ПОДПОРНАЯ СТЕНКА Российский патент 2001 года по МПК E02D29/02 E02B3/06 

Изобретение относится к области строительства, а именно к вопросу обеспечения устойчивости подпорных стенок, создаваемых на мягких грунтах.

Известны конструктивные решения подпорных стенок, удерживающих грунт или песчаную засыпку от обрушения. Они содержат:
1) опорную на мягкий грунт сплошную жесткую подошву (рис. 7) в /1/;
2) уменьшенную расчетную ширину подошвы до двух раз и более /1, 2/;
3) не учитываются фактические параметры прочности и деформации грунтов, обращенных в сторону акватории или территории /1, 2, 3/.

Недостатками этих устройств и расчетов являются:
1. Использование в расчетах уменьшенных размеров подошвы подпорных стенок;
2. Не учитываются фактические параметры прочности и деформации грунтов, включая основания подпорных стенок;
3. Недостаточная устойчивость подпорных стенок с жесткой подошвой, опирающейся на мягкий грунт.

Наиболее близким к заявляемому является подпорная стенка с жесткой подошвой, опирающаяся на мягкий грунт (рис. 7) /1/.

Недостатки ближайшего аналога заключаются в следующем:
1) используется уменьшенная расчетная опорная на грунт площадь подошвы жесткой подпорной стенки до двух раз и более;
2) отсутствует защита грунтового основания от возникновения пластических деформаций - смещений грунта, начинающихся под краем подошвы подпорной стенки в период эксплуатации;
3) увеличения капитальных и эксплуатационных затрат.

Задачей изобретения являются:
1. Повышение степени защиты грунтового основания подпорной стенки от образования под подошвой увеличивающихся пластических деформаций грунта в условиях эксплуатации;
2. Повышение устойчивости и эксплуатационной пригодности подпорных стенок;
3. Снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается для использования подпорная стенка, представляющая жесткую конструкцию, опирающуюся на мягкий грунт, отличающаяся тем, что жесткая конструкция имеет поперечные размеры, увеличивающиеся в сторону основания и снабжена в нижней части выступом; опорная на грунт часть содержит две секции, одна из которых жестко соединена с конструкцией, другая отделена от конструкции воздушным промежутком и снабжена несимметричным пазом, в который входит выступ конструкции; соотношения ширины опорной секции, жестко соединенной с конструкцией, и ширины отдельной опорной секции принимаются исходя из условий прочности грунта под подошвами этих секций.

На каждую секцию действует центральная нагрузка с отношением
R₁ : R₂ = b₂h : b₁h = b₂ : b₁; b₂ < b₁,
а часть шириной b₁ расположена в сторону акватории или территории.

В результате создания предлагаемой подпорной стенки:
1) обеспечивается защита грунтового основания от образования в период эксплуатации пластических деформаций под краями подошвы секций;
2) нагрузки, действующие на секции, вызывают в их основаниях практически равномерно распределенные нормальные и касательные напряжения с уменьшенными их значениями на подошве секции шириной b₁(см. чертеж);
3) не возникают уменьшения опорной площади секций (в период эксплуатации);
4) существенно уменьшаются капитальные и эксплуатационные затраты.

Взаимодействие (работа) подпорной стенки заключается в следующем:
1. В период эксплуатации построенная линия давлений от нагрузок по высоте поперечного сечения конструкции проходит в пределах или совпадает с границей ядра сечения, это определяет величину, направления и точку приложения на подошве равнодействующей R нагрузок (собственный вес, давления на ее стенки грунтов), которая разделяется (см. чертеж) на две секции с отношением
R₁:R₂ = b₂:b₁,
где h = 1 пм;
2. Секция шириною b₁ снабжена несимметричным пазом, в который входит выступ конструкции. Это обеспечивает ее грунтовое основание от образования под краями подошв секций пластических деформаций;
3. Равнодействующие R₁ и R₂ (R₁ < R₂, см. чертеж) пересекают подошвы секций в центрах их тяжести;
4. Практически равномерно распределенные в грунте под подошвой первой и второй секций нормальные и касательные напряжения σ₁ и τ₁ меньше σ₂ и τ₂;
5. Это обеспечивает учет пониженной прочности грунта со стороны акватории или территории.

Новым в заявляемом изобретении являются создание: 1) жесткой конструкции с поперечными сечениями, увеличивающимися в сторону основания, снабженной в нижней части выступом; 2) опорной на грунт части, содержащей две секции; 3) одна из которых жестко соединена с конструкцией, другая отделена от конструкции воздушным промежутком и снабжена несимметричным пазом, в который входит выступ конструкции (см. чертеж); при этом соотношение ширины опорной секции, жестко соединенной с конструкцией, и ширины отдельной опорной секции принимаются исходя из условий прочности грунта под подошвами секций.

Указанная конструкция не выявлена из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже показан фрагмент жесткой конструкции, имеющей поперечные размеры, увеличивающиеся в сторону основания. Она предназначена для защиты грунтового основания от развития под краями подошвы пластических деформаций в условиях эксплуатации, повышения ее устойчивости, долговечности, экономичности.

Подпорная стенка состоит из жесткой секции 1, снабженной несимметричным пазом 2, в который входит выступ 3, созданный на жесткой конструкции 4, с которой жестко соединена вторая секция 5, отделенная от секции 1 воздушным промежутком 6; цифрой 7 обозначена линия давлений.

Подпорная стенка работает следующим образом. Действие нагрузок от грунтовой засыпки (грунта) и собственного веса конструкции отклоняют по ее высоте линию давлений в сторону от центра ядра поперечного ее сечения - в сторону границы ядра. На подошву конструкции будут действовать: нормальная к поверхности подошвы сила N_i, горизонтальная сила T_i, момент M_i (i = 1, 2). При этом под подошвой первой секции и второй (см. чертеж) будут возникать в грунте практически равномерно распределенные нормальные и касательные напряжения от действия расчетных нагрузок.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

ЛИТЕРАТУРА
1. Справочное пособие к СНиП "Проектирование подпорных стен и стен подвалов". М. Стройиздат, 1990, рис. 7.

2. Ухов С. Б. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. М. Изд. АСВ, 1994.

3. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. Под редакцией Е.А.Сорочана, Ю.Г.Трофименкова, М., 1985.

Изобретение относится к области строительства, а именно к вопросу обеспечения устойчивости подпорных стенок, создаваемых на мягких грунтах. Подпорная стенка представляет собой жесткую конструкцию, опирающуюся на мягкий грунт. Новым является то, что жесткая конструкция имеет поперечные размеры, увеличивающиеся в сторону основания, и снабжена в нижнее части выступом; опорная на грунт часть содержит две секции, одна из которых жестко соединена с конструкцией, другая отделена от конструкции воздушным промежутком и снабжена несимметричным пазом, в который входит выступ конструкции; соотношение ширины опорной секции, жестко соединенной с конструкцией, и ширины отдельной опорной секции принимается исходя из условий прочности грунта под подошвами этих секций. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении степени защиты грунтового основания подпорной стенки от образования под подошвой увеличивающихся пластических деформаций грунта в условиях эксплуатации; повышение устойчивости и эксплуатационной пригодности подпорных стенок; снижение капительных и эксплуатационных затрат. 1 ил.

Подпорная стенка, представляющая жесткую конструкцию, опирающуюся на мягкий грунт, отличающаяся тем, что жесткая конструкция имеет поперечные размеры, увеличивающиеся в сторону основания, и снабжена в нижнее части выступом; опорная на грунт часть содержит две секции, одна из которых жестко соединена с конструкцией, другая отделена от конструкции воздушным промежутком и снабжена несимметричным пазом, в который входит выступ конструкции; соотношение ширины опорной секции, жестко соединенной с конструкцией и ширины отдельной опорной секции принимается исходя из условий прочности грунта под подошвами этих секций.