Главная / Телевидение

Расчет кирпичной кладки на прочность онлайн. Расчёт кирпичной кладки

III. РАСЧЕТ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Нагрузка на простенок (рис. 30) в уровне низа ригеля перекрытия первого этажа, кН:

снеговая для II снегового района

рулонный ковер кровли – 100 Н/м 2

асфальтовая стяжка при Н/м 3 толщиной 15 мм

утеплитель – древесно-волокнистые плиты толщиной 80 мм при плотности Н/м 3

пароизоляция – 50 Н/м 2

сборные железобетонные плиты покрытия – 1750 Н/м 2

вес железобетонной фермы

вес карниза на кирпичной кладке стены при Н/м 3

вес кирпичной кладки выше отметки +3,03

сосредоточенная от ригелей перекрытий (условно без учета неразрезности ригелей)

вес оконного заполнения при Н/м 2

суммарная расчетная нагрузка на простенок в уровне отм. +3,03

Согласно п. 6.7.5 и 8.2.6 допускается считать стену расчлененной по высоте на однопролетные элементы с расположением опорных шарниров в уровне опирания ригелей. При этом нагрузка от верхних этажей принимается приложенной в центре тяжести сечения стены вышележащего этажа, а все нагрузки кН в пределах данного этажа считаются приложенными с фактическим эксцентриситетом относительно центра тяжести сечения стены.

Согласно п. 6.9 , п. 8.2.2 расстояние от точки приложения опорных реакций ригеля P до внутренней грани стены при отсутствии опор, фиксирующих положение опорного давления, принимается не более одной трети глубины заделки ригеля и не более 7 см (рис. 31).

При глубине заделки ригеля в стену а з = 380 мм, а з: 3 = 380: 3 =

127 мм > 70 мм принимаем точку приложения опорного давления

Р = 346,5 кН на расстоянии 70 мм от внутренней грани стены.

Расчетная высота простенка в нижнем этаже

За расчетную схему простенка нижнего этажа здания принимаем стойку с защемлением в уровне обреза фундамента и с шарнирным опиранием в уровне перекрытия.

Гибкость простенка, выполненного из силикатного кирпича марки 100 на растворе марки 25, при R = 1,3 МПа по табл. 2 , определяется согласно примечанию 1 к табл. 15 при упругой характеристике кладки a= 1000;

коэффициент продольного изгиба по табл. 18 j = 0,96. Согласно п. 4.14 в стенах с жесткой верхней опорой продольный прогиб в опорных сечениях может не учитываться (j = 1,0). В средней трети высоты простенка коэффициент продольного изгиба равен расчетной величине j = 0,96. В приопорных третях высоты j изменяется линейно от j = 1,0 до расчетной величины j = 0,96 (рис. 32). Значения коэффициента продольного изгиба в расчетных сечениях простенка, в уровнях верха и низа оконного проема

Рис. 31

величины изгибающих моментов в уровне опирания ригеля и в расчетных сечениях простенка на уровне верха и низа оконного проема

кНм;

Рис.32

Величина нормальных сил в тех же сечениях простенка

Эксцентриситеты продольных сил е 0 = М : N :

Мм < 0,45 y = 0,45 × 250 = 115 мм;

Мм < 0,45 y = 115 мм;

Несущая способность внецентренно сжатого простенка прямоугольного сечения согласно п.4.7 определяется по формуле

где (j- коэффициент продольного прогиба для всего сечения элемента прямоугольной формы; ); m g – коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки (при h = 510 мм > 300 мм принимают m g = 1,0); А – площадь сечения простенка.

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.

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.

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 P 1 =1,8т и вышележащих этажей G=G п +P 2 +G 2 = 3,7т:

N = G + P 1 = 3,7т +1,8т = 5,5т

Плита перекрытия опирается на стену на расстоянии а=150мм. Продольная сила P 1 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 (P 1) 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.

M = P 1 * e = 1,8т * 7,5см = 13,5 т*см

Тогда эксцентриситет продольной силы N составит:

e 0 = 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:

e 0 = 2,5 + 2 = 4,5 см

y=h/2=12,5см

При e 0 =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:

N ≤ m g φ 1 R A c ω

Коэффициенты m g и φ 1 в рассматриваемом сечении I-I равны 1.

Необходимость расчета кирпичной кладки при строительстве частного дома очевидна любому застройщику. При строительстве жилых зданий используется клинкерный и красный кирпич, отделочный кирпич применяется для создания привлекательного внешнего вида наружной поверхности стен. Каждая марка кирпича имеет свои специфические параметры и свойства, но различие в размерах между разными марками минимально.

Максимальное количество материала можно рассчитать, определив общий объем стен и разделив его на объем одного кирпича.

Клинкерный кирпич используется для строительства элитных домов. У него большой удельный вес, привлекательный внешний вид, высокая прочность. Ограниченное использование вызвано высокой стоимостью материала.

Наиболее популярным и востребованным материалом является красный кирпич. Он обладает достаточной прочностью при сравнительно небольшом удельном весе, легко обрабатывается, мало подвержен воздействию окружающей среды. Недостатки — неряшливые поверхности с большой шероховатостью, способность впитывать воду при высокой влажности. В нормальных условиях эксплуатации эта способность не проявляется.

Для укладки кирпичей существует два метода:

тычковый;
ложковый.

При укладке тычковым методом кирпич укладывается поперек стены. Толщина стены должна быть не менее 250 мм. Наружная поверхность стены будет состоять из торцевых поверхностей материала.

При ложковом методе кирпич укладывается вдоль. Снаружи оказывается боковая поверхность. Этим способом можно выкладывать стены в полкирпича — толщиной 120 мм.

Что нужно знать для расчета

Максимальное количество материала можно рассчитать, определив общий объем стен и разделив его на объем одного кирпича. Полученный результат будет приблизительным и завышенным. Для более точного расчета необходимо учесть следующие факторы:

размер кладочного шва;
точные размеры материала;
толщина всех стен.

Производители довольно часто по разным причинам не выдерживают стандартные размеры изделий. Красный кладочный кирпич по ГОСТу должен иметь размеры 250х120х65 мм. Во избежание ошибок, лишних материальных затрат желательно уточнить у поставщиков размеры имеющегося в наличии кирпича.

Оптимальная толщина наружных стен для большинства регионов равна 500 мм, или в 2 кирпича. Такой размер обеспечивает высокую прочность здания, хорошую теплоизоляцию. Недостатком является большой вес строения и, как следствие, давление на фундамент и нижние слои кладки.

Размер кладочного шва в первую очередь будет зависеть от качества раствора.

Если для приготовления смеси использовать крупнозернистый песок, ширина шва увеличится, с мелкозернистым — шов можно сделать тоньше. Оптимальная толщина кладочных швов равна 5-6 мм. При необходимости допускается выполнять швы толщиной от 3 до 10 мм. В зависимости от размера швов и способа укладки кирпича можно сэкономить некоторое его количество.

Для примера возьмем толщину шва 6 мм и ложковый способ укладки кирпичных стен. При толщине стены 0,5 м нужно уложить в ширину 4 кирпича.

Суммарная ширина зазоров составит 24 мм. Укладка 10 рядов по 4 кирпича даст суммарную толщину всех зазоров в 240 мм, что почти равно длине стандартного изделия. Общая площадь кладки при этом будет примерно 1,25 м 2 . Если кирпичи уложены вплотную, без зазоров, в 1 м 2 помещается 240 шт. С учетом зазоров расход материала составит примерно 236 штук.

Вернуться к оглавлению

Методика расчета несущих стен

При планировании наружных размеров здания желательно выбирать значения кратные 5. С такими цифрами проще выполнять расчет, затем выполнять в реальности. При планировании строительства 2 этажей следует просчитывать количество материала поэтапно, для каждого этажа.

Вначале выполняется расчет наружных стен на первом этаже. Для примера можно взять здание с размерами:

длина = 15 м;
ширина = 10 м;
высота = 3 м;
толщина стен в 2 кирпича.

По этим размерам нужно определить периметр строения:

(15 + 10) х 2 = 50

3 х 50 = 150 м 2

Рассчитав общую площадь, можно определить максимальное количество кирпича для строительства стены. Для этого нужно умножить определенное ранее количество кирпичей для 1 м 2 на общую площадь:

236 х 150 = 35 400

Результат неокончательный, стены должны иметь проемы для установки дверей и окон. Количество входных дверей может варьироваться. У небольших частных домов обычно одна дверь. Для зданий больших размеров желательно планировать два входа. Количество окон, их размеры и место расположения определяются внутренней планировкой здания.

В качестве примера можно взять 3 оконных проема на 10-метровую стену, по 4 на 15-метровые стены. Одну из стен желательно выполнять глухой, без проемов. Объем дверных проемов можно определить по стандартным размерам. При отличии размеров от стандартных объем можно рассчитать по габаритным размерам, добавив к ним ширину монтажного зазора. Для расчета следует воспользоваться формулой:

2 х (А х В) х 236 = С

где: А — ширина дверного проема, В — высота, С — объем в количестве кирпичей.

Подставив стандартные значения, получим:

2 х (2 х 0,9) х 236 = 849 шт.

Объем оконных проемов рассчитывается аналогично. При размерах окон 1,4 х 2,05 м объем составит 7450 штук. Определить количество кирпичей на температурный зазор просто: нужно длину периметра умножить на 4. В результате получится 200 штук.

35400 — (200 + 7450 + 849) = 26 901.

Приобретать необходимое количество следует с небольшим запасом, потому что во время работы возможны ошибки и прочие непредвиденные ситуации.

Пример расчета кирпичной стены.

Выбор расчетного сечения .

В стенах с проемами сечение принимается на уровне низа перемычек.

Давайте рассмотрим сечение I-I.

N = G + P 1 = 3,7т +1,8т = 5,5т

Нагрузка от вышележащих этажей G считается приложенной по центру.

Так как нагрузка от плиты перекрытия (P 1) 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.

M = P 1 * e = 1,8т * 7,5см = 13,5 т*см

Тогда эксцентриситет продольной силы N составит:

e 0 = M / N = 13,5 / 5,5 = 2,5 см

e 0 = 2,5 + 2 = 4,5 см

y=h/2=12,5см

При e 0 =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:

N ≤ m g φ 1 R A c ω

Коэффициенты m g и φ 1 в рассматриваемом сечении I-I равны 1.

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