Распределение нагрузки по стене

Содержание

Распределение нагрузок и расчет напряжений в железобетонных стенах
Сбор нагрузок на стену первого этажа
Сбор нагрузок на фундамент или сколько весит мой дом
Пример расчета
Размеры дома
Расчет нагрузок

Распределение нагрузок и расчет напряжений в железобетонных стенах

Модуль для проектирования железобетонных стен позволяет определять несколько типов нагрузок на стены.

Равномерные нагрузки прикладываются вдоль горизонтальной линии на произвольном уровне стенки.
Плоскостные нагрузки собираются из пола, опирающегося на стенку, преобразованные в равномерные нагрузки, приложенные на любом уровне стены.
Приведенные нагрузки прикладываются на плоскость основания стены в форме приведенных усилий в сечении, действующих в центре тяжести нижнего сечения стены.

Равномерно распределенные нагрузки
Равномерные и плоскостные нагрузки, преобразованные в эту форму, распределяюся в зависимости от расстояния до уровня, где они приложены. Принимается, что в случае произвольной формы нагрузки (в отличие от равномерного распределения), ее распределение по высоте стены преобразуется в равномерно распределенную.

На рисунке ниже показан шаблон раскладки гравитационных нагрузок вдоль высоты стены.

Угол q зависит от того, какая из стен армирована. Это выражается значением тригонометрической функции:
- tgθ = 1/3 для неармированных стен;
- tgθ = 2/3 для армированных стен.

Распределение нагрузок от перемычек проемов

Если в стене имеются проемы, то принимается, что нагрузки от перемычки передаются по зонам, прилегающим к краям проема. Распределение нагрузок зависит от распределения нагрузки относительно вертикального края проема. Ширина распределения нагрузки от перемычки (ширина зон в проеме) принимается равной меньшему из двух значений: половине ширина проема либо двойной толщине стены.

Данный подход позволяет учитывать концентрацию напряжений, возникших, например, на участках, смежных с окнами или между окнами.

Модуль по проектированию железобетонной стены позволяет определять нагрузки, которые повторяются на последовательных этажах конструкции (т.е. выше, чем учтенная плита). Например, если нагрузки от пола, поддерживаемого стенкой, такие же, что и от всех выше расположенных этажей, то пользователь может ввести количество одинаковых этажей над рассматриваемым в поле Число вышележащих этажей в диалоговом окне для определения нагрузок.

Для определенных таким образом серий нагрузок принимается, что распределение нагрузок передается от высших этажей на рассчитываемую стену равномерно по всей длине пролета.

Метод расчета напряжений от равномерных нагрузок показан на формулах:

γ(x)– напряжение в точке x;

p(x) — распределенная нагрузка (произвольной формы);

a(x) – толщина стены.

Приведенные нагрузки – это нагрузки, передаваемые на всю конструкцию, принимая, что сооружение работает, как жесткая конструкция. Принимается, что приведенные нагрузки прикладываются у основания данного этажа (в центре тяжести сечения основания стены с учетом проемов). Приведенные усилия могут быть определены пользователем непосредственно в модуле или могут быть прочитаны из файла Autodesk® Concrete Building Structures (с геометрией стены).

Метод расчета напряжений от приведенных усилий показан на следующих формулах.

A_tot – общая площадь поперечного сечения конструкции (с учетом отверстий) на i-ой отметке;

нормальное напряжение на i–ом уровне от приведенного момента M

I_tot — момент инерции нижнего сечения стены (с учетом проемов) на i- ой отметке;

y_tot – расстояние рассматриваемой точки от ценра тяжести сечения основания стены (с учетом проемов) на i- ой отметке;

касательные напряжения от горизонтального усилия H,

a_min — толщина стены;

L_min — длина конструкции.

Приведение равномерных нагрузок

При использовании классического метода BAEL или выборе норм ACI, а также при расчете на срези сдвиг по нормам BAEL упрощенным методом линейные нагрузки, приложенные к любой отметке стены, преобразуются в систему приведенных нагрузок N-M в сечении основания стены. Нагрузки приводятся так, как показано на рисунке ниже.

Источник

Сбор нагрузок на стену первого этажа

Начинаем публикацию статей по расчету кирпичных стен. Прежде, чем приступить к расчетам, необходимо собрать нагрузки. На стены здания в пределах каждого этажа действуют нагрузки от вышележащих этажей, нагрузки от плит перекрытия рассматриваемого этажа и собственный вес отдельных участков стен.

Для начала давайте определимся, какие же нагрузки бывают?

Нагрузки бывают:

— расчетные — значения расчетных нагрузок определяются путем умножения нормативных на коэффициент надежности по нагрузке (γ_ƒ)

Также они классифицируются на:

— временные, которые в свою очередь бывают:

К постоянным относится собственный вес конструкций, который находится путем умножения объема на плотность.

К кратковременным относятся нагрузки от людей, снега, ветра (полные значения) и пр.

К длительным — перегородки, оборудование и пр., а также пониженные кратковременные от людей и снега.

В СНиПе указаны дополнительно особые нагрузки, но в данном примере они нас не интересуют.

Давайте для наглядности представим, что нам необходимо произвести сбор нагрузок на стену первого этажа двухэтажного коттеджа. Высота этажа 3м, длина 6м. Перекрытия железобетонные толщиной 220мм. Для упрощения расчетов принимаем плоскую рулонную кровлю.

Для начала произведем подсчет нагрузок на 1 м 2 перекрытия и покрытия и внесем данные в таблицу. Предположим, что пол второго этажа состоит из стяжки, поверх которой уложен ламинат. Покрытие второго этажа состоит из пароизоляции, утеплителя, цементно-песчаной стяжки и трехслойного гидроизоляционного ковра.

Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3

Наименование	Нормативная нагрузка, т	γ_ƒ	Расчетная нагрузка, т
Покрытие
Собственный вес плиты покрытия 0,22м1м1м*2,5 т/м 3	0,55	1,1	0,61
Пароизоляция из 1 слоя рубероида	0,003	1,3	0,004
Утеплитель из керамзита плотностью 400 кг/м 3 , толщина 100мм	0,04	1,3	0,052
Цементно-песчаная стяжка толщиной 30мм, плотностью 1800 кг/м 3	0,054	1,3	0,07
Гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида	0,01	1,3	0,013
Итого постоянная	0,749
Временная для прочих покрытий (таблица 3, п.9, в)	0,05	1,3	0,065
Временная снеговая (в районе III -180 кг/м 2 ). Внимание! В СНиП Нагрузки и воздействия дана уже расчетная нагрузка. Нормативная нагрузка определяется путем умножения расчетного значения на 0,7. (μ=1)	0,126	1,4	0,18
Итого временная	0,245
*Полная нагрузка на 1м 2 покрытия*	*0,994*
Перекрытие первого этажа
0,55	1,1	0,61
Цементно-песчаная стяжка толщиной 30мм, плотностью 1800 кг/м 3	0,054	1,3	0,07
Ламинат толщиной 10мм + подложка 3мм	0,008	1,2	0,01
Итого постоянная	0,69
Временная для помещений жилых зданий	0,15	1,3	0,2
Итого временная	0,2
Полная нагрузка на 1м 2 перекрытия	0,89

Теперь нам нужно определить грузовую площадь. Чтобы лучше понять, что такое грузовая площадь, посмотрим на картинку ниже.

Если нагрузка собирается для 1 погонного метра стены, то грузовая площадь будет равна произведению 1-го метра на половину расстояния между наружной и внутренней несущей стеной.

Розовым цветом отмечена грузовая площадь для средней стены, а зеленым цветом — для наружных стен.

Таким образом, для рассматриваемого нами участка кладки грузовая площадь будет равна 1м*2м=2м 2

Перемножив грузовую площадь на значения из таблицы, получим нагрузку от перекрытия и покрытия для 1 погонного метра кирпичной кладки.

От покрытия:

— постоянная — 0,749*2=1,498 т

— временная — 0,245*2=0,49 т

Полная P₂= 0,994*2=1,988 тонны

От перекрытия:

— постоянная — 0,69*2=1,4 т

— временная — 0,2*2=0,4 т

Полная P₁= 0,89*2=1,8 тонн

Осталось посчитать вес кладки второго этажа (G₂) и вес парапета (G_п). Высота 2го этажа — 3 м, парапета — 0,7 м. Толщина — 0,25 м, плотность кладки — 1,8 т/м 3 .

Вес 1 погонного метра равен:

Полная нагрузка, которая действует на 1 пог.м кладки первого этажа составит:

Для дальнейших расчетов нам также понадобится значение длительной продольной силы. Она равна сумме постоянной нагрузки от перекрытий и покрытий, веса вышележащих стен и длительной временной от перекрытий и покрытий. В нашем примере длительную временную мы не рассматривали.

Теперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.

Статья была для Вас полезной?

Источник

Сбор нагрузок на фундамент или сколько весит мой дом

Калькулятор Вес-Дома-Онлайн v.1.0

Расчет веса дома с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия (расчет вертикальных нагрузок на фундамент). Калькулятор реализован на основе СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия (актуал. версия СНиП 2.01.07-85).

Пример расчета

Дом из газобетона размерами 10х12м одноэтажный с жилой мансардой.

Входные данные

Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)
Размер дома: 10х12м
Количество этажей: 1 этаж + мансарда
Снеговой район РФ (для определения снеговой нагрузки): г.Санкт-Петербург – 3 район
Материал кровли: металлочерепица
Угол наклона крыши: 30⁰
Конструктивная схема: схема 1 (мансарда)
Высота стен мансарды: 1.2м
Отделка фасадов мансарды: кирпич лицевой фактурный 250х60х65
Материал наружных стен мансарды: газобетон D500, 400мм
Материал внутренних стен мансарды: не участвует (конек подпирают колоны, которые в расчете не участвуют из-за малого веса)
Эксплуатационная нагрузка на перекрытия: 195кг/м2 – жилая мансарда
Высота первого этажа: 3м
Отделка фасадов 1 этажа: кирпич лицевой фактурный 250х60х65
Материал наружных стен 1 этажа: газобетон D500, 400мм
Материал внутренних стен этажа: газобетон D500, 300мм
Высота цоколя: 0.4м
Материал цоколя: кирпич полнотелый (кладка в 2 кирпича), 510мм

Размеры дома

Длина наружных стен: 2 * (10 + 12) = 44 м

Длина внутренней стены: 12 м

Общая длина стен: 44 + 12 = 56 м

Высота дома с учетом цоколя = Высота стен цоколя + Высота стен 1-го этажа + Высота стен мансарды + Высота фронтонов = 0.4 + 3 + 1.2 + 2.9 = 7.5 м

Для нахождения высоты фронтонов и площади кровли воспользуемся формулами из тригонометрии.

АВС – равнобедренный треугольник

АС = 10 м (в калькуляторе расстояние между осями АГ)

Угол ВАС = Угол ВСА = 30⁰

ВС = AC * ½ * 1/ cos(30⁰) = 10 * 1/2 * 1/0.87 = 5.7 м

BD = BC * sin(30⁰) = 5.7 * 0.5 = 2.9 м (высота фронтона)

Площадь треугольника АВС (площадь фронтона) = ½ * BC * AC * sin(30⁰) = ½ * 5.7 * 10 * 0.5 = 14

Площадь кровли = 2 * BC * 12 (в калькуляторе расстояние между осями 12) = 2 * 5.7 * 12 = 139 м2

Площадь наружных стен = (Высота цоколя + Высота 1-го этажа + Высота стен мансарды) * Длину наружных стен + Площадь двух фронтонов = ( 0.4 + 3 + 1.2) * 44 + 2 * 14 = 230 м2

Площадь внутренних стен = (Высота цоколя + Высота 1-го этажа ) * Длина внутренних стен = (0.4 + 3) * 12 = 41м2 (Мансарда без внутренней несущей стены. Конек подпирают колоны, которые в расчете не участвуют из-за малого веса).

Общая площадь перекрытий = Длина дома * Ширина дома * (Кол-во этажей + 1) = 10 * 12 * (1 + 1) = 240 м2

Расчет нагрузок

Крыша

Город застройки: Санкт-Петербург

По карте снеговых районов РФ город Санкт-Петербург относится к 3 району. Расчетная снеговая нагрузка для данного района составляет 180 кг/м2.

Снеговая нагрузка на крышу = Расчетная снеговая нагрузка * Площадь кровли * Коэффициент (зависит от угла наклона крыши) = 180 * 139 * 1 = 25 020 кг = 25 т

(коэффициент, зависящий от уклона кровли. При 60 градусов снеговая нагрузка не учитывается. До 30 градусов коэфф = 1, от 31-59 градусов коэфф. рассчитывается интерполяцией)

Масса кровли = Площадь кровли * Масса материала кровли = 139 * 30 = 4 170 кг = 4 т

Общая нагрузка на стены чердака = Снеговая нагрузка на крышу + Масса кровли = 25 + 4 = 29 т

Важно! Удельные нагрузки материалов показаны в конце данного примера.

Мансарда (чердак)

Масса наружных стен = (Площадь стен мансарды + Площадь стен фронтонов) * (Масса материала наружных стен + Масса материала фасада) = (1.2 * 44 + 28) * (210 + 130) = 27 472 кг = 27 т

Масса внутренних стен = 0

Масса чердачного перекрытия = Площадь чердачного перекрытия * Масса материала перекрытия = 10 * 12 * 350 = 42 000 кг = 42 т

Эксплуатационная нагрузка перекрытия = Расчетная эксплуатационная нагрузка * Площадь перекрытия = 195 * 120 = 23 400 кг = 23 т

Общая нагрузка на стены 1-го этажа = Общая нагрузка на стены чердака + Масса наружных стен мансарды + Масса чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка перекрытия = 29 + 27 + 42 + 23 = 121 т

1 этаж

Масса наружных стен 1-го этажа = Площадь наружных стен * (Масса материала наружных стен + Масса материала фасада) = 3 *44 * (210 + 130) = 44 880 кг = 45 т

Масса внутренних стен 1-го этажа = Площадь внутренних стен * Масса материала внутренних стен = 3 * 12 * 160 = 5 760кг = 6 т

Масса перекрытия цоколя = Площадь перекрытия * Масса материала перекрытия = 10 * 12 * 350 = 42 000 кг = 42 т

Общая нагрузка на стены 1-го этажа = Общая нагрузка на стены 1-го этажа + Масса наружных стен 1-го этажа + Масса внутренних стен 1-го этажа + Масса перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия = 121 + 45 + 6 + 42 + 23 = 237 т

Цоколь

Масса цоколя = Площадь цоколя * Масса материала цоколя = 0.4 * (44 + 12) * 1330 = 29 792 кг = 30 т

Общая нагрузка на фундамент = Общая нагрузка на стены 1-го этажа + Масса цоколя = 237 + 30 = 267 т

Вес дома с учетом нагрузок

Общая нагрузка на фундамент с учетом коэффициента запаса = 267 *1.3 = 347 т

Погонный вес дома при равномерно распределенной нагрузке на фундамент = Общая нагрузка на фундамент с учетом коэффициента запаса / Общая длина стен = 347 / 56 = 6,2 т/м.п. = 62 кН/м

При выборе расчета нагрузок по несущим стенам (пятистенок – 2 наружных несущих + 1 внутренняя несущая) получились следующие результаты:

Погонный вес наружных несущих стен (оси А и Г в калькуляторе) = Площадь 1-ой наружной несущей стены цоколя * Масса материал стены цоколя + Площадь 1-ой наружной несущей стены * (Масса материала стены + Масса материала фасада) + ¼ * Общая нагрузка на стены чердака + ¼ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ¼ * Общая нагрузка на стены чердака + ¼ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = (0.4 * 12 * 1.33) + (3 + 1.2) * 12 * (0.210 + 0.130) + ¼ * 29 + ¼ * (42 + 23) + + ¼ * (42 + 23) = 6.4 + 17.2 + 7.25 + 16.25 + 16.25 = 63т = 5.2 т/м.п. = 52 кН

С учетом коэффициента запаса = Погонный вес наружных стен * Коэффициент запаса прочности = 5.2 *1.3 = 6.8 т/м.п. = 68 кН

Погонный вес внутренней несущей стены (оси Б) = Площадь внутренней несущей стены цоколя * Масса материала стены цоколя +Площадь несущей стены * Масса материала внутренней несущей стены * Высота несущей стены + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = 0.4 * 12 * 1.33 + 3 * 12 * 0.16 + ½ * 29 + ½ * (42 + 23) + ½ * (42 + 23) = 6.4 + 5.76 + 14.5 + 32.5 + 32.5 = 92 т = 7.6 т/м.п. = 76 кН

С учетом коэффициента запаса = Погонный вес внутренней несущей стены * Коэффициента запаса прочности = 7.6 *1.3 = 9.9 т/м.п. = 99 кН

Источник