Толщина кирпичной стены нагрузка

Расчет нагрузки на кирпичную стену – пример определения несущей способности конструкции

Проектирование и возведение сооружений из кирпича требует дополнительного расчета нагрузки. Несущая способность кирпичной кладки при неправильной закладке приводит к разрушению стены. Поэтому инженеры с максимальной точностью рассчитывают показатели. Для этого нужно знать марку кирпича по плотности, осуществляемую нагрузку, устойчивость, сопротивление сжатию и теплопередаче.

Виды нагрузок на кирпичную стену

Нагруженность элементов конструкции подразделяют на 2 вида:

К постоянным относят удельную массу перегородок, перестенок, стен и других элементов, а также постоянное влияние подземных вод, горных пород и их гидростатика. Временные, как становится ясно из названия, это сбор нагрузок характерного типа, которые могут изменяться. К ним относят:

На данный показатель может влиять наличие снега.

• вес временно привезенного оборудования либо стационарных объектов;
• разность перепадов давления в проложенных трубах здания;
• нагрузки климатического характера влияния окружающей среды (снег, дождь, ветер).

Если сооружение проектируется с малым количеством этажей, то строители могут пренебрегать данными касательно временных напряжений на здание, однако только при условии создания повышенного запаса прочности на этапах его строительства.

От чего зависит нагруженность кирпичной кладки?

Для проведения расчета первым делом необходимо определить все факторы, влияющие на прочность участка проектирования, а именно:

Перед началом проведения калькуляций следует учесть, что в конструкции есть подоконники.

• защитные возвышения по периметру кровли;
• подоконники;
• простенки;
• участки над окнами с учетом полного веса всех составляющих стены;
• допустимые нагрузки на плиту и между перекрытиями;
• удельную массу настила;
• для зимнего периода также учитывают вес снежного покрытия на крыше и влияние сильных порывов ветра.

Для зданий более 2-х этажей проводят расчет для определения способности их сопротивляемости. С помощью формул высчитывают нагрузки от каждого отдельного этажа конструкции и точки давления. Высокие нагрузки образовываются в нижних частях кирпичного столба. Если условия по правильному соотношению величин толщины и высоты не будут выполнены, то с увеличением срока эксплуатации стена начнет выгибаться и может полностью разрушиться от перенапряжения.

В строительной индустрии предусматривается толщина кладки из кирпича для несущих стен от 1,5 до 2,5 изделия. Но окончательное вычисление зависит от высотности объекта. Определяется устойчивость к нагрузкам непосредственно с помощью расчета, но в случае строительства 3 и более этажных зданий нужен тщательный анализ по формулам, которые учитывают сложение нагрузок от каждого этажа, угол приложения силы и возможные дополнительные напряжения.

При планировании конструкции несущего типа материал стоит укладывать не менее, чем в 1,5 камня. Вернуться к оглавлению

Пример расчета нагруженности кирпичной стены

Чтобы разобраться в вопросе нагрузок несущих конструкций, можно изучить пример выполнения проекта, в котором не учитываются временные эксплуатационные нагрузки. Например, здание 4-х этажей с толщиной стен 64 см (Т), удельный вес с учетом всех элементов — кирпича, штукатурки и раствора составляет М=18 кН/м3. По ГОСТу 11214—86, выполнена закладка окон, их размеры по ширине 100—150 см (Ш) по высоте 100—130 см (В).

Приложение веса на простенок от элементов, находящихся выше, согласно замерам, равен 0,64*1,42 м, а высота одного этажа (Вэт) 4200 мм. При этом сила давления на участок происходит под углом 45°. При слое штукатурки в 2 см определяют нагрузку от стен следующим алгоритмом: Нстен=(4Вэт+0,5(Вэт-В1)3—4Ш1*В1)(h+0,02)М. Подставив значения, получают 0, 447 МН. Определение требуемой нагруженной площади П=Вэт*В½-Ш/2. В этом случае значение равно 6 м. Нп =(30+3*215)*6 = 4,072МН. Получаемая нагрузка на кладку из кирпича от перекрытий 2-го этажа равняется: Н2=215*6 = 1,290МН, в том числе Н2l=(1,26+215*3)*6= 3,878МН. Удельный вес кирпичного простенка высчитывается по формуле: Нпр=(0,02+0,64)*(1,42+0,08)*3*1,1*18= 0,0588 МН.

Необходимый показатель для данной конструкции можно вычислить, используя некоторые данные и формулы.

Расчет несущей способности кирпичной стены выполняется по максимально загруженным простенкам нижнего этажа.

При обследовании элемента выбирают части стены с минимальной шириной и толщиной. Чаще всего они расположенными в проемах дверей или окон. Если условие У >= Н на устойчивость стены при расчетах подтверждается, то проект выполнен верно и прочность конструктивных элементов достаточна. Расчет простенка для каждого этажа и суммирование значений показывают общую нагрузку здания и выполняются согласно СНиП II-22—81.

Недостаточное сопротивление стены из кирпича

Если при определении расчетного сопротивления данные устойчивости менее ее нагрузки, следует выполнять армирование стенок и перегородок. При упрочнении материала прирост показателей прочности составляет 40%. Далее следует заново пересчитать показатели устойчивости, учитывая усиление стальными элементами. Зная что У = 1,5, а Н = 1,113, рассчитывается коэффициент усиления, поделив значения, К = 1,348. Таким образом, увеличить прочностные показатели нужно на 34,8%. Проводя армирование железной обоймой, можно достичь нужных показателей прочности, если правильно выбрать марку кирпича, усиление, определить конструкцию фундамента и характеристики грунта под фундаментом.

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 (М_рз) 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 m_g 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 e_ν=2см, тогда общий эксцентриситет равен:

Прочность кл адки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:

Коэффициенты m_g 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

— A_c — 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

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