Сечение по внутренней стене

4. Расчет внутреннего простенка.

Для расчета выберем простенок шириной 1м + половина дверного проема 0.45м.

Сечение простенка прямоугольное с размерами h*b = 0,38*1,00=0,38 м 2 .

Грузовая площадь для расчета внутренней стены А_гр2=6,0*1,45=8,7 м 2 .

4.1 Расчет внутреннего простенка на первом этаже.

При определении равномерно распределенных нагрузок для жилых помещений принимаем коэффициент сочетания равный [1, формулы 1 и 3]:

Где А=8,7м 2 , А₁=9м 2 n=8–общее число перекрытий, нагрузки от которых учитываются при расчете рассматриваемого сечения стены.

Так как А = 8,7 м 2 2 , то Ψ_А1 = 1,

Расчет по сечению 4-4

Расчетное усилие от вышележащих конструкций

1) собственный вес стены вышележащих этажей:

γ=1800кг/м 3 =18кН/ м 3 -удельный вес кладки

кН, где

γ_f=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса стены [1, табл. 1].

2) собственный вес покрытия

кН.

3) сосредоточенная сила от перекрытия

4) перекрытия вышележащих этажей

N_пер tot =7*8,7*(4,967+1,95*0,61)*0,95=356,184 кН

5) чердачное перекрытие

φ – коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего момента, определяемый по расчетной высоте элемента l₀;

1) расчетная высота элемента равна [2, п. 4.3, примечание а]:

м;

2) гибкость элемента для прямоугольного сплошного сечения равна [2, п. 4.2]:

;

3) упругая характеристика кирпича α=1000 [2, табл.15], согласно табл. 18 [2] ;

При h=0,38 м > 0,3м m_g=1 – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки [2, п. 4.7].

Тогда расчетное сопротивление:

R =689,33/(1*0,933*0,38)=1944,29 кН/м 2 = 1,944 МПа;

По таблице 2 [2] принимаем марку кирпича 125 и марку раствора 100 (R=2,0МПа).

Проверка по сечению 5-5

Расчетное усилие от вышележащих конструкций

1) собственный вес стены вышележащих этажей:

γ=1800кг/м 3 =18кН/ м 3 -удельный вес кладки

кН, где

γ_f=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса стены [1, табл. 1].

2) собственный вес покрытия

кН.

3) сосредоточенная сила от перекрытия

4) перекрытия вышележащих этажей

N_пер tot =7*8,7*(4,967+1,95*0,61)*0,95=356,184 кН

5) чердачное перекрытие

φ – коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего момента, определяемый по расчетной высоте элемента l₀;

Для сечения 5-5 φ=1

При h=0,38 м > 0,3м m_g=1 – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки [2, п. 4.7].

Проверка несущей способности простенка:

Несущая способность простенка обеспечена, т.е. марка кирпича и марка раствора были подобраны верно.

4.2 Расчет внутреннего простенка на пятом этаже.

Сечение простенка прямоугольное с размерами h*b = 0,38*1,00=0,38 м 2 .

Грузовая площадь для расчета внутренней стены А_гр2=6,0*1,45=8,7 м 2 .

При определении равномерно распределенных нагрузок для жилых помещений принимаем коэффициент сочетания равный [1, формулы 1 и 3]:

Где А=8,7м 2 , А₁=9м 2 n=4–общее число перекрытий,нагрузки от которых учитываются при расчете рассматриваемого сечения стены.

Так как А = 8,7м 2 2 , то Ψ_А1= 1,

Источник

Выбор сечения пиломатериалов каркасной стены

Толщина каркасной стены выбирается исходя из двух условий:

1. Должна обеспечиваться достаточная несущая способность стен с учетом нормативных нагрузок для каждого конкретного региона.
2. Должны быть выполнены санитарно-гигиенические нормы по тепловой защите.

Как правило, в Норвегии толщина каркасных стен для жилого дома установлена в 198 мм, с дополнительным утеплением по перекрёстной обрешётке — 50 мм. См. рис. 9.3. Таким образом суммарная толщина теплоизоляции стандартного скандинавского дома составляет примерно 250 мм. При этом возможны вариации, например, иногда каркас стен собирают из доски 36×148 мм с перекрёстной обрешёткой изнутри и снаружи.

Чтобы знать точно, какую толщину каркасных стен выбрать — согласно норвежским строительным правилам, нужно пользоваться специальными таблицами.

Таблица 9.1 показывает взаимосвязь между сечением стоек в наружных несущих стенах, нормативной снеговой нагрузкой и максимальной шириной двухэтажного дома.

Максимальная ширина двухэтажного дома, м

Се­че­ние сто­ек кар­ка­са, мм	Нор­ма­тив­ная сне­го­вая на­груз­ка, кН/м²
	3,5	4	4,5	5	6	7
36×148	6,1	5,6	5,2	4,8	4,2	3,7
48×148	12	12	11,4	10.6	9,2	8,2
36×198	12	12	12	12	12	12
48×198	12	12	12	12	12	12

Данные, приведённые в таблице предусматривают. Шаг стоек — 0,6 м; класс качества древесины — C18 (3-й сорт); количество этажей — 2; высота каркасной стены — 2,4 м; конструкция кровли — свободно опертые фермы; тип кровельного покрытия — тяжёлое (керамическая черепица).

Если ширина дома превышает 12 м, необходимо заказать комплексный расчёт несущих конструкций у опытного конструктора, т.к. в этом случае нужно учесть природный ландшафт места строительства, форму здания и другие факторы, определяющие нагрузки на каркас строения.

Сечение стоек высоких каркасных стен также должны рассчитываться опытным инженером. Чем выше высота стоек, тем большее значение имеет нормативная ветровая нагрузка и тем больше фактический прогиб стоек. Толщина стоек в высоких каркасных стенах должна быть не меньше 48 мм.

В таблице 9.2 показана взаимосвязь между высотой несущих наружных стен, шириной дома, нормативной снеговой нагрузкой и сечением стоек каркаса для одноэтажного каркасного дома по норвежской технологии.

Максимальная высота стоек одноэтажного дома несущей наружной каркасной стены, м

Се­че­ние сто­ек кар­ка­са, мм	Вет­ро­вая на­груз­ка — 0,5 кН/м²			Вет­ро­вая на­груз­ка — 1 кН/м²
	Мак­си­маль­ная ши­ри­на до­ма, м
	5	10	15	5	10	15
48×123	4,2	3,5	2,8	3,4	2,8	2,8
48×148	5,1	4,7	3,8	4,1	4,1	3,8
48×173	6	6	4,8	4,7	4,7	4,7
48×198	6	6	6	5,4	5,4	5,4

Данные, приведённые в таблице предусматривают. Шаг стоек — 0,6 м; класс качества древесины — C18 (3-й сорт); количество этажей — 1; конструкция кровли — свободно опертые фермы; нормативная снеговая нагрузка: ≤ 3,5 кН/м².

Подробности технологии расчёта и изготовления деревянных каркасных стен большой высоты можно посмотреть в оригинальном норвежском руководстве.

Сечения стоек каркаса внутренних несущих стен зависит от конструкции дома, от того как распределяются нормативные нагрузки (рис. 9.5).

Рис. 9.5 Нагрузка на внутренние несущие стены может значительно отличаться в зависимости от конструкции дома

На рисунке 9.5A видно, что внутренние стены первого этажа не являются несущими, так как конструкция кровли предусматривает свободно опёртые фермы. Тем не менее, внутренняя стена подполья в данном случае является несущей, так как на неё опирается перекрытие.

На рисунке 9.5B внутренние стены первого этажа являются несущими, так как конструкция дома предусматривает эксплуатируемый лофт, опирающийся на внутреннюю стену.

На рисунке 9.5C все внутренние стены являются несущими, так как они воспринимают нагрузки с кровли, перекрытия лофта и с цокольного перекрытия.

Внутренние ненесущие стены должны быть также рассчитаны на нагрузку от навесной мебели, полок и санитарного оборудования. Расчёта на прочность конструкции в данном случае недостаточно, для комфорта жильцов конструкции дома должны быть также рассчитаны и на зыбкость. Всё имеет значение, неприятные вибрации перегородок могут возникнуть даже от резкого закрытия двери или из-за перепада давления воздуха в помещениях.

Таблица 9.3 показывает рекомендованные сечения стоек для деревянных каркасных внутренних стен в малоэтажных деревянных каркасных домах, построенных по настоящей норвежской технологии.

Рекомендованные сечения стоек для деревянных каркасных внутренних стен

Се­че­ние сто­ек кар­ка­са, мм	Вы­со­та эта­жа, м	Тип сте­ны
36×73/68	2,4	Внут­рен­ние не­не­су­щие сте­ны
48×73	2,7
48×98	3
48×98	2,4	Внут­рен­ние не­су­щие сте­ны, вос­при­ни­ма­ю­щие на­груз­ку от двух меж­ду­этаж­ных пе­ре­кры­тий
48×148	2,4	Внут­рен­ние не­су­щие сте­ны, вос­при­ни­ма­ю­щие на­груз­ку с кров­ли и от двух меж­ду­этаж­ных пе­ре­кры­тий

Данные, приведённые в таблице предусматривают. Шаг стоек — 0,6 м; класс качества древесины — C18 (3-й сорт); максимальная ширина дома — 10 м (расстояние между несущими стенами).

Пример выбора сечения стоек для постройки каркасных стен по оригинальной норвежской технологии.

1. Значения, приведённые в таблице 9.1. предусматривают конструкцию кровли из свободно опертых ферм, т.е. нагрузки с кровли в этом случае передаются только на наружные несущие стены. В таблице 9.1 мы видим, что здание с такой конструкцией кровли и каркасом несущих стен из доски 36×148 мм может иметь максимальную ширину 5,2 м в регионах с нормативной снеговой нагрузкой 4,5 кН/м². Если же каркас стены собрать из доски 48×148 максимальная ширина дома в этом случае составит 11,4 м.

2. Если конструкция кровли предусматривает использование наслонных стропил, см. рис. 9.5C, то вертикальная нагрузка на наружные несущие стены уменьшиться в 2 раза по причине перераспределения нормативных нагрузок на внутреннюю стену. В таком случае, значения максимальной ширины дома, приведенные в таблице 9.1, будут указывать на расстояние между наружной и внутренней несущими стенами. В регионе с нормативной снеговой нагрузкой 4,5 кН/м² в таком случае можно строить двухэтажные каркасные дома с наружными несущими стенами из доски 36×148 мм и общей шириной дома до 10,4 м — с двумя пролётами по 5,2 м, (рис. 9.5C).

Материал подготовил конструктор Владислав Воротынцев на основе норвежской технологии каркасного домостроения, разработанной институтом СИНТЕФ

Источник

Стандарты толщины и других параметров кирпичной стены и необходимость их соблюдения

При постройке зданий одним из самых распространенных материалов для возведения стен является кирпич.

Рассмотрим, какого размера должна быть оптимальная толщина кирпичной стены и высота кладки.

Разберем, кирпич из какого материала будет лучше при постройке жилых помещений с хорошей тепловой эффективностью, а также, каким образом можно сэкономить на толщине стен, не ухудшив их долговечность.

Почему важно соблюдать размеры стен из кирпича при строительстве?

Нагрузка является главным параметром, по которому рассчитывается толщина кирпичной стены.

Так как здание может иметь разное количество этажей, вес и планировку крыши, функциональное назначение, а также площадь самого строения, то выбор размера внутренних и наружных несущих конструкций ведется из расчета предполагаемой массы надстроек.

При неправильных вычислениях чрезмерный вес будет давить на стены, что может привести к частичному разрушению кирпичной кладки или к полному обвалу всего строения. Также при перевесе деформации могут быть не заметны, но при малейшей сейсмической активности или физическом воздействии на стены, например, автомобильная авария, здание может обрушиться.

Вторым немаловажным параметром является климат, в котором будет построено здание. Дома в данном случае различаются на зимние, летние, жилые и нежилые. Для конструкций, которые будут использоваться жильцами только летом или хранения вещей кладка делается менее толстой.

Для зимних жилых или нежилых домов толщина кирпичной кладки должна быть таковой, чтобы во время мороза стены не промерзали. Если граница промерзания попадает в область дома, то будет теряться большое количество тепла, повысится расход средств на тепловую энергию, снизится общая комфортность помещения, а также может пострадать внутреннее оформление дома (штукатурка, обои) или бытовые приборы.

Существуют стандарты оптимальных размеров для кирпичных стен, в которых описывается нужная толщина. На данный момент это ГОСТу Р 55338-2012 и 24992-81.

В них указано, что самая тонкая кирпичная кладка может иметь толщину от 12 см. Чаще всего такой размер используется для постройки межкомнатных перегородок или небольших ограждений.

Максимальная оптимальная ширина стен составляет от 51 до 64 см. Такая норма предназначена для построек, у которых более 4-5 этажей, но допускается небольшое уменьшение размера кладки для каждого надстроенного этажа.

Также одной из причин выбора толстой или тонкой внешней стены может быть внешний вид и стоимость материалов. При повышении толщины кладки увеличивается расход кирпича и раствора, а также ее объем, что не всегда хорошо сказывается на дизайне дома.

Какой должна быть оптимальная ширина и высота кладки?

Кирпич для кладки отличается между собой размерами, формой конструкции и материалом изготовления. Поэтому ширина кладки должна рассчитываться с учетом этих параметров.

Для керамической, клинкерной, силикатной или гиперпрессованной модели габариты имеют схожий вид. Размер кирпича для них делится на:

• одинарный (250х120х65 мм),
• полуторный (250х120х88 мм),
• двойной (250х120х138 мм).

Существуют виды изделий с большей длиной или шириной, например, одинарный и утолщенный кирпич модульных размеров имеют параметры (288х138х65 мм), а также (288х138х88 мм) соответственно.

Рассмотрим таблицу с видами кладок и шириной, которую они имеют при учете толщины растворного шва:

Вид кладки	Ширина и рекомендации
Половинная	120 мм. Данный вид кладки применяется для постройки внутренних перегородок или разделительных оград на участке. При постройке несущих стен здания не используется.
Одинарная	250 мм. Чаще всего применяется при возведении вспомогательных зданий (сарай) или заборов.
Полуторная	380 мм. Самый распространенный вид кладки для теплых регионов. Такая ширина подходит для постройки небольших жилых зданий в субтропическом климате и не жилых – для умеренного.
Двойная	510 мм. Данный вид кладки используется для постройки несущих стен в умеренном климате, но при дополнительном утеплении может использоваться для более холодных мест. Также из двойной кладки делают конструкции, высота которых не превышает 5 этажей.
Два с половиной	640 мм. Этот вид кладки применяется для зданий, которые будут построены в холодных климатических условиях, а также для построек с 5 или более этажами.

Как можно увидеть выше, толщина стены из кирпича зависит от того, какое количество кирпичей будет уложено в кладку. От этого будет изменяться общий объем материала, который используется для строительства. Также ширина кладки может изменятся от декоративной составляющей или дополнительного утепления.

Например, гладкий красный кирпич используют для обкладки внешней стены. Между несущей и декоративной частью чаще всего помещается утепляющий слой. В зависимости от его толщины ширина кладки может вырасти на 130 или более мм.

Также может применятся внешнее утепление с помощью обшивки декоративными деревянными плитами с прослойкой изоляции или обшивка внешних стен плитами из пенополистирола.

Существуют типы кладки более 640 мм, но они используются для домов, которые стоят в холодных климатических условиях с понижениями температуры до -40 °С или ниже. Для таких строений ширина кладки может составлять 770 мм и более.

Кирпичи, как красные, так и силикатные, могут быть полнотелыми или пустотелыми. В зависимости от этого показателя ширина стены уменьшается для пустотелых и увеличивается для полнотелых. Это происходит из-за того, что изделия с пустотами внутри проводят тепло хуже, чем монолитные, поэтому зона промерзания смещается к наружной части здания.

Оптимальная ширина стен рассчитывается также от высоты конструкции и должна составлять не менее 1/20. Чаще всего для домов из кирпичной кладки высота кладки составляет от 2,8 до 3 м, так как скорость возведения весьма низкая и требует дополнительного укрепления армирующими слоями.

Максимальная высота кирпичной стены зависит также от ее ширины, например, для неармированной кладки толщиной 12 см она составляет 3,25 м при свободной длине перегородки до 8,1 м, а для армированной 3,9 м. Оптимальная возможная высота для постройки составляет 10 этажей.

Минимальная высота потолка по СНиП должна составлять 2,5 м, но допускается и в 2,4 м, а для общественных построек она должна быть 3 м. Из этого выходит, что высота стены до перекрытия не может быть меньше, чем 2,4 м.

Внешняя несущая имеет общую высоту со всей конструкцией, но укрепляется этажными плитами перекрытия. Поэтому если считать от пола до перекрытия, то она будет иметь общую высоту с внутренними перегородками.

Расчеты

Расчет толщины стен производиться в зависимости от погодной зоны, выбранного материала и высоты здания. Каждый вид материала имеет свою теплопроводность, с помощью которой можно вычислить коэффициент тепловой эффективности.

Это нужно для того, чтобы понять правильность выбора ширины в зависимости от зоны промерзания стен:

Материал и вид кирпича	Ктп (коэффициент теплопроводности) Вт/(м*К)
Силикатный щелевой	0,4
Силикатный с техническими пустотами	0,66
Силикатный полнотелый	0,7-0,8
Клинкерный полнотелый	0,8-0,9
Керамический полнотелый	0,5-0,8
Керамический щелевой	0,34-0,43
Керамический пористый	0,22-0,57

Возьмем за Ктп значение в 0,6 м, а за толщину стены стандартную двойную кладку – 0,51. Таким образом Ктэ=0,51/0,6=0,85, а для полуторной (0,38 м) – 0,63.

Если из 0,85 вычесть 0,63, то получим 0,22, что является недостающей тепловой эффективностью полуторной стены перед двойной. Этот параметр поможет понять актуальность постройки двойной или обычного внешнего/внутреннего утепления полуторной.

Например, пенополистирол (ППС) имеет Ктп 0,028. В таком случае можно провести расчет толщины утеплителя: 0,028*0.22=0,00616 м или 6,2 мм. Такого слоя ППС достаточно, чтобы сравнять Ктэ полуторной и двойной кладки из кирпича. При этом минимальный Ктэ в многоквартирном доме должен составлять 2,1.

Оптимальную высоту стен можно рассчитать из роста самого высокого человека в семье (или среднестатистического) с вытянутыми вверх руками и прибавив к этому значению возможность утепления потолка накладными слоями (натяжной или подвесной потолок), а также дополнительную погрешность в 20-30 см. Таким образом мы получаем значение в 2,3(2,4)+20(30)+20(30)=2,7-3 м.

Сравнение различных габаритов конструкции с экономической стороны

Расчет экономии и затраты средств на постройку из кирпича следует производить в зависимости от ее назначения, а также климатической зоны.

Например, для жилой 1-3 этажного здания, которое находиться в умеренной климатической зоне может хватить ширины кладки в полтора кирпича (380 мм), но при этом придется затрачивать средства на утепление дома. Поэтому следует вычислить, что будет эффективнее: построить стену толще или затратить больше утеплителя.

Так для жилого многоквартирного дома требуется Ктэ в 2,1, а для стены в 380 мм из полнотелого керамического кирпича он составляет 0,63. Потеря тепла из внутренних помещений при таком разрыве будет высокой, поэтому придется тратить больше средств на отопление.

При расчете на долговременное использование конструкции перерасход средств на тепловую энергию в холодное время года может за 2-3 года превысить сумму, которую требуется затратить на утепление.

Также следует правильно подойти к выбору самого кирпича. Например, полнотелый и пустотелый керамический кирпич имеют стоимость в 10+ руб/шт и 8+ руб/шт, но при укладке кирпича с пустотами уйдет больше раствора, что также влияет на конечную стоимость. Пустотелый кирпич имеет Ктп в 2 раза ниже, чем у монолитного, поэтому для стены из такого материала потребуется меньше утеплителя.

Важно учесть высоту частного или многоквартирного дома. Если она составляет 1-3 этажа, то можно ограничиться толщиной кладки в 380 мм, но для лучшей устойчивости и долговечности следует делать ширину кладки в 510 мм. При большом количестве этажей следует делать стену толщиной в 640 мм, чтобы она держала вес.

Заключение

Самая распространенная толщина кирпичной кладки для жилых домов составляет 510 мм для умеренного климата и 380 для теплого.

При несоблюдении размеров стен можно получить перерасход средств на отопление, постройку и утепление дома или его внешний декор (при увеличении толщины), а также недолговечную или опасную конструкцию (при уменьшении толщины).

Чрезмерная высота стен повысит затраты на отопление, а также может быть причиной ухудшения долговечности постройки или ее обрушения. Следует тщательно подходить к выбору материала и конструкции кирпича, так как это поможет сэкономить на утеплении и внешней отделке стен.

Источник