Пример расчета несущих стен кирпич

Пример расчета несущих стен кирпич

В статье представлен пример расчета несущей способности кирпичной стены трехэтажного бескаркасного здания с учетом выявленных в ходе ее осмотра дефектов. Подобные расчеты относятся к категории «проверочных» и выполняются обычно в рамках детального визуально-инструментального обследования зданий.

Несущая способность центрально- и внецентренно — сжатых каменных столбов определяется на основании данных о фактической прочности материалов кирпичной кладки (кирпича, раствора) в соответствии с разделом 4 [1].

Для учета выявленных в ходе обследования дефектов в формулы СНиП вводится дополнительный понижающий коэффициент, учитывающий снижение несущей способности каменных конструкций (Ктр) в зависимости от характера и степени обнаруженных повреждений по таблицам гл. 4 [2].

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Проверим несущую способность внутренней несущей каменной стены 1-го этажа по оси «8» м/о «Б»-«В» на действие эксплуатационных нагрузок с учетом выявленных в ходе ее обследования дефектов и повреждений.

Исходные данные:

— Толщина стены: dст=0,38 м
— Ширина простенка: b=1,64 м
— Высота простенка до низа плит перекрытий 1 этажа: H=3,0 м
— Высота вышележащего столба кладки: h=6,5 м
— Площадь сбора нагрузок от перекрытий и покрытия: Sгр=9,32 м2
— Расчетное сопротивление кладки cжатию: R=11,05 кг/см2

В ходе осмотра стены по оси «8» зафиксированы следующие дефекты и повреждения (см. фото ниже): массовое выпадение раствора из швов кладки на глубину более 4 см; смещение (искривление) горизонтальных рядов кладки по вертикали до 3 см; множественные вертикально ориентированные трещины раскрытием 2-4 мм (в т.ч. по растворным швам), пересекающие от 2 до 4 горизонтальных рядов кладки (до 2-х трещин на 1 м стены).

Пустошовка	Растрескивание кирпича	Искривление рядов кладки

По совокупности выявленных дефектов (с учетом их характера, степени развития и площади распространения), в соответствии с [2], несущая способность рассматриваемого простенка должна быть снижена не менее чем на 30%. Т.е. коэффициент снижения несущей способности простенка принимается равным — Ктр=0,7. Схема для сбора нагрузок на простенок приведена ниже на Рис.1.

РИС.1. Схема для сбора нагрузок на простенок

I. Сбор расчетных нагрузок на простенок

1. Перекрытия 1 и 2 этажей [784 кг/м2 × 9,32 м2 × 2]	14 613,7 кгс
2. Покрытие [763,6 кг/м2 × 9,32 м2]	7 116,75 кгс
3. Вышележащий кирпичный столб [1,64 м × 0,38 м × 6,5 м × 1800 кг/м3 × 1,1]	8 020,58 кгс
4. Кирпичные перегородки 2, 3 этажей [3,2 м × 0,25 м × 5,2 м × 1800 кг/м3 × 1,1]	6 589,44 кгс
ИТОГО общая нагрузка на простенок N, кгс:	36 340,5 кгс

II. Расчет несущей способности простенка

(п. 4.1 СНиП II-22-81)

Количественная оценка фактической несущей способности кирпичного центрально сжатого простенка (с учетом влияния обнаруженных дефектов) на действие расчетной продольной силы N, приложенной без эксцентриситета, сводится к проверке выполнения следующего условия (формула 10 [1]):

Согласно результатам прочностных испытаний расчетное сопротивление кладки стены по оси «8» сжатию составляет R=11,05 кг/см2.
Упругая характеристика кладки согласно п.9 Таблицы 15(К) [1] равна: α=500.
Расчетная высота столба: l0=0,8×H=0,8×300=240 см.
Гибкость элемента прямоугольного сплошного сечения: λh=l0 / dст=240/38=6,31.
Коэффициент продольного изгиба φ при α=500 и λh=6,31 (по Таблице 18): φ=0,90.
Площадь поперечного сечения столба (простенка): A=b×dст=164×38=6232 см2.
Т.к. толщина рассчитываемой стены более 30 см (dст=38 см), коэффициент mg принимается равным единице: mg=1.

Подставив полученные значения в левую часть формулы (1), определим фактическую несущую способность центрально-сжатого неармированного кирпичного простенка Nс:

Nс=1×0,9×11,05×6232×0,7=43 384 кгс

III. Проверка выполнения условия прочности (1)

[ Nc=43384 кгс ] > [ N=36340,5 кгс ]

Условие прочности выполнено: несущая способность кирпичного столба Nс с учетом влияния выявленных дефектов оказалась больше значения суммарной нагрузки N.

Список источников:
1. СНиП II-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции».
2. Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и сооружений. ЦНИИСК им. Курченко, Госстрой.

Расчёт на внецентренное сжатие простенка из керамического кирпича по нелинейной деформационной модели

Исходные данные

Материал – кирпич керамический на ц.п. растворе. Марка кирпича М125, марка раствора М100. Расчётное сопротивление кладки сжатию R=20.3943 кгс/см 2 , R_t=0.815773 кгс/см 2 , R_u=2*R=2*20.3943=40.7886 кгс/см 2 , R_tu=2*Rt=2*0.815773=1.631546 кгс/см 2 . Размеры простенка b=100 см, h=38 см. Высота простенка l=290 см. По результатам определения внутренних усилий в сечении простенка возникают следующие усилия: N=16.057 т, изгибающие моменты Мх=0.314 т*м, Му=0 т*м, поперечные силы, Qx=0 т, Qy=0.18 т; Изгибающий момент действует в направлении стороны h.

Определение деформационных характеристик кладки

Модуль деформации неармированной кладки при сжатии E=α*R_u=1000*40.7886=40788.6 кгс/см 2 .

Относительные деформации кладки при сжатии ε=R/E=20.3943/40788.6=0.0005

Относительные деформации для нелинейных расчётов

Определение предельных деформаций при сжатии

Модуль деформации неармированной кладки при растяжении E_t=α*R_tu=1000*1.631546=1631.546 кгс/см 2 .

Относительные деформации кладки при растяжении ε_t=R/E=0.815773/1631.546=0.0005

Относительные деформации для нелинейных расчётов

Определение предельных деформаций при растяжении

Расчёт на внецентренное сжатие в плоскости изгиба

По п.7.7 Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций следует производить по формуле

A=b*h=3800 см 2 — площадь поперечного сечения простенка;

e_0x=M_x/N=0.314/16.057=1.955533 см — эксцентриситет расчётной силы N относительно центра тяжести сечения;

e_v=0 см — случайный эксцентриситет продольной силы, для несущих стен толщиной 25 см и более не учитывается.

Высота сжатой части сечения h_cx=A_c/b=38 см;

Радиус инерции сжатой части сечения i_cx=0.289*h_cx=0.289*38=10.982 см, λ_cx=l/i_cx=290/10.982=26.407, φ_cx=0.92910

		αn
		1000
λn	21	0.96
λi	26.407	0.92910
λn+1	28	0.92

Коэффициент продольного изгиба: φ_1x=(φ_x+φ_cx)/2=(0.92910+0.92910)/2=0.9291

Коэффициент ω=1+(e_x+e_v)/h=1+(1.955533+0)/38=1.051461 — для кладки из керамического кирпича

Подставляя данные в формулу прочности простенка, получаем:

Расчет несущей способности стены подвала кирпичного здания

Схема приложения вертикальных нагрузок

Цель: Проверка расчета стены подвала.

Задача: Проверить правильность анализа устойчивости в плоскости эксцентриситета при внецентренном сжатии сечения, в котором действует максимальный изгибающий момент.

Ссылки: Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81), 1989, с. 81-82.

Файл с исходными данными:

Исходные данные:

H = 2,8 м	Высота стены подвала
b×h = 0,4×0,58 м	Размеры бетонных блоков
Aп = 25 %	Пустотность блоков по площади среднего горизонтального сечения
Vп = 15 %	Пустотность блоков по объему
l = 2,65 м	Расчетная высота стены подвала
b1 = 0,51 м	Толщина кирпичной стены первого этажа
N1 = 150 кН	Расчетная нагрузка на 1 м стены подвала от стены первого этажа
е1 = 5,5 см	Эксцентриситет приложения нагрузки от стены первого этажа
N2 = 22 кН	Расчетная нагрузка на 1 м стены подвала от опирающегося на нее перекрытия над подвалом
е2 = 16 см	Эксцентриситет приложения нагрузки от опирающегося на стену подвала перекрытия над подвалом
γ = 16 кН/м 3	Объемный вес грунта в насыпном состоянии
φ = 38°	Расчетный угол внутреннего трения грунта
p = 10 кН/м 2	Нормативное значение поверхностной нагрузки от грунта в насыпном состоянии
Камень	Крупные пустотелые бетонные блоки, марка 100
Раствор	Обычный цементный с минеральными пластификаторами, марка 50

Исходные данные КАМИН:

Коэффициент надежности по ответственности γ_n = 1

Возраст кладки — до года
Срок службы 25 лет
Камень — Крупные бетонные блоки высотой 500-1000 мм
Марка камня — 100
Раствор — обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора — 50
Понижающий коэффициент 0,5
Объемный вес кладки 22,44 кН/м 3

Конструкция

Погонные нагрузки

Нагрузка на поверхности 12 кН/м 2

Объемный вес грунта 19,2 кН/м 3

Угол естественного откоса грунта 38 град

Коэффициент длительной части нагрузки 1

Нагрузки от вышележащих перекрытий

Коэффициент длительной части нагрузки 1

Сравнение решений

устойчивость при внецентренном сжатии среднего сечения

Комментарии

1. В Пособии используются нормативные значения нагрузки на поверхности и объемного веса грунта, которые далее в процессе расчета умножают на соответственные коэффициенты перегрузки n₁ = n₂ = 1,2. В КАМИН используются полученные расчетные значения этих величин соответственно p ∙ n₁ = 10 ∙ 1,2 = 12 кН/м 2 и γ ∙ n₂ = 16 ∙ 1,2 = 19,2 кН/м 3 .
2. Значение объемного веса кладки получено умножением объемного веса бетона 24 кН/м 3 на коэффициент 0,85, учитывающий пустотность блоков по объему V_п = 15 %, и на коэффициент перегрузки для каменных конструкций 1,1: γ_кл = 24 ∙ 0,85 ∙ 1,1 = 22,44 кН/м 3 .
3. В КАМИН необходимо ввести возраст кладки и срок службы. Т.к. в задаче они не определены, использованы данные «до года» и 50 лет соответственно.
4. В КАМИН необходимо ввести высоту столба. Т.к. в задаче определена расчетная высота столба 3 м, это значение использовано для высоты столба при коэффициентах расчетной высоты, равных 1.

Как осуществить расчет кирпича на дом

Расчет строительного материала для строительства дома зависит от вида материала и способа, которым кирпич будет укладываться. Кирпич есть трех видов: одинарный, утолщенный, двойной. Расчет надо начать еще на стадии проектирования когда строительство стен еще не началось. Именно от расчета будет зависеть вид кладки и количество материала.

Делаем расчет кирпича

Для регионов с умеренным или холодным климатом расчет кирпича на дом составляет два или два с половиной кирпичных блока. Но когда стена не будет оштукатуриваться или утепляться, то можно применять одинарный. Чтобы сберечь средства на стройматериале, можно применять двойной кирпич совместно с облицовочным. Цена двойного ниже, чем одинарного для того же вида стройки.

Кладка облицовочным материалом

Далее можно сделать расчет количества кирпичных блоков, если придется применять кладку с его применением. Для этого определяется периметр всего помещения дома. Для этого нужно взять длину всех его сторон и сложить. Узнав периметр, можно узнать площадь стен, которые будут облицовываться – берем периметр и перемножаем на высоту.

Чтобы облицевать дом, достаточно знать площадь облицовочной поверхности, по которой будет ложиться облицовочный материал. После того, как площадь была определена, надо узнать размеры окон и дверей. Их площади будут вычтены из общей площади помещения.

Следующий этап – это сделать подсчет количества кирпича для отделки. Стандартные размеры облицовочных материалов для отделки дома имеют следующие величины:

• длина – 25 см,
• ширина – 12 см,
• высота – 6,5 см.

Чтобы рассчитать количество материала, которым будет облицовываться дом, достаточно знать высоту и длину. Важно в расчет брать еще толщину межкладочного шва.

Что надо знать для расчета кладки

Новичкам, впервые осуществляющим расчет кирпича на строительство дома, надо помнить, что, делая расчет, нужно учитывать толщину шва, остающегося от раствора во время строительства. Его размеры могут колебаться от 5 до 10 мм, поэтому в кубометре уложенного материала 20-30% занимают швы.

Есть два способа подогнать количество:

1. Увеличить длину шва.
2. Уменьшить расход материала во время кладки. Погрешность при кладке 2-3% особую роль не играет.

Практический пример

Формула расчета кирпича на дом уже известна. Но мы не использовали еще на практическом примере, зная лишь, как делать вычитание. Итак, принимая во внимание, что формула позволяет узнавать расчет количества кирпича на дом, можно взять, например, постройку с:

• двумя этажами,
• высотой потолков 3 м,
• стенами 6 м, каждая в длину – 10 м.

Несущие стенки имеют ширину, соответствующую двум с половиной кирпичам, а внутренние стены – 1.

Кладка несущих стен в два кирпича выполнена из двойного материала, последний ряд – в полкирпича из одинарного для облицовки. Согласно расчетам, сумма длины перегородок внутри дома равняется 43 м.

В здании есть 9 окон, каждое из которых имеет размеры 1,7х1,25 м, 3 двери во внешних стенах с параметрами 2,1х1,2 м. Также имеется 5 внутренних дверей.

Зная эти данные, можно приступить к расчету:

• Определяем площадь стен внутри и снаружи. Зная их площадь, подставляем в формулу для внешних – 6х4х10=2402; для внутренних – 43х3=1292.
• Теперь по площади оконных и дверных проемов определяем, что 9х1,7х1,25=19,125 м 2 – окна наружных стен, 3х2,1х1,2=7,56 м 2 – двери внешних стен, 5х2х1,2=12 м 2 – двери внутренних стен.
• Исправляем подсчеты с вычетом оконных и дверных проемов. 240–19,125–7,56=213,315 м 2 – для внешних, 129–12=117 м 2 – для внутренних.
• Для возведения внешних стенок применяется разный вид кирпича, поэтому для расчета материала надо рассчитать площадь стенок. Для кладки из двойного кирпича на 1 кв. м. придется 104 штук материала. А расход одинарного для облицовки – 51 шт./м 2 . На внутренние стены уйдет 102 штуки на каждый квадратный метр.
• Расчет двойного кирпича для дома – 213,315х104=22185 штук. Облицовочного – 213,315х51=10880 штук. На межкомнатные перегородки уходит 117х102=11934 штук.

Хотя размеры кирпичей стандартны, в разных партиях они могут по параметрам несколько различаться. В строительстве использование разных по размеру фрагментов нежелательно. Поэтому приобретать надо партию за раз, чтобы все детали были одинаковыми.

Чтобы произвести расчет материала на дом из кирпича, для оформления окон нужно знать следующие данные. Надо взять размеры окон и разделить на высоту материала.

Расчет кирпича на облицовку дома применяется без учета шва. Поэтому, используя облицовочный кирпич для кладки, нужно прибавить по 10 мм к высоте и длине.