Расчет простенка кирпичной стены пример

Расчет кирпичной кладки на прочность

Наружные несущие стены должны быть, как минимум, рассчитаны на прочность, устойчивость, местное смятие и сопротивление теплопередаче. Чтобы узнать, какой толщины должна быть кирпичная стена . нужно произвести ее расчет. В этой статье мы рассмотрим расчет несущей способности кирпичной кладки, а в следующих статьях — остальные расчеты. Чтобы не пропустить выход новой статьи, подпишитесь на рассылку и вы узанете какой должна быть толщина стены после всех расчетов. Так как наша компания занимается строительством коттеджей, то есть малоэтажным строительством, то все расчеты мы будем рассматривать именно для этой категории.

Несущими называются стены, которые воспринимают нагрузку от опирающихся на них плит перекрытий, покрытий, балок и т.д.

Также следует учесть марку кирпича по морозостойкости. Так как каждый строит дом для себя, как минимум на сто лет, то при сухом и нормальном влажностном режиме помещений принимается марка (М_рз ) от 25 и выше.

При строительстве дома, коттеджа, гаража, хоз.построек и др.сооружений с сухим и нормальным влажностным режимом рекомендуется применять для наружных стен пустотелый кирпич, так как его теплопроводность ниже, чем у полнотелого. Соответственно, при теплотехническом расчете толщина утеплителя получится меньше, что сэкономит денежные средства при его покупке. Полнотелый кирпич для наружных стен необходимо применять только при необходимости обеспечения прочности кладки.

Армирование кирпичной кладки допускается только лишь в том случае, когда увеличение марки кирпича и раствора не позволяет обеспечить требуемую несущую способность.

Пример расчета кирпичной стены.

Исходные данные: Рассчитать стену первого этажа двухэтажного коттеджа на прочность. Стены выполнены из кирпича М75 на растворе М25 толщиной h=250мм, длина стены L=6м. Высота этажа H=3м.

Несущая способность кирпичной кладки зависит от многих факторов — от марки кирпича, марки раствора, от наличия проемов и их размеров, от гибкости стен и т.д. Расчет несущей способности начинается с определения расчетной схемы. При расчете стен на вертикальные нагрузки, стена считается опертой на шарнирно-неподвижные опоры. При расчете стен на горизонтальные нагрузки (ветровые), стена считается жестко защемленной. Важно не путать эти схемы, так как эпюры моментов будут разными.

В глухих стенах за расчетное принимается сечение I-I на уровне низа перекрытия с продольной силой N и максимальным изгибающим моментом М. Часто опасным бывает сечение II-II . так как изгибающий момент чуть меньше максимального и равен 2/3М, а коэффициенты m_g и φ минимальны.

В стенах с проемами сечение принимается на уровне низа перемычек.

Из прошлой статьи Сбор нагрузок на стену первого этажа возьмем полученное значение полной нагрузки, которая включает в себя нагрузки от перекрытия первого этажа P₁ =1,8т и вышележащих этажей G=G _п +P ₂ +G ₂ = 3,7т:

N = G + P₁ = 3,7т +1,8т = 5,5т

Плита перекрытия опирается на стену на расстоянии а=150мм. Продольная сила P₁ от перекрытия будет находиться на расстоянии а / 3 = 150 / 3 = 50 мм. Почему на 1/3? Потому что эпюра напряжений под опорным участком будет в виде треугольника, а центр тяжести треугольника как раз находится на 1/3 длины опирания.

Нагрузка от вышележащих этажей G считается приложенной по центру.

Так как нагрузка от плиты перекрытия (P₁ ) приложена не по центру сечения, а на расстоянии от него равном:

e = h/2 — a/3 = 250мм/2 — 150мм/3 = 75 мм = 7,5 см,

то она будет создавать изгибающий момент (М) в сечении I-I. Момент — это произведение силы на плечо.

Тогда эксцентриситет продольной силы N составит:

e₀ = M / N = 13,5 / 5,5 = 2,5 см

Так как несущая стена толщиной 25см, то в расчете следует учесть величину случайного эксцентриситета e_ν =2см, тогда общий эксцентриситет равен:

e₀ = 2,5 + 2 = 4,5 см

При e₀ =4,5 см < 0,7y=8,75 расчет по раскрытию трещин в швах кладки можно не производить.

Прочность кл адки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:

Коэффициенты m_g и φ₁ в рассматриваемом сечении I-I равны 1.

— R — расчетное сопротивление кладки сжатию. Определяем по таблице 2 СНиП II-22-81 (скачать СНиП II-22-81 ). Расчетное сопротивление кладки из кирпича М75 на растворе М25 равно 11 кг/см 2 или 110 т/м 2

— A_c — площадь сжатой части сечения, определяется по формуле:

A — площадь поперечного сечения. Так как сбор нагрузок считали на 1 пог. метр, то и площадь поперечного сечения определяем от одного метра стены A = L * h = 1 * 0,25 = 0,25 м 2

A_c = 0,25 (1 — 2*0,045/0,25) = 0,16 м 2

— ω — коэффициент, определяемый по формуле:

ω = 1 + e₀ /h = 1 + 0,045/0,25 = 1,18 ≤ 1,45 условие выполняется

Несущая способность кладки равна:

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.

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 R_сж =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.

Минимальная толщина стены из кирпича или блоков

Стены частных домов, коттеджей и других малоэтажных зданий делают, как правило, двух- трехслойными с утепляющим слоем. Слой утеплителя располагается на несущей части стены из кирпича или малоформатных блоков. Застройщики часто задаются вопросами:
«Можно ли сэкономить на толщине стены?».
«А не сделать ли несущую часть стены дома потоньше, чем у соседа или, чем предусмотрено проектом?

На строительных площадках и в проектах увидеть несущую стену из кирпича толщиной 250 мм. а из блоков — даже 200 мм. стало обычным делом.

Стена оказалась слишком тонкой для этого дома.

Прочность стены дома определяется расчетом

Нормы проектирования (СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции») независимо от результатов расчета ограничивают минимальную толщину несущих каменных стен для кладки I группы в пределах от 1/20 до 1/25 высоты этажа.

Таким образом, при высоте этажа до 3 м. толщина стены в любом случае должна быть больше 120 — 150 мм .

На несущую стену действует вертикальная сжимающая нагрузка от веса самой стены и вышележащих конструкций (стен, перекрытий, крыши, снега, эксплуатационной нагрузки). Расчетное сопротивление сжатию кладки из кирпича и блоков зависит от марки кирпича или класса материала блоков по прочности на сжатие и марки строительного раствора.

Для малоэтажных зданий, как показывают расчеты, прочность на сжатие стены толщиной 200-250 мм из кирпича обеспечивается с большим запасом. Для стены из блоков, при соответствующем выборе класса блоков, проблем обычно также не бывает.

Кроме вертикальных нагрузок, на стену (участок стены) действуют горизонтальные нагрузки, вызванные, например, напором ветра или передачей распора от стропильной системы крыши.

Кроме этого, на стену действуют вращающие моменты, которые стремятся повернуть участок стены. Эти моменты связанны с тем, что нагрузка на стену, например, от плит перекрытий или вентилируемого фасада приложена не по центру стены, а смещена к боковым граням. Сами стены имеют отклонения от вертикали и прямолинейности кладки, что также приводит к возникновению дополнительных напряжений в материале стены.

Горизонтальные нагрузки и вращающие моменты создают изгибающую нагрузку в материале на каждом участке несущей стены.

Прочность, устойчивость стен толщиной 200-250 мм и менее, к этим изгибающим нагрузкам не имеет большого запаса. Поэтому, устойчивость стен указанной толщины для конкретного здания обязательно должна быть подтверждена расчетом.

Для строительства дома со стенами такой толщины необходимо выбирать готовый проект с соответствующими толщиной и материалом стен. Корректировку проекта с иными параметрами под выбранные толщину и материал стен обязательно поручаем специалистам.

Практика проектирования и строительства жилых малоэтажных домов показала, что несущие стены из кирпича или блоков толщиной более 350 — 400 мм. имеют хороший запас прочности и устойчивости, как к сжимающим, так и изгибающим нагрузкам, в подавляющем большинстве конструктивных исполнений здания.

Стены дома, наружные и внутренние, опирающиеся на фундамент, образуют совместно с фундаментом и перекрытием единую пространственную структуру (остов), которая совместно сопротивляется нагрузкам и воздействиям.

Создание прочного и экономичного остова здания — инженерная задача, требующая высокой квалификации, педантичности и культуры от участников строительства.

Дом с тонкими стенами более чувствителен к отклонениям от проекта, от норм и правил строительства.

Застройщику необходимо понимать, что прочность, устойчивость стен снижается, если:

• уменьшается толщина стены;
• увеличивается высота стены;
• увеличивается площадь проемов в стене;
• уменьшается ширина простенка между проемами;
• увеличивается длина свободного участка стены, не имеющего подпора, сопряжения с поперечной стеной;
• в стене устраиваются каналы или ниши;

Прочность, устойчивость стен меняется в ту или иную сторону если:

• изменить материал стен;
• изменить тип перекрытия;
• изменить тип, размеры фундамента;

Дефекты, снижающие прочность, устойчивость стен

Нарушения и отступления от требований проекта, норм и правил строительства, которые допускают строители (при отсутствии должного контроля со стороны застройщика), снижающие прочность, устойчивость стен:

• используются стеновые материал (кирпич, блоки, раствор) с пониженной прочностью по сравнению с требованиями проекта.
• не выполняется анкеровка металлическими связями перекрытия (балок) со стенами согласно проекта;
• отклонения кладки от вертикали, смещение оси стены превышают установленные технологические нормы;
• отклонения прямолинейности поверхности кладки превышают установленные технологические нормы;
• недостаточно полно заполняются раствором швы кладки. Толщина швов превышает установленные нормы.
• чрезмерно много в кладке используются половинки кирпича, блоки со сколами;
• недостаточная перевязка кладки внутренних стен с наружными;
• пропуски сетчатого армирования кладки;

Застройщику необходимо во всех перечисленных выше случаях изменения размеров или материалов стен и перекрытий обязательно обращаться к профессионалам-проектировщикам для внесения изменений в проектную документацию. Изменения в проекте должны быть заверены их подписью.

Предложения вашего прораба типа «давай сделаем проще» обязательно должны быть согласованы с профессиональным проектировщиком. Контролируйте качество строительных работ, которые делают подрядчики, или при их выполнении собственными силами не допускайте указанных выше дефектов строительства.

Нормами правил производства и приемки работ (СНиП 3.03.01-87) допускается: отклонения стен по смещению осей (10 мм), по отклонению на один этаж от вертикали (10 мм), по смещению опор плит перекрытия в плане (6…8 мм) и пр.

Чем тоньше стены, тем более они нагружены, тем меньше у них запас прочности. Нагрузка на стену помноженная на «ошибки» проектировщиков и строителей может оказаться чрезмерной (на фото).

Процессы разрушения стены проявляются не всегда сразу, бывает — спустя годы после завершения строительства.

Советы застройщику

Толщину стен 200-250 мм из кирпича или блоков безусловно целесообразно выбрать для одноэтажного дома или для верхнего этажа многоэтажного.

Дом в два или три этажа с толщиной стен 200-250 мм. стройте при наличии в вашем распоряжении готового проекта, привязанного к грунтовым условиям места строительства, квалифицированных строителей, и независимого технического надзора за строительством.

В иных условиях для нижних этажей двух- трехэтажных домов надежнее стены толщиной не менее 350 мм .

О том, как сделать несущие стены толщиной всего 190 мм.. читайте здесь.

Уважаемый читатель!

В комментарии оцените полезность статьи.
Задайте вопрос по теме статьи, дополните, уточните или возразите автору.
Расскажите о том, как делаете Вы.
Комментарий будет опубликован через некоторое время, после одобрения. Спасибо за оставленный комментарий!

Минимальная толщина стены из кирпича или блоков: 3 комментария

добрый вечер, подскажите пожалуйста, как рассчитать нагрузку на кирпичную стену. Стена(кладка)в полкирпича, плюс штукатурка, хочу повесить на ней накопительный водонагреватель объемом 50 литров, общий вес примерно 65-70 кг, выдержит ли, без последствий, данную нагрузку и как это рассчитывается?

У меня держит уже год. Не ставить же его на пол.

Источники: http://oooalfa-pro.ru/stati-o-remonte/article_post/raschet-steny-na-prochnost, http://probuild-info.ru/primer-proverochnogo-rascheta-kirpichnogo-prostenka-na-prochnost/, http://domekonom.su/minimalnaya-tolschina-kamennoi-steny.html

kirpich-sbm.ru

Наружные несущие стены должны быть, как минимум, рассчитаны на прочность, устойчивость, местное смятие и сопротивление теплопередаче. Чтобы узнать, какой толщины должна быть кирпичная стена, нужно произвести ее расчет. В этой статье мы рассмотрим расчет несущей способности кирпичной кладки, а в следующих статьях – остальные расчеты. Чтобы не пропустить выход новой статьи, подпишитесь на рассылку и вы узанете какой должна быть толщина стены после всех расчетов. Так как наша компания занимается строительством коттеджей, то есть малоэтажным строительством, то все расчеты мы будем рассматривать именно для этой категории.

Несущими называются стены, которые воспринимают нагрузку от опирающихся на них плит перекрытий, покрытий, балок и т.д.

Также следует учесть марку кирпича по морозостойкости. Так как каждый строит дом для себя, как минимум на сто лет, то при сухом и нормальном влажностном режиме помещений принимается марка (М_рз) от 25 и выше.

При строительстве дома, коттеджа, гаража, хоз.построек и др.сооружений с сухим и нормальным влажностным режимом рекомендуется применять для наружных стен пустотелый кирпич, так как его теплопроводность ниже, чем у полнотелого. Соответственно, при теплотехническом расчете толщина утеплителя получится меньше, что сэкономит денежные средства при его покупке. Полнотелый кирпич для наружных стен необходимо применять только при необходимости обеспечения прочности кладки.

Армирование кирпичной кладки допускается только лишь в том случае, когда увеличение марки кирпича и раствора не позволяет обеспечить требуемую несущую способность.

 

Пример расчета кирпичной стены.

Исходные данные: Рассчитать стену первого этажа двухэтажного коттеджа на прочность. Стены выполнены из кирпича М75 на растворе М25 толщиной h=250мм, длина стены L=6м. Высота этажа H=3м.

Решение.

Несущая способность кирпичной кладки зависит от многих факторов – от марки кирпича, марки раствора, от наличия проемов и их размеров, от гибкости стен и т.д. Расчет несущей способности  начинается с определения расчетной схемы. При расчете стен на вертикальные нагрузки, стена считается опертой на шарнирно-неподвижные опоры. При расчете стен на горизонтальные нагрузки (ветровые), стена считается жестко защемленной. Важно не путать эти схемы, так как эпюры моментов будут разными.

Пример:

 

 

Выбор расчетного сечения.

В глухих стенах за расчетное принимается сечение I-I на уровне низа перекрытия с продольной силой N и максимальным изгибающим моментом М. Часто опасным бывает сечение II-II, так как изгибающий момент чуть меньше максимального и равен 2/3М, а коэффициенты m_g и φ минимальны.

В стенах с проемами сечение принимается на уровне низа перемычек.

 

Давайте рассмотрим сечение I-I. 

Из прошлой статьи Сбор нагрузок на стену первого этажа возьмем полученное значение полной нагрузки, которая включает в себя нагрузки от перекрытия первого этажа P₁=1,8т и вышележащих этажей G=G_п+P₂+G₂= 3,7т:

 

Плита перекрытия опирается на стену на расстоянии а=150мм. Продольная сила P₁ от перекрытия будет находиться на расстоянии а / 3 = 150 / 3 = 50 мм. Почему на 1/3? Потому что эпюра напряжений под опорным участком будет в виде треугольника, а центр тяжести треугольника как раз находится на 1/3 длины опирания.

Нагрузка от вышележащих этажей G считается приложенной по центру.

Так как нагрузка от плиты перекрытия (P₁) приложена не по центру сечения, а на расстоянии от него равном:

 

 

то она будет создавать изгибающий момент (М) в сечении I-I. Момент – это произведение силы на плечо.

 

Статья была для Вас полезной? Поделитесь своим мнением в комментарии…

oooalfa-pro.ru

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.

Расчетные предпосылки:

.

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, Санкт-Петербурге составляет 180 кг/м 2 , а в Ростове-на-Дону – 80 кг/м 2 . С учетом веса самой кровли 50-75 кг/м 2 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 2 , 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 2 , 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 2 умножать значение расчетного сопротивления на коэффициент условий работы γ с =0.8 . А так как площадь сечения нашей колонны составляет 0.25х0.25 = 0.0625 м 2 , 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 2 . В итоге расчетное сопротивление для нашей колонны составит 15·0.8 = 12 кг/см 2 , тогда максимальное сжимающее напряжение составит:

10300/625 = 16.48 кг/см 2 > R = 12 кгс/см 2

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 2) 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 :

N ≤ m g φRF (1.1)

где m g – 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.

Примечание : Вообще-то с коэффициентом m g все не так просто, подробности можно посмотреть в комментариях к статье.

φ – коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости колонны λ . Чтобы определить этот коэффициент, нужно знать расчетную длину колонны l 0 , а она далеко не всегда совпадает с высотой колонны. Тонкости определения расчетной длины конструкции изложены отдельно , здесь лишь отметим, что согласно СНиП II-22-81 (1995) п.4.3: “Расчетные высоты стен и столбов l 0 при определении коэффициентов продольного изгиба φ в зависимости от условий опирания их на горизонтальные опоры следует принимать:

а) при неподвижных шарнирных опорах l 0 = Н ;

б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролетных зданий l 0 = 1,5H , для многопролетных зданий l 0 = 1,25H ;

в) для свободно стоящих конструкций l 0 = 2Н ;

г) для конструкций с частично защемленными опорными сечениями — с учетом фактической степени защемления, но не менее l 0 = 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 l 0 = 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 приниматьl 0 = 1.25H .

2. Сделать другое перекрытие ,

например из листовых материалов, что позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, в этом случае l 0 = 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 l 0 = 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:

λ h = l 0 /h (1.2) или

λ i = l 0 /i (1.3)

где 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 λ h = 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:

N р = m g φγ с RF = 1х0.6х0.8х22х625 = 6600 кг < N с об = 9400 кг

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 2 или 1300 см 2 , но увеличится и радиус инерции колонны до i = 11.45 см . Тогда λ i = 600/11.45 = 52.4 , а значение коэффициента φ = 0.8 . В этом случае предельная нагрузка на центральную колонну составит:

N р = m g φγ с RF = 1х0.8х0.8х22х1300 = 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:

N р = m g φγ с RF = 1х0.8х0.8х12х1300 = 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 2 .

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, которые подробно рассматриваются в статье “Расчет опорного участка балки на смятие “. Это смещение называется эксцентриситетом приложения нагрузки е о. 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 = Ne о , и этот момент нужно учесть при расчетах. В общем случае проверку на устойчивость можно выполнять по следующей формуле:

N = φRF – MF/W (2.1)

где 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

N р = φRF – MF/W = 1х0.8х0.8х12х2601 – 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 методику расчета, рекомендуемую СНиПом здесь не привожу.

Проверим прочность кирпичного простенка несущей стены жилого дома переменной этажности в г. Вологде.

Исходные данные:

Высота этажа – Нэт=2,8 м;

Число этажей – 8 эт;

Шаг несущих стен – а=6,3 м;

Размеры оконного проема – 1,5х1,8 м;

Размеры сечения простенка -1,53х0,68 м;

Толщина внутренней версты – 0,51 м;

Площадь сечения простенка-А=1.04м 2 ;

Длина опорной площадки плит перекрытия на кладку

Материалы: кирпич силикатный утолщенный лицевой (250Ч120Ч88) ГОСТ 379-95, марка СУЛ-125/25, камень силикатный пористый (250Ч120Ч138) ГОСТ 379-95, марка СРП -150/25 и кирпич силикатный пустотелый утолщенный (250х120х88) ГОСТ 379-95 марка СУРП-150/25. Для кладки 1-5 этажей используется цементно-песчаный раствор М75, для 6-8 этажей, плотность кладки =1800 кг/м 3 , кладка многослойная, утеплитель – пенополистирол марки ПСБ-С-35 n=35 кг/м3 (ГОСТ 15588-86). При многослойной кладке нагрузка будет передаваться на внутреннюю версту наружной стены, поэтому при расчете толщину наружной версты и утеплителя не учитываем.

Сбор нагрузки от покрытия и перекрытий представлен в таблицах 2.13, 2.14, 2.15. Расчетный простенок представлен на рис. 2.5.

Рисунок 2.12. Расчетный простенок: а – план; б – вертикальный разрез стены; в-расчетная схема; г – эпюра моментов

Таблица 2.13. Сбор нагрузок на покрытие, кН/м 2

Наименование нагрузки	Нормативное значение кН/м2		Расчетное значение кН/м2
Постоянная: 1. Слой линокрома ТКП, t=3,7 мм, вес 1м2 материала 4,6 кг/м2, =1100 кг/м3 2. Слой линокрома ХПП, t=2,7 мм вес 1м2 материала 3,6 кг/м2, =1100 кг/м3 3. Грунтовка «Праймер битумный»
4. Цементно-песчаная стяжка, t=40 мм, =1800 кг/м3 5. Керамзитовый гравий, t=180 мм, =600 кг/м3, 6. Утеплитель – пенополистирол ПСБ-С-35, t=200 мм, =35 кг/м3 7. Пароизол 8. Железобетонная плита перекрытия
Временная: S0н =0,7ЧSqмЧСeЧСt= 0,7Ч2,4 1Ч1Ч1

Таблица 2.14. Сбор нагрузок на чердачное перекрытие, кН/м2

Таблица 2.15. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие, кН/м2

Таблица 2.16. Сбор нагрузок на 1 м.п. от наружной стены t=680 мм, кН/м2

Определим ширину грузового участка по формуле 2.12

где b-расстояние между разбивочными осями, м;

а – величина опирания плиты перекрытия, м.

Длина грузовой площади простенка определяется по формуле (2.13).

где l – ширина простенка;

l f – ширина оконных проемов, м.

Определение грузовой площади (соответственно рисунку 2.6) производится по формуле (2.14)

Рисунок 2.13. Схема определения грузовой площади простенка

Подсчет усилия N на простенок от вышерасположенных этажей на уровне низа перекрытий первого этажа, ведем исходя из грузовой площади и действующих нагрузок на перекрытия, покрытия и кровлю, нагрузки от веса наружной стены.

Таблица 2.17. Сбор нагрузок, кН/м

Наименование нагрузки	Расчетное значение кН/м
1. Конструкция покрытия
2. Чердачное перекрытие
3. Междуэтажное перекрытие
4. Наружная стена t=680 мм

Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций следует производить по формуле 13

При строительстве загородного дома многие мастера задумаются не только о том, какой лучше выбрать кирпич и конструкции несущих стен, а также о том, как определить толщину кирпичной стены, чтобы сделать правильный расчет расхода материалов для возведения стен дома.

Толщина стены

Стоит знать, что выбирая полнотелый или пустотелый кирпич, ширина стен дома может быть различна. Поэтому и расчет необходимого кирпича будет сильно разниться. Кирпич полнотелый обладает высокой прочностью, но по теплоизоляционным свойствам уступает многим другим строительным материалам.

Например, для температуры наружного воздуха – 30°С, стены дома из полнотелого кирпича выкладывают в 64 сантиметра (2,5 кирпича). В то время как, для этой же температуры толщина стен из деревянных брусьев равна 16-18 сантиметров.

Поэтому для сокращения общего расхода кирпича, уменьшения нагрузки на фундамент, а также уменьшения массы стен часто используют пустотелый (щелевой или дырчатый) кирпич или полнотелый, но с образованием пустот. Плюс ко всему, используют всевозможные теплоизоляционные материалы, а также эффективные штукатурки и засыпки.

Как уже было выше упомянуто, экономически нецелесообразной оказывается кладка, которая выложена из полнотелого кирпича. К примеру, для трехкомнатного дома с толщиной стен 64 сантиметра необходимо около 25 тысяч кирпичей общим весом 80-100 тонн. Конечно, это приблизительный расчет, но цифра, особенно, выраженная в тоннах, ошеломляет.

И это только для наружных стен. А если учесть объем, необходимый для перегородок, то дом фактически превращается в кирпичный склад с достаточно громоздким фундаментом.

Важно также учитывать, что кирпичные стены имеют достаточно большую тепловую инерционность. То есть необходимо достаточное время на то, чтобы они прогрелись и остыли. А чем толще стена, тем больше времени необходимо на прогрев. То есть температура в помещении мало меняется в течение суток. Поэтому для кирпичного дома, возведенного из полноценного кирпича, необходимо правильно рассчитать систему отопления.

Укладка кирпича

В этом состоит огромный плюс кирпичных стен. Однако не всегда благоприятна такая тепловая инерционность для дач, которые могут эксплуатироваться сезонно. Промерзшие стены на даче будут достаточно долго прогреваться. А резкие перепады температур часто приводят к образованию конденсата внутри помещения. Поэтому, как правило, такие дома обшивают досками.

Итак, все же перейдем к тому вопросу как же рассчитать толщину кирпичной стены в зависимости от того или иного виды кирпича? Расчет произвести не сложно, потому что существует специальная таблица, в которой, в зависимости от вида кирпича, конструкции стен и температуры воздуха определяется соответствующая толщина стен дома.

Различные кирпичные стены определение толщины в них будет описано ниже. В сводной схеме.

Обыкновенный глиняный, силикатный и полнотелый кирпич

При сплошной кладке с внутренней штукатуркой

• Для температуры воздуха 4С — толщина стен 30 см;
• При температуре -5°С – толщина стен 25 см;
• При температуре -10°С – 38 см;
• При температуре -20°С – 51 см;
• При температуре -30°С – 64 см.

Кирпичная кладка с воздушной прослойкой

• Для температуры воздуха -20°С (-30°С) – толщина стен 42 см;
• Для температуры воздуха -30°С (-40°С) – толщина стен 55 см;
• Для температуры воздуха -40°С (-50°С) – толщина стен 68 см;

Сплошная кладка с плитными наружными утеплителями толщиной 5 сантиметров и внутренней штукатуркой

• Для температуры воздуха -20°С (-30°С) – толщина стен 25 см;
• Для температуры воздуха -30°С (-40°С) – толщина стен 38 см;
• Для температуры воздуха -40°С (-50 °С) – 51 см;

Сплошная кладка с внутренним утеплением плитами термоизоляционными, имеющими толщину 10 сантиметров

• Для температуры воздуха -20°С (-25°С) – толщина стен 25 см;
• Для температуры воздуха -30°С (-35°С) – толщина стен 38 см;
• Для температуры воздуха -40°С (-50 °С) – 51 см.

Кладка колодцевая с минеральной засыпкой с объемной массой 1400 кг/м3 и внутренней штукатуркой

• Для температуры -10°С(-20°С) – 38 см;
• Для температуры -25°С (-35°С) – 51 см;
• Для температуры -35°С (-50°С) – 64 см.

jtcase.ru

Цель – обеспечить прочность кирпичного простенка.

Задачи – определить усилия в кирпичном простенке первого этажа (см. рис. 1.13), исходя из конструктивных требований назначить диаметр стержней, размер ячейки и шаг сеток по высоте, проверить прочность кирпичного простенка.

Расчет производим для кирпичного простенка первого этажа. Кирпичная кладка высшего качества.

Геометрические размеры кирпичных стен и площадок опирания плит на стены принимать согласно плана и разреза здания (рис. 1.2, 1.13, 1.14). Опасным будет являться сечение простенка, расположенное на 2/3 его высоты.

Сетку назначать из стержней арматуры класса В500 диаметром не менее 3 мм, размер ячейки сетки от 30 до 120 мм, шаг сеток не реже, чем через 5 рядов кирпичной кладки. При этом процент армирования кладки должен быть не менее 0,1%.

Расчет выполняем согласно п. 4.7 – 4.11, 4.30 – 4.31 [7].

Пример расчета

1. Начало.

2. На этапе 1 принята толщина наружных стен tпринята640 мм. Материал стен – кирпич керамический полнотелый одинарный марки по прочности 150, марки по морозостойкости F35, марка цементно-песчаного раствора М50 (в процессе расчета марка кирпича и марка раствора могут быть изменены).

Согласно рис. 6.1, высота кирпичной стены за вычетом расстояния От низа стены до 2/3 высоты простенка первого этажа составляет Н =15,2м. Расчетная ширина стены принимается равной шагу колонн в поперечном направлении. Ширина оконных проемов по рис. 1.13 равна. Ширина площадки опирания плиты перекрытия на кирпичную стену составляет (см. рис. 1.14). Расчетная высота простенка равна высоте оконного проема.Размеры поперечного сечения простенка составят:

Согласно расчетам этапа 1, полная расчетная нагрузка на 1м2 покрытия с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна:, полная расчетная нагрузка на 1м2перекрытия с учетом нормального уровня ответственности здания II будет равна,

3.Продольную силу в опасном сечении простенка определяем по формуле:

где Н = 15,2 м – расчетная высота кирпичной стены; •

– расчетная ширина стены;

t=640мм = 0,64м – толщина стены;

коэффициент проемности (– суммарная площадь оконных проемов в расчетном сечении стены);

– плотность кладки;

– коэффициент надежности по нагрузке;

n=5- число этажей в здании (см. бланк задания);

– ширина первого пролета в продольном направлении.

Суммарную площадь оконных проемов в расчетном сечении стены определяем по рис: Тогда коэффициент проемности будет равен:

www.padavia.ru