Opěrné zdi ve výstavbě – návrh konstrukce a výpočet zatížení

Opěrná zeď je inženýrská stavba postavená za účelem zlepšení krajiny se složitým terénem. Řeší mnoho problémů – zabraňuje drcení půdy, smývání úrodné vrstvy, zpevňuje svahy a zdobí krajinu.

Druhy opěrných zdí podle funkčního účelu

V závislosti na funkcích, které musí opěrné zdi vykonávat, jsou rozděleny do tří typů:

• Zpevňování svahů v oblastech průmyslové a bytové výstavby, při výstavbě silnic a železnic a různých inženýrských objektů.
• Výstavba teras na zemědělských pozemcích. Terasování je umělé uspořádání zesílených vodorovných rovin na svažitých plochách. Instalace podpěr na hranicích teras zabraňuje jejich destrukci a vymývání z úrodné vrstvy.
• Dekorativní. Používají se ke skrytí malých rozdílů v oblastech poblíž dach a venkovských domů.

Nejčastěji v přilehlých oblastech opěrné zdi kombinují podpůrné a dekorativní funkce.

Návrh opěrné zdi

Bez ohledu na design stěny, určený jejím účelem, obvykle obsahuje tři hlavní součásti:

• Základem je podzemní část, která nese všechna hlavní zatížení.
• Přízemní část. Vnitřní část konstrukce je v kontaktu s vyvýšenou plochou, vnější část je otevřená.
• Drenážní systém. Nezbytné pro odvod vody z povrchů stěn.

Pro stavbu opěrných zdí se používá monolitický železobeton, betonové bloky, desky, přírodní kámen, gabiony a dřevěné prvky.

Tipy pro instalaci opěrných zdí

Při stavbě opěrných zdí se doporučuje:

• V betonových konstrukcích zajistěte dilatační spáry, abyste zabránili jejich zničení při náhlých změnách teploty.
• Stavějte stavby na pevném základě – drcený kámen, písčitá hlína, štěrk, v místech, kde je podzemní voda v hloubce alespoň 1 m, nejlépe 1,5 m, a hloubka zamrzání není větší než 1,5 m.
• Pro monumentální rozměrné stěny zvolte texturované materiály, používejte velké švy mezi prvky a silné klády. Pro vytvoření sofistikovaného a elegantního designu jsou vhodné drobné kamínky, obkladové cihly a dekorativní omítka.

Výpočet opěrných zdí

Při navrhování opěrných zdí je povinné vypočítat tlak půdy na vnitřní straně stěny pomocí vzorce:

P = h*r, ve kterém

• P – vertikální tlak;
• h – výška zeminy nad deskou, m;
• r – hustota půdy.

Při návrhu se horizontální tlak půdy na stěnu také vypočítá podle vzorce:

Pa = h*r*tg2*(45-ȹ/2), kde ȹ je úhel vnitřního tření zeminy, charakterizující tření mezi částicemi zeminy. Tato hodnota závisí především na vertikálním tlaku půdy.

Komplexní odborné výpočty zohledňují i ​​další zatížení opěrných zdí: seismické vlivy, působení spodních vod, sezónní zvedání půdy a klimatické podmínky regionu. Při výšce konstrukcí větší než 2 m má směr, frekvence a síla větru velký vliv na jejich stabilitu.

Výstavba základového a drenážního systému pro opěrné zdi

Při uspořádání stěn o výšce větší než 30 cm je nutné vybudovat spolehlivý základ. Doporučený poměr výšek podzemních a nadzemních částí v závislosti na hustotě půdy:

• hustý – 1:4;
• středně volné – 1:3;
• prohra – 1:2.

Postup pro uspořádání základu je stejný pro všechny typy zemních dílů. Hlavní fáze jeho výstavby:

• značení území;
• výkop zeminy z příkopu;
• uspořádání drenážního polštáře – štěrk-písek nebo drcený kámen-písek;
• instalace bednění z továrně vyrobených odnímatelných panelů nebo sestavených z odpadních materiálů;
• položení plochého nebo objemového výztužného rámu na rozbitou cihlu nebo suťový kámen tak, aby po nalití betonu zůstala mezi kovem a drenážní podložkou betonová vrstva o tloušťce 3-5 cm;
• lití betonové směsi do bednění;
• zajištění standardních podmínek tuhnutí a tvrdnutí betonu;
• ošetření povrchu základů hydroizolačními materiály;
• vyplnění prostoru mezi podzemní částí a půdou drenážními materiály, nahoře – půdou, následované zhutněním

Při uspořádání drenážní vrstvy v kombinaci s drceným kamenem a štěrkem je povoleno použití rozbitých cihel. Moderním způsobem uspořádání drenážního systému je položení vlnitých trubek.

Časté chyby při stavbě opěrných zdí

Při stavbě těchto důležitých inženýrských staveb vlastníma rukama se často dělají následující chyby:

• Stavební odpad se používá jako drenážní vrstva. Tato možnost je nepřijatelná z důvodu postupné eroze úlomků vodou a následně předčasného selhání kanalizačního systému.
• K vyplnění mezer mezi základem a půdou se používá bahno a rašelina. To je nepřijatelné, protože obsahují vysoké množství organické hmoty.
• Při stavbě stěn s výškou nad 60 cm je zdivo z jedné cihly a konstrukce má stejnou tloušťku po celé výšce. Vysoké stěny se doporučuje pokládat do jedné a půl až dvou cihel s dilatací spodní části.

Vlastnosti konstrukce opěrných zdí z různých materiálů

Materiál pro stavbu opěrných konstrukcí se vybírá v závislosti na plánovaném funkčním úkolu, požadovaném dekorativním efektu a přijatelném rozpočtu.

Betonové stěny

Nosné konstrukce vyrobené z továrně vyrobeného FBS (pevné profilové betonové základové bloky) jsou masivní, a proto stabilní. Lze instalovat na jakýkoli typ půdy. Zednické práce se provádějí na cementopískovou maltu se spárami vyztuženými ocelovou výztuží.

Pro konstrukci podpěr lze použít prefabrikované železobetonové desky, které mohou být konzolové nebo podpěrné. Jejich instalace se provádí pomocí speciálních zvedacích zařízení. Na husté půdě se obvykle neposkytuje základ pro takové železobetonové výrobky. Stačí vykopat příkop o něco širší, než je šířka základny výrobku a nainstalovat desky na pečlivě zhutněný (s rozlitou vodou) drcený kámen-písek polštář. Železobetonové desky jsou namontovány přísně svisle, jsou navzájem spojeny svařováním vložených prvků. Po položení drenážního potrubí se volný prostor zasype zeminou a následuje zhutnění.

Monolitické betonové opěrné zdi mohou být vyrobeny na místě. Obvykle mají podobu konzoly se sklonem k náspu. Takové konstrukce se instalují na pásový betonový základ. Lití se provádí do bednění z překližky odolné proti vlhkosti. Po vytvrdnutí betonu je přední stěna natřena nebo zdobena přírodním nebo umělým kamenem.

Technologie výstavby zděných opěrných zdí

Pokládka cihel se obvykle provádí pomocí cementově-pískové malty podle principu pokládky pravidelné cihlové zdi.

Hlavní body výstavby cihlové konstrukce:

• K tomuto účelu se používá červená cihla s vysokým koeficientem odolnosti proti vodě.
• Šířka základu se považuje za rovna šířce stěny vynásobené 3. Obvykle je hloubka takového základu alespoň 1 m.
• Zdění se provádí v obvazu.

Gabionové opěrné zdi

Gabiony jsou pletivové konstrukce vyrobené z dvojitého torzu z pozinkovaného drátu. Jsou vyplněny kamennými materiály s frakcí přesahující velikost buňky.

Hlavní výhody konstrukce opěrných zdí gabionového typu:

• Vysoká stabilita gabionů (s dostatečnou šířkou ok), která se v průběhu let zvyšuje, díky klíčení rostlin mezi kameny.
• Flexibilita, která umožňuje instalaci sítí podél zakřivených cest.
• Trvanlivost takových konstrukcí. Hlavním faktorem omezujícím životnost celé konstrukce je kvalita drátu.
• Není potřeba stavět základ (u stěn do výšky 1 m stačí zhutnit zeminu v místě instalace pružná konstrukce může při sesedání zeminy změnit svůj tvar).

Gabiony jsou položeny s vertikálním obvazováním, to znamená, že horní švy jsou posunuty vzhledem ke spodním. Mřížky jsou k sobě připevněny pozinkovaným drátem. U stěn vyšších než 1 m je nutný základ. Často jeho funkce plní gabiony typu matrace-matrace (GSI-M).

Gabiony jsou univerzální a ekologické stavby, které nejen že nepoškozují ekosystém, ale díky vegetaci, která se vyvíjí zevnitř i zvenčí, se postupně stávají jeho součástí.

Kamenné opěrné zdi

Přírodní kameny jsou vhodné materiály pro opěrné zdi, kombinující funkci opěrnou a dekorativní. K tomuto účelu se často používá žula, čedič, syenit a pískovec. Pod kamennou zdí je položen základ, jehož šířka přesahuje šířku zdi o cca 0,3 m.

Kameny jsou umístěny v obvazu. Velké kameny se obvykle volí na okraje zdi, menší kameny se umisťují doprostřed. Pokládku lze provádět s maltou nebo bez ní. V druhém případě je potřeba pečlivější výběr a úprava kamenů. Švy mohou být vyplněny úrodnou půdou, ve které jsou vysazeny rostliny s vláknitými kořenovými systémy, které výrazně posilují strukturu.

V takovém systému lze nainstalovat zjednodušený drenážní systém. Pro uspořádání je v první řadě po 4 kamenech ponecháno 5 cm mezery.

Dřevěné opěrné stěny – klady a zápory

Dřevěné stěny se nejčastěji používají v domácích zahradách při terasování pozemku. Výhodou je rychlost montážních prací a významnou nevýhodou je křehkost konstrukce. Kulatiny nebo trámy se obvykle instalují svisle. Část v kontaktu se zemí je pokryta geotextilií. Horizontální pokládka se používá zřídka kvůli složitosti instalace a spojování prvků navzájem.

Otázky a odpovědi

Jaký drát je nejlepší použít pro gabiony?

Pro pletivové konstrukce se nejlépe hodí pozinkovaný drát, navíc potažený barevnou polymerovou vrstvou, která zlepšuje vzhled drátu a prodlužuje jeho životnost.

Jaká je nejlepší výška opěrných zdí mezi terasami?

V malé letní chatě se doporučuje vybavit stěny o výšce přibližně 0,6 m. Pokud jsou potřeba vyšší konstrukce, je vhodné „zředit“ dojem jejich tíže různými prvky krajinného designu – lavičkami, kamennými schody, betonové nebo kamenné květinové záhony.

Existují nějaké další způsoby, jak zpevnit zeď a ochránit ji před pádem?

Další opatření k zabránění posunutí nebo pádu opěrné zdi:

• sklon okraje poskytovaného směrem ke kopci;
• drsnost hrany směřující k zemi – pro tento účel jsou ve zdivu vyrobeny výčnělky a v betonu jsou vyrobeny třísky;
• správně vybudovaný drenážní systém.