Подпорные стены выполняются каменными, бетонными, железобетонными и смешанными (железобетон с камнем и пр.).
Применение металлических подпорных стен имеет место в редких случаях при временных сооружениях. Каменные и бетонные подпорные стены рациональны при сравнительно небольшой высоте насыпи (до 3—4,0 м).
При большей высоте более экономичными оказываются железобетонные подпорные стены, устойчивость которых достигается главным образом не за счет собственного веса конструкции. Обычная форма железобетонных подпорных стен — уголковая, в простейшем виде состоит (рис. 0) из вертикальной стенки (лицевой плиты), воспринимающей боковое давление грунта, и жестко соединенной с ней горизонтальной фундаментной плиты, распределяющей давление на основание.
При высоте стенки более 4—5 м вертикальная плита простой уголковой стенки получается очень большой толщины, и для улучшения условий ее работы вводятся вертикальные ребра — контрфорсы, расстояние между которыми принимается равным 3—5,0 м (рис. 1).
Здесь лицевая плита, воспринимая горизонтальное давление грунта, имеет в качестве опор: с боков контрфорсы, внизу фундаментную плиту и в некоторых случаях сверху продольную балку. Таким образом в зависимости от отношения расстояния между контрфорсами к высоте подпорной стены лицевая плита может рассматриваться балочной или опертой по контуру.
Контрфорс является консольной балкой, защемленной в фундаментной плите. Фундаментная плита воспринимает разность между вертикальным давлением земли и отпором грунта и опирается на лицевую плиту, контрфорсы и «шпору».
Расчет подпорных стен
Передняя часть фундаментной плиты работает как консоль. Кроме обычного расчета прочности при расчете подпорных стен необходимо производить проверку устойчивости от опрокидывания и скольжения. Обычно принимают условно основание жестким, и тогда при опрокидывании стенки вращение будет происходить вокруг крайней точки носка. Горизонтальные силы вызывают момент, стремящийся опрокинуть стенку, от чего ее удерживают вертикальные силы (вес стенки и земли, находящейся на фундаментной плите), создающие удерживающий момент. Коэффициент устойчивости от опрокидывания
Копр = Муд / Мопр - должно быть > 1,20—1,50 в зависимости от назначения подпорной стены. То же относится и к коэффициенту устойчивости от скольжения
Кск = Qсдв / Qyд
где Qсдв — сила, стремящаяся сдвинуть подпорную стенку, равная горизонтальному давлению грунта, и Qyд — сила, удерживающая стенку от скольжения, равная вертикальному давлению на подошву фундаментной плиты, умноженному на коэффициент трения между материалом плиты (бетоном) и грунтом.
Для увеличения устойчивости стенки на опрокидывание служит «носок» и против скольжения — «шпора». В некоторых случаях лицевая плита выполняется в виде железобетонного или каменного свода.
При большой высоте стенки устраиваются кроме фундаментной плиты дополнительные разгрузочные площадки. Подпорные стены применяются для ограждения насыпей (в железно-дорожных сооружениях, при планировке городов и территорий заводов и т. д.), в качестве набережных и др.