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.
Решение.
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.
Пример:
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=Gп+P2+G2= 3,7т:
N = G + P1 = 3,7т +1,8т = 5,5т
Плита перекрытия опирается на стену на расстоянии а=150мм. Продольная сила P1 от перекрытия будет находиться на расстоянии а / 3 = 150 / 3 = 50 мм. Почему на 1/3? Потому что эпюра напряжений под опорным участком будет в виде треугольника, а центр тяжести треугольника как раз находится на 1/3 длины опирания.
Нагрузка от вышележащих этажей G считается приложенной по центру.
Так как нагрузка от плиты перекрытия (P1) приложена не по центру сечения, а на расстоянии от него равном:
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*см
Тогда эксцентриситет продольной силы N составит:
e0 = M / N = 13,5 / 5,5 = 2,5 см
Так 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 см
y=h/2=12,5см
При e0=4,5 см < 0,7y=8,75 расчет по раскрытию трещин в швах кладки можно не производить.
Прочность кладки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:
N ≤ mg φ1 R Ac ω
Коэффициенты 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/см2 или 110 т/м2
- 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 м2
Ac = 0,25 (1 - 2*0,045/0,25) = 0,16 м2
- ω - коэффициент, определяемый по формуле:
ω = 1 + e0/h = 1 + 0,045/0,25 = 1,18 ≤ 1,45 условие выполняется
Несущая способность кладки равна:
N ≤ 1*1*110*0,16*1,18=20,8 т
5,5 ≤ 20,8
Прочность кладки обеспечена.