Какую нагрузку выдержит столб в один кирпич
Обновлено: 13.05.2024
Для чего и как рассчитывается нагрузка на перекрытие жилого дома кг/м2?
Плиты укладываются в пролёте между вертикальными опорами – стенами, пилонами или колоннами.
Преимущественно работают на изгиб и выполняют роль жёсткого диска, объединяющего отдельные элементы каркаса сооружения в единую геометрически неизменяемую систему.
При расчёте плит перекрытий определяются такие важные параметры, как их толщина, армирование, прогиб и необходимость устройства дополнительных подпирающих элементов (балок или капителей).
Как провести расчет нагрузок на перекрытие, расскажем далее.
Что это такое?
Нагрузки, прикладываемые к перекрытию, представляют собой сочетание внешних сил, действующих на конструктивный элемент, вызывая в нём внутренние усилия. Несущая способность элемента определяется из условия равновесия, достигаемого при приложении нагрузок.
Виды нагрузок на плиты перекрытий по СНиП и СП
Нагрузки на пролётные конструкции определяются, исходя из требований нормативных документов – СНиП 2.01.07-85 и его обновлённой версии – СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
В соответствии с пунктами этих нормативов, нагрузки классифицируются на следующие виды:
Например, в жилых квартирах или частных домах – это нагрузки от мебели, бытовых приборов и самих жильцов.
В зависимости от функционального назначения помещений, величины полезных нагрузок различаются.
В жилом помещении равномерно распределённые по площади временные нагрузки составляют 150 – 200 кгс/м 2 , а в общественных зданиях, в зависимости от особенностей технологического процесса они составляют уже 250 – 500 кгс/м 2 .
Расчёт пролетных конструкций
Расчёт пролётных конструкций ведётся по двум группам предельных состояний:
- 1 группа – подбирается такие параметры жёсткости конструктивного элемента, при которых оно не потеряет прочность под действие сочетания постоянных, временных и особых нагрузок;
- 2 группа – расчёт по деформациям, при котором определяется фактический прогиб перекрытия, после чего это значение сравнивается с предельно допустимыми значениями из СНиП.
На несущую способность плит перекрытий влияет величины постоянных и полезных нагрузок, толщина элемента, длина пролёта и условия эксплуатации помещения.
Как рассчитать значения?
Расчёт нагрузок на плиту перекрытия производится методом суммирования всех приложенных к конструктивному элементу внешних сил, с учётом различных коэффициентов запаса, принимаемых по указанному выше СНиП. Если рассмотреть теоретические выкладки, то расчёт нагрузок делится на следующие категории:
Предельные
Например, на основании представленного ниже расчёта – при приложении суммарной расчётной нагрузки 900 кг/м 2 на плиту перекрытия толщиной 200 мм, армированную прутками d10 A500s с шагом 200 мм, достигается фактический изгибающий момент М = 2812,5 кН*см при пролёте 5 м.
А сечение с такими параметрами остаётся в равновесии при достижении момента Мпред = 2988.5 кН*см, что всего на 5,8% выше предельного значения.
Учитывая, что момент в изгибаемом сечении под действием равномерно распределённой нагрузки равняется M = q х l 2 / 8, то qпред = 8M/l 2 , или qпред = 8 х 2998.5 / 25 = 956.32 кг/м 2 – при такой внешней силе сечение установленных параметров перестанет удовлетворять предельному равновесию, и данная нагрузка является предельной.
Точечные
Как правило, такие силы не прикладываются к перекрытию отдельно – всегда существуют постоянные нагрузки, и единичное точечное загружение суммируется с ними.
Приложенная точечная нагрузка влияет на значение опорных реакций и величину изгибающего момента в расчётном сечении. Усилия от точечного загружения определяется как произведение силы на плечо (расстояние от ближайшей точки опоры).
Например, если в комнате с пролётом 5 метров стоит декоративная колонна массой 500 кг на расстоянии от стены 2 м, то расчётная нагрузка с учётом коэффициента запаса (gn для постоянных сил = 1,05) составит 525 кг. Момент в данной точке составит 525 кг х 2 м = 1050 кг * м, или 1050 кН * см.
Соответственно, при добавлении равномерно распределённого загружения, описанного выше, стандартное сечение плиты с армированием d10 A500s с шагом 200 мм не будет удовлетворять расчёту прочности, и данное место следует усилить дополнительными стержнями, например, d10 A500s ш. 200 + d12 A500s ш. 200.
Пересчёт на м 2
СНиП допускает не производить расчёт временных нагрузок на плиту от конкретных предметов, а учитывать приведённую равномерно-распределённую по площади поверхности силу.
Например, вдоль стены комнаты, на протяжении 3 м стоит гарнитур общей массой 400 кг, напротив – диван массой 200 кг и другие предметы мебели с разными весами. По данному помещению каждый день передвигаются 4 человека с массами тела от 50 до 120 кг.
По факту, точно посчитать нагрузку не представляется возможным, но СП 20.13330.2011 допускает учитывать в статическом расчёте приведённую равномерно распределённую нагрузку для жилых помещений 150 кг/м 2 .
Пример
Ниже представлен пример сбора нагрузок на перекрытие в частном жилом доме. По условию задачи, габариты комнаты составляют 7 х 4 м, плита перекрытия 200 мм, поверх которой уложена ц/п стяжка толщиной 50 мм по подложке из экструдированного пенополистирола 30 мм, а в качестве чистового пола применяется керамогранитная плитка толщиной 12 мм с клеевым составом 3 мм.
Требуется собрать расчётные нагрузки на данную конструкцию для последующего расчёта. Задача решается с выполнением следующих этапов:
Собственный вес плиты – M1 = S x h x rбет, где:
- S – площадь поверхности перекрытия, равный 5 м х 4 м, или 2 м 2 ,
- h – толщина плиты, которая составляет 200 мм, или 0,2 м,
- rбет – средняя плотность армированного бетона, которая равна 2500 кг/м 2 .
- M1 = 20 м 2 х 0,2 м х 2500 кг/м 2 = 10 000 кг.
Масса полов – M2 = mподл + mстяж + mплит, где:
- mподл = S x hподл х rпенопол = 20 м 2 х 0,03 м х 40 кг/м 2 = 24 кг,
- mстяж = S x hстяж х rц/п р-ра = 20 м 2 х 0,05 м х 1800 кг/м 2 = 1800 кг,
- mплит = S x hплит х rкерамогр = 20 м 2 х 0,015 м х 2400 кг/м 2 = 720 кг (значение принимается с учётом слоя плиточного клея).
M2 = 24 кг + 1800 кг + 720 кг = 2544 кг. В жилом помещении рекомендуемая по СНиП временная нагрузка составляет q = 150 кгс/м2.
Таким образом, суммарная полезная нагрузка на плиту составляет F = q x S = 150 х 20 = 3000 кг:
- Общая вертикальная нагрузка, приложенная к плите, равняется Fобщ = M1 + M2 + F = 10000 кг + 2544 кг + 3000 кг = 15544 кг, или 1554,4 кН.
- Как правило, нормативные нагрузки необходимо привести к расчётным величинам, учитывая коэффициенты надёжности. Данный показатель записывается как gn, и для постоянных загружений он составляет 1,1, а для полезной нагрузки – 1,4.
Таким образом, Fобщ расч = (M1 + M2) x gnс пост + F x gn врем = (10000 кг + 2544 кг) х 1,1 + 3000 кг х 1,4 = 13798,4 кг + 4200 кг = 17998.4 кг
18000 кг, или 1800 кН.
Чтобы привести суммарное значение данной величины в равномерно распределённую нагрузку, достаточно разделить его на общую площадь комнаты. То есть Qобщ расч = Fобщ расч / S = 1800 кН / 20 м 2 = 90 кН/м 2 , или 900 кг/м 2 .
При наличии точечной или штамповой нагрузки от веса какого-либо оборудования, она участвует в расчёте отдельно, формируя линейную, а не квадратичную зависимость изгибающего момента.
В отдельных случаях допускается разложить точечную нагрузку на равномерно распределённую по площади, с учётом повышающего коэффициента, так как железобетон не является упругим материалом, и все усилия в нём перераспределяются в большей части его объёма.
Изгибающий момент
Безбалочная плита перекрытия должна удовлетворять расчёту по прочности, или первой группе предельных состояний. Чтобы определить несущую способность перекрытия, необходимо выполнить следующий алгоритм:
Если данные показатель меньше 2, то плита считается опёртой по контуру, и расчёт ведётся относительно того пролёта, в котором возникает наибольший изгибающий момент.
В рассматриваемом примере балка имеет сечение b x h = 1 м х 0,2 м, и к ней приложена нагрузка qрасч = 900 кг/м, или 90 кН/м.
Величина изгибаемого момента для подобной конструкции составляет M = qрасч х l 2 / 8, где l – величина пролёта, или 5 м. M = 90 кН/м х 5 х 5 / 8 = 281.25 кН*м, или 2812,5 кН*см.
Величина изгибающего момента может быть отображена на эпюре данного вида усилия, возникающего в конструкции.
Как посчитать несущую способность?
При известной величине изгибающего момента и габаритов (жёсткости сечения) можно определить несущую способность данного пролётного элемента по следующим формулам:
Высота сечения плиты складывается из двух величин h = h0 + a, где h0 – рабочая высота от нижней арматуры, находящейся в зоне растяжения до верхней грани бетона. а – величина защитного слоя бетона. Как правило, этот показатель в тонких плитах варьируется в пределах от 15 до 25 мм. h0 = h – a = 200 мм – 20 мм = 180 мм.
В строительной механике, согласно по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции», существуют два условия, при которых конструкция достигает предельного равновесия под действием внешних сил.
- M = Rbbx (h0 – x/2),
- Rs – предел прочности арматурной стали заданного класса на растяжение,
- Rb – тот же показатель, но для бетона, на сжатие, зависящий от марки материала.
Если в плите принимается наиболее распространённая арматура класса A500s, то Rs = 43,5 кН/см 2 . Если бетон в рассматриваемом примере имеет класс B30, то Rb = 1,7 кН/см 2 .
В условии равновесия х – абсолютная величина сжатой зона бетона, которая равняется х = Rs Аs / gb1 Rbb (по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции»):
- As – площадь всех стержней рабочей арматуры в растянутой зоне сечения плиты,
- gb1 – коэффициент запаса, зависящий от условий работы бетона в конструкции, для стандартных вариантов эксплуатации перекрытия принимается равным 0,9.
Требуемая площадь рабочей арматуры зависит от расчётных параметров сечения и величины внутренних усилий (в плите перекрытия – изгибающего момента).
Аs = 0,9 х 1,7 х 100 х 0,057 х 18 / 43,5 = 3,61 см 2 .
Для предотвращения образования трещин от усадки бетона, в плитах перекрытий шаг рабочей арматуры, чаще всего, назначается 200 мм. Таким образом, в расчётной полосе шириной 1 м располагается 5 рабочих стержней.
В данном примере допускается рассмотреть армирование из 5d10, и реальная площадь стержней составит 3,93 см 2 , что больше, чем требуемое значение, с учётом повышающих коэффициентов. При известных значениях площади армирования, можно определить величину х: х = Rs Аs / gb1 Rbb = 43,5 х 3,93 / (0,9 х 1,7 х 100) = 1,12 см.
На завершающем этапе из основного условия равновесия определяется предельно допустимый момент, который может возникнуть в сечении плиты перекрытия. M = gb1 Rbbx(h0 – x/2) = 0,9 х 1,7 х 100 х 1,12 х (18 – 1,12/2) = 2988.5 кН*см.
Далее остаётся сравнить предельно допустимый момент 2988.5 кН*см с фактическим усилием, возникающим после приложения нагрузок – 2812,5 кН*см, который оказался меньше, значит, условие прочности выполняется.
В случае, если условие предельного равновесия не достигается, толщина плиты, а также расчётное количество рабочей арматуры должны быть пересмотрены.
Прочность ЖБ элемента
В строительной механике понятия прочности и несущей способности практически не имеют различий. Однако, на практике это не совсем так. Прочность – это способность конструктивного элемента не разрушаться под действием внешних сил. Несущая способность – это способность конструктивного элемента удовлетворять предъявленным к нему эксплуатационным требованиям под действием сочетания нагрузок.
Таким образом, расчёт по предельным состояниям 1 группы, приведённый выше, показывает, что плита перекрытия остаётся в статическом положении не разрушается, (то есть, обеспечивается её прочность) и может эксплуатироваться в нормальных условиях (так как в расчёте были учтены все коэффициенты условий работы). Проведения дополнительных прочностных расчётов не требуется.
Возможные сложности и ошибки
При расчёте сечения плиты перекрытия на прочность, следует учитывать важные нюансы, чтобы не допустить серьёзных ошибок:
Последствия неверных расчётов могут привести к обрушению строительных конструкций, недопустимым прогибам и другим непоправимым проблемам во время эксплуатации сооружения.
Заключение
Перед назначением толщины и армирования плиты перекрытия необходимо провести расчёт прочности изгибаемого элемента. Вычисления выполняются после сбора постоянных и временных нагрузок и определения внутренних усилий в конструкции.
Если результаты расчёта не удовлетворяют условиям предельного равновесия, необходимо задать другую толщину плиты и провести вычисления заново.
Какой кирпич лучше применить для столбов забора?
На мой взгляд, тут цена (бюджет забора) выходит на первое место.
Лучший вариант, это клинкерный кирпич, или керамический рицевой кирпич.
Опять же лучше использовать полнотелый кирпич и столбы забора сразу делать под расшивку.
Столбы забора можно возвести и из силикатного кирпича,
Если Вы планируете в дальнейшем забор оштукатурить
Можно и пустотелый использовать (в принципе), ибо при возведении столбов забора всю нагрузку на себя берёт "стержень" к примеру из профильной, или круглой трубы, или из арматуры.
На кирпич нагрузка не большая.
По размерам можно использовать одинарный, или полуторный кирпич, из двойного кирпича столбы заборов практически не возводят.
Плюс ко всему надо учитывать, только столбы забора будут кирпичными, или весь забор, есть свои нюансы.
Расчет кирпичной колонны на прочность и устойчивость.
Кирпич - достаточно прочный строительный материал, особенно полнотелый, и при строительстве домов в 2-3 этажа стены из рядового керамического кирпича в дополнительных расчетах как правило не нуждаются. Тем не менее ситуации бывают разные, например, планируется двухэтажный дом с террасой на втором этаже. Металлические ригеля, на которые будут опираться также металлические балки перекрытия террасы, планируется опереть на кирпичные колонны из лицевого пустотелого кирпича высотой 3 метра, выше будут еще колонны высотой 3 м, на которые будет опираться кровля:
Рисунок 1. Расчетная схема для кирпичных колонн проектируемого здания.
При этом возникает естественный вопрос: какое минимальное сечение колонн обеспечит требуемую прочность и устойчивость? Конечно же, идея выложить колонны из глиняного кирпича, а тем более стены дома, является далеко не новой и все возможные аспекты расчетов кирпичных стен, простенков, столбов, которые есть суть колонны, достаточно подробно изложены в СНиП II-22-81 (1995) "Каменные и армокаменные конструкции". Именно этим нормативным документом и следует руководствоваться при расчетах. Приводимый ниже расчет, не более, чем пример использования указанного СНиПа.
Чтобы определить прочность и устойчивость колонн, нужно иметь достаточно много исходных данных, как то: марка кирпича по прочности, площадь опирания ригелей на колонны, нагрузка на колонны, площадь сечения колонны, а если на этапе проектирования ничего из этого не известно, то можно поступить следующим образом:
Пример расчета кирпичной колонны на устойчивость при центральном сжатии
Проектируется:
Терраса размерами 5х8 м. Три колонны (одна посредине и две по краям) из лицевого пустотелого кирпича сечением 0.25х0.25 м. Расстояние между осями колонн 4 м. Марка кирпича по прочности М75.
Расчетные предпосылки:
1. Расчетная нагрузка на колонны .
При такой расчетной схеме максимальная нагрузка будет на среднюю нижнюю колонну. Именно ее и следует рассчитывать на прочность. Нагрузка на колонну зависит от множества факторов, в частности от района строительства. Например, снеговая нагрузка на кровлю Санкт-Петербурге составляет 180 кг/м 2 , а в Ростове-на-Дону - 80 кг/м 2 . С учетом веса самой кровли 50-75 кг/м 2 нагрузка на колонну от кровли для Пушкина Ленинградской области может составить:
N с кровли = (180·1.25 + 75)·5·8/4 = 3000 кг или 3 тонны
Так как действующие нагрузки от материала перекрытия и от людей, восседающих на террасе, мебели и др. пока не известны, но железобетонная плита точно не планируется, а предполагается, что перекрытие будет деревянным, из отдельно лежащих обрезных досок, то для расчетов нагрузки от террасы можно принять равномерно распределенную нагрузку 600 кг/м 2 , тогда сосредоточенная сила от террасы, действующая на центральную колонну, составит:
N с террасы = 600·5·8/4 = 6000 кг или 6 тонн
Собственный вес колонн длиной 3 м будет составлять:
N с колонны = 1500·3·0.38·0.38 = 649.8 кг или 0.65 тонн
Таким образом суммарная нагрузка на среднюю нижнюю колонну в сечении колонны возле фундамента составит:
N с об = 3000 + 6000 + 2·650 = 10300 кг или 10.3 тонн
Однако в данном случае можно учесть, что существует не очень большая вероятность того, что временная нагрузка от снега, максимальная в зимнее время, и временная нагрузка на перекрытие, максимальная в летнее время, будут приложены одновременно. Т.е. сумму этих нагрузок можно умножить на коэффициент вероятности 0.9, тогда:
N с об = (3000 + 6000)·0.9 + 2·650 = 9400 кг или 9.4 тонн
Расчетная нагрузка на крайние колонны будет почти в два раза меньше:
N кр = 1500 + 3000 + 1300 = 5800 кг или 5.8 тонн
2. Определение прочности кирпичной кладки.
Марка кирпича М75 означает, что кирпич должен выдерживать нагрузку 75 кгс/см 2 , однако прочность кирпича и прочность кирпичной кладки - разные вещи. Понять это поможет следующая таблица:
Таблица 1. Расчетные сопротивления сжатию для кирпичной кладки (согласно СНиП II-22-81 (СП 15.13330.2012))
Но и это еще не все. Все тот же СНиП II-22-81 (СП 15.13330.2012) п.3.11 а) рекомендует при площади столбов и простенков менее 0.3 м 2 умножать значение расчетного сопротивления на коэффициент условий работы γс=0.8. А так как площадь сечения нашей колонны составляет 0.25х0.25 = 0.0625 м 2 , то придется этой рекомендацией воспользоваться. Как видим, для кирпича марки М75 даже при использовании кладочного раствора М100 прочность кладки не будет превышать 15 кгс/см 2 . В итоге расчетное сопротивление для нашей колонны составит 15·0.8 = 12 кг/см 2 , тогда максимальное сжимающее напряжение составит:
10300/625 = 16.48 кг/см 2 > R = 12 кгс/см 2
Таким образом для обеспечения необходимой прочности колонны нужно или использовать кирпич большей прочности, например М150 (расчетное сопротивление сжатию при марке раствора М100 составит 22·0.8 = 17.6 кг/см 2 ) или увеличивать сечение колонны или использовать поперечное армирование кладки. Пока остановимся на использовании более прочного лицевого кирпича.
3. Определение устойчивости кирпичной колонны.
Прочность кирпичной кладки и устойчивость кирпичной колонны - это тоже разные вещи и все тот же СНиП II-22-81 (СП 15.13330.2012) рекомендует определять устойчивость кирпичной колонны по следующей формуле :
где mg - коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки. В данном случае нам, условно говоря, повезло, так как при высоте сечения h ≈ 30 см, значение данного коэффициента можно принимать равным 1.
Примечание: Вообще-то с коэффициентом mg все не так просто, подробности можно посмотреть в комментариях к статье.
φ - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости колонны λ. Чтобы определить этот коэффициент, нужно знать расчетную длину колонны l0, а она далеко не всегда совпадает с высотой колонны. Тонкости определения расчетной длины конструкции изложены отдельно, здесь лишь отметим, что согласно СНиП II-22-81 (1995) п.4.3: "Расчетные высоты стен и столбов l0 при определении коэффициентов продольного изгиба φ в зависимости от условий опирания их на горизонтальные опоры следует принимать:
а) при неподвижных шарнирных опорах l0 = Н;
б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролетных зданий l0 = 1,5H, для многопролетных зданий l0 = 1,25H;
в) для свободно стоящих конструкций l0 = 2Н;
г) для конструкций с частично защемленными опорными сечениями — с учетом фактической степени защемления, но не менее l0 = 0,8Н, где Н — расстояние между перекрытиями или другими горизонтальными опорами, при железобетонных горизонтальных опорах расстояние между ними в свету."
На первый взгляд, нашу расчетную схему можно рассматривать, как удовлетворяющую условиям пункта б). т.е можно принимать l0 = 1.25H = 1.25·3 = 3.75 метра или 375 см. Однако уверенно использовать это значение мы можем лишь в том случае, когда нижняя опора действительно жесткая. Если кирпичная колонна будет выкладываться на слой гидроизоляции из рубероида, уложенный на фундамент, то такую опору скорее следует рассматривать как шарнирную, а не жестко защемленную. И в этом случае наша конструкция в плоскости, параллельной плоскости стены, является геометрически изменяемой, так как конструкция перекрытия (отдельно лежащие доски) не обеспечивает достаточную жесткость в указанной плоскости. Из подобной ситуации возможны 4 выхода:
1. Применить принципиально другую конструктивную схему
например - металлические колонны, жестко заделанные в фундамент, к которым будут привариваться ригеля перекрытия, затем из эстетических соображений металлические колонны можно обложить лицевым кирпичом любой марки, так как всю нагрузку будет нести металл. В этом случае, правда нужно рассчитывать металлические колонны, но расчетную длину можно приниматьl0 = 1.25H.
2. Сделать другое перекрытие ,
например из листовых материалов, что позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, в этом случае l0 = H.
3. Сделать диафрагму жесткости
в плоскости, параллельной плоскости стены. Например по краям выложить не колонны, а скорее простенки. Это также позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, но в этом случае необходимо дополнительно рассчитывать диафрагму жесткости.
4. Не обращать внимания на вышеприведенные варианты и рассчитывать колонны, как отдельно стоящие с жесткой нижней опорой, т.е l0 = 2Н
В конце концов древние греки ставили свои колонны (правда, не из кирпича) без каких-либо знаний о сопротивлении материалов, без использования металлических анкеров, да и столь тщательно выписанных строительных норм и правил в те времена не было, тем не менее некоторые колонны стоят и по сей день.
Теперь, зная расчетную длину колонны, можно определить коэффициент гибкости:
где h - высота или ширина сечения колонны, а i - радиус инерции.
Определить радиус инерции в принципе не сложно, нужно разделить момент инерции сечения на площадь сечения, а затем из результата извлечь квадратный корень, однако в данном случае в этом нет большой необходимости. Таким образом λh = 2·300/25 = 24.
Теперь, зная значение коэффициента гибкости, можно наконец-то определить коэффициент продольного изгиба по таблице:
Таблица 2. Коэффициенты продольного изгиба для каменных и армокаменных конструкций (согласно СНиП II-22-81 (СП 15.13330.2012))
При этом упругая характеристика кладки α определяется по таблице:
Таблица 3. Упругая характеристика кладки α (согласно СНиП II-22-81* (СП 15.13330.2012))
В итоге значение коэффициента продольного изгиба составит около 0.6 (при значении упругой характеристики α = 1200, согласно п.6). Тогда предельная нагрузка на центральную колонну составит:
Nр = mgφγсRF = 1х0.6х0.8х22х625 = 6600 кг < N с об = 9400 кг
Это означает, что принятого сечения 25х25 см для обеспечения устойчивости нижней центральной центрально-сжатой колонны недостаточно. Для увеличения устойчивости наиболее оптимальным будет увеличение сечения колонны. Например, если выкладывать колонну с пустотой внутри в полтора кирпича, размерами 0.38х0.38 м, то таким образом не только увеличится площадь сечения колонны до 0.13 м 2 или 1300 см 2 , но увеличится и радиус инерции колонны до i = 11.45 см. Тогда λi = 600/11.45 = 52.4, а значение коэффициента φ = 0.8. В этом случае предельная нагрузка на центральную колонну составит:
Nр = mgφγсRF = 1х0.8х0.8х22х1300 = 18304 кг > N с об = 9400 кг
Это означает, что сечения 38х38 см для обеспечения устойчивости нижней центральной центрально-сжатой колонны хватает с запасом и даже можно уменьшить марку кирпича. Например, при первоначально принятой марке М75 предельная нагрузка составит:
Nр = mgφγсRF = 1х0.8х0.8х12х1300 = 9984 кг > N с об = 9400 кг
Вроде бы все, но желательно учесть еще одну деталь. Фундамент в этом случае лучше делать ленточным (единым для всех трех колонн), а не столбчатым (отдельно для каждой колонны), в противном случае даже небольшие просадки фундамента приведут к дополнительным напряжениям в теле колонны и это может привести к разрушению. С учетом всего вышеизложенного наиболее оптимальным будет сечение колонн 0.51х0.51 м, да и с эстетической точки зрения такое сечение является оптимальным. Площадь сечения таких колонн составит 2601 см 2 .
Пример расчета кирпичной колонны на устойчивость при внецентренном сжатии
Крайние колонны в проектируемом доме не будут центрально сжатыми, так как на них будут опираться ригеля только с одной стороны. И даже если ригеля будут укладываться на всю колонну, то все равно из-за прогиба ригелей нагрузка от перекрытия и кровли будет передаваться крайним колоннам не по центру сечения колонны. В каком именно месте будет передаваться равнодействующая этой нагрузки, зависит от угла наклона ригелей на опорах, модулей упругости ригелей и колонн и ряда других факторов, которые подробно рассматриваются в статье "Расчет опорного участка балки на смятие". Это смещение называется эксцентриситетом приложения нагрузки ео. В данном случае нас интересует наиболее неблагоприятное сочетание факторов, при котором нагрузка от перекрытия на колонны будет передаваться максимально близко к краю колонны. Это означает, что на колонны кроме самой нагрузки будет также действовать изгибающий момент, равный M = Neо, и этот момент нужно учесть при расчетах. В общем случае проверку на устойчивость можно выполнять по следующей формуле:
N = φRF - MF/W (2.1)
где W - момент сопротивления сечения. В данном случае нагрузку для нижних крайних колонн от кровли можно условно считать центрально приложенной, а эксцентриситет будет создавать только нагрузка от перекрытия. При эксцентриситете 20 см
Nр = φRF - MF/W = 1х0.8х0.8х12х2601 - 3000·20·2601·6/51 3 = 19975, 68 - 7058.82 = 12916.9 кг > N кр = 5800 кг
Таким образом даже при очень большом эксцентриситете приложения нагрузки у нас имеется более чем двукратный запас по прочности.
Примечание: СНиП II-22-81 (СП 15.13330.2012) "Каменные и армокаменные конструкции" рекомендует использовать другую методику расчета сечения, учитывающую особенности каменных конструкций, однако результат при этом будет приблизительно таким же, поэтому методику расчета, рекомендуемую СНиПом здесь не привожу.
P.S. Я прекрасно понимаю, что человеку, впервые столкнувшемуся с расчетом строительных конструкций, разобраться в тонкостях и особенностях вышеизложенного материала бывает не просто, но тратить тысячи или даже десятки тысяч рублей на услуги проектной организации вы все равно не хотите. Что ж, я готов помочь. Больше подробностей смотрите в статье "Записаться на прием к доктору".
На этом пока все.
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630
30-09-2013: ВладимирПункт 3
"где mg - коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки. В данном случае нам, условно говоря, повезло, так как при высоте сечения h ? 30 см, значение данного коэффициента можно принимать равным 1."
Всё наоборот h больше или равно 30 см должно быть по СНиП, а у вас 25, поэтому вам не повезло и необходимо считать радиус инерции!
Когда речь идет о расчете элементов на центральное сжатие, то формулировка СНиП II-22-81 п.4.1 звучит так: "При меньшем размере прямоугольного поперечного сечения элементов h ? 30 см (или с меньшим радиусом инерции элементов любого сечения i ? 8,7 см) коэффициент mg следует принимать равным единице". А вот при расчетах внецентренно сжатых элементов, действительно п.4.7: "При h ? 30 см или i ? 8,7 см коэффициент mg следует принимать равным единице". Я намеренно воспользовался неточностью формулировки п.4.1 при расчете центрально сжатой колонны по ряду причин:
1. Коэффициент mg - это как бы дополнительная страховка, используемая при расчетах с минимальным запасом прочности. В данном примере расчет производился с достаточным запасом, что позволяет принимать значение mg =1.
2. Коэффициент mg = 1 - nNg/N (при центральном сжатии) - эмпирическая величина, значение которой даже при самых неблагоприятных обстоятельствах не может быть меньше 0.69 для кладки из глиняного кирпича (так как n не может быть больше 0.31) и если длительная нагрузка Ng равна общей нагрузке N. Пользоваться этой величиной нужно с пониманием. Например, если при ширине колонны 30 см допускается принимать mg = 1 даже при бесконечно большой длине колонны, то по логике при ширине 25 см значение mg не должно быть значительно меньше 1. Однако значение mg будет зависеть не только от ширины колонны, но и от расчетной длины и даже при ширине колонны, чисто теоретически равной 29.99 см, и при достаточно большой длине колонны mg может иметь указанное значение 0.69. Что формально правильно, но логически никак не обосновано.
3. Для определения коэффициента mg требуется предварительно определить соотношение длительной и постоянной нагрузки и определить значение расчетной длины. Это означает, что алгоритм расчета, и так не вполне простой и очевидный, следует еще более усложнить, расширить описание, добавить еще таблиц и формул, чтобы показать, что значение расчетной нагрузки может быть на 5-10% меньше. И все это нужно сделать до того, как сконцентрировать внимание читателя на самом главном - правильном определении расчетной длины и соответственно коэффициента продольного изгиба. Между тем при сборе нагрузок был использован достаточно большой запас, например, при определении временной нагрузки на перекрытие. И еще расчетную нагрузку можно было принять значительно меньше с учетом того, что максимальная нагрузка от снега и максимальная нагрузка на перекрытие в летнее время - это абсолютно разные во времени нагрузки. Таким образом указанный запас значительно перекрывает возможное уменьшение допустимой нагрузки на 5-10% при mg = 0.95-0.9. Для примера следующий возможный вариант: расчетная схема позволяет рассматривать колонну, как шарнирно закрепленную на опорах, в этом случае расчетная длина колонны равна реальной длине колонны, т.е. 300 см, при этом ?h = 300/25 = 12 и тогда значение коэффициента n составит n = 0.04 по таблице 20 СНиПа (в статье не приводится). Тогда, даже при равенстве длительной нагрузки и постоянной значение mg = 1 -0.04x1 = 0.96.
Возможно, мое понимание проблемы неправильно, именно поэтому я и рекомендую при расчетах руководствоваться СНиПом, а не данным примером расчета.
И еще. Таблица 2 позволяет определить значение коэффициента продольного изгиба без расчета радиуса инерции. К тому же расчет радиуса инерции никак не связан с определением коэффициента mg, учитывающего влияние длительной нагрузки.
Я вообще обыватель. Поэтому вопрос. Кладка колонны из пустотелого кирпича. По современным нормам это допустимо? Во всех учебниках указывается, что пустотелый кирпич только для стен и перегородок. п.6 таблицы 3 не указывает на пустотелость керамического камня! Кроме того, нагруженная калонна находится вне помещения, под влиянием атмосферных осадков. Как ба обыватели сомневаются.
10-01-2014: Доктор ЛомВаши сомнения вполне понятны и обоснованы, именно поэтому я и рекомендую производить расчет согласно действующего СНиПа, а данная статья - не более, чем пример расчета.
Несущие стены, выложенные с использованием лицевого кирпича, также нуждаются в расчете на прочность и устойчивость, и принципы расчета такие же как и в данной статье, вот только такой расчет будет более сложным.
Лицевой кирпич как правило рассчитан на влияние атмосферных осадков и низких температур, потому он и лицевой.
Керамические камни как правило пустотелые (иначе будут иметь слишком большой вес), но в принципе вы правы - более правильно использовать значение а по пункту 7. Тем не менее использование коэффициента надежности по нагрузке 1.25 значительно перекрывает возникающие погрешности расчета.
Благодарю Доктор Лом! На Ваших расчётах учимся.
22-02-2014: СтаниславНе понимаю: почему
Nсоб = 3000 + 6000 + 2·650 = 10300 кг или 10.3 тонн
почему 2·650 ? Откуда 2? Ведь 650 - это уже все колонны, нет?
22-02-2014: Доктор Лом650 - это вес одной колонны высотой 3 м.
Добрый день! Большое спасибо за разъяснения и ответы!
И вот еще вопрос: а если перекрытие все-таки из пустотных плит? Если я правильно понимаю, по кирпичным столбам укладываются ж/б подушки, по ним прогоны и на них плиты. А как идет кладка столба выше (2-й этаж)? Нужно ли заполнять бетонными вкладышами пустоты плиты и перекрывать ими (плитами) всю колонну или достаточно стандартного опирания? Может быть есть узел? Особенно крайняя колонна интересует.
Вообще-то возможные конструктивные решения узлов сопряжения конструкций здесь не рассматриваются (покопайтесь в существующих сериях). Тем не менее необходимость установки ж/б подушек для перераспределения напряжений в колонне определяется отдельно (для примера смотрите статью "Расчет опорной площадки стены на смятие"), а бетонные вкладыши на опорных участках плит используются по умолчанию.
Подскажите по моей ситуации пожалуйста. 2 этажный пятистенок из крупноформатного пустотного блока. Средняя несущая стена 1 этажа (высота 3м) из полнотелого кирпича М125. Стена с несколькими проемамми. Между проемов задуман кирпичный столб 51 на 51см. С обоих сторон на него ложатся несущие перемычки: справа 3ПБ 16-37 4 шт, слева 5ПБ - 2шт. Сверху плиты перекрытия, еще выще несущая стена 2-го этажа. По таблице Масловского получается 35тс. Мне, как НЕспециалисту поясните, выдержит ли мою нагрузку такой столб? Спасибо.
Я могу лишь пояснить, что расчетное сопротивление кладки столба вы можете достаточно легко определить с помощью таблицы 1, а затем нужно просто сравнить это сопротивление с нагрузкой на 1 см^2 кладки, т. е. имеющуюся у вас нагрузку 35 тс разделить на площадь сечения столба. Однако такой проверки будет не достаточно и столб следует проверить на устойчивость. Как это сделать и рассказывает данная статья. Подставьте свои данные в приведенные формулы и проверьте.
13-09-2015: ДенисСтрою крытую летнюю площадку 5 на 5 м. Крыша из профнастила будет опираться на 8 колонн 4 по углам и 4 между угловыми. Вопрос - достаточно ли построить колонны толщиной в 1 кирпич и высотой 2,5 м?
14-09-2015: Доктор ЛомДанная статья и написана для того, чтобы это определить расчетом. Я на глаз, да еще и не зная нагрузок, планируемого фундамента и др, сделать это не могу.
И еще, если это отдельно стоящая площадка, то я бы вообще отказался от идеи делать кирпичные колонны, а рассмотрел бы вариант металлических. Для эстетики металлические колонны можно обложить кирпичом.
Подскажите, для полнотелого кирпича какие значения брать "Расчетные сопротивления сжатию для кирпичной кладки (согласно СНиП II-22-81 (1995))"?
04-06-2017: Доктор Лом 06-01-2018: МирланИзвените я хотел спросит я строю дом 9 на 10 метров 2 этажный и ест выступ типа прихожой 2 на 4 метра и вот где выступ я бетонную колону не заливал и перекрыл пустотной плитой и поднял второй этаж но сесма поес есть. Вот интересует меня выступ поднимет груз. Заране спасибо Кыргызстан Бишкек
06-01-2018: МирланИзвените это я Мирлан если у вас есть e-mail я хотел вам отправит свой проект может дадите свою оценку. Спасибо зарание
Мирлан. Такая услуга является не бесплатной.
20-05-2018: АлександрКаким образом учитывается/рассчитывается кирпичная кладка армированная сеткой? Как армирование влияет на устойчивость колонны и ее расчет?
20-05-2018: Доктор ЛомАрмирование кладки сеткой увеличивает прочность кладки. Почему, достаточно подробно описывается в статье "Армирование кладки". А расчет армированной кладки ведется согласно требований все того же СНиП II-22-81 (1995) "Каменные и армокаменные конструкции". На моем сайте примеров подобного расчета пока нет, а кроме того в малоэтажном строительстве при кладке стен из кирпича необходимость в армировании кладки возникает крайне редко.
20-05-2018: АлександрА с точки зрения данной статьи? Влияет ли армирование на устойчивость колонны? Именно на устойчивость а не прочность.
20-05-2018: Доктор ЛомУвеличение прочности приводит и к увеличению устойчивости. В частности при сеточном армировании изменяется значение коэффициента а. Но в целом нельзя сказать, что это изменение очень уж значительное.
14-06-2018: АлександрДобрый день еще раз! В данной статье Вы рассматриваете колонну в 1,5 кирпича с пустотой внутри. Обычно пустота армируется. С помощью Ваших статей я просчитал отдельно "внутреннюю" ж/б колонну и "внешнюю" кирпичную. Но так это не работает. 14 см ж/б колонна способна обеспечить такую же нагрузку и устойчивость, как и 38 см кирпичная. Потому интересно, как будет нагрузка распределиться между ж/б сердечником и внешней кладкой и соответственно:
1. Как проще расчитать такую колонну? Какое допущение при этом принять?
1.а)Сумировать несущую способность/устойчивость пустотелой кирпичной колонны и ж/б сердечника? N ? mg??сRF + an(RbF + RscFs,tot).
1.б)Допустить, что колонна является полностью кирпичной, рассчитать по формуле Nр = mg??сRF ее устойчивость и дополнительно просчитать устойчивость, которую обеспечивае арматура из формулы 284.1.2 (N = an(RbF + RscFs,tot)). Как-то так: N ? an(mg??сRF + RscFs,tot)?
2. Почему в формуле 284.1.2 не принимается во внимание расположение арматуры? При расчете балок всегда имеет значение h0.
В подобных случаях следует руководствоваться положениями, изложенными в статье "Расчет балки из разнородных материалов", т.е. учитывать различный модуль упругости материалов. Но вообще для простоты и надежности я бы не стал учитывать наличие железобетонного сердечника.
Сверху сейсмопояса на2етаж проложена кирпичная кладка 3ряда была . Прямо но кирпичную кладку залили колонну под ригель. Это нарушения или так тоже можно
Я всех ваших условий не знаю, но в принципе такое допустимо.
Приветствую! Подскажите на пальцах, какой ширины должны быть столбы, высотой допустим два метра, чтоб между ними можно было сообразить клинчатую перемычку, высотой в один и полтора кирпича, шириной допустим 1м, как вообще прикинуть параметры подобной конструкции, чтоб эта перемычка не "расклинила" столбы и не свалилась вниз..
14-12-2019: СергейДобрый день,доктор Лом. Построили дом из двойного камня в два кирпича(вопрос немного не по теме). И недавно я заметил, что перевязка кирпичей ложок-тычок, через 4. 5. 7 рядов (по снипу через три). Сетка через 4ряда.Чем это чревато? На стены опираются плиты пно.
14-12-2019: Доктор ЛомТак как кладочная сетка выполняет кроме всего прочего еще и функцию перевязки, то волноваться не вижу причин. Кроме того, в малоэтажном строительстве вообще можно обходиться без кладочной сетки за исключением особо нагруженных простенков, если таковые имеются. Больше подробностей смотрите в статье "Армирование кладки"
17-04-2020: ДанилМожете пожалуйста объяснить, почему при определении нагрузки на колонну вы грузовую площадь определяете как 5*8/4? По идее же на центральную колонну придет половина нагрузки с левой стороны и половина с правой, тогда грузовая площадь - 5*8/2 или 5*(4/2 + 4/2)
17-04-2020: Доктор ЛомВы не учли то, что половина нагрузки изначально передается на кирпичную стену, а не на колонны.
17-04-2020: ДанилЕлки палки, действительно! Аж стыдно стало :D
Спасибо за ответ)
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).
Кирпичный столб не несет приличную нагрузку, можно ли так усилить? см. внутри.
В данном случае металл не лучший выход - за счет обжатия так сильно не повысить НС, если только все передать на обойму - но тут еще как сделают.
Лучше железобетонную обойму 100мм толщиной, арматуру по расчету или конструктивно 14-ка А-III А400 по 4 стержня с каждой стороны, поперечека конструктивно. Бетон В20, обеспечить адгезию, в т.ч. забивкой анкеров и насечками. Поверхность кладки очистить.
столб уже сделан? почему не металлический или ж/б сделать чтобы по сечению прошло. А фундамент несет? если уже стоит то как вы арматуру впихнете да еще и обеспечите совместную работу? Почему обойму из уголков не сделать?Столб на стадии проектирования. Проект был на согласовании в экспертизе и прошел его. Отсюда изменение кирпича на металл или даже ж/б не желательно. Фундамент должен нести (свайный). Можно сделать и обойму но она ведь больше предназначена для реконструкции, поэтому я выбрал вариант с продольным армированием. Вы считаете что продольная арм. в данном случае не справится? Я пока что поставил по периметру сечения 20 шт. 12-ой арматуры Аll с Rs=2850.
Читайте также: