Расчет простенка несущей стены
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.
Источник
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 (Мрз) 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.
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 mg 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 +P 2 +G 2= 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.
Тогда эксцентриситет продольной силы N составит:
Так как несущая стена толщиной 25см, то в расчете следует учесть величину случайного эксцентриситета eν=2см, тогда общий эксцентриситет равен:
Прочность кл адки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:
Коэффициенты mg 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
— Ac — 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
— ω — коэффициент, определяемый по формуле:
ω = 1 + e0/h = 1 + 0,045/0,25 = 1,18 ≤ 1,45 условие выполняется
Несущая способность кладки равна:
Прочность кладки обеспечена.
Статья была для Вас полезной?
Источник
Расчет простенка несущей стены
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.
Источник