opěrné zdi

Umožňuje řešit složitější scénáře opěrných zdí s bohatými detaily a bez omezení.

Zakázkový výrobce stěn

Definujte vlastní tvary, přiřaďte vlastní materiály a provádějte složité analytické výpočty během několika sekund.

Návrhová zpráva

Exportujte svou analýzu a zprávu o návrhu v pohodlném a profesionálním formátu pro sdílení s klientem nebo kolegou inženýrem.

Řešené projekty
Země využívající SkyCiv
Průměrná doba odezvy
Kalkulátor opěrné zdi lze použít k:

Konzolová nástěnná kalkulačka

Tato snadno použitelná kalkulačka opěrných zdí také umožňuje inženýrům vypočítat řadu důležitých výsledků návrhu konzolových opěrných zdí. Tyto výsledky zahrnují výpočty pro posuv, ložisko a převrácení a bezpečnostní továrnu pro každý výsledek. Každý z těchto stabilitních výpočtů je pro betonové opěrné zdi a je důležitou součástí každého návrhu opěrné zdi.

Kalkulačka gravitační stěny

Díky flexibilním vstupům a jednoduchému uživatelskému rozhraní lze stejné vlastnosti vypočítat pro model představující gravitační opěrnou zeď. Dejte nám vědět, pokud byste chtěli dostávat aktualizace, protože přidáváme podporu pro více typů stěn. Základna opěrné zdi poskytuje svislý tlak (kromě hmotnosti zeminy) poskytuje gravitaci, aby odolala klopným momentům a posuvným silám opěrná zeď.

Výpočty stability

Kalkulátor opěrné zdi poskytuje podrobné výpočty a zprávy pro posuv, selhání ložisek a převrácení potřebné pro jakýkoli návrh opěrné zdi. Tyto výkony se počítají podle Handbook of Reinforced Concrete Design, ACI SP-17(14), Vol. 2. Opěrná zeď Výpočty posuvu se provádějí, aby se ověřilo, že betonová opěrná zeď má dostatečnou odolnost vůči bočním silám, které by mohly způsobit posunutí. Také jakékoli síly v horní části tyče vytvoří momentovou sílu, výpočty převrácení zajistí, že je konstrukce chráněna od takových sil. Závěrem lze říci, že výpočet únosnosti opěrné zdi musí zajistit, aby zemina měla dostatečnou únosnost, aby odolala silám opěrné zdi.

Všechny výpočty jsou doprovázeny podrobnou zprávou o projektu ve formátu PDF, která umožňuje technikům zobrazit provedené výpočty krok za krokem.

O SkyCiv

SkyCiv nabízí širokou škálu cloudového výpočetního softwaru pro analýzu a návrh pro inženýry. Jako neustále se vyvíjející technologická společnost se snažíme inovovat a stimulovat stávající pracovní postupy, abychom inženýrům ušetřili čas v jejich pracovních postupech a projektech.

E.V. Fedorenko – Vyztužené opěrné stěny zeminy se instalují zpravidla v případech omezeného prostoru v oblasti svahové části násypu nebo ve formě mostních opěr se samostatnými funkcemi [4]. V případech, kdy jsou základové půdy považovány za slabé, se AGS instaluje na pilotový základ, avšak při velké délce úseku trasy na slabém základu se svislým sklonem se náklady na takovou konstrukci výrazně zvyšují. Alternativním řešením může být AGS s pasivním opláštěním. Aktivní obklad označuje konvenční AGS, ve kterém je geosyntetická výztuž připevněna přímo k obkladovým blokům (obr. 1b). Pasivní opláštění zahrnuje speciální stavební technologii – etapovou výstavbu: nejprve se vztyčí vyztužený svah zeminy obalením výztužnou tkaninou, pro urychlení doby konsolidace se používají pásové drny (vertikální drenáž) a pro zajištění rovnoměrného sedání přídavné závaží ve formě pytlů s pískem se používá na místě budoucího obkladového dílu. Po dokončení zpevnění a úplném sedání násypu se osadí ostění ve formě bloků (obr. 1a).

Hlavním rysem návrhu je provedení ověřovacích výpočtů, konkrétně numerické modelování procesu výstavby. Takové výpočty se doporučuje provádět v geotechnických softwarových balíčcích, které pracují na bázi metody konečných prvků (MKP): Plaxis, MIDAS GTS, Phase2, GEO5 MKP atd. Podle našeho názoru je nejpohodlnější a nejprofesionálnější softwarový produkt Program Plaxis. Jeho použití však, stejně jako použití jiných podobných programů, vyžaduje, aby interpret měl znalosti z mechaniky zemin a základního chování půdních modelů. Podrobné informace lze nalézt v [2,3,5].
Jako příklad je zvažován proces výpočtu AGS na dálnici M11 (SPAD Moskva-Petrohrad). Provádění takových výpočtů bylo možné díky dostupnosti kompletních výchozích dat o inženýrsko-geologických průzkumech prováděných holandskou nadnárodní společností Fugro za účasti půdní laboratoře VNIIG. Vedeneeva.

ANALÝZA VÝCHOZÍCH ÚDAJŮ

Geologická stavba je zastoupena převážně kůrou pevnějších zemin (1-2 m), podloženou vrstvou tekuté hlíny velké mocnosti nebo vrstvou tekuté písčité hlíny. Byly provedeny následující typy polních a laboratorních půdních testů:

• statické sondování do hloubky 30 m;
• testy rozptylu tlaku v půdě (jílovité půdy);
• filtrační práce v písčitých a jílovitých půdách;
• instalace senzorů pro monitorování tlaku v pórech;
• laboratorní zkoušky zemin vč. tlakové, smykové, tříosé konsolidované-odvodněné a nekonsolidované-odvodněné.

Dostupné počáteční údaje jsou podmíněně rozděleny do dvou skupin:
Skupina 1. Data ve formě pro naši zemi tradiční, získaná průzkumným oddělením projekční organizace, která odpovídají aktuálnímu stavu zeminy (pevnost je určena indexem tekutosti) a umožňují stanovit stabilitu konstrukce pouze pro jedna etapa výstavby. Tyto charakteristiky nezohledňují změnu pevnosti zeminy v důsledku výstavby podloží s vertikálním odvodněním a neodrážejí nelinearitu vertikálních deformací [1,6].
Skupina 2. Data z Fugro, která odpovídají moderní geotechnické praxi, umožňují provádět výpočty zpevnění zemin při výstavbě násypů a také zohledňovat nelineární závislost deformačních charakteristik při výpočtu sedání [5,6]. Hlavní charakteristiky druhé skupiny jsou uvedeny v tabulce 1.

STAVEBNÍ VÝPOČTY

Obecné schéma provádění výpočtů je postaveno v závislosti na objemu a úplnosti poskytovaných výchozích dat, možnostech počítačových programů a požadavcích regulačních dokumentů [6]. Pro další výpočty byla přijata následující sekvence (tabulka 2).

Provedení AGS je na obrázku 2. Pro zajištění rovnoměrných deformací v oblasti uložení obkladových bloků je použita matrace Reno přesahující rozměry svislého sklonu. Na vyčnívající část jsou umístěny pytle s pískem (bigbagy), které vyrovnají osídlení v této oblasti.

Výpočty pro výběr parametrů výztuže pro opěrnou zeď byly provedeny v programu „Vyztužené zeminy“ komplexu GEO5 podle následujících kritérií [5,7]:

• vnitřní stabilita (trhání, vytahování, posun po výztužné vrstvě);
• vnější stabilita (převrácení, posun, kontrola excentricity, koeficient stability).

Tento přístup umožňuje provádět iterativní výpočty pro rozvržení výztužných vrstev v jednoduchém parametrickém programu, takové akce v programech numerického modelování jsou velmi pracné. Výsledné schéma vyztužení je nutné zkontrolovat v numerickém simulačním programu [7]. Výsledkem výpočtů bylo přijato schéma vyztužení 14 vrstev vysokopevnostní tkané geotextilie s dlouhodobou pevností 39 kN/m [1] v délce 5,5 m s výškovým stupněm 0,4 m (obr. 3 ).

Pro zajištění požadované stability se doporučuje zvýšit pevnost spodního výztužného prvku na dlouhodobou pevnost 166 kN/m, v tomto případě je zajištěna stabilita násypu, Kst = 1,37. Je třeba poznamenat, že tento výpočet byl proveden na základě výchozích údajů první skupiny a jedná se o konzervativní odhad [6].
Výpočty sedání byly provedeny v programu GEO5 „Sedání“ [5] (bez zohlednění nelinearity deformačních charakteristik dle údajů první skupiny) a vykázaly maximální hodnotu 41 cm.
Další výpočty byly provedeny numerickým modelováním konstrukce konstrukce se svislými odvodňovacími prvky a zohledněním jejich vlivu na změny pevnostních parametrů slabého základu [5]. Během výstavby náspu zajišťují pásové drény snížení nadměrného tlaku v pórech. Maximální hodnota po ukončení plnění (předpokládá se doba plnění 25 dní) je cca 65 kN/m2, oblast koncentrace nadměrného pórového tlaku se nachází pod svody (obr. 4). Při absenci vertikálních drenážních prvků vzniká nadměrný pórový tlak přímo pod patou násypu.

Stabilita po dobu výstavby (předpokládá se zatížení stavební techniky 20 kPa) před zajištěním konsolidace, Shluk = 2,2. Při výpočtu konsolidace sedání se bere v úvahu váha dalších vrstev zeminy odpovídající vypočtené hodnotě sedání. Rozumí se, že náplň
půda způsobí dodatečné sedání a ovlivní celkovou dobu konsolidace.
Charakter procesu konsolidace s přihlédnutím k dodatečnému zatížení je znázorněn na obrázku 5. Za konečnou hodnotu sedání se považuje sedání realizované v procesu výpočtu snížení nadměrného pórového tlaku na 1 kN/m2 (podél osy násep SK=54 cm).

Konečné sedání pod vyztuženým svahem zeminy je Sк=44 cm, dokončení zpevnění z 90 % bude odpovídat sedání S=40 cm a době 97 dní včetně doby výstavby.

Vypořádání v době dokončení 90% konsolidace je znázorněno na obrázku 7.

Vykládka dočasně uložených pytlů zeminy vyžaduje kontrolu stability výsledná hodnota součinitele stability Bush = 1,37 převyšuje požadovanou hodnotu.
Po zhotovení lícových bloků nepřesahuje maximální deformace povrchu matrace Reno 1 cm (obr. 8).

Odklon opěrné zdi nastává na stranu pole maximálně o hodnotu 1 cm (obr. 9).

Stabilita konstrukce po dobu provozu při zatížení 45 kPa je zajištěna, Klastr = 1,6.

ZÁVĚR

Provedené výpočty umožňují přiřadit parametry pro konstrukci vyztužené konstrukce opěrné stěny zeminy na slabém základu. Hlavní výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce 3.

Uvažovaná technologie výstavby díky použití pásových vpustí umožňuje snížit přebytečný pórový tlak ve fázi výstavby a urychlit dobu konsolidace a vyztužení geosyntetickými materiály zajišťuje požadovaný stupeň stability konstrukce. Stavba vyztužených opěrných zdí na slabých základech je tedy možná bez vysokých nákladů na pilotový základ, za předpokladu, že se použije zdůvodnění geotechnického návrhu, což je zase nemožné bez úplných a spolehlivých výchozích údajů.
Evgeniy Fedorenko, Ph.D., vedoucí technické skupiny Miakom. Viceprezident Ruské společnosti pro geosyntetiku RCIGS. www.miakoming.ru

Seznam použité literatury:
1. Vavrinyuk T.S., Fedorenko E.V. Příručka technických charakteristik geosyntetických materiálů. Obecná ustanovení pro výpočet podloží. – SPB.: MIAKOM 2014. – 47 s., ill.
2. Workshop k programu Plaxis. Část 1. Virtuální laboratoř pro testování půdy /Elektronický zdroj http://miakoming.ru/Away/
3. Workshop k programu Plaxis. Část 2. Napětí. Síla /Elektronický zdroj http://miakoming.ru/Away/
4. Sokolov A.D. Vyztužené zemní systémy silničních mostů a dopravních křižovatek. Petrohrad: LLC Industry Media Corporation „Derzhava“, 2013. 504 s.
5. Referenční kniha „Geotechnika a geosyntetika v otázkách a odpovědích“, ed. Fedorenko E.V. Petrohrad, 2016.
6. Fedorenko E.V. Výpočty podloží na slabém základě v programu Plaxis / XIII. vědeckotechnická konference s mezinárodní účastí. Čtení věnované památce profesora G.M. Shakhunyants. Moskva, MIIT, 2016
7. Fedorenko E.V. Vyztužené půdní systémy v dopravním stavitelství / Inovativní technologie v mostním stavitelství a silniční infrastruktuře: materiály meziuniverzitní vědecké a praktické konference Vojenské akademie logistiky pojmenované po generálu A.V. Khruleva. Petrohrad, 2014. – str. 309-311

• ZNAČKY
• Plaxis
• vyztužené opěrné stěny zeminy
• geotechnika
• metoda konečných prvků
• FEM
• stěny malých a středních podniků
• slabé důvody
• numerické modelování