Распределение нагрузки в кирпичной кладке
Обновлено: 11.05.2024
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 (Мрз) 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 mg 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:
N = G + P1 = 3,7т +1,8т = 5,5тПлита 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:
e = h/2 - a/3 = 250мм/2 - 150мм/3 = 75 мм = 7,5 см,то она будет создавать изгибающий момент (М) в сечении I-I. Момент - это произведение силы на плечо.
M = P1*e = 1,8т * 7,5см = 13,5 т*смТогда эксцентриситет продольной силы N составит:
e0 = M / N = 13,5 / 5,5 = 2,5 смТак как несущая стена толщиной 25см, то в расчете следует учесть величину случайного эксцентриситета eν=2см, тогда общий эксцентриситет равен:
e0 = 2,5 + 2 = 4,5 смПри e0=4,5 см < 0,7y=8,75 расчет по раскрытию трещин в швах кладки можно не производить.
Прочность кл адки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:
N ≤ mg φ1 R Ac ωКоэффициенты mg 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
- Ac - 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
Ac = 0,25 (1 - 2*0,045/0,25) = 0,16 м 2- ω - коэффициент, определяемый по формуле:
ω = 1 + e0/h = 1 + 0,045/0,25 = 1,18 ≤ 1,45 условие выполняется
Распределение нагрузки в кирпичной кладке
КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Masonry and reinforced masonry structures
Дата введения 2021-07-01
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - АО "НИЦ "Строительство" - Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Настоящий свод правил разработан в целях обеспечения соблюдения требований федерального закона от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений". Кроме того, применение настоящего свода правил обеспечивает соблюдение федерального закона от 22 июня* 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: от 22.07.2008 г. - Примечание изготовителя базы данных.
Пересмотр выполнен авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко: (руководители работы - канд. техн. наук А.В.Грановский, канд. техн. наук М.К.Ищук, О.К.Гогуа, М.О.Павлова, А.М.Горбунов, В.А.Захаров, Е.М.Ищук, О.С.Чигрина, В.А.Черемных, Х.А.Айзятуллин); МОСГРАЖДАНПРОЕКТ (А.Л.Алтухов); МГСУ (канд. техн. наук А.И.Бедов), при участии КГАСУ (канд. техн. наук А.Б.Антаков - приложение Е), РААСН (д-р техн. наук Б.С.Соколов - приложение Е).
Общая редакция - канд. техн. наук О.И.Пономарев (АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование каменных и армокаменных конструкций вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых в климатических условиях России.
Свод правил устанавливает требования к расчету и проектированию конструкций, возводимых с применением кладки из керамического и силикатного кирпича, керамических, силикатных, бетонных, в том числе ячеистобетонных, природных камней и блоков.
Требования настоящего свода правил не распространяются на проектирование зданий и сооружений, подверженных динамическим нагрузкам, возводимых на подрабатываемых территориях, вечномерзлых грунтах, в сейсмоопасных районах, а также мостов, труб и тоннелей, гидротехнических сооружений, тепловых агрегатов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 4.206-83 Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы стеновые каменные. Номенклатура показателей
ГОСТ 4.210-79 Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы керамические отделочные и облицовочные. Номенклатура показателей
ГОСТ 4.219-81 Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы облицовочные из природного камня и блоки для их приготовления. Номенклатура показателей
ГОСТ 4.233-86 Система показателей качества продукции. Строительство. Растворы строительные. Номенклатура показателей
ГОСТ 379-2015 Кирпич, камни, блоки и плиты перегородочные силикатные. Общие технические условия
ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические Общие технические условия
ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия
ГОСТ 4001-2013 Камни стеновые из горных пород. Технические условия
ГОСТ 5632-2014 Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 5802-86 Растворы строительные. Методы испытаний
ГОСТ 6133-2019 Камни бетонные стеновые. Технические условия
ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе
ГОСТ 9479-2011 Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий. Технические условия
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 13579-2018 Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия
ГОСТ 18105-2018 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
ГОСТ 18143-72 Проволока из высоколегированной коррозионностойкой и жаростойкой стали. Технические условия
ГОСТ 23279-2012 Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий. Общие технические условия
ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
ГОСТ 24992-2014 Конструкции каменные. Метод определения прочности сцепления в каменной кладке
ГОСТ 25485-2019 Бетоны ячеистые. Технические условия
ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия
ГОСТ 28013-98 Растворы строительные. Общие технические условия
ГОСТ 30459-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности
ГОСТ 31189-2015 Смеси сухие строительные. Классификация
ГОСТ 31357-2007 Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия
ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия
ГОСТ 33929-2016 Полистирол бетон. Технические условия
ГОСТ Р 54923-2012 Композитные гибкие связи для многослойных ограждающих конструкций. Технические условия
ГОСТ Р 57350-2016/EN 1052-2:1999 Кладка каменная. Метод определения предела прочности при изгибе
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции" (с изменениями N 1, N 2)
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений" (с изменениями N 1, N 2)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2)
СП 63.13330.2018 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 64.13330.2017 "СНиП II-25-80 Деревянные конструкции" (с изменениями N 1, N 2)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3)
СП 131.13330.2018 "СНиП 23-01-99 Строительная климатология"
СП 327.1325800.2017 Стены наружные с лицевым кирпичным слоем. Правила проектирования, эксплуатации и ремонта
СП 335.1325800.2017 Крупнопанельные конструктивные системы. Правила проектирования
СП 339.1325800.2017 Конструкции из ячеистых бетонов. Правила проектирования
СП 427.1325800.2018 Каменные и армокаменные конструкции. Методы усиления
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 каменная кладка: Конструкция из природных или искусственных камней (кирпича, блоков), соединенных между собой раствором, клеевым составом или пастой.
3.2 кирпич, камни и блоки: Полнотелые и пустотелые кладочные изделия, удовлетворяющие требованиям соответствующих национальных стандартов.
3.3 зимняя кладка: Возведение каменных конструкций при отрицательных температурах наружного воздуха на растворах с противоморозными добавками, способом замораживания, с обогревом.
3.4 многослойная (трехслойная) кладка: Конструкция, состоящая из двух слоев кладки и слоя теплоизоляционных материалов, соединенных гибкими связями.
3.5 двухслойная кладка: Кладка, состоящая из основного и облицовочного слоев, соединенных между собой сетками, связями или прокладными рядами.
3.6 многослойная кладка с вертикальными диафрагмами: Кладка с соединением слоев вертикальными стенками (диафрагмами) и внутренними пустотами, заполненными утеплителем.
3.7 обрез: Горизонтальный уступ стены или фундамента, образованный в результате изменения толщины кладки вышележащей части.
3.8 перемычка: Конструктивный элемент балочного или арочного типа, перекрывающий проем в стене и воспринимающий нагрузку от вышерасположенных конструкций.
3.9 теплоизоляционный материал: Материал, который предназначен для снижения передачи тепла, изоляционные свойства которого основаны на его химической природе и/или физической структуре.
3.10 лицевой слой: Наружный слой многослойной кладки.
3.11 гибкая связь: В многослойных стенах связь между слоями стены, обеспечивающая их свободное перемещение относительно друг друга.
Распределение нагрузки в кирпичной кладке
КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Masonry and reinforced masonry structures
Дата введения 2013-01-01
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко) - институт ОАО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.
Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017; М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Актуализация выполнена авторским коллективом ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко - институтом ОАО "НИЦ "Строительство":
кандидаты техн. наук А.В.Грановский, М.К.Ищук (руководители работ), В.М.Бобряшов, Н.Н.Кручинин, М.О.Павлова, С.И.Чигрин; инженеры: A.M.Горбунов, В.А.Захаров, С.А.Минаков, А.А.Фролов (ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко); кандидаты техн. наук А.И.Бедов (МГСУ), А.Л.Алтухов (МОСГРАЖДАНПРОЕКТ). Общая редакция - канд. техн. наук О.И.Пономарева (ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко).
Изменение N 1 к своду правил СП 15.13330.2012 разработано авторским коллективом ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО "НИЦ "Строительство" (канд. техн. наук М.К.Ищук - руководитель работы, канд. техн. наук А.В.Грановский, канд. техн. наук О.К.Гогуа, инж. Е.М.Ищук, инж. И.Г.Фролова) при участии ЦНИИЭПжилища (канд. техн. наук Э.И.Киреева), МГСУ (А.И.Бедов, Д.А.Алехина, Д.Ш.Файзова).
Изменение N 3 к СП 15.13330.2012 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко: канд. техн. наук М.К.Ищук - руководитель работы, канд. техн. наук А.В.Грановский, канд. техн. наук O.К.Гогуа, канд. техн. наук О.И.Пономарев, Е.М.Ищук, И.Г.Фролова, В.А.Черемных, Х.А.Айзятуллин, при участии ГП МО "Институт "Мосгражданпроект" - А.Л.Алтухов; НИУ МГСУ - канд. техн. наук А.И.Бедов.
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование каменных и армокаменных конструкций новых и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых в климатических условиях России.
Нормы устанавливают требования к проектированию каменных и армокаменных конструкций, возводимых с применением керамического и силикатного кирпича, керамических, силикатных, бетонных блоков и природных камней.
Требования настоящих норм не распространяются на проектирование зданий и сооружений, подверженных динамическим нагрузкам, возводимых на подрабатываемых территориях, вечномерзлых грунтах, в сейсмоопасных районах, а также мостов, труб и тоннелей, гидротехнических сооружений, тепловых агрегатов.
2 Нормативные ссылки
Нормативные документы, на которые в тексте настоящих норм имеются ссылки, приведены в приложении А.
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил приняты термины и определения, приведенные в приложении Б.
4 Общие положения
4.1 При проектировании каменных и армокаменных конструкций следует применять конструктивные решения, изделия и материалы, обеспечивающие требуемую несущую способность, долговечность, пожаробезопасность, теплотехнические характеристики конструкций и температурно-влажностный режим (ГОСТ 4.206, ГОСТ 4.210, ГОСТ 4.219).
4.2 При проектировании зданий и сооружений следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие возможность возведения их в зимних условиях.
4.3 Проектируемые каменные и армокаменные конструкции должны удовлетворять требованиям по безопасности, эксплуатационной пригодности и иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных воздействиях не происходило деформаций и других повреждений, затрудняющих нормальную эксплуатацию зданий.
Безопасность, эксплуатационная пригодность, долговечность, энергоэффективность каменных и армокаменных конструкций и другие требования, установленные заданием на проектирование, должны обеспечиваться выполнением требований к кирпичу, камню, блокам, тяжелым и легким растворам, клеевым растворам, клеям, арматуре, конструктивным решениям, а также требований по эксплуатации.
Нормативные и расчетные значения нагрузок и воздействий, предельные деформации, расчетные значения температуры наружного воздуха и относительной влажности помещения, защита конструкций от воздействий агрессивных сред и др. устанавливаются соответствующими нормативными документами (СП 20.13330, СП 28.13330, СП 22.13330, СП 131.13330).
4.4 Конструктивное исполнение строительных элементов не должно являться причиной скрытого распространения горения по зданию, сооружению, строению.
При использовании в качестве внутреннего слоя горючего утеплителя предел огнестойкости и класс конструктивной пожарной опасности строительных конструкций должны быть определены в условиях стандартных огневых испытаний или расчетно-аналитическим методом.
Методики проведения огневых испытаний и расчетно-аналитические методы определения пределов огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности строительных конструкций устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.
4.5 Применение настоящего документа обеспечивает выполнение требований Технического регламента "О безопасности зданий и сооружений".
5 Материалы
5.1 Кирпич, камни и растворы для каменных и армокаменных конструкций, а также бетоны для изготовления камней и крупных блоков должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов: ГОСТ 28013; ГОСТ 4.233; ГОСТ 530; ГОСТ 379; ГОСТ 4001; ГОСТ 6133; ГОСТ 9479; ГОСТ 31189; ГОСТ 31357; ГОСТ 4.210; ГОСТ 4.219; ГОСТ 25485; ГОСТ Р 51263; ГОСТ 8462; ГОСТ 5802; ГОСТ 13579; ГОСТ 24211; ГОСТ 30459 и применяться следующих марок или классов:
а) камни - по среднему пределу прочности на сжатие (кирпич - сжатие с учетом его среднего значения предела прочности при изгибе): М7, М10, М15, М25, М35, М50, М75 - камни малой прочности - легкие бетонные и природные камни, керамические, в том числе крупноформатные; M100, M125, M150, М200 - кирпич и камни средней прочности, в том числе крупноформатные, керамические, бетонные и природные; М250, М300, М400, М500, М600, М800 и M1000 - кирпич и камни высокой прочности, в том числе клинкерные природные и бетонные;
б) бетоны классов по прочности на сжатие:
тяжелые - В3,5; В5; В7,5; В12,5; В15; В20; В22,5; В25; В30;
на пористых заполнителях - В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В12,5; В15; В20; В25; В30;
ячеистые - В1; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В12,5;
полистиролбетон - В1,0; В1,5; В2,0; В2,5; В3,5;
крупнопористые - В1; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5;
поризованные - В2,5; В3,5; В5; В7,5;
силикатные - В12,5; В15; В20; В25; В30.
Допускается применение в качестве утеплителей бетонов, предел прочности которых на сжатие 0,5 МПа и более; а для вкладышей и плит не менее 1,0 МПа;
в) растворы по среднему пределу прочности на сжатие - 0,4 МПа, и по маркам по прочности на сжатие - М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200;
г) каменные материалы по морозостойкости - F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300.
Для бетонов марки по морозостойкости те же, кроме F10.
5.2 Проектные марки по морозостойкости каменных материалов для наружной части стен (на толщину 12 см) и для фундаментов (на всю толщину), возводимых во всех строительно-климатических зонах, в зависимости от предполагаемого срока службы конструкций, но не менее 100, 50 и 25 лет, приведены в 5.3 и таблице 1.
Примечание - Проектные марки по морозостойкости устанавливают только для материалов, из которых возводится верхняя часть фундаментов (до половины расчетной глубины промерзания грунта, определяемой в соответствии с СП 22.13330.
Значения морозостойкости F кладочных материалов при предполагаемом сроке службы конструкций, лет
1 Лицевой слой кладки наружных однослойных стен в зданиях с влажностным режимом помещений:
СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 (с Изменениями N 1, 3, 4)
9.2.1 Кладка из кирпича и камней правильной формы должна выполняться с перевязкой: для кладки из одинарного кирпича - 1 тычковый ряд на 6 ложковых рядов кладки; для кладки из полуторного кирпича - 1 тычковый ряд на 4 ложковых ряда кладки; для кладки из камней правильной формы - 1 тычковый ряд на 3 ложковых ряда кладки. Другие типы перевязок должны быть указаны в рабочих чертежах. Тычковые ряды в кладке необходимо укладывать из целых кирпичей и камней всех видов. Независимо от принятой системы перевязки швов укладка тычковых рядов является обязательной в нижнем (первом) и верхнем (последнем) рядах возводимых конструкций, на уровне обрезов стен и столбов, в выступающих рядах кладки (карнизах, поясах и т.д.).
При многорядной перевязке швов укладка тычковых рядов под опорные части балок, прогонов, плит перекрытий, балконов, под мауэрлаты и другие сборные конструкции является обязательной. При однорядной (цепной) перевязке швов допускается опирание сборных конструкций на ложковые ряды кладки.
9.2.2 Кирпичные столбы, пилястры и простенки шириной в два с половиной кирпича и менее, рядовые кирпичные перемычки и карнизы следует возводить из отборного целого кирпича.
9.2.3 Применение кирпича-половняка допускается только в кладке забутовочных рядов и мало нагруженных каменных конструкций (участки стен под окнами и т.п.) - не более 10%.
9.2.4 Толщина горизонтальных швов кладки из кирпича и камней правильной формы должна составлять 12 мм, вертикальных швов - 10 мм.
9.2.5 Горизонтальные и поперечные вертикальные швы кирпичной кладки стен, а также швы (горизонтальные, поперечные и продольные вертикальные) в перемычках, простенках и столбах следует заполнять раствором.
9.2.6 При кладке впустошовку глубина не заполненных раствором швов с лицевой стороны не должна превышать 15 мм в стенах и 10 мм (только вертикальных швов) в столбах.
9.2.7 Участки стен между рядовыми кирпичными перемычками при простенках шириной менее 1 м необходимо выкладывать на том же растворе, что и перемычки.
9.2.8 Стальную арматуру рядовых кирпичных перемычек следует укладывать по опалубке в слое раствора толщиной 30 мм под нижний ряд кирпичей. Число стержней устанавливается проектом, но должно быть не менее трех. Гладкие стержни для армирования перемычек должны иметь диаметр не менее 6 мм, заканчиваться крюками (отгибами) и заделываться в простенки не менее чем на 25 см. Стержни периодического профиля крюками не отгибаются.
9.2.9 При выдерживании кирпичных перемычек в опалубке необходимо соблюдать сроки, указанные в таблице 9.2.
Температура наружного воздуха, в период выдерживания перемычек, °С
Продолжительность выдерживания перемычек на опалубке, не менее, сут
Распределение напряжений в каменной кладке
Рис. 1. Схемы распределения нормальных напряжений под местными нагрузками на глубине h
(а - при действии сосредоточенной нагрузки на полуплоскость; б - то же, на край стены;
Из условия равновесия элементарного треугольника и пользуясь формулой (1), получим значение вертикальной составляющей напряжения в кладке на глубине h
При x = 0 (под силой на глубине h)
Величина s = s1 /2 называется радиусом влияния сосредоточенной нагрузки.
В том случае, когда сила расположена на краю стены (см. рис.1,б), вертикальные напряжения в кладке под силой на глубине h могут быть найдены по формуле
При замене криволинейной эпюры равновеликой ей треугольной) и учитывая (5), получим длину зоны действия силы Р
При действии сосредоточенной силы Р на расстоянии от края кладки (рис.1,в) нормальное напряжение, действующее по одной вертикали с силой на горизонтальную площадку, расположенную на глубине h, может быть найдено по формуле
а напряжение для края площадки — по формуле
Длину эпюры напряжений в кладке, заменив криволинейное очертание эпюры ломаным, определим по формуле
Если a1 = a2 = а, то формулы записываются так:
Когда местные напряжения оказываются опасными для прочности кладки, в целях уменьшения напряжений применяют распределительные устройства: балки и плиты, выполненные из более прочных и более жестких, чем кладка, материалов — обычно из железобетона. Эти устройства распределяют местные напряжения на кладку на большей площади и более равномерно, чем при отсутствии распределительных устройств.
Проф. Б. Н. Жемочкин показал, что при действии сосредоточенной силы Р на балку, лежащую на упругом основании, например на кладке, максимальное напряжение под балкой может быть найдено по формуле
где Е и с — соответственно модуль деформаций и толщин стены;
Проф. Л. И. Онищик для упрощения расчета предложил заменить распределительное устройство эквивалентным слоем кладки каменных конструкций. Высота этого слоя кладки (т.е. приведенная высота распределительного устройства) h0 может быть найдена из условия равенства напряжений под силой, найденных по формулам (3) и (18)
Для балок и плит прямоугольного сечения с высотой h1 и толщиной с из формулы (19) получим
Если требуется найти напряжения не непосредственно под распределительной балкой, а на некоторой от нее глубине Н, то напряжения определяют для приведенной глубины h = h0+H. В приведенных выше формулах модуль деформаций кладки принимается E=0,5Е0, где Е0 — начальный модуль деформаций кладки.
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.
Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3
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:
N=Gп+P2+G2+P1=0,315+1,988+1,35+1,8=5,5 тДля 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.
Ng=0,315+1,498+1,35+1,4=4,563 тТеперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.
Расчет кирпичной кладки по сечению II-II
Исходные данные: Рассчитать наружную 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. Нагрузка от перекрытия первого этажа P1=1,8т. Нагрузка от вышележащих этажей G=3,8т. Длительная продольная сила Ng=4,563т. Все нагрузки собраны в статье Сбор нагрузок на стену первого этажа для сечения I-I на один погонный метр кладки.
Рассмотрим сечение II-II.
В данном случае для определения продольной силы NII нужно дополнительно учесть вес кладки первого этажа (G1), расположенной между сечением I-I и II-II.
G1 = 1/3 (ρ*h*L*H) = 1/3 (1800*0,25*1*3 )= 450кг = 0,45тρ - плотность кладки, 1800 кг/м 3
h - толщина стены, 0,25 м
L - длина одного погонного метра стены, 1 м
H - высота этажа, 3 м
Тогда продольная сила NII будет равна:
NII = N + G1 = 5,5т + 0,45т = 5,95 тТак как сечение II-II находится на расстоянии 2/3 высоты H, то изгибающий момент от перекрытия будет равен:
МII = 2М / 3 МII = 2*13,5 / 3 =9 т*смЭксцентриситет продольной силы NII в сечении II-II составит:
e0 II = MII / NII = 9 / 5,95 = 1,5 смОбщий эксцентриситет с учетом случайного:
e0 II = 1,5 + 2 = 3,5 смy = h / 2 = 12,5 см
При e0 II = 3,5 см < 0,7y = 8,75 см расчет по раскрытию трещин в швах кладки можно не производить.
Прочность кл адки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:
NII ≤ mg φ1 R Ac ω- 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
- Ac - площадь сжатой части сечения, определяется по формуле:
A - площадь поперечного сечения одного погонного метра кладки. A = L*h = 1*0,25 = 0,25 м 2
Ac = 0,25 (1 - 2*0,035 / 0,25) = 0,18 м 2- ω - коэффициент, определяемый по формуле:
ω = 1 + e0 II / h = 1 + 0,035 / 0,25 = 1,14 ≤ 1,45 условие выполняетсяДля сечения II-II необходимо дополнительно определить коэффициенты mg и φ1, так как в этом сечении они не будут равны единице.
- φ1 - коэффициент продольного изгиба:
Для определения коэффициента продольного изгиба элемента для всего сечения φ и сжатого сечения φс, необходимо определить гибкость элемента λh и гибкость сжатой части сечения λhс , а также упругую характеристику кладки α в сечении II-II.
Обычная нагрузка на кирпичную стену в малоэтажном доме
Только когда рассчитана допустимая нагрузка, кирпичную стену можно начинать возводить. На стену, которая является несущей, нагрузка велика. Но не все имеют представление, как правильно рассчитывать нагрузки, если заниматься строительством дома самостоятельно. Прочнее и надежнее кирпича на сегодняшний день ничего не изобрели. В этом легко убедиться, посмотрев на здания, возраст которых перевалил за несколько столетий.
От прочности кирпича зависит долговечность всей конструкции дома.
Общепринятые нормы
В наше время разновидностей кирпича много. Для каждого вида своя нагрузка. Например, наряду с полнотелым кирпичом сегодня применяют дырчатый, который еще называют эффективным. Он лучше сохраняет тепло и считается самым популярным при малоэтажном строительстве.
Создавая стены, необходимо понимать, какая толщина будет наиболее приемлема. Делая облицовку, достаточно выложить стену в один кирпич. Для несущей кирпичной стены и расчета ее толщины важно знать, до какого уровня опускаются отрицательные температуры, и какой требуется режим отопления помещений.
Виды кладки.
Для создания внутренних стен кирпич используется любой. Однако и здесь нужно учитывать нагрузку. Если она повышенная, специалисты не рекомендуют использовать марку кирпича М75.
Что обеспечивает кладке прочность?
Безусловно, только сам кирпич. Его выносливость, надежность и долговечность зависят от марки. Если сделать кладку из низкосортного материала, она не будет способна выдерживать внутренние напряжения. Нагрузка, приемлемая для кирпича, обозначается цифрой. Так, изделие марки М75 выдержит 75 кг на 1 см².
Для создания кирпичной стены опытные мастера придерживаются трех правил:
- Все нагрузки рассчитываются с тем условием, что они будут строго перпендикулярны кладке.
- Для каждого кирпичного ряда горизонтали и вертикали должны быть строго выверены.
- Создавая кладку, нужно следить за тем, чтобы швы двух параллельных рядов не совмещались.
Последнее правило особенно важно при создании простенка. Самый нижний слой кирпича должен укладываться на ровную поверхность. Ее готовят заранее, выравнивая раствором цемента и песка.
Строительство кирпичной коробки производится с углов. Есть два вида кладки: «тычком» и «ложком».
Виды кирпичей.
Для кирпичной стены, выложенной «тычком» характерно то, что кирпич располагается по отношению к линии стены короткой стороной. Если он выкладывается длинной стороной, то это кладка «ложком».
Для расчета нагрузки не существенно, каким способом выкладывается стена. Но при этом крайне важно делать перевязки. Существуют два вида перевязки: многорядная и однорядная.
Когда стена создается по методу однорядной кладки, ряды, выложенные тычковым и ложковым способами, поочередно меняются и перекрывают друг друга. Тогда нагрузка будет распределяться равномерно.
При многорядной кирпичной кладке тычковый слой появляется лишь после нескольких ложковых рядов. В этом случае расчет нагрузки нужно производить тщательнее, поскольку этот метод перевязки считается менее надежным.
Основные выводы
На прочность и устойчивость стены влияет ее толщина. Если она недостаточная, со временем появляются деформации. Строительные нормы и правила (СНиП) предусматривают небольшие отклонения, которые способны нести нагрузки в полной мере. Отклонения эти не превышают 10 мм по осям и 15 мм по толщине.
Даже при качественной кладке может проявиться деформация основания. Происходит проседание или намокание грунта, изменение положения фундамента. В таком случае на кладку увеличивается давление, и она может даже внезапно обрушиться. Все это справедливо и для простенка.
В заключение можно сделать некоторые выводы. Толщина кирпичного ряда не должна быть меньше длины полутора кирпичей. Это составляет 380 мм. Минимальная ширина стены и простенка может быть 250 мм. Но это будет безопасно лишь в том случае, если строение одноэтажное.
Даже при самой жесткой экономии стена должна быть из кирпичной кладки в 1,5 или 2 кирпича.
Читайте также: