Расчёт сечений простенка первого этажа.
Каменные конструкции
1. Методические указания по расчёту кирпичных несущих стен многоэтажного здания.Стены здания помимо несущей способности должны обладать теплоограждающими свойствами. Часто последние диктуют назначение толщины стены. В таком случае задачей экономического проектирования становится выбор оптимальных марок кирпича и раствора, при которых несущая способность стен используется без излишних запасов. Несущие стены вместе с перекрытиями и покрытием образуют пространственную систему, воспринимающую все действующие на здание нагрузки. При этом стены рассматривают опирающимися в горизонтальном направлении на поперечные конструкции, перекрытия и покрытие. По степени деформативности опоры делятся на жёсткие и упругие. Жёсткими опорами считают поперечные рамы с замоноличенными узлами и поперечные стены толщиной не менее 12 см. При жёсткой конструктивной схеме стену рассчитывают расчленённой по высоте на однопролётные балки (рис. 1) с расположением шарниров в плоскостях опирания перекрытий. Нагрузку от верхних этажей принимают приложенной в центре тяжести сечения стены вышележащего этажа, а нагрузку в пределах данного этажа считают приложенной с фактическим эксцентриситетом. Расстояние от точки приложения опорной реакции балок или плит до внутренней поверхности стены принимают равным одной трети глубины заделки, но не более 7 см.
а) б) в)  Рис. 1. К расчёту несущей кирпичной стены: а – конструктивная схема; б – расчётная схема; в – эпюра изгибающих моментов. |
Для наружных стен зданий массового строительства при нормальной влажности помещений требуется марка раствора для кладки не ниже М10. Сплошную кладку из кирпича марки не ниже М50 на растворе М10 и выше относят к первой группе кладок.
Установлены предельные отношения высоты этажа к толщине стены без проёмов, например при первой группе кладок: H/h ≤ 20. Для стен, ослабленных проёмами, эта величина умножается на коэффициент k= 
,где Ant и Abr определяют по горизонтальному сечению стены.
На стены воздействуют постоянная (собственный вес) и временные нагрузки (ветровая, снеговая и эксплутационная на перекрытиях) в различных сочетаниях: с одной или несколькими (не менее двух) временными нагрузками. В последних сочетаниях все временные нагрузки принимают с коэффициентом сочетания 0,9. Для производственных зданий со значительными эксплутационными нагрузками (более 3 кН/м 2 ), если высота зданий не превышает их ширину, наиболее невыгодным будет сочетание постоянной и эксплутационной нагрузок без уменьшенного коэффициента. В других случаях для высоких
высоких зданий относительно малой ширины может потребоваться учёт сочетаний нагрузок вместе с ветровой.
2. Сбор нагрузки на простенок первого этажа. Задана толщина стены h=64см. Нормативный удельный вес сплошной кладки из полнотелого кирпича и тяжёлого раствора для штукатурки по табл. 23 [7] g=18 кН/м 3 . Размеры оконных проёмов: ширина В1=1,5 м; высота Н1=3 м. Сечение простенков: 64×142 см (2×5,5 кирпичей). Высота каждого из пяти этажей Н=4,2 м (см. рис. 1).
 а) б) Рис. 2. Схема распределения давления от опоры ригеля в кирпичной стене: а – фасад; б — план |
Давление в каменной кладке распределяется под углом 45°. Пирамида продавливания от опоры ригеля не пересекает перемычек (рис. 2) и давление от ригелей воспринимает только один простенок. Другой соседний простенок несёт только вес стены.
А. Нагрузка от веса стены и слоя внутренней штукатурки со средней толщиной 2 см и шириной 3 м:
Б. Нагрузка от совмещённой кровли и трёх перекрытий при ширине грузовой площади стены l2/2-h/2=4,2·3/2-0,64/2=6,0 м
в том числе длительная нагрузка
В. Нагрузка от перекрытия второго этажа
Расчёт сечений простенка первого этажа.
А. Общие данные. Расчётная длина простенка равна высоте этажа l0=H=4,2м. Упругая характеристика кладки из керамического кирпича на растворе М75, α=1000.
Приведённая гибкость простенка
λred= 
= 
=6,56 
Коэффициент продольного изгиба — φ=1.
Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки, при h=64см > 30см φl=1.
Б. Простенок, воспринимающий вес стены. Нагрузка от веса стены Nс=447кН.
Полная нагрузка на уровне низа проёма N=Nc+g1=506кН.
Требуемое расчётное сопротивление сжатию кладки, находимое из уравнения,
R=0,7 МПа соответствуют два вида кладки: из кирпича М75 на растворе М10 или кирпича М50 на растворе М25. Окончательный выбор материалов следует сделать после расчёта более нагруженного простенка.
В. Простенок, воспринимающий вес стены и нагрузку от перекрытий и покрытия. Нагрузка от перекрытия второго этажа N2=1290 кН приложена на расстоянии от внутренней поверхности стены, равном ар/3≤7см, где ар=38см (глубина заделки ригеля в стену): 38/3=12,7см >7см.
Изгибающий момент от внецентренного приложения нагрузки в уровне перекрытия
То же, в верхнем сечении простенка (см. рис. 1)
Продольная сила в верхнем сечении простенка
Эксцентриситет приложения продольной силы
Величина коэффициента ω
Допустимое расчётное сопротивление неармированной кладки
Выбираю кладку из кирпича М150 на растворе М100, для которой R=2,2 МПа (-5%, что допустимо).
Требуемый процент косвенного армирования из проволоки ø5Вр-1 с Rs=200 МПа
μ= 
= 
=0,98%>0,1%.
Параметры арматурной сетки можно определить по таблице. При расположении сеток через один ряд кладки, т.е. 7,5 см, необходима сетка 50/50/5/5.
4. Расчёт сечений простенка верхнего этажа. Нагрузки: от веса стены N3=(0,9·3+1,5·3)0,66·18·1,1=94кН; от веса совмещённой кровли N4=30·6,0=180 кН. Изгибающий момент от внецентренного приложения нагрузки
Эксцентриситет приложения продольной силы N=94+180=274 кН
Коэффициент ω=1+15,3/(1,5·64)=1,16 2 =0,32 МПа.
Так же рассчитывают другие простенки, несущие нагрузку от перекрытий. Можно сделать вывод, что вся кладка стен должна выполняться из кирпича М50 на растворе М25, кроме простенков с 1-го по 4-й этаж, на которые опираются ригели, выполняемые из кирпича М150 на растворе М100 с сетчатым армированием.
 а) б) Рис. 3. Армирование простенка: а – вид сбоку; б – план; 1 – сварная сетка |
5. Проверка кирпичной кладки на местное сжатие (смятие) под опорами ригелей. Максимальная опорная реакция ригеля Qа=215 кН. Ширина ригеля b=30 см. Глубина заделки ригеля в стену ар=38 см. Площадь смятия Аloc=bap=30·38=1140 см 2 .
Расчётная площадь сечения стены
γk = 
= 
=1,74 2 =1,7 МПа
Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1623 ; Мы поможем в написании вашей работы!
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 (γƒ)
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.
| Наименование | Нормативная нагрузка, т | γƒ | Расчетная нагрузка, т |
| Покрытие | |||
| Собственный вес плиты покрытия 0,22м*1м*1м*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 (Gп). 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