Manipulatoravto.ru

Обзор техники для вашей стройки
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет кирпичной стены на устойчивость

Расчет нагрузки на кирпичную стену – пример определения несущей способности конструкции

Проектирование и возведение сооружений из кирпича требует дополнительного расчета нагрузки. Несущая способность кирпичной кладки при неправильной закладке приводит к разрушению стены. Поэтому инженеры с максимальной точностью рассчитывают показатели. Для этого нужно знать марку кирпича по плотности, осуществляемую нагрузку, устойчивость, сопротивление сжатию и теплопередаче.

Виды нагрузок на кирпичную стену

Нагруженность элементов конструкции подразделяют на 2 вида:

  • временная;
  • постоянная.

К постоянным относят удельную массу перегородок, перестенок, стен и других элементов, а также постоянное влияние подземных вод, горных пород и их гидростатика. Временные, как становится ясно из названия, это сбор нагрузок характерного типа, которые могут изменяться. К ним относят:

На данный показатель может влиять наличие снега.

  • вес временно привезенного оборудования либо стационарных объектов;
  • разность перепадов давления в проложенных трубах здания;
  • нагрузки климатического характера влияния окружающей среды (снег, дождь, ветер).

Если сооружение проектируется с малым количеством этажей, то строители могут пренебрегать данными касательно временных напряжений на здание, однако только при условии создания повышенного запаса прочности на этапах его строительства.

От чего зависит нагруженность кирпичной кладки?

Для проведения расчета первым делом необходимо определить все факторы, влияющие на прочность участка проектирования, а именно:

Перед началом проведения калькуляций следует учесть, что в конструкции есть подоконники.

  • защитные возвышения по периметру кровли;
  • подоконники;
  • простенки;
  • участки над окнами с учетом полного веса всех составляющих стены;
  • допустимые нагрузки на плиту и между перекрытиями;
  • удельную массу настила;
  • для зимнего периода также учитывают вес снежного покрытия на крыше и влияние сильных порывов ветра.

Для зданий более 2-х этажей проводят расчет для определения способности их сопротивляемости. С помощью формул высчитывают нагрузки от каждого отдельного этажа конструкции и точки давления. Высокие нагрузки образовываются в нижних частях кирпичного столба. Если условия по правильному соотношению величин толщины и высоты не будут выполнены, то с увеличением срока эксплуатации стена начнет выгибаться и может полностью разрушиться от перенапряжения.

В строительной индустрии предусматривается толщина кладки из кирпича для несущих стен от 1,5 до 2,5 изделия. Но окончательное вычисление зависит от высотности объекта. Определяется устойчивость к нагрузкам непосредственно с помощью расчета, но в случае строительства 3 и более этажных зданий нужен тщательный анализ по формулам, которые учитывают сложение нагрузок от каждого этажа, угол приложения силы и возможные дополнительные напряжения.

При планировании конструкции несущего типа материал стоит укладывать не менее, чем в 1,5 камня. Вернуться к оглавлению

Пример расчета нагруженности кирпичной стены

Чтобы разобраться в вопросе нагрузок несущих конструкций, можно изучить пример выполнения проекта, в котором не учитываются временные эксплуатационные нагрузки. Например, здание 4-х этажей с толщиной стен 64 см (Т), удельный вес с учетом всех элементов — кирпича, штукатурки и раствора составляет М=18 кН/м3. По ГОСТу 11214—86, выполнена закладка окон, их размеры по ширине 100—150 см (Ш) по высоте 100—130 см (В).

Приложение веса на простенок от элементов, находящихся выше, согласно замерам, равен 0,64*1,42 м, а высота одного этажа (Вэт) 4200 мм. При этом сила давления на участок происходит под углом 45°. При слое штукатурки в 2 см определяют нагрузку от стен следующим алгоритмом: Нстен=(4Вэт+0,5(Вэт-В1)3—4Ш1*В1)(h+0,02)М. Подставив значения, получают 0, 447 МН. Определение требуемой нагруженной площади П=Вэт*В½-Ш/2. В этом случае значение равно 6 м. Нп =(30+3*215)*6 = 4,072МН. Получаемая нагрузка на кладку из кирпича от перекрытий 2-го этажа равняется: Н2=215*6 = 1,290МН, в том числе Н2l=(1,26+215*3)*6= 3,878МН. Удельный вес кирпичного простенка высчитывается по формуле: Нпр=(0,02+0,64)*(1,42+0,08)*3*1,1*18= 0,0588 МН.

Необходимый показатель для данной конструкции можно вычислить, используя некоторые данные и формулы.

Расчет несущей способности кирпичной стены выполняется по максимально загруженным простенкам нижнего этажа.

При обследовании элемента выбирают части стены с минимальной шириной и толщиной. Чаще всего они расположенными в проемах дверей или окон. Если условие У >= Н на устойчивость стены при расчетах подтверждается, то проект выполнен верно и прочность конструктивных элементов достаточна. Расчет простенка для каждого этажа и суммирование значений показывают общую нагрузку здания и выполняются согласно СНиП II-22—81.

Недостаточное сопротивление стены из кирпича

Если при определении расчетного сопротивления данные устойчивости менее ее нагрузки, следует выполнять армирование стенок и перегородок. При упрочнении материала прирост показателей прочности составляет 40%. Далее следует заново пересчитать показатели устойчивости, учитывая усиление стальными элементами. Зная что У = 1,5, а Н = 1,113, рассчитывается коэффициент усиления, поделив значения, К = 1,348. Таким образом, увеличить прочностные показатели нужно на 34,8%. Проводя армирование железной обоймой, можно достичь нужных показателей прочности, если правильно выбрать марку кирпича, усиление, определить конструкцию фундамента и характеристики грунта под фундаментом.

Онлайн калькулятор расчета облицовочного и рядового кирпича

Информация по назначению калькулятора

К ирпичный онлайн калькулятор предназначен для расчета количества строительного и облицовочного кирпича для дома и цоколя, а так же сопутствующих параметров и материалов, таких как количество кладочного раствора, кладочной сетки и гибких связей. Так же в расчетах могут быть учтены размеры фронтонов, оконных и дверных проемов необходимого количества и размеров.

К ирпич с давних времен является самым востребованным, распространенным и привычным строительным материалом для возведения долговременных и надежных сооружений. Такое положение сохраняется по целому ряду причин, несмотря на появление новых, современных и более дешевых строительных материалов. Существует несколько самых распространенных видов кирпича для любых строительных нужд:

  • Саманный — из глины и различных наполнителей
  • Керамический — (самый распространенный) из обожженной глины
  • Силикатный — из песка и извести
  • Гиперпрессованный — из извести и цемента
  • Клинкерный — из специальной обожженной глины
  • Огнеупорный — (шамотный ) из огнеупорной глины

К ерамический кирпич (глиняный) по назначению подразделяют на фасадный, рядовый и клинкер. Кирпич рядовый (забутовочный) может иметь не идеальную геометрию и в большинстве случаев используется для кладки черновых стен домов, цоколей, гаражей, которые в дальнейшем штукатурятся, окрашиваются и защищаются облицовочными материалами и покрытиями. Его цвет имеет различные оттенки красного.

О блицовочный (фасадный) используют для возведения стен без какой-либо дополнительной отделки их в дальнейшем. Так же существуют различные специальные виды кирпича фасадного, способные противостоять высоким механическим нагрузкам и неблагоприятным атмосферным воздействиям, и обычно используют для мощения дорожек, строительства всевозможных подпорных оград, лестниц, стенок.

К линкерный имеет идеальную гладкую поверхность, различные оттенки красных и черных цветов и обладает большой плотностью.

С иликатный представляет собой известково-кремниевый искусственный камень светлого цвета. Отличается силикатный кирпич от керамического тем, что в процессе изготовления его не обжигают. Он достаточно гигроскопичен, и соответственно не используется для строительства объектов, которые будут эксплуатироваться во влажных средах, таких как цоколь и подвальные помещения.

Т ак же силикатный кирпич не применяется в строительстве печей, труб, дымоходов и фундаментов, так как достаточно слабо выдерживает внешние разрушающие нагрузки.

О гнеупорный подразделяется на несколько видов и используется для возведения конструкций, подверженных высоким температурам, такие как печи, камины, дымоходы и плавильни. Самым распространенным является шамотный кирпич, имеет желтоватый оттенок, изготовленный из специальной огнеупорной глины (шамота) и в отличии от обычного глиняного может легко переносить высокие температуры (до 1400 гр.), а так же многочисленные циклы нагревания и охлаждения без потери прочности.

К ирпичи бывают полнотелыми (объем пустот не более 25%), пустотелыми и пористо-пустотелыми. Считается, что углубления и пустоты в материале не только уменьшают вес, но и значительно увеличивают общую прочность кладки за счет увеличения площади контакта между кирпичом и кладочным раствором.

П ри расчете количества кирпича необходимого для работ, обычно используют правило называемое «формат», в котором размеры самого кирпича увеличивают на 10 мм (такова стандартна толщина шва), то есть получается: 260x130x75 мм.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Если вы не нашли ответа на свой вопрос, вы можете связаться с нами по обратной связи.

Как рассчитать количество кирпича на стену – калькулятор, пример расчета для двухэтажного дома

Введение

Прежде чем начинать возводить строительную конструкцию, своими руками или с привлечением профессиональных строителей, надо знать, сколько строительного материала необходимо. Кирпич, как древний строительный материал не утратил своей привлекательности до сих пор. А его сегодняшнее многообразие видов, типоразмеров, теплозащитных характеристик только еще больше придало ему популярности.

Шпаргалка для приблизительных расчетов

После решения о строительстве кирпичного сооружения, встает вопрос о его проекте, смете и конкретно, о необходимом количестве кирпича для кладки. Для того, чтобы знать, как рассчитать количество кирпича на стену дома, на все здание с его дверными и оконными проемами необходимо еще на этапе проекта опереться на требования к его теплозащитным характеристикам и несущим способностям.

Документация

Для более детального и профессионального подхода к вопросу количественного расчета строительных материалов, исходя из установленных норм и требований (теплотехнических, несущих), предлагается ознакомиться со следующими нормативными документами:

  • СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».
  • СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
  • СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений».

С помощью этих документов можно произвести расчет кирпичной стены на устойчивость. В этих документах предметно приводятся требования к детальным расчетам с учетом нагрузок, коэффициентов, марок растворов, мест применения (фундаменты, цоколи, стены несущие и облицовочные).

Расчеты для строительства кирпичных конструкций

Еще до разработки проекта кирпичного сооружения специалистами хозяину дома можно самому провести предварительные технико-экономические расчеты. Они помогут ориентировочно оценить такие оптимальные показатели, как: потребность строительного материала, трудоемкость, цена проекта.

Понятно, что если вы для снижения трудозатрат, экономии времени, например, выбрали двойной силикатный кирпич М 150, то количество будет одно. Выбрав для такой же возводимой конструкции одинарный полнотелый кирпич М 150 или полуторный полнотелый кирпич, потребуется другое, большее число штук кладочного материала.

Читать еще:  Какой бывает текстура кирпича

Сравнительная таблица строительных материалов для стен

Внимание! Строительный кирпич для строительства, надо выбирать не только по размерам, но с учетом климата региона (теплопроводность, морозостойкость, наличие пустот в теле кирпича), в каких конструкциях дома он используется и число этажей (прочностные показатели).

Пример расчета для двухэтажного дома

Посмотрим, как рассчитать количество кирпича на стену дома «на коленках», пользуясь простыми арифметическими действиями.

Размеры дома для примера расчета

Рассчитаем приблизительное число кладочного материала, которое нужно будет приобрести для двухэтажного дома, квадратного формата.

Исходные данные для расчета (взяты для примера):

  1. Длина кирпичной стены одной стороны дома – 10 метров.
  2. Дом – два этажа.
  3. Высота этажа – 3 метра.
  4. Оконных проемов – 7.
  5. Дверных проемов – 1.
  6. Кладочный материал – стандартный одинарный строительный кирпич 250х120х65 (мм).
  7. Толщина кладочного шва, 10 – 14 (мм).

Для примерного расчета для стены используем таблицу расхода кирпича на 1 м2, в зависимости от ее толщины (вида).

Таблица: Количество расхода на разные виды кладки

Единица измерения/вид кладки

Толщина кладки, мм.

Без учета растворных швов, шт.

С учетом растворных швов, шт.

Инструкция по вычислению расхода кирпичного материала:

  • Определяем периметр наружных стен приведенного формата дома, складывая все длины всех сторон дома. Мы для простоты привели квадратный формат строения, таким образом, 10 (м) х 4 = 40 (м).
  • Считаем высоту двух этажей: 3 (м) х 2 = 6 (м).
  • Определяем площадь поверхности внешних стен (путем умножения длины всей стены на высоту двух этажей): 40 (м) х 6 (м) = 240 (м2).
  • Выбираем вид кирпичной кладки, его ширину: два с половиной кирпича – 250 (мм) х 2 + 120 (мм) = 640 (мм).

Ширина стены из стандартных одинарных кирпичей

  • С учетом швов, по таблице расхода одинарного кирпича (250х120х65) для данного вида кладки, определяем, что на 1м2 надо 255 штук рядового и облицовочного кирпича.
  • Высчитываем необходимый расход для всей поверхности двухэтажного здания: 255 штук х 240 (м2) = 61200 штук.
  • Из этого общего количества на лицевой ряд в полкирпича пойдет, с учетом таблицы: 51 штука х 240 (м2) = 12240 штук.
  • Соответственно рядового кирпича потребуется: 61200 – 12240 = 48960 (штук).

Лицевой, облицовочный материал должен быть ровным, без сколов

Внимание! К выбору фасадного, облицовочного материала подойдите внимательнее и ответственнее. Лучше весь фасадный кладочный материал брать в один раз (с страховым запасом), одной партии, с гладкими и однородными гранями (тем более цветной), с острыми и ровными, без сколов ребрами. Смотрите, чтобы вам для облицовки не дали номенклатуру изделий из разряда рядового.

Таким образом, мы рассчитали необходимое количество, не учитывая проемы в стене для окон и двери. Чтобы их учесть, надо просто площадь окон, по-нашему примеру 7 штук, и двери, вычесть из общей площади всей стены двух этажей. А затем по таблице, так же, как рассчитывали выше, получить расход для этой площади.

Расчет кирпичного простенка, любой перегородки, забирки фундамента выполняются аналогично. Но, можно, используя таблицу расхода на 1м3, рассчитать объем всей стены, а затем, разделив на объем одного изделия (выбранного типоразмера) тоже получить количество необходимого материала.

Сейчас в сети, если не хочется считать на коленках, можно найти много строительных калькуляторов для подобных расчетов. Ответственные производители кирпичной продукции размещают их на своих корпоративных сайтах, для упрощения и облегчения выбора по своей линейке изделий.

Фото: Revit Architecture – помощник для определения количества строительных изделий и раствора

Для многих, наверняка будет интересным, рассмотреть пример расчета кирпичного простенка, других сооружений, с использованием программы Revit Architecture. Там же можно предварительно определиться с расходом раствора. С конкретным примером и пояснениями можно ознакомиться на видео в этой статье по ссылке:

Расчет кирпичной кладки на устойчивость

В случае самостоятельного проектирования кирпичного дома возникает острая необходимость рассчитать, сможет ли выдержать кирпичная кладка те нагрузки, которые заложены в проекте. Особенно серьёзная ситуация складывается на участках кладки, ослабленных оконными и дверными проёмами. В случае большой нагрузки эти участки могут не выдержать и подвергнуться разрушению.

Точный расчет устойчивости простенка к сжатию вышележащими этажами достаточно сложен и определяется формулами, заложенными в нормативном документе СНиП-2-22-81 (далее ссылка – ). В инженерных расчетах прочности стены к сжатию учитывается множество факторов, включая конфигурацию стены, сопротивление сжатию, прочность данного типа материалов и многое другое. Однако приблизительно, «на глазок», можно прикинуть резистентность стены к сжатию, воспользовавшись ориентировочными таблицами, в которых прочность (в тоннах) увязана в зависимость от ширины стенки, а также марок кирпича и раствора. Таблица составлена для показателя высоты стены 2,8 м.

Таблица прочность кирпичной стенки, тонн (пример)

МаркиШирина участка, см
кирпичраствор255177100116168194220246272298
502547111417313641455055
10050613192529526068768492

В случае, если значение ширины простенка находится в интервале между указанными, необходимо ориентироваться на минимальное число. Вместе с тем, следует помнить, что в таблицах учтены не все факторы, которые могут корректировать устойчивость, прочность конструкции и сопротивление кирпичной стенки к сжатию в достаточно широком диапазоне.

Виды нагрузки

По времени нагрузки бывают временные и постоянные.

Постоянные:

  • вес элементов сооружений (вес ограждений, несущих и других конструкций);
  • давление грунтов и горных пород;
  • гидростатическое давление.

Временные:

  • вес временных сооружений;
  • нагрузки от стационарных систем и оборудования;
  • давление в трубопроводах;
  • нагрузки от складируемых изделий и материалов;
  • климатические нагрузки (снеговые, гололёдные, ветровые и т.д.);
  • и многие другие.

При анализе нагруженности конструкций обязательно следует учитывать суммарные эффекты. Ниже приведён пример подсчёта основных нагрузок на простенки первого этажа здания.

Нагруженность кирпичной кладки

Для учёта воздействующей на проектируемый участок стены силы нужно суммировать нагрузки:

  • от парапета;
  • подоконных участков;
  • простеночных участков;
  • надоконных участков, с учётом веса кирпичной стенки, строительного раствора и нанесённой штукатурки;
  • нагрузку от покрытия и межэтажных перекрытий;
  • вес кровли;
  • а также временные нагрузки (снеговую, ветровую и т.д.).

В случае малоэтажного строительства задача сильно упрощается, и многими факторами временной нагрузки можно пренебречь, задавая определённый запас прочности на этапе проектирования.

Однако в случае строительства 3 и более этажных сооружений необходим тщательный анализ по специальным формулам, учитывающим сложение нагрузок от каждого этажа, угол приложения силы и многое другое. В отдельных случаях прочность простенка достигается армированием.

Пример расчёта нагрузок

Данный пример показывает анализ действующих нагрузок на простенки 1-го этажа. Здесь учтены только постоянно действующие нагрузка от различных конструкционных элементов здания, с учётом неравномерности веса конструкции и углом приложения сил.

Исходные данные для анализа:

  • количество этажей – 4 этажа;
  • толщина стены из кирпичей Т=64см (0,64 м);
  • удельный вес кладки (кирпич, раствор, штукатурка) М=18 кН/м3 (показатель взят из справочных данных, табл. 19 );
  • ширина оконных проемов составляет: Ш1=1,5 м;
  • высота оконных проемов — В1=3 м;
  • сечение простенка 0,64*1,42 м (нагружаемая площадь, куда приложен вес вышележащих конструктивных элементов);
  • высота этажа Вэт=4,2 м (4200 мм):
  • давление распределено под углом 45 градусов.
  1. Пример определения нагрузки от стены (слой штукатурки 2 см)

Нст=([4Вэт+0,5(Вэт-В1)]3-4Ш1В1)(h+0,02)Мyf = ([4,2*4+0,5*(4,2-3)]*3-4*3*1,5)* (0,02+0,64) *1,1 *18=0, 447МН.

  1. Нагрузка от кровли и трёх перекрытий

Ширина нагруженной площади П=Вэт*В1/2-Ш/2=3*4,2/2,0-0,64/2,0=6 м

Нп =(30+3*215)*6 = 4,072МН

в том числе длительная нагрузка на проектируемый участок

  1. Нагрузка от перекрытий 2-го этажа

в том числе Н2l=(1,26+215*3)*6= 3,878МН

  1. Собственный вес простенков

Нпр=(0,02+0,64)*(1,42+0,08)*3*1,1*18= 0,0588 МН

Общая нагрузка будет результатом сочетания указанных нагрузок на простенки здания, для её подсчета выполняется суммирование нагрузок от стенки, от перекрытий 2второго этажа и веса проектируемого участка).

Схема анализа нагрузки и прочности конструкции

Для подсчета простенка кирпичной стенки потребуются:

  • протяжённость этажа (она же высота участка) (Вэт);
  • число этажей (Чэт);
  • толщина стены (Т);
  • ширина кирпичной стены (Ш);
  • параметры кладки (тип кирпича, марка кирпича, марка раствора);
  • нагрузка (Н)
  1. Площадь простенка (П)
  1. По таблице 15 необходимо определить коэффициент а (характеристика упругости). Коэффициент зависит от типа, марки кирпича и раствора.
  2. Показатель гибкости (Г)
  1. В зависимости от показателей а и Г, по таблице 18 нужно посмотреть коэффициент изгиба ф.
  2. Нахождение высоты сжатой части

где е0 – показатель экстренсиситета.

  1. Нахождение площади сжатой части сечения
  1. Определение гибкости сжатой части простенка
  1. Определение по табл. 18 коэффициент фсж, исходя из Гсж и коэффициента а.
  2. Расчет усредненного коэффициента фср
  1. Определение коэффициента ω (таблица 19 )

Пример расчета прочности кладки

— параметры кладки (глиняный кирпич, изготовленный методом пластического прессования, цементно-песчаный раствор, марка кирпича — 100, марка раствора — 50)

— нагрузка (Н) – 1000 кН

  1. По таблице 15 определяем коэффициент а.
  1. Коэффициент изгиба (таблица 18 ).
  1. Высота сжатой части
  1. Площадь сжатой части сечения
  1. Гибкость сжатой части
  1. фсж=0,96
  2. Расчет фср

ω =1+0,045/0,64=1,07 =Н

Условие выполнено, прочность кладки и прочность её элементов достаточна

Недостаточное сопротивление простенка

Что делать, если расчетное сопротивление простенков давлению недостаточно? В этом случае необходимо укрепление стенки при помощи армирования. Ниже приведён пример анализа необходимой модернизации конструкции при недостаточном сопротивлении сжатию.

Для удобства можно воспользоваться табличными данными.

В нижней строке представлены показатели для стенки, армированной проволочной сеткой диаметра 3 мм, с ячейкой 3 см, класса В1. Армирование каждого третьего ряда.

МаркаШирина, см
кирпичраствор255177100116142168194220246272298
Простая кладка1005061319252944526068768492
Армированная кладка1005011233444517992107122136151165
Читать еще:  Производство кирпичей: оборудование, технология

Прирост прочности составляет около 40 %. Обычно данное сопротивление сжатию оказывается достаточным. Лучше сделать подробный анализ, подсчитав изменение прочностных характеристик в соответствии с применяемым способом усиления конструкции.

Ниже приведён пример подобного вычисления

Пример расчета усиления простенков

Исходные данные – см. предыдущий пример.

  • высота этажа — 3,3 м;
  • толщина стены– 0,640 м;
  • ширина кладки 1,300 м;
  • типовые характеристики кладки (тип кирпичей – глиняные кирпичи, изготовленные методом прессования, тип раствора – цементный с песком, марка кирпичей — 100, раствора — 50)

Нагрузка пусть будет равной Н

В этом случае условие У>=Н не выполняется (1,113 =Н выполняется. Сопротивление сжатию и прочность конструкции достаточны.

Расчет кирпичной колонны
на прочность и устойчивость

пример типового расчета

Кирпич — достаточно прочный строительный материал, особенно полнотелый, и при строительстве домов в 2-3 этажа стены из рядового керамического кирпича в дополнительных расчетах как правило не нуждаются. Тем не менее ситуации бывают разные, например, планируется двухэтажный дом с террасой на втором этаже. Металлические ригеля, на которые будут опираться также металлические балки перекрытия террасы, планируется опереть на кирпичные колонны из лицевого пустотелого кирпича высотой 3 метра, выше будут еще колонны высотой 3 м, на которые будет опираться кровля:

При этом возникает естественный вопрос: какое минимальное сечение колонн обеспечит требуемую прочность и устойчивость? Конечно же, идея выложить колонны из глиняного кирпича, а тем более стены дома, является далеко не новой и все возможные аспекты расчетов кирпичных стен, простенков, столбов, которые есть суть колонны, достаточно подробно изложены в СНиП II-22-81 (1995) «Каменные и армокаменные конструкции». Именно этим нормативным документом и следует руководствоваться при расчетах. Приводимый ниже расчет, не более, чем пример использования указанного СНиПа.

Чтобы определить прочность и устойчивость колонн, нужно иметь достаточно много исходных данных, как то: марка кирпича по прочности, площадь опирания ригелей на колонны, нагрузка на колонны, площадь сечения колонны, а если на этапе проектирования ничего из этого не известно, то можно поступить следующим образом:

Пример расчета кирпичной колонны на устойчивость
при центральном сжатии

Проектируется: Терраса размерами 5х8 м. Три колонны (одна посредине и две по краям) из лицевого пустотелого кирпича сечением 0,25х0,25 м. Расстояние между осями колонн 4 м. Марка кирпича по прочности М75.

1. Расчетная нагрузка на колонны.

При такой расчетной схеме максимальная нагрузка будет на среднюю нижнюю колонну. Именно ее и следует рассчитывать на прочность. Нагрузка на колонну зависит от множества факторов, в частности от района строительства. Например, снеговая нагрузка на кровлю в Санкт-Петербурге составляет 180 кг/м&sup2, а в Ростове-на-Дону — 80 кг/м&sup2. С учетом веса самой кровли 50-75 кг/м&sup2 нагрузка на колонну от кровли для Пушкина Ленинградской области может составить:

N с кровли = (180·1,25 +75)·5·8/4 = 3000 кг или 3 тонны

Так как действующие нагрузки от материала перекрытия и от людей, восседающих на террасе, мебели и др. пока не известны, но железобетонная плита точно не планируется, а предполагается, что перекрытие будет деревянным, из отдельно лежащих обрезных досок, то для расчетов нагрузки от террасы можно принять равномерно распределенную нагрузку 600 кг/м&sup2, тогда сосредоточенная сила от террасы, действующая на центральную колонну, составит:

N с террасы = 600·5·8/4 = 6000 кг или 6 тонн

Собственный вес колонн длиной 3 м будет составлять:

N с колонны = 1500·3·0,38·0,38 = 649,8 кг или 0,65 тонн

Таким образом суммарная нагрузка на среднюю нижнюю колонну в сечении колонны возле фундамента составит:

N с об = 3000 + 6000 + 2·650 = 10300 кг или 10,3 тонн

Однако в данном случае можно учесть, что существует не очень большая вероятность того, что временная нагрузка от снега, максимальная в зимнее время, и временная нагрузка на перекрытие, максимальная в летнее время, будут приложены одновременно. Т.е. сумму этих нагрузок можно умножить на коэффициент вероятности 0,9, тогда:

N с об = (3000 + 6000)·0.9 + 2·650 = 9400 кг или 9,4 тонн

Расчетная нагрузка на крайние колонны будет почти в два раза меньше:

N кр = 1500 + 3000 + 1300 = 5800 кг или 5,8 тонн

2. Определение прочности кирпичной кладки.

Марка кирпича М75 означает, что кирпич должен выдерживать нагрузку 75 кгс/см&sup2, однако прочность кирпича и прочность кирпичной кладки — разные вещи. Понять это поможет следующая таблица:

Таблица 1. Расчетные сопротивления сжатию для кирпичной кладки (согласно СНиП II-22-81 (1995))

Но и это еще не все. Все тот же СНиП II-22-81 (1995) п.3.11 а) рекомендует при площади столбов и простенков менее 0.3 м&sup2 умножать значение расчетного сопротивления на коэффициент условий работы γс=0,8. А так как площадь сечения нашей колонны составляет 0,25х0,25 = 0,0625 м&sup2, то придется этой рекомендацией воспользоваться. Как видим, для кирпича марки М75 даже при использовании кладочного раствора М100 прочность кладки не будет превышать 15 кгс/см&sup2. В итоге расчетное сопротивление для нашей колонны составит 15·0,8 = 12 кг/см&sup2, тогда максимальное сжимающее напряжение составит:

10300/625 = 16,48 кг/см&sup2 > R = 12 кгс/см&sup2

Таким образом для обеспечения необходимой прочности колонны нужно или использовать кирпич большей прочности, например М150 (расчетное сопротивление сжатию при марке раствора М100 составит 22·0,8 = 17,6 кг/см&sup2) или увеличивать сечение колонны или использовать поперечное армирование кладки. Пока остановимся на использовании более прочного лицевого кирпича.

3. Определение устойчивости кирпичной колонны.

Прочность кирпичной кладки и устойчивость кирпичной колонны — это тоже разные вещи и все тот же СНиП II-22-81 (1995) рекомендует определять устойчивость кирпичной колонны по следующей формуле :

mg — коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки. В данном случае нам, условно говоря, повезло, так как при высоте сечения h ≤ 30 см, значение данного коэффициента можно принимать равным 1.

φ — коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости колонны λ. Чтобы определить этот коэффициент, нужно знать расчетную длину колонны lo, а она далеко не всегда совпадает с высотой колонны. Тонкости определения расчетной длины конструкции здесь не изложены, лишь отметим, что согласно СНиП II-22-81 (1995) п.4.3: «Расчетные высоты стен и столбов lo при определении коэффициентов продольного изгиба φ в зависимости от условий опирания их на горизонтальные опоры следует принимать:

а) при неподвижных шарнирных опорах lo = Н;

б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролетных зданий lo = 1,5H, для многопролетных зданий lo = 1,25H;

в) для свободно стоящих конструкций lo = 2Н;

г) для конструкций с частично защемленными опорными сечениями — с учетом фактической степени защемления, но не менее lo = 0,8Н, где Н — расстояние между перекрытиями или другими горизонтальными опорами, при железобетонных горизонтальных опорах расстояние между ними в свету.»

На первый взгляд, нашу расчетную схему можно рассматривать, как удовлетворяющую условиям пункта б). т.е можно принимать lo = 1,25H = 1,25·3 = 3,75 метра или 375 см. Однако уверенно использовать это значение мы можем лишь в том случае, когда нижняя опора действительно жесткая. Если кирпичная колонна будет выкладываться на слой гидроизоляции из рубероида, уложенный на фундамент, то такую опору скорее следует рассматривать как шарнирную, а не жестко защемленную. И в этом случае наша конструкция в плоскости, параллельной плоскости стены, является геометрически изменяемой, так как конструкция перекрытия (отдельно лежащие доски) не обеспечивает достаточную жесткость в указанной плоскости. Из подобной ситуации возможны 4 выхода:

1. Применить принципиально другую конструктивную схему, например — металлические колонны, жестко заделанные в фундамент, к которым будут привариваться ригеля перекрытия, затем из эстетических соображений металлические колонны можно обложить лицевым кирпичом любой марки, так как всю нагрузку будет нести металл. В этом случае, правда нужно рассчитывать металлические колонны, но расчетную длину можно принимать lo = 1,25H.

2. Сделать другое перекрытие, например из листовых материалов, что позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, в этом случае lo = H.

3. Сделать диафрагму жесткости в плоскости, параллельной плоскости стены. Например по краям выложить не колонны, а скорее простенки. Это также позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, но в этом случае необходимо дополнительно рассчитывать диафрагму жесткости.

4. Не обращать внимания на вышеприведенные варианты и рассчитывать колонны, как отдельно стоящие с жесткой нижней опорой, т.е lo = 2Н. В конце концов древние греки ставили свои колонны (правда, не из кирпича) без каких-либо знаний о сопротивлении материалов, без использования металлических анкеров, да и столь тщательно выписанных строительных норм и правил в те времена не было, тем не менее некоторые колонны стоят и по сей день.

Теперь, зная расчетную длину колонны, можно определить коэффициент гибкости:

λh = lo/ h (1.2) или

h — высота или ширина сечения колонны, а i — радиус инерции.

Определить радиус инерции в принципе не сложно, нужно разделить момент инерции сечения на площадь сечения, а затем из результата извлечь квадратный корень, однако в данном случае в этом нет большой необходимости. Таким образом λh = 2·300/25 = 24.

Теперь, зная значение коэффициента гибкости, можно наконец-то определить коэффициент продольного изгиба по таблице:

Таблица 2. Коэффициенты продольного изгиба для каменных и армокаменных конструкций
(согласно СНиП II-22-81 (1995))

При этом упругая характеристика кладки α определяется по таблице:

Таблица 3. Упругая характеристика кладки α (согласно СНиП II-22-81 (1995))

В итоге значение коэффициента продольного изгиба составит около 0,6 (при значении упругой характеристики α = 1200, согласно п.6). Тогда предельная нагрузка на центральную колонну составит:

Это означает, что принятого сечения 25х25 см для обеспечения устойчивости нижней центральной центрально-сжатой колонны недостаточно. Для увеличения устойчивости наиболее оптимальным будет увеличение сечения колонны. Например, если выкладывать колонну с пустотой внутри в полтора кирпича, размерами 0,38х0,38 м, то таким образом не только увеличится площадь сечения колонны до 0,13 м&sup2 или 1300 см&sup2, но увеличится и радиус инерции колонны до i = 11,45 см. Тогда λi = 600/11,45 = 52,4, а значение коэффициента φ = 0,8. В этом случае предельная нагрузка на центральную колонну составит:

Nр = mgφγсRF = 1·0,8·0,8·22·1300 = 18304 кг > N с об = 9400 кг

Это означает, что сечения 38х38 см для обеспечения устойчивости нижней центральной центрально-сжатой колонны хватает с запасом и даже можно уменьшить марку кирпича. Например, при первоначально принятой марке М75 предельная нагрузка составит:

Nр = mgφγсRF = 1·0,8·0,8·12·1300 = 9984 кг > N с об = 9400 кг

Вроде бы все, но желательно учесть еще одну деталь. Фундамент в этом случае лучше делать ленточным (единым для всех трех колонн), а не столбчатым (отдельно для каждой колонны), в противном случае даже небольшие просадки фундамента приведут к дополнительным напряжениям в теле колонны и это может привести к разрушению. С учетом всего вышеизложенного наиболее оптимальным будет сечение колонн 0,51х0,51 м, да и с эстетической точки зрения такое сечение является оптимальным. Площадь сечения таких колонн составит 2601 см&sup2.

Пример расчета кирпичной колонны на устойчивость
при внецентренном сжатии

Крайние колонны в проектируемом доме не будут центрально сжатыми, так как на них будут опираться ригеля только с одной стороны. И даже если ригеля будут укладываться на всю колонну, то все равно из-за прогиба ригелей нагрузка от перекрытия и кровли будет передаваться крайним колоннам не по центру сечения колонны. В каком именно месте будет передаваться равнодействующая этой нагрузки, зависит от угла наклона ригелей на опорах, модулей упругости ригелей и колонн и ряда других факторов. Это смещение называется эксцентриситетом приложения нагрузки ео. В данном случае нас интересует наиболее неблагоприятное сочетание факторов, при котором нагрузка от перекрытия на колонны будет передаваться максимально близко к краю колонны. Это означает, что на колонны кроме самой нагрузки будет также действовать изгибающий момент, равный M = Neо, и этот момент нужно учесть при расчетах. В общем случае проверку на устойчивость можно выполнять по следующей формуле:

N = φRF — MF/W (2.1)

W — момент сопротивления сечения. В данном случае нагрузку для нижних крайних колонн от кровли можно условно считать центрально приложенной, а эксцентриситет будет создавать только нагрузка от перекрытия. При эксцентриситете 20 см

Nр = φRF — MF/W = 1·0,8·0,8·12·2601 — 3000·20·2601·6/51 3 = 19975,68 — 7058,82 = 12916,9 кг > N кр = 5800 кг

Таким образом даже при очень большом эксцентриситете приложения нагрузки у нас имеется более чем двукратный запас по прочности.

Примечание: СНиП II-22-81 (1995) «Каменные и армокаменные конструкции» рекомендует использовать другую методику расчета сечения, учитывающую особенности каменных конструкций, однако результат при этом будет приблизительно таким же, поэтому методика расчета, рекомендуемая СНиПом здесь не приводится.

Обычная нагрузка на кирпичную стену в малоэтажном доме

Только когда рассчитана допустимая нагрузка, кирпичную стену можно начинать возводить. На стену, которая является несущей, нагрузка велика. Но не все имеют представление, как правильно рассчитывать нагрузки, если заниматься строительством дома самостоятельно. Прочнее и надежнее кирпича на сегодняшний день ничего не изобрели. В этом легко убедиться, посмотрев на здания, возраст которых перевалил за несколько столетий.

От прочности кирпича зависит долговечность всей конструкции дома.

Общепринятые нормы

В наше время разновидностей кирпича много. Для каждого вида своя нагрузка. Например, наряду с полнотелым кирпичом сегодня применяют дырчатый, который еще называют эффективным. Он лучше сохраняет тепло и считается самым популярным при малоэтажном строительстве.

Создавая стены, необходимо понимать, какая толщина будет наиболее приемлема. Делая облицовку, достаточно выложить стену в один кирпич. Для несущей кирпичной стены и расчета ее толщины важно знать, до какого уровня опускаются отрицательные температуры, и какой требуется режим отопления помещений.

Удобно пользоваться общепринятыми расчетами, которые давно применяются в строительной практике. Для создания стен часто используют сплошную кладку на холодном растворе. Такую стену с внутренней стороны, как правило, штукатурят. Если температура в среднем не опускается ниже -10 градусов, достаточная толщина — 380 мм. При более низких температурах (от -20 до -30) толщина кирпичной стены должна быть не менее 640 мм. При -40 градусах лучше сделать стену шириной 770 мм.

Виды кладки.

Когда для строительства используется эффективный или многодырчатый кирпич, стены можно делать тоньше. Например, если температура опускается от — 40 до — 48 градусов, будет достаточно ширины в 640 мм.

Для создания внутренних стен кирпич используется любой. Однако и здесь нужно учитывать нагрузку. Если она повышенная, специалисты не рекомендуют использовать марку кирпича М75.

Что обеспечивает кладке прочность?

Безусловно, только сам кирпич. Его выносливость, надежность и долговечность зависят от марки. Если сделать кладку из низкосортного материала, она не будет способна выдерживать внутренние напряжения. Нагрузка, приемлемая для кирпича, обозначается цифрой. Так, изделие марки М75 выдержит 75 кг на 1 см².

Для создания кирпичной стены опытные мастера придерживаются трех правил:

  1. Все нагрузки рассчитываются с тем условием, что они будут строго перпендикулярны кладке.
  2. Для каждого кирпичного ряда горизонтали и вертикали должны быть строго выверены.
  3. Создавая кладку, нужно следить за тем, чтобы швы двух параллельных рядов не совмещались.

Последнее правило особенно важно при создании простенка. Самый нижний слой кирпича должен укладываться на ровную поверхность. Ее готовят заранее, выравнивая раствором цемента и песка.

Строительство кирпичной коробки производится с углов. Есть два вида кладки: «тычком» и «ложком».

Для кирпичной стены, выложенной «тычком» характерно то, что кирпич располагается по отношению к линии стены короткой стороной. Если он выкладывается длинной стороной, то это кладка «ложком».

Для расчета нагрузки не существенно, каким способом выкладывается стена. Но при этом крайне важно делать перевязки. Существуют два вида перевязки: многорядная и однорядная.

Когда стена создается по методу однорядной кладки, ряды, выложенные тычковым и ложковым способами, поочередно меняются и перекрывают друг друга. Тогда нагрузка будет распределяться равномерно.

При многорядной кирпичной кладке тычковый слой появляется лишь после нескольких ложковых рядов. В этом случае расчет нагрузки нужно производить тщательнее, поскольку этот метод перевязки считается менее надежным.

Основные выводы

На прочность и устойчивость стены влияет ее толщина. Если она недостаточная, со временем появляются деформации. Строительные нормы и правила (СНиП) предусматривают небольшие отклонения, которые способны нести нагрузки в полной мере. Отклонения эти не превышают 10 мм по осям и 15 мм по толщине.

Искривление поверхности стены, утолщение швов приводят к тому, что нагрузка со временем для стены становится непосильной. Кривизна ведет к преждевременному разрушению стены. Внимательно за этим нужно следить при создании простенка. Многие дефекты могут быть не видны сразу и проявляются лишь спустя некоторое время. Но исправить стену всегда труднее, чем сделать заново.

Даже при качественной кладке может проявиться деформация основания. Происходит проседание или намокание грунта, изменение положения фундамента. В таком случае на кладку увеличивается давление, и она может даже внезапно обрушиться. Все это справедливо и для простенка.

В заключение можно сделать некоторые выводы. Толщина кирпичного ряда не должна быть меньше длины полутора кирпичей. Это составляет 380 мм. Минимальная ширина стены и простенка может быть 250 мм. Но это будет безопасно лишь в том случае, если строение одноэтажное.

Толщина кирпичного ряда — это показатель надежности здания.

Даже при самой жесткой экономии стена должна быть из кирпичной кладки в 1,5 или 2 кирпича.

Расчет кирпичной стены на устойчивость

Проверим прочность кирпичного простенка (толщиной 51 см, шириной 100 см, высотой 300 см) несущей ограждающей стены многоэтажного здания на действие эксплуатационных нагрузок (действующих на стадии эксплуатации здания). Толщина стен вышележащих этажей 38 см. Схема к расчету простенка представлена на Рис.1.

Исходные данные:

Ширина простенка: b=100 см;
Толщина стен вышележащих этажей: h1=38 см;
Толщина рассчитываемого простенка: h2=51 см;
Высота этажа (простенка): H=3 м

от стен вышележащих этажей: P1=300 кН;
от веса перекрытия над рассматриваемым этажом: P2=50 кН;
от веса стены рассматриваемого этажа (на участке а=45 см от низа перекрытия до верха простенка): P3=6 кН.

Глубина заделки несущих конструкций перекрытия в стену c=20 см.
Расчетное сопротивление кладки сжатию Rсж=1 МПа (растяжение в кладке не допускается).

Рис.1. Схема к расчету кирпичного простенка

Подсчет нагрузок на простенок

Сила Р1 (см. Рис.1) приложена в центре тяжести сечения стены вышележащего этажа. Поскольку толщина стен рассматриваемого и вышележащего этажей неодинакова, эта сила приложена с эксцентриситетом e1 относительно центра тяжести стены рассматриваемого этажа и создает внешний момент, направленный против часовой стрелки (см. разрез 1-1):

Давление перекрытия на стену обычно принимают распределенным по закону треугольника (от максимума на грани стены до нуля в конце заделки). Следовательно, его равнодействующая P2 также имеет эксцентриситет e2 относительно центра тяжести сечения стены рассматриваемого этажа и вызывает момент противоположного направления, приложенный на уровне низа перекрытия:

Таким образом, на стену рассматриваемого этажа действует суммарная вышележащая сила от вышележащих конструкций:
и суммарный сосредоточенный момент, направленный против хода часовой стрелки:

Проверка прочности простенка

Полагаем, что кирпичная стена в пределах каждого этажа здания работает как вертикальная свободно лежащая на двух опорах (перекрытиях) балка пролетом H (см. Рис.1, б). Эпюры усилий показаны на Рис.1, в. Расчетным является сечение AB, расположенное на уровне верха простенка. В данном сечении возникает продольная сила сжатия:
и изгибающий момент, равный:

Площадь сечения простенка: F=b·h2=1·0.51=0.51 м 2 .

Момент сопротивления сечения:

Наибольшие напряжения сжатия возникают в ребре А. Проверим прочность простенка по формуле:

т.е. прочность простенка обеспечена.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector