Ddom-nn.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет нагрузки на кирпичную стену; пример определения несущей способности конструкции

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.

Расчеты и результаты

Расчет на внецентренное сжатие, расчет на растяжение, расчет на смятие (местное сжатие), начальный модуля упругости, средний (секущий) модуля упругости, упругая характеристика армированной кладки, коэффициент продольного изгиба, коэффициент запаса прочности, относительные деформации кладки средние кратковременные, относительные деформации ползучести, расчетное армирование сечения, предельная перерезывающая сила, воспринимаемая армированной кладкой, предельный момент, воспринимаемый армированной кладкой, предельная сила сжатия, воспринимаемая армированной кладкой, предельная перерезывающая сила, воспринимаемая неармированной кладкой, предельный момент, воспринимаемый неармированной кладкой, предельная сила сжатия, воспринимаемая неармированной кладкой, проверка заданного усиления кирпичного простенка.

Кирпичная перегордка с проёмами толщиной 250 мм

Примем марку раствора — «50 и выше», группа кладки — I:

Таким образом, максимальная высота перегородки составляет H = 250 x 25 x 1,2 x 0,9 x 0,7 = 4700 мм. При этом свободная длина перегородки не должна превышать 2,5H = 11800 мм

В соответствии с п.9.19 при конструктивном продольном армировании кладки — коэффициент 1,2. В этом случае максимальная высота перегородки составляет H = 250 x 25 x 1,2 x 0,9 x 0,7 x 1,2 = 5670 мм. При этом свободная длина перегородки не должна превышать 2,5H = 14200 мм

Как посчитать количество кирпича для перегородки/простенка

Если возникла необходимость построить перегородку или стену толщиной в полкирпича (12,5см), то сначала встаёт вопрос — выдержит ли перекрытие вес перегородки? Если этот вопрос решён, то встаёт следующий вопрос: сколько штук кирпича нужно купить для стены в полкирпича?

Первый вариант расчёта

грубый подсчёт количества кирпича без учёта швов. Считаем площадь будущей стены и площадь боковой поверхности кирпича (ложка). Делим площадь стены на площадь ложка, получаем количество кирпича.

нужна сплошная (без проёмов) перегородка длиной 4м и высотой 3м . Площадь такой перегородки: 4*3=12м2

считаем площадь ложкА одного полуторного кирпича: длина 0,25м (25см), высота 0,088м (8,8см). Площадь: 0,25*0,088=0,022м2

Количество кирпичей = 12/0,022=545,45шт.

Всё прекрасно, но есть одно НО! Это количество без учёта кладочного шва, который имеет толщину около 1.5см. Поэтому количество кирпича скорее всего будет избыточным, с запасом.

Второй вариант расчёта

+-точный расчёт кирпича с учётом толщины шва кладки. Он более занудный.

Считаем количество рядов кладки, исходя из высоты перегородки. Один ряд кладки полуторным силикатным кирпичом обычно занимает высоту 10см, это 0,1м. Поделив высоту стены на высоту ряда получим количество рядов.

Далее считаем количество кирпичей в ряду. Поскольку швов здесь намного больше, и толщина шва может непроизвольно меняться по ходу кладки, произведём эмпирический подсчёт. Возьмём среднестатистическую стену, узнаем сколько кирпичей в двух метрах кладки.

Как видно из рисунка, на два метра ряда кладки приходится 7,5шт. Следовательно, в 1м стены в среднем 3,75шт кирпича.

Чтобы найти количество кирпича в ряду, нужно длину стены умножить на 3,75.

Далее количество рядов умножаем на количество кирпичей в ряду и получаем потребность в кирпиче для стены.

Для примера уточним количество кирпичей для выше рассчитанного примера.

Высота стены 3м, значит 3/0,1 = 30 — нам нужно 30 рядов.

Длина стены 4м. Значит 4*3,75= 15шт кирпичей в ряду.

Далее 30*15=450шт. кирпичей.

Это более реальная цифра.

Третий вариант расчёта

(среднее по точности между первым и вторым) это продолжение первого. Вычислим процентное содержание швов в кладке.

Первый вариант расчёта — 545шт. Второй вариант расчёта — 450шт. Соотношение 450/545=0,83

Таким образом швов в кладке примерно 17%.

Значит, пример расчёта выглядит так:

считаем сплошную (без проёмов) перегородку в полкирпича (толщиной 12,5см) длиной 4м и высотой 3м . Площадь такой перегородки: 4*3=12м2

считаем площадь ложкА одного полуторного кирпича: длина 0,25м (25см), высота 0,088м (8,8см). Площадь: 0,25*0,088=0,022м2

Количество кирпичей = 12/0,022=545,45шт.

Количество кирпичей с учётом швов 17% = 545,45шт.-17%=452шт

И ещё…

Если вы везёте кирпич поштучно, и каждый потрогали своими руками, то на бой кирпича можно добавить 1-2% от общего количества.

Если вы покупаете кирпич поддонами — не исключено что внутри поддона будет много бракованного кирпича. Поэтому на бой кирпича можно взять запас 2-3%.

Сколько кирпичей в поддоне, можно узнать здесь.

Про силикатный кирпич можно почитать здесь.

Усиление внешних стен изнутри

При увеличении площади сечения простенка делается новая кладка с одной или двух сторон. Для связи между существующим материалом пробивают борозды через 3-4 ряда кирпича и устанавливают туда новые элементы на цементный раствор.

Читать еще:  Как сделать кирпич своими руками

Если требуется перекладка простенка, его предварительно разгружают. Для этого в оконных проемах устраивают временные опоры для перекрытий и систему специальных ригелей, стоек с подносами. Затем простенок перекладывают, увеличивают его сечение, при этом обязательно армируют кладочной сеткой из проволоки.

Кирпичный простенок укрепляется также путем монтажа металлического корсета. На его поверхности на расстоянии 30-50 см устраивают бороздки глубиной 2-3 см, в них устанавливают пластинки из металла шириной 4-6 см с концами, приваренными к уголкам. Дополнительно на поверхности элементов наваривают выступы в шахматном порядке для создания неровности и повышения сцепления. В некоторых случаях к металлическим деталям крепят металлическую сетку, поверхность оштукатуривают.

Как рассчитать?

Перейдем непосредственно к расчетам. Кладочная толщина определяется не только в метрическом измерении, но и по четвертным элементам рассматриваемого стройматериала. Данные вычисления можно произвести при помощи калькулятора – как рассчитать, сколько нужно на цоколь, зная параметры, но можно подсчеты сделать и самостоятельно. Они будут зависеть от кладочной толщины и можно применять две методики – найти общий объем стены и поделить его на объем кирпича, получив определенное количество или же вычислить точную площадь и поделить ее на блочную площадь, получив в итоге финальный результат.

Теперь расскажем об осуществлении расчетов при различных типах кладки без использования кладочной сетки. Если речь идет о кладке в камень, то она может быть разной в отдельных случаях и иметь различную привязку. Но ее ширина точно будет составлять двадцать пять сантиметров – длина постели материала. Предположим, что нам необходимо поднять уровень цокольного основания на полметра при длине семь метров, а подсчет будем вести по площади. Посмотрим, сколько окажется рядов. Делим 500 на 65 и получается значение приблизительно 7,69. То есть поднимать цоколь можно или на семь, или на восемь рядов.

Но нужно понимать, что расчет осуществляется от материала, лежащего на постели тычком внутрь, а другим наружу здания. На этой основе следует посчитать количество материала одного ряда в длину. Если стена имеет семиметровую длину, то 7000 требуется поделить на 120. Получаем значение около 58. При этом у нас есть еще стыковочные швы, требуется 7 умножить на полученное значение, то есть на 58. Получим 407 штук.

Для перепроверки этого значения можно применять еще и иной метод – по объему. Мы имеем такие параметры участка: 7х0,5х0,25 метра. Если перемножить эти значения, то получим 0,875 кубометра. А одна единица будет иметь следующие данные – 0,25х0,12х0,065, что в сумме даст нам 0,00195 кубометра. Теперь перемножаем полученные значения и получаем цифру в 448,7 кирпича.

Как можно убедиться, разница все же есть, но она не слишком уж и существенна. Да и первый способ будет точнее, ведь в его основу мы положили количество экземпляров в ряду.

Рассмотрим вариант расчетов в полкамня. Данный способ кладки на стену используется обычно при проведении работ отделочного характера с применением лицевого материала. В данном случае интересно знать количество, нужное для какого-то участка или столбов. В этом случае не будет менять размеры цоколя и оставим количество рядом, так как высота блока будет такой же, как и при прошлом случае – 6,5 сантиметров.

Теперь выясним, сколько единиц нам потребуется для создания ряда. Для этого необходимо 7 умножить на 0,25, получим 28 штук. Теперь умножаем это значение на 7 и получаем цифру 196. Материала, как можно увидеть, необходимо меньше, а значит можно сэкономить, но тут не следует забывать, что кладка в полкамня может представлять собой целую стену, а не лишь облицовочное решение.

Еще один вариант кладки, о котором следует сказать, имеет название в четверть камня. В этом случае укладывание кирпича осуществляется на ложок, который будет обращен внутрь, а наружу он будет смотреть постельной стороной. Данный метод обычно применяется тоже в качестве облицовочного, но здесь рядов будет меньше. Их будет где-то 4 с расчетом на то, что будут еще швы. По длине нам также нужно будет 28 кирпичей, а общее количество будет составлять тогда 112 штук.

То есть, как можно убедиться на примере трех основных методик расчетов материала для цоколя и стены, в проведении расчетов нет ничего сложного. При этом может произойти ситуация, когда придется собственноручно класть своими руками кладку толще. Но какой бы она ни была, ничего сильно не изменится. Ее нужно разделить по ширине единицы (25 сантиметров) и посчитав каждую из них по отдельности, необходимо просуммировать и получить общее количество.

О ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ОДНОРОДНОСТИ ДВУХСЛОЙНОЙ СТЕНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

А. С. Горшков, канд. техн. наук, директор научно-учебного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Читать еще:  Расход цемента на 1000 кирпича

П. П. Рымкевич, канд. физ.-мат. наук, профессор кафедры физики ФГКВОУ ВПО «Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского»

Н. И. Ватин, доктор техн. наук, профессор, директор Инженерно-строительного института ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

В ряде случаев * удельное потребление тепловой энергии в старых панельных зданиях и современных монолитно-каркасных домах с двухслойными стенами из газобетона и лицевого кирпича практически не отличается. Одна из причин этого явления состоит в том, что конструкции двухслойных стен зачастую переоценены с точки зрения их теплозащитных параметров. Поэтому был проведен расчет приведенного сопротивления теплопередаче двухслойной стеновой конструкции, показавший, что ее теплотехнические характеристики не соответствуют не только требуемым, но и минимально допустимым нормативным требованиям. На стадии проектирования для данного конструктивного решения обычно закладывают коэффициент теплотехнической однородности 0,9, который для многих случаев является завышенным. Кроме того, проектировщики пользуются необоснованными значениями теплопроводности газобетона.

В настоящее время в практике проектирования и строительства зданий с монолитным железобетонным каркасом и поэтажным опиранием наружных стен на монолитные или сборно-монолитные железобетонные перекрытия одним из наиболее распространенных вариантов заполнения наружной теплозащитной оболочки является конструктивное решение стены, состоящее из двух слоев (рис. 1):
– внутреннего ненесущего слоя, выполненного кладкой из газобетонных блоков толщиной 300–400 мм в зависимости от региона строительства и его климатических параметров;
– наружного облицовочного слоя из лицевого кирпича толщиной в один или два кирпича.

Описание конструкции стенового ограждения

В рассматриваемом конструктивном решении внутренний слой стенового ограждения выполняет функцию теплоизоляции, наружный – функцию защиты от внешних климатических воздействий, обеспечивает требуемую долговечность фасадов и формирует архитектурный облик здания. Считается, что данное конструктивное решение удовлетворяет требованиям тепловой защиты для большинства регионов Российской Федерации.
В Санкт-Петербурге традиционным решением является стеновое ограждение, в котором толщина газобетонного слоя составляет 375 мм (рис. 1а).

Нормативные требования

В СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» (далее – СНиП 23-02) для зданий установлены три показателя тепловой защиты:
а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;
б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;
в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величины теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Приведенное сопротивление теплопередаче R r ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений 1 Rreq, определяемых 2 в зависимости от градусо-суток отопительного периода (далее – ГСОП) района строительства.

ГСОП для жилых зданий, расположенных на территории Санкт-Петербурга, составляют 3 4 796 °C•сут, а нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче для наружных стен жилых зданий составляет 4 3,08 м 2 •°C/Вт. При этом допускается 5 снижение нормируемого значения приведенного сопротивления теплопередаче для стен жилых и общественных зданий на 37 % при выполнении требования СНИП 23-02 (п. 5.1).

Таким образом, применительно к рассматриваемому случаю минимально допустимое значение приведенного сопротивления теплопередаче для наружных стен жилых зданий, проектируемых на территории Санкт-Петербурга, не должно быть ниже 6 Rmin = 1,94 м 2 •°C/Вт.

Цель и задачи исследования

Приведенное сопротивление теплопередаче R r для наружных стен следует рассчитывать для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений 7 . Рассмотрим на конкретном примере, как выполняется это требование на практике.

Для этого произведем расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен промежуточного этажа типового многоквартирного жилого здания с конструктивной монолитно-каркасной схемой и двухслойными наружными стенами (рис. 1) и сравним полученное значение с нормируемым Rreq и минимально допустимым Rmin значениями приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен жилого многоквартирного здания.

Исходные данные для теплотехнического расчета

Район строительства – Санкт-Петербург.
Назначение здания – жилое.
Расчетная температура: внутреннего воздуха tв = 20 °С; наружного воздуха tн = –26 °С.
Зона влажности – влажная.
Влажностный режим помещений здания – нормальный.
Условия эксплуатации ограждающих конструкций – «Б».

Теплотехнические характеристики материалов, применяемых в составе стенового ограждения:
– цементно-песчаный раствор γо = 1 800 кг/м 3 , λБ = 0,93 Вт/(м•°С);
– кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе γо = 1 800 кг/м 3 , λБ = 0,80 Вт/(м•°С);
– кладка из стеновых неармированных блоков из автоклавного газобетона плотностью γо = 400 кг/м 3 , λБ = 0,14 Вт/(м•°С).

Граничные условия:
Расчетный коэффициент теплоотдачи:
– внутренней поверхности стены αint = 8,7 Вт/(м 2 •°С);
– оконных блоков αint = 8 Вт/(м 2 •°С);
– наружной поверхности стен, окон αext = 23 Вт/(м 2 •°С).

Читать еще:  Плитка кирпичики для стен

Расчетные схемы фрагментов наружных стен представлены на рис. 2.

Результаты расчета

Приведенное сопротивление теплопередаче рассматриваемых фрагментов теплозащитной оболочки здания вычислено на основе расчета температурных полей. Сущность метода заключается в моделировании стационарного процесса теплопередачи через ограждающие конструкции зданий с использованием компьютерных программ 8 . Метод предназначен для оценки температурного режима и расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий или их фрагментов с учетом геометрической формы, расположения и характеристик конструктивных и теплоизоляционных слоев, температур окружающего воздуха, коэффициентов теплоотдачи поверхностей.

Величина приведенного сопротивления теплопередаче среднего промежуточного этажа R r определена на основании расчета приведенного сопротивления ряда участков (фрагментов) R r 0,i с учетом потерь тепла через торцы плит перекрытий, откосы оконных проемов и балконных дверей (см. таблицу), в частности следующих фрагментов:
– глухой стены без проемов, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – 1,2 м (рис. 2а);
– стены с оконными проемами, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – расстояние между осями оконных проемов (рис. 2б);
– стены с балконной дверью, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – расстояние между осями простенков (рис. 2в).

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен среднего промежуточного этажа многоквартирного жилого дома R r с учетом площадей участков стен по фасадам здания, рассчитанное по формуле (1) (см. Расчетные формулы), составляет 1,81 м 2 •°C/Вт.

Рассчитав условное (без учета влияния теплопроводных включений на теплотехническую однородность стен) сопротивление теплопередаче R рассматриваемого конструктивного решения (формула (2), Расчетные формулы), получим 2,99 м 2 •°C/Вт.

Отсюда коэффициент теплотехнической однородности r, рассматриваемый в примере наружной стены типового промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений, будет равен 0, 61 (формула (3), Расчетные формулы).

Что влияет на коэффициент теплотехнической неоднородности?

В [4] для аналогичного конструктивного решения получено еще более низкое расчетное значение коэффициента теплотехнической однородности r = 0,48.

Различия в коэффициентах теплотехнической однородности могут быть обусловлены различиями использованных в проекте конструктивных решений, количественного и качественного состава теплопроводных включений. Также теплотехническая неоднородность стеновой конструкции зависит от качества монтажа.

В частности, в [4] отмечено, что по результатам съемки 15 термограмм измеренное в натурных условиях сопротивление теплопередаче двухслойной наружной стены составило 1,3–1,5 м 2 •°C/Вт (при условном сопротивлении теплопередаче стенового ограждения R = 3,92 м 2 •°C/Вт). Получается, что фактический коэффициент теплотехнической однородности может оказаться еще меньше расчетного значения и составлять согласно [4] r = (1,3÷1,5) / 3,92 = 0,33÷0,38.

В качестве одной из возможных причин выявленного несоответствия в [4] отмечается некачественное строительство, обусловленное поступлением на строительную площадку блоков неправильной формы. Действительно, наличие трещин, разломов, выбоин и иных дефектов изделий может приводить к перерасходу строительного раствора [5], который выступает в качестве дополнительного теплопроводного включения, не учитываемого при расчете.

Следует отметить, что фактическая влажность изделий из газобетона в начальный период эксплуатации может значительно превышать расчетную [5]. В этой связи теплопроводность изделий из газобетона может оказываться выше по сравнению с принятыми в проекте расчетными значениями, т. к. теплопроводность материала зависит от массового содержания влаги.

Исходя из полученных расчетов, сформулируем следующие выводы:

Компьютерный расчет НП «АВОК» позволяет определить фактическое сопротивление теплопередаче для стандартных конструкций и базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче по СП 50.13330.2012, разработанному под руководством доктора техн. наук В. Г. Гагарина

Литература

  1. Кривошеин А. Д., Федоров С. В. К вопросу о расчете приведенного сопротивления теплопередаче // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 8.
  2. Кривошеин А. Д., Федоров С. В. Руководство пользователя программным комплексом «TEMPER» по расчету температурных полей ограждающих конструкций зданий. Омск : СибАДИ, 1997.
  3. Соколов Н. А., Горшков А. С. Теплопроводность строительных материалов и изделий: уровень гармонизации российских и европейских строительных стандартов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2014. № 6 (185).
  4. Гагарин В. Г. Теплофизические проблемы современных стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5.
  5. Немова Д. В., Спиридонова Т. И., Куражова В. Г. Неизвестные свойства известного материала // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 1.

* Данные по величине фактического энергопотребления жилых зданий разных лет постройки были собраны и проанализированы авторами статьи. – Прим. ред..

1 В соответствии с требованиями СНиП 23-02 (п. 5.3).

2 Согласно СНиП 23-02, таблица 4.

3 Согласно требованиям РМД 23-16–2012 «Санкт-Петербург. Рекомендации по обеспечению энергетической эффективности жилых и общественных зданий», таблица 3.

4 Там же, таблица 9.

5 Согласно требованиям СНиП 23-02, п. 5.13.

6 См. СНиП 23-02, формула (8).

7 Согласно требованиям СНИП 23-02, п. 5.6.

8 В нашем случае расчет выполнен с использованием программного комплекса TEMPER 3D [1, 2].

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector