О минимальной толщине несущих кирпичных стен. Расчет кирпичной колонны на прочность и устойчивость Несущая способность кирпичной стены 250 мм

В случае самостоятельного проектирования кирпичного дома возникает острая необходимость рассчитать, сможет ли выдержать кирпичная кладка те нагрузки, которые заложены в проекте. Особенно серьёзная ситуация складывается на участках кладки, ослабленных оконными и дверными проёмами. В случае большой нагрузки эти участки могут не выдержать и подвергнуться разрушению.

Точный расчет устойчивости простенка к сжатию вышележащими этажами достаточно сложен и определяется формулами, заложенными в нормативном документе СНиП-2-22-81 (далее ссылка – <1>). В инженерных расчетах прочности стены к сжатию учитывается множество факторов, включая конфигурацию стены, сопротивление сжатию, прочность данного типа материалов и многое другое. Однако приблизительно, «на глазок», можно прикинуть резистентность стены к сжатию, воспользовавшись ориентировочными таблицами, в которых прочность (в тоннах) увязана в зависимость от ширины стенки, а также марок кирпича и раствора. Таблица составлена для показателя высоты стены 2,8 м.

Таблица прочность кирпичной стенки, тонн (пример)

Марки		Ширина участка, см
кирпич	раствор	25	51	77	100	116	168	194	220	246	272	298
50	25	4	7	11	14	17	31	36	41	45	50	55
100	50	6	13	19	25	29	52	60	68	76	84	92

В случае, если значение ширины простенка находится в интервале между указанными, необходимо ориентироваться на минимальное число. Вместе с тем, следует помнить, что в таблицах учтены не все факторы, которые могут корректировать устойчивость, прочность конструкции и сопротивление кирпичной стенки к сжатию в достаточно широком диапазоне.

По времени нагрузки бывают временные и постоянные.

Постоянные:

• вес элементов сооружений (вес ограждений, несущих и других конструкций);
• давление грунтов и горных пород;
• гидростатическое давление.

Временные:

• вес временных сооружений;
• нагрузки от стационарных систем и оборудования;
• давление в трубопроводах;
• нагрузки от складируемых изделий и материалов;
• климатические нагрузки (снеговые, гололёдные, ветровые и т.д.);
• и многие другие.

При анализе нагруженности конструкций обязательно следует учитывать суммарные эффекты. Ниже приведён пример подсчёта основных нагрузок на простенки первого этажа здания.

Нагруженность кирпичной кладки

Для учёта воздействующей на проектируемый участок стены силы нужно суммировать нагрузки:

В случае малоэтажного строительства задача сильно упрощается, и многими факторами временной нагрузки можно пренебречь, задавая определённый запас прочности на этапе проектирования.

Однако в случае строительства 3 и более этажных сооружений необходим тщательный анализ по специальным формулам, учитывающим сложение нагрузок от каждого этажа, угол приложения силы и многое другое. В отдельных случаях прочность простенка достигается армированием.

Пример расчёта нагрузок

Данный пример показывает анализ действующих нагрузок на простенки 1-го этажа. Здесь учтены только постоянно действующие нагрузка от различных конструкционных элементов здания, с учётом неравномерности веса конструкции и углом приложения сил.

Исходные данные для анализа:

• количество этажей – 4 этажа;
• толщина стены из кирпичей Т=64см (0,64 м);
• удельный вес кладки (кирпич, раствор, штукатурка) М=18 кН/м3 (показатель взят из справочных данных, табл. 19 <1>);
• ширина оконных проемов составляет: Ш1=1,5 м;
• высота оконных проемов — В1=3 м;
• сечение простенка 0,64*1,42 м (нагружаемая площадь, куда приложен вес вышележащих конструктивных элементов);
• высота этажа Вэт=4,2 м (4200 мм):
• давление распределено под углом 45 градусов.

1. Пример определения нагрузки от стены (слой штукатурки 2 см)

Нст=(3-4Ш1В1)(h+0,02)Мyf = (*3-4*3*1,5)* (0,02+0,64) *1,1 *18=0, 447МН.

Ширина нагруженной площади П=Вэт*В1/2-Ш/2=3*4,2/2,0-0,64/2,0=6 м

Нп =(30+3*215)*6 = 4,072МН

Нд=(30+1,26+215*3)*6 = 4,094МН

Н2=215*6 = 1,290МН,

в том числе Н2l=(1,26+215*3)*6= 3,878МН

1. Собственный вес простенков

Нпр=(0,02+0,64)*(1,42+0,08)*3*1,1*18= 0,0588 МН

Общая нагрузка будет результатом сочетания указанных нагрузок на простенки здания, для её подсчета выполняется суммирование нагрузок от стенки, от перекрытий 2второго этажа и веса проектируемого участка).

Схема анализа нагрузки и прочности конструкции

Для подсчета простенка кирпичной стенки потребуются:

• протяжённость этажа (она же высота участка) (Вэт);
• число этажей (Чэт);
• толщина стены (Т);
• ширина кирпичной стены (Ш);
• параметры кладки (тип кирпича, марка кирпича, марка раствора);

1. Площадь простенка (П)

1. По таблице 15 <1> необходимо определить коэффициент а (характеристика упругости). Коэффициент зависит от типа, марки кирпича и раствора.
2. Показатель гибкости (Г)

1. В зависимости от показателей а и Г, по таблице 18 <1> нужно посмотреть коэффициент изгиба ф.
2. Нахождение высоты сжатой части

где е0 – показатель экстренсиситета.

1. Нахождение площади сжатой части сечения

Псж = П*(1-2 е0/Т)

1. Определение гибкости сжатой части простенка

Гсж=Вэт/Всж

1. Определение по табл. 18 <1> коэффициент фсж, исходя из Гсж и коэффициента а.
2. Расчет усредненного коэффициента фср

Фср=(ф+фсж)/2

1. Определение коэффициента ω (таблица 19 <1>)

ω =1+э/Т<1,45

1. Расчет силы, воздействующей на сечение
2. Определение устойчивости

У=Кдв*фср*R*Псж* ω

Кдв – коэффициент длительного воздействия

R – сопротивление кладки сжатию, можно определить по таблице 2 <1>, в МПа

1. Сверка

Пример расчета прочности кладки

— Вэт — 3,3 м

— Чэт — 2

— Т — 640 мм

— Ш — 1300 мм

— параметры кладки (глиняный кирпич, изготовленный методом пластического прессования, цементно-песчаный раствор, марка кирпича — 100, марка раствора — 50)

1. Площадь (П)

П=0,64*1,3=0,832

1. По таблице 15 <1> определяем коэффициент а.

1. Гибкость (Г)

Г =3,3/0,64=5,156

1. Коэффициент изгиба (таблица 18 <1>).

1. Высота сжатой части

Всж=0,64-2*0,045=0,55 м

1. Площадь сжатой части сечения

Псж = 0,832*(1-2*0,045/0,64)=0,715

1. Гибкость сжатой части

Гсж=3,3/0,55=6

1. фсж=0,96
2. Расчет фср

Фср=(0,98+0,96)/2=0,97

1. По табл. 19 <1>

ω =1+0,045/0,64=1,07<1,45

Для определения действующей нагрузки необходим расчет веса всех элементов конструкции, оказывающих воздействие на проектируемый участок здания.

1. Определение устойчивости

У=1*0,97*1,5*0,715*1,07=1,113 МН

1. Сверка

Условие выполнено, прочность кладки и прочность её элементов достаточна

Недостаточное сопротивление простенка

Что делать, если расчетное сопротивление простенков давлению недостаточно? В этом случае необходимо укрепление стенки при помощи армирования. Ниже приведён пример анализа необходимой модернизации конструкции при недостаточном сопротивлении сжатию.

Для удобства можно воспользоваться табличными данными.

В нижней строке представлены показатели для стенки, армированной проволочной сеткой диаметра 3 мм, с ячейкой 3 см, класса В1. Армирование каждого третьего ряда.

Прирост прочности составляет около 40 %. Обычно данное сопротивление сжатию оказывается достаточным. Лучше сделать подробный анализ, подсчитав изменение прочностных характеристик в соответствии с применяемым способом усиления конструкции.

Ниже приведён пример подобного вычисления

Пример расчета усиления простенков

Исходные данные – см. предыдущий пример.

• высота этажа — 3,3 м;
• толщина стены– 0,640 м;
• ширина кладки 1,300 м;
• типовые характеристики кладки (тип кирпичей – глиняные кирпичи, изготовленные методом прессования, тип раствора – цементный с песком, марка кирпичей — 100, раствора — 50)

В этом случае условие У>=Н не выполняется (1,113<1,5).

Требуется увеличить сопротивление сжатию и прочность конструкции.

Коэффициент усиления

k=У1/У=1,5/1,113=1,348,

т.е. надо увеличить прочность конструкции на 34,8%.

Усиление железобетонной обоймой

Усиление производится обоймой из бетона В15 толщиной 0,060 м. Вертикальные стержни 0,340 м2, хомуты 0,0283 м2 с шагом 0,150 м.

Размеры сечения усиленной конструкции:

Ш_1=1300+2*60=1,42

Т_1=640+2*60=0,76

При таких показателях условие У>=Н выполняется. Сопротивление сжатию и прочность конструкции достаточны.

Наружные несущие стены должны быть, как минимум, рассчитаны на прочность, устойчивость, местное смятие и сопротивление теплопередаче. Чтобы узнать, какой толщины должна быть кирпичная стена , нужно произвести ее расчет. В этой статье мы рассмотрим расчет несущей способности кирпичной кладки, а в следующих статьях - остальные расчеты. Чтобы не пропустить выход новой статьи, подпишитесь на рассылку и вы узанете какой должна быть толщина стены после всех расчетов. Так как наша компания занимается строительством коттеджей, то есть малоэтажным строительством, то все расчеты мы будем рассматривать именно для этой категории.

Несущими называются стены, которые воспринимают нагрузку от опирающихся на них плит перекрытий, покрытий, балок и т.д.

Также следует учесть марку кирпича по морозостойкости. Так как каждый строит дом для себя, как минимум на сто лет, то при сухом и нормальном влажностном режиме помещений принимается марка (М рз) от 25 и выше.

При строительстве дома, коттеджа, гаража, хоз.построек и др.сооружений с сухим и нормальным влажностным режимом рекомендуется применять для наружных стен пустотелый кирпич, так как его теплопроводность ниже, чем у полнотелого. Соответственно, при теплотехническом расчете толщина утеплителя получится меньше, что сэкономит денежные средства при его покупке. Полнотелый кирпич для наружных стен необходимо применять только при необходимости обеспечения прочности кладки.

Армирование кирпичной кладки допускается только лишь в том случае, когда увеличение марки кирпича и раствора не позволяет обеспечить требуемую несущую способность.

Пример расчета кирпичной стены.

Несущая способность кирпичной кладки зависит от многих факторов - от марки кирпича, марки раствора, от наличия проемов и их размеров, от гибкости стен и т.д. Расчет несущей способности начинается с определения расчетной схемы. При расчете стен на вертикальные нагрузки, стена считается опертой на шарнирно-неподвижные опоры. При расчете стен на горизонтальные нагрузки (ветровые), стена считается жестко защемленной. Важно не путать эти схемы, так как эпюры моментов будут разными.

Выбор расчетного сечения .

В глухих стенах за расчетное принимается сечение I-I на уровне низа перекрытия с продольной силой N и максимальным изгибающим моментом М. Часто опасным бывает сечение II-II , так как изгибающий момент чуть меньше максимального и равен 2/3М, а коэффициенты m g и φ минимальны.

В стенах с проемами сечение принимается на уровне низа перемычек.

Давайте рассмотрим сечение I-I.

Из прошлой статьи Сбор нагрузок на стену первого этажа возьмем полученное значение полной нагрузки, которая включает в себя нагрузки от перекрытия первого этажа P 1 =1,8т и вышележащих этажей G=G п +P 2 +G 2 = 3,7т:

N = G + P 1 = 3,7т +1,8т = 5,5т

Плита перекрытия опирается на стену на расстоянии а=150мм. Продольная сила P 1 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 (P 1) 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 = P 1 * e = 1,8т * 7,5см = 13,5 т*см

Тогда эксцентриситет продольной силы N составит:

e 0 = M / N = 13,5 / 5,5 = 2,5 см

Так как несущая стена толщиной 25см, то в расчете следует учесть величину случайного эксцентриситета e ν =2см, тогда общий эксцентриситет равен:

e 0 = 2,5 + 2 = 4,5 см

y=h/2=12,5см

При e 0 =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 ≤ m g φ 1 R A c ω

Коэффициенты m g и φ 1 в рассматриваемом сечении I-I равны 1.

Приветствую всех читателей! Какой должна быть толщина кирпичных наружных стен – тема сегодняшней статьи. Наиболее часто используемыми стенами из мелких камней выступают кирпичные стены. Это обусловлено тем, что применение кирпича решает вопросы созидания зданий и сооружений практически любой архитектурной формы.

Начиная выполнять проект, проектная фирма производит расчет всех конструктивных элементов – в том числе рассчитывается толщина кирпичных наружных стен.

Стены в здании выполняют различные функции:

• Если стены являются только ограждающей конструкцией – в этом случае они должны соответствовать теплоизоляционным требованиям, чтобы обеспечить постоянный температурный и влажностный микроклимат, а также обладать звукоизолирующими качествами.
• Несущие стены должны отличаться необходимой прочностью и устойчивостью, но и как ограждающие, иметь теплозащитные свойства. Кроме того, исходя из назначения постройки, ее класса, толщина несущих стенок должна соответствовать техническим показателям его долговечности, огнестойкости.

Особенности расчета толщины стен

• Толщина стен по теплотехническому подсчету не всегда совпадает с расчетом величины по прочностным характеристикам. Естественно, что чем суровей климат, тем толще должна быть стена по теплотехническим показателям.
• А вот по условиям прочности, например, достаточно выложить наружные стенки в один кирпич или полтора. Вот здесь и получается «нонсенс» - толщина кладки, определенная теплотехническим расчетом, зачастую, по требованиям прочности получается излишней.
• Поэтому класть сплошную кладку стен из полнотелого кирпича с точки зрения материальных затрат и при условии 100% использования ее прочности следует только в нижних этажах многоэтажек.
• В малоэтажных постройках, а также в верхних этажах многоэтажек следует использовать для наружной кладки пустотелый или легкий кирпич, можно применить облегченную кладку.
• Это не распространяется на наружные стены в зданиях, где имеет место повышенный процент влажности (например, в прачечных, банях). Они возводятся, обычно, с защитным слоем из пароизоляционного материала изнутри и из полнотелого глиняного материала.

Сейчас расскажу вам о том, из какого подсчета складывается толщина наружных стен.

Она определяется по формуле:

В = 130*n -10, где

B – толщина стены в миллиметрах

130 – размер половины кирпича с учетом шва (вертикального = 10мм)

n – целое число половинки кирпича (= 120мм)

Полученную по расчету величину сплошной кладки округляем до целого числа полукирпичей в большую сторону.

Исходя из этого, получаются следующие величины (в мм) кирпичных стен:

• 120 (в пол кирпича, но это считается перегородкой);
• 250 (в один);
• 380 (в полтора);
• 510 (в два);
• 640 (в два с половиной);
• 770 (в три).

В целях экономии материальных ресурсов (кирпича, раствора, арматуры и прочего), количества машино – часов механизмов, подсчет толщины стен привязывается к несущей способности здания. А теплотехническая составляющая получается за счет утепления фасадов зданий.

Чем можно утеплить наружные стены здания из кирпича? В статье утепление дома пенополистиролом снаружи, я указал причины, по которым нельзя этим материалом утеплять кирпичные стены. Ознакомьтесь со статьей.

Смысл в том, что кирпич пористый и водопроницаемый материал. А впитывающая способность пенопополистирола равна нулю, что препятствует миграции влаги наружу. Именно поэтому стену из кирпича целесообразно утеплять теплоизоляционной штукатуркой или минераловатными плитами, природа которых является паропроницаемой. Пенополистирол годится для утепления основания из бетона или железобетона. «Природа утеплителя должна соответствовать природе несущей стены».

Теплоизолирующих штукатурок много – разница состоит в составляющих. Но принцип нанесения один. Выполняется она слоями и общая толщина может доходить до 150мм (при большой величине обязательно армирование). В большинстве случаев эта величина составляет 50 - 80 мм. Это зависит от климатического пояса, толщины стен основы, прочих факторов. Подробно останавливаться не буду, так как это тема уже другой статьи. Возвращаемся к своим кирпичам.

Среднестатистическая толщина стен для обыкновенного глиняного кирпича в зависимости от района и климатических условий местности при зимней средне сложившейся температуре окружающего воздуха выглядит в миллиметрах примерно так:

1. - 5градусов - толщина = 250;
2. - 10градусов = 380;
3. - 20градусов = 510;
4. - 30 градусов = 640.

Хочу подытожить вышеизложенное. Толщину наружных стен из кирпича рассчитываем исходя из прочностных характеристик, а теплотехническую сторону вопроса решаем методом утепления стен. Как правило, проектная фирма рассчитывает наружные стены без применения утеплителя. Если же дома будет некомфортно холодно и возникнет необходимость утепления, то внимательно отнеситесь к подбору утеплителя.

При строительстве своего дома одним из главных моментов является возведение стен. Кладка несущих поверхностей чаще всего проводится с применением кирпича, но какой должна быть толщина стены из кирпича в этом случае? К тому же стены в доме бывают не только несущими, но еще выполняющими функции перегородок и облицовки- какой должна быть толщина кирпичной стены в этих случаях? Об этом, я расскажу в сегодняшней статье.

Этот вопрос очень актуален для всех людей, которые строят собственный кирпичный дом и только постигают азы строительства. На первый взгляд кирпичная стена весьма простая конструкция, она имеет высоту, ширину и толщину. Интересующая нас грузность стены зависит в первую очередь от ее конечной общей площади . То есть, чем шире и выше стена, тем толще она должна быть.

Но, причем здесь толщина стены из кирпича? – спросите вы. При том, что в строительстве, многое завязано на прочности материала. У кирпича, как и у других строительных материалов , есть свой ГОСТ, который учитывает его прочность. Также грузность кладки зависит от ее устойчивости. Чем уже и выше будет несущая поверхность, тем толще она обязана быть, особенно это касается основания.

Еще один параметр, который влияет на общую грузность поверхности, это теплопроводность материала. У обыкновенного полнотелого блока теплопроводность довольно высокая. Это значит, что он, сам по себе, плохая теплоизоляция. Поэтому чтобы выйти на стандартизированные показатели теплопроводности, строя дом исключительно из силикатных или любых других блоков, стены должны быть очень толстыми.

Но, в целях экономии средств и сохранения здравого смысла, люди отказались от идей строить дома напоминающие бункер. Чтобы иметь прочные несущие поверхности и при этом хорошую теплоизоляцию, стали применять многослойную схему. Где одним слоем выступает силикатная кладка, достаточной грузности, чтобы выдерживать все нагрузки, которым она подвержена, второй слой – это утепляющий материал, а третий – облицовка, которой так же может выступать кирпич.

Выбор кирпича

В зависимости от того, какой должна быть, нужно выбирать определенный вид материала, имеющий разные размеры и даже структуру. Так, по структуре их можно разделить на полнотелые и дырчатые. Полнотелые материалы имеют большую прочность, стоимость, и теплопроводность.

Стройматериал с полостями внутри в виде сквозных отверстий не так прочен, имеет меньшую стоимость, но при этом способность к теплоизоляции у дырчатого блока выше. Это достигается за счет наличия в нем воздушных карманов.

Размеры любых видов рассматриваемого материала также могут разниться. Он может быть:

• Одинарным;
• Полуторным;
• Двойным;
• Половинчатым.

Одинарный блок, это стройматериал, стандартных размеров , такой к которому мы все привыкли. Его размеры таковы: 250Х120Х65 мм.

Полуторный или утолщенный – имеет большую грузность, и его размеры выглядят так: 250Х120Х88 мм. Двойной – соответственно, имеет сечение двух одинарных блоков 250Х120Х138 мм.

Половинчатый – это малыш среди своих собратьев, он имеет, как вы, вероятно, уже догадались, половину толщины одинарного – 250Х120 Х12 мм.

Как видно, единственные отличия в размерах этого стройматериала в его толщине, а длина и ширина одинаковые.

В зависимости от того, какой будет толщина стены из кирпича, экономически целесообразн, выбирать более крупные при возведении массивных поверхностей, например, такими часто бывают несущие поверхности и более мелкие блоки, для перегородок.

Толщина стены

Мы уже рассмотрели параметры, от которых зависит толщина наружных стен из кирпича. Как мы помним, это устойчивость, прочность, теплоизоляционные свойства. Кроме этого, разные виды поверхностей, должны иметь совершенно разную размерность.

Несущие поверхности это, по сути, опора всего здания, они берут на себя основную нагрузку, от всей конструкции, включая вес крыши, на них же влияют внешние факторы, такие как ветра, осадки, кроме того на них давит их собственный вес. Поэтому их грузность, по сравнению с поверхностями ненесущего характера и внутренними перегородками, должна быть наиболее высокой.

В современных реалиях большинству двух и трехэтажных домов, достаточно 25 см толщины или одного блока, реже в полтора или 38 см. Прочности у такой кладки будет достаточно для здания таких размеров, но как быть с устойчивостью. Здесь все гораздо сложнее.

Для того чтобы рассчитать будет ли устойчивость достаточной нужно обратиться к нормам СНиП II-22-8. Давайте рассчитаем, будет ли устойчив наш кирпичный дом, со стенами толщиной в 250 мм, длинною в 5 метров и высотой в 2.5 метра. Для кладки будем использовать материал М50, на растворе М25, расчет проведем для одной несущей поверхности, без окон. Итак, приступим.

Таблица № 26

По данным из таблицы выше, нам известно, что характеристика нашей кладки относится к первой группе, а также для нее справедливо описание из пункта 7. Табл. 26. После этого, смотрим в таблицу 28 и находим значение β, которое означает допустимое соотношение грузности стены к ее высоте, учитывая, вид используемого раствора. Для нашего примера это значение равно 22.

• k1 для сечения нашей кладки равно 1.2 (k1=1.2).
• k2=√Аn/Аb где:

Аn – площадь сечения несущей поверхности по горизонтали, расчет прост 0.25*5=1.25 кв. м

Ab – площадь сечения стены по горизонтали учитывая оконные проемы у нас таковые отсутствуют, поэтому k2 = 1.25

• Значение k4 задано, и для высоты 2.5 м равно 0.9.

Теперь узнав, все переменные можно найти общий коэффициент «k», путем перемножения всех значений. K=1.2*1.25*0.9=1.35 Далее узнаем совокупное значение поправочных коэффициентов и фактически узнаем насколько устойчива рассматриваемая поверхность 1.35*22=29.7, а допустимое соотношение высоты и толщины равно 2.5:0.25=10, что значительно меньше, полученного показателя 29.7. Это означает, что кладка толщиной в 25 см шириной 5 м и высотой в 2.5 метра обладает устойчивость почти в три раза выше, чем это необходимо по нормам СНиП.

Хорошо с несущими поверхностями разобрались, а что с перегородками и с теми что не несут на себе нагрузку. Перегородки, целесообразно делать в половину толщины – 12 см. Для поверхностей, которые не несут на себе нагрузки, так же справедлива формула устойчивости, которую мы рассмотрели выше. Но так как сверху, такая стена будет не закреплена, показатель коэффициента β нужно уменьшить на треть, и продолжить расчеты с уже другим значением.

Кладка в полкирпича, кирпич, полтора, два кирпича

В заключение давайте рассмотрим, как проводится кладка кирпича в зависимости от грузности поверхности. Кладка в полкирпича, самая простая из всех, так как нет необходимости делать сложные перевязки рядов. Достаточно, положить первый ряд материала, на идеально ровное основание и следить за тем, чтобы раствор равномерно ложился, и не превышал 10 мм в толщину.

Главным критерием качественной кладки сечением в 25 см, является осуществление качественной перевязки вертикальных швов , которые не должны совпадать. Для этого варианта кладки важно от начала до конца соблюдать выбранную систему, которых есть как минимум две, однорядная и многорядная. Отличаются они, способом перевязки и кладки блоков.

Прежде чем приступить к рассмотрению вопросов, связанных с расчетом толщины кирпичной стены дома, необходимо понимать, для чего это нужно. Например, почему нельзя возвести наружную стену толщиной в полкирпича, ведь кирпич такой твердый и прочный?

Очень многие неспециалисты не имеют даже базовых представлений о характеристиках ограждающих конструкций, тем не менее, берутся за самостоятельное строительство.

В этой статье мы рассмотрим два основных критерия расчета толщины кирпичных стен - несущие нагрузки и сопротивление теплопередаче. Но прежде чем погрузиться в скучные цифры и формулы, позвольте разъяснить некоторые моменты простым языком.

Стены дома в зависимости от их места в схеме проекта могут быть несущими, самонесущими, ненесущими и перегородками. Несущие стены выполняют ограждающую функцию, а также служат опорами плитам или балкам перекрытия или конструкции крыши. Толщина несущих кирпичных стен не может быть менее чем в один кирпич (250 мм). Большинство современных домов строится со стенами в один или 1,5 кирпича. Проектов частных домов, где бы требовались стены толще 1,5 кирпича, по логике вещей не должно существовать. Поэтому выбор толщины наружной кирпичной стены по большому счету - дело решенное. Если выбирать между толщиной в один кирпич или в полтора, то с чисто технической точки зрения для коттеджа высотой 1-2 этажа кирпичная стена толщиной 250 мм (в один кирпич марки прочности М50, М75, М100) будет соответствовать расчетам несущих нагрузок. Перестраховываться не стоит, поскольку расчеты уже учитывают снеговые, ветровые нагрузки и множество коэффициентов, обеспечивающих кирпичной стене достаточный запас прочности. Однако есть очень важный момент , действительно влияющий на толщину кирпичной стены - устойчивость.

Все когда-то в детстве играли кубиками, и замечали, что чем больше поставить кубиков друг на друга, тем менее устойчивой становится колонна из них. Элементарные законы физики, действующие на кубики, точно так же действуют и на кирпичную стену, ибо принцип кладки один и тот же. Очевидно, что между толщиной стены и ее высотой есть некая зависимость, обеспечивающая устойчивость конструкции. Вот об этой зависимости мы и поговорим в первой половине этой статьи.

Устойчивость стен , равно как и строительные нормативы несущих и прочих нагрузок, подробно описана в СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции». Эти нормативы являются пособием для конструкторов, и для «непосвященных» могут показаться довольно сложными для понимания. Так оно и есть, ведь чтобы стать инженером, необходимо учиться минимум четыре года. Тут можно было бы сослаться на «обращайтесь за расчетами к специалистам» и ставить точку. Однако, благодаря возможностям информационной паутины, сегодня почти каждый при желании может разобраться в самых сложных вопросах.

Для начала попробуем разобраться в вопросе устойчивости кирпичной стены. Если стена высокая и длинная, то толщины в один кирпич будет мало. В то же время, лишняя перестраховка может повысить стоимость коробки в 1,5-2 раза. А это сегодня деньги немалые. Чтобы избежать разрушения стены или лишних финансовых трат обратимся к математическому расчету.

Все необходимые данные для расчета устойчивости стены имеются в соответствующих таблицах СНиП II-22-81. На конкретном примере рассмотрим, как определить, достаточна ли устойчивость наружной несущей кирпичной (М50) стены на растворе М25 толщиной в 1,5 кирпича (0,38 м), высотой 3 м и длиной 6 м с двумя оконными проемами 1,2×1,2 м.

Обратившись к таблице 26 (табл. вверху), находим, что наша стена относится к I-ой группе кладки и подходит под описание пункта 7 данной таблицы. Дальше нам надо узнать допустимое соотношение высоты стены к ее толщине с учетом марки кладочного раствора. Искомый параметр β является отношением высоты стены к ее толщине (β=Н/h). В соответствии с данными табл. 28 β = 22. Однако наша стена не закреплена в верхнем сечении (иначе расчет требовался только по прочности), поэтому согласно п. 6.20 значение β следует уменьшить на 30%. Таким образом, β равно уже не 22, а 15,4.

Переходим к определению поправочных коэффициентов из таблицы 29, которая поможет найти совокупный коэффициент k :

• для стены толщиной 38 см, не несущей нагрузки, k1=1,2;
• k2=√Аn/Аb, где An - площадь горизонтального сечения стены с учетом оконных проемов, Аb - площадь горизонтального сечения без учета окон. В нашем случае, An= 0,38×6=2,28 м², а Аb=0,38×(6-1,2×2)=1,37 м². Выполняем вычисление: k2=√1,37/2,28=0,78;
• k4 для стены высотой 3 м равен 0,9.

Путем перемножения всех поправочных коэффициентов находим общий коэффициент k= 1,2×0,78×0,9=0,84. После учета совокупности поправочных коэффициентов β =0,84×15,4=12,93. Это означает, что допустимое соотношение стены с требуемыми параметрами в нашем случае составляет 12,98. Имеющееся соотношение H/h = 3:0,38 = 7,89. Это меньше допустимого отношения 12,98, и это означает, что наша стена будет достаточно устойчивой, т.к. выполняется условие H/h

Согласно пункту 6.19 должно быть соблюдено еще одно условие: сумма высоты и длины (H +L ) стены должна быть меньше произведения 3kβh. Подставив значения, получим 3+6=9

Толщина кирпичной стены и нормы сопротивления теплопередаче

Сегодня подавляющее число кирпичных домов имеют многослойную конструкцию стен, состоящую из облегченной кирпичной кладки, утеплителя и фасадной отделки. Согласно СНиП II-3-79 (Строительная теплотехника) наружные стены жилых зданий с потребностью 2000°С/сут. должны обладать сопротивлением теплопередаче не менее 1,2 м².°С/Вт. Чтобы определить расчетное тепловое сопротивление для конкретного региона, необходимо учесть сразу несколько местных температурных и влажностных параметров. Для исключения ошибок в сложных подсчетах, предлагаем следующую таблицу, где показано требуемое тепловое сопротивление стен для ряда городов России, расположенных в разных строительно-климатических зонах согласно СНиП II-3-79 и СП-41-99.

Сопротивление теплопередаче R (термическое сопротивление, м².°С/Вт) слоя ограждающей конструкции определяется по формуле:

R =δ /λ , где

δ - толщина слоя (м), λ - коэффициент теплопроводности материала Вт/(м.°С).

Чтобы получить общее термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции, необходимо сложить термические сопротивления всех слоев структуры стены. Рассмотрим следующее на конкретном примере.

Задача состоит в том, чтобы определить, какая толщина должна быть у стены из силикатного кирпича, чтобы ее сопротивление теплопроводности соответствовало СНиП II-3-79 для наиболее низкого норматива 1,2 м².°С/Вт. Коэффициент теплопроводности силикатного кирпича составляет 0,35-0,7 Вт/(м.°С) в зависимости от плотности. Допустим наш материал имеет коэффициент теплопроводности 0,7. Таким образом, получаем уравнение с одной неизвестной δ=Rλ . Подставляем значения и решаем: δ =1,2×0,7=0,84 м.

Теперь вычислим, каким слоем пенополистирола нужно утеплить стену из силикатного кирпича толщиной 25 см, чтобы выйти на показатель 1,2 м².°С/Вт. Коэффициент теплопроводности пенополистирола (ПСБ 25) не более 0,039 Вт/(м.°С), а у силикатного кирпича 0,7 Вт/(м.°С).

1) определяем R кирпичного слоя: R =0,25:0,7=0,35;

2) вычисляем недостающее тепловое сопротивление: 1,2-0,35=0,85;

3) определяем толщину пенополистирола, необходимую для получения теплового сопротивления равного 0,85 м².°С/Вт: 0,85×0,039=0,033 м.

Таки образом, установлено, что для приведения стены в один кирпич к нормативному тепловому сопротивлению (1,2 м².°С/Вт) потребуется утепление слоем пенополистирола толщиной 3,3 см.

Используя данную методику, вы сможете самостоятельно рассчитывать тепловое сопротивление стен с учетом региона строительства.

Современное жилое строительство заявляет высокие требования к таким параметрам, как прочность, надежность и теплозащита. Наружные стены выстроенные из кирпича обладают отличными несущими способностями, но имеют небольшие теплозащитные свойства. Если соблюдать нормативы по теплозащите кирпичной стены, то ее толщина должна быть не менее трех метров – а это попросту не реально.

Толщина несущей стены из кирпича

Такой строительный материал, как кирпич применяется для постройки уже несколько сотен лет. Материал имеет стандартные размеры 250х12х65, вне зависимости от вида. Определяя какой должна быть толщина стены из кирпича исходят именно из этих классических параметров.

Несущие стены являют собой жесткий каркас строения, которые нельзя рушить и перепланировать, так как нарушается надежность и прочность здания. Несущие стены выдерживают колоссальные нагрузки – это крыша, перекрытия, собственный вес и перегородки. Самым подходящим и проверенным временем материалом для строительства несущих стен является именно кирпич. Толщина несущей стены должна быть не меньше одного кирпича, или другими словами – 25 см. Такая стена обладает отличительными теплоизоляционными характеристиками и прочностью.

Правильно построенная несущая стена из кирпича имеет срок службы не одну сотню лет. Для малоэтажных домов применяют полнотелый кирпич с утеплителем или дырчатый.

Параметры толщины стен из кирпича

Из кирпича выкладываются как наружные, так и внутренние стены. Внутри сооружения толщина стены должна быть не менее 12 см, то есть в пол кирпича. Сечение столбов и простенков составляет не менее 25х38 см. Перегородки внутри здания могут быть толщиной 6.5 см. Такой метод кладки называется «на ребро». Толщина стены из кирпича, выполненная таким методом, должна армироваться металлическим каркасом через каждые 2 ряда. Армирование позволит стенам приобрести дополнительную прочность и выдержать более основательные нагрузки.

Огромной популярностью пользуется метод комбинированной кладки, когда стены составляются из нескольких слоев. Данное решение позволяет добиться большей надежности, прочности и теплосопротивления. Такая стена включает в себя:

• Кирпичную кладку состоящую из поризованного или щелевого материала;
• Утеплитель – минвата или пенопласт;
• Облицовка – панели, штукатурка, облицовочный кирпич.

Толщина наружной комбинированной стены определяется климатическими условиями региона и используемым видом утеплителя. На самом деле стена может иметь стандартную толщину, а благодаря правильно выбранному утеплителю достигаются все нормы по теплозащите здания.

Кладка стены в один кирпич

Самая распространенная кладка стены в один кирпич, дает возможность получить толщину стены 250 мм. Кирпич в данной кладке не укладывается рядом друг с другом, так как стена не будет иметь нужную прочность. В зависимости от предполагаемых нагрузок толщина стены из кирпича может составлять 1.5, 2 и 2.5 кирпича.

Самое главное правило в кладке такого типа – это качественная кладка и правильная перевязка вертикальных швов, соединяющих материалы. Кирпич из верхнего ряда непременно должен перекрывать нижний вертикальный шов. Такая перевязка значительно увеличивает прочность конструкции и распределяет равномерно нагрузки на стену.

Виды перевязок:

• Вертикальный шов;
• Поперечный шов, не позволяющий сдвигать материалы по длине;
• Продольный шов, препятствующий сдвижению кирпичей по горизонтали.

Кладка стены в один кирпич должна выполняться по строго выбранной схеме – это однорядная или многорядная. В однорядной системе первый ряд кирпича кладут ложковой стороной, второй тычковой. Поперечные швы сдвигаются на половину кирпича.

Многорядная система предполагает чередование через ряд, и через несколько ложковых рядов. Если используется утолщенный кирпич, тогда ложковые ряды составляют не более пяти. Данный метод обеспечивает максимальную прочность строения.

Следующий ряд укладывается в противоположном порядке, образовывая тем самым, зеркальное отражение первого ряда. Такая кладка имеет особую прочность, так как вертикальные швы нигде не совпадают и перекрываются верхними кирпичами.

Если планируется создаваться кладка в два кирпича, то соответственно толщина стены будет 51 см. Такое строительство необходимо только в регионах с сильными морозами или в строительстве, где не предполагается использовать утеплитель.

Кирпич был и до сих пор остается одним из основных строительных материалов в малоэтажном строительстве. Основные достоинства кирпичной кладки - это прочность, огнеупорность, влагостойкость. Ниже Мы приведем данные по расходу кирпича на 1 кв.м при различной толщине кирпичной кладки.

В настоящее время существует несколько способов выполнения кирпичной кладки (стандартная кирпичная кладка, липецкая кладка, московская и пр). Но при расчете расхода кирпича способ выполнения кирпичной кладки не важен, важна толщина кладки и размер кирпича. Кирпич производится различных размеров, характеристик и назначения. Основными типовыми размерами кирпича считаются так называемые "одинарный" и "полуторный" кирпич:

размер "одинарного " кирпича: 65 х 120 х 250 мм

размер "полуторного " кирпича: 88 х 120 х 250 мм

В кирпичной кладке, как правило, толщина вертикального растворного шва составляет в среднем около 10 мм, толщина горизонтального шва - 12 мм. Кирпичная кладка бывает различной толщины: 0.5 кирпича, 1 кирпич, 1.5 кирпича, 2 кирпича, 2.5 кирпича и т.д. Как исключение, встречается кирпичная кладка в четверть кирпича.

Кладку в четверть кирпича применяют для небольших перегородок, не несущих нагрузок (например, кирпичная перегородка между ванной комнатой и туалетом). Кирпичная кладка в пол-кирпича часто применяется для одноэтажных хозяйственных построек (сарай, туалет и т.п.), фронтонов жилых домов. Кладкой в один кирпич можно построить гараж. Для строительства домов (жилых помещений) применяется кирпичная кладка толщиной в полтора кирпича и более (в зависимости от климата, этажности, типа перекрытий, индивидуальных особенностей строения).

Исходя из приведенных данных о размерах кирпича и толщине соединительных растворных швов можно легко вычислить количество кирпичей, требуемое для возведения 1 кв.м стены выполненной кирпичной кладкой различной толщины.

Толщина стен и расход кирпичей при различной кирпичной кладке

Данные приведены для "одинарного" кирпича (65 х 120 х 250 мм) с учетом толщины растворных швов.

Тип кирпичной кладки	Толщина стены, мм	Кол-во кирпичей на 1 кв.м стены
0.25 кирпича	65	31
0.5 кирпича	120	52
1 кирпич	250	104
1.5 кирпича	380	156
2 кирпича	510	208
2.5 кирпича	640	260
3 кирпича	770	312

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:

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:

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.

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 в Санкт-Петербурге составляет 180 кг/м², а в Ростове-на-Дону - 80 кг/м². С учетом веса самой кровли 50-75 кг/м² 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/м², 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/см², однако прочность кирпича и прочность кирпичной кладки - разные вещи. Понять это поможет следующая таблица:

Таблица 1 . Расчетные сопротивления сжатию для кирпичной кладки

Но и это еще не все. Все тот же СНиП II-22-81 (1995) п.3.11 а) рекомендует при площади столбов и простенков менее 0.3 м² умножать значение расчетного сопротивления на коэффициент условий работы γ с =0,8 . А так как площадь сечения нашей колонны составляет 0,25х0,25 = 0,0625 м², то придется этой рекомендацией воспользоваться. Как видим, для кирпича марки М75 даже при использовании кладочного раствора М100 прочность кладки не будет превышать 15 кгс/см². В итоге расчетное сопротивление для нашей колонны составит 15·0,8 = 12 кг/см², тогда максимальное сжимающее напряжение составит:

10300/625 = 16,48 кг/см² > R = 12 кгс/см²

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/см²) 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 (1995) рекомендует определять устойчивость кирпичной колонны по следующей формуле :

N ≤ m g φRF (1.1)

m g - 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.

φ - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости колонны λ . Чтобы определить этот коэффициент, нужно знать расчетную длину колонны l o , а она далеко не всегда совпадает с высотой колонны. Тонкости определения расчетной длины конструкции здесь не изложены, лишь отметим, что согласно СНиП II-22-81 (1995) п.4.3: "Расчетные высоты стен и столбов l o при определении коэффициентов продольного изгиба φ в зависимости от условий опирания их на горизонтальные опоры следует принимать:

а) при неподвижных шарнирных опорах l o = Н ;

б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролетных зданий l o = 1,5H , для многопролетных зданий l o = 1,25H ;

в) для свободно стоящих конструкций l o = 2Н ;

г) для конструкций с частично защемленными опорными сечениями — с учетом фактической степени защемления, но не менее l o = 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 l o = 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 принимать l o = 1,25H .

2. Сделать другое перекрытие , например из листовых материалов, что позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, в этом случае l o = 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 l o = 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:

λ h = l o / h (1.2) или

λ i = l o (1.3)

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 λ h = 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 (1995))

При этом упругая характеристика кладки α определяется по таблице:

Таблица 3 . Упругая характеристика кладки α (согласно СНиП II-22-81 (1995))

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:

N р = m g φγ с RF = 1·0,6·0,8·22·625 = 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 м² или 1300 см², но увеличится и радиус инерции колонны до i = 11,45 см . Тогда λ i = 600/11,45 = 52,4 , а значение коэффициента φ = 0,8 . В этом случае предельная нагрузка на центральную колонну составит:

N р = m g φγ с RF = 1·0,8·0,8·22·1300 = 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:

N р = m g φγ с RF = 1·0,8·0,8·12·1300 = 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 см².

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. Это смещение называется эксцентриситетом приложения нагрузки е о. 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 = Ne о , и этот момент нужно учесть при расчетах. В общем случае проверку на устойчивость можно выполнять по следующей формуле:

N = φRF - MF/W (2.1)

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

N р = φRF - MF/W = 1·0,8·0,8·12·2601 - 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 (1995) "Каменные и армокаменные конструкции" рекомендует использовать другую методику расчета сечения, учитывающую особенности каменных конструкций, однако результат при этом будет приблизительно таким же, поэтому методика расчета, рекомендуемая СНиПом здесь не приводится.

Чтобы выполнить расчет стены на устойчивость, нужно в первую очередь разобраться с их классификацией (см. СНиП II -22-81 «Каменные и армокаменные конструкции», а также пособие к СНиП) и понять, какие бывают виды стен:

1. Несущие стены - это стены, на которые опираются плиты перекрытия, конструкции крыши и т.п. Толщина этих стен должна быть не менее 250 мм (для кирпичной кладки). Это самые ответственные стены в доме. Их нужно рассчитывать на прочность и устойчивость.

2. Самонесущие стены - это стены, на которые ничто не опирается, но на них действует нагрузка от всех вышележащих этажей. По сути, в трехэтажном доме, например, такая стена будет высотой в три этажа; нагрузка на нее только от собственного веса кладки значительная, но при этом очень важен еще вопрос устойчивости такой стены - чем стена выше, тем больше риск ее деформаций.

3. Ненесущие стены - это наружные стены, которые опираются на перекрытие (или на другие конструктивные элементы) и нагрузка на них приходится с высоты этажа только от собственного веса стены. Высота ненесущих стен должна быть не более 6 метров, иначе они переходят в категорию самонесущих.

4. Перегородки - это внутренние стены высотой менее 6 метров, воспринимающие только нагрузку от собственного веса.

Разберемся с вопросом устойчивоcти стен.

Первый вопрос, возникающий у «непосвященного» человека: ну куда может деться стена? Найдем ответ с помощью аналогии. Возьмем книгу в твердом переплете и поставим ее на ребро. Чем больше формат книги, тем меньше будет ее устойчивость; с другой стороны, чем книга будет толще, тем лучше она будет стоять на ребре. Со стенами та же ситуация. Устойчивость стены зависит от высоты и толщины.

Теперь возьмем наихудший вариант: тонкую тетрадь большого формата и поставим на ребро - она не просто потеряет устойчивость, но еще и изогнется. Так и стена, если не будут соблюдены условия по соотношению толщины и высоты, начнет выгибаться из плоскости, а со временем - трещать и разрушаться.

Что нужно, чтобы избежать такого явления? Нужно изучить п.п. 6.16...6.20 СНиП II -22-81.

Рассмотрим вопросы определения устойчивости стен на примерах.

Пример 1. Дана перегородка из газобетона марки М25 на растворе марки М4 высотой 3,5 м, толщиной 200 мм, шириной 6 м, не связанная с перекрытием. В перегородке дверной проем 1х2,1 м. Необходимо определить устойчивость перегородки.

Из таблицы 26 (п. 2) определяем группу кладки - III . Из таблиц ы 28 находим? = 14. Т.к. перегородка не закреплена в верхнем сечении, нужно снизить значение β на 30% (согласно п. 6.20), т.е. β = 9,8.

k 1 = 1,8 - для перегородки, не несущей нагрузки при ее толщине 10 см, и k 1 = 1,2 - для перегородки толщиной 25 см. По интерполяции находим для нашей перегородки толщиной 20 см k 1 = 1,4;

k 3 = 0,9 - для перегородки с проемами;

значит k = k 1 k 3 = 1,4*0,9 = 1,26.

Окончательно β = 1,26*9,8 = 12.3.

Найдем отношение высоты перегородки к толщине: H /h = 3,5/0,2 = 17,5 > 12.3 - условие не выполняется, перегородку такой толщины при заданной геометрии делать нельзя.

Каким способом можно решить эту проблему? Попробуем увеличить марку раствора до М10, тогда группа кладки станет II , соответственно β = 17, а с учетом коэффициентов β = 1,26*17*70% = 15 < 17,5 - этого оказалось недостаточно. Увеличим марку газобетона до М50, тогда группа кладки станет I , соответственно β = 20, а с учетом коэффициентов β = 1,26*20*70% = 17.6 > 17,5 - условие выполняется. Также можно было не увеличивая марку газобетона, заложить в перегородке конструктивное армирование согласно п. 6.19. Тогда β увеличивается на 20% и устойчивость стены обеспечена.

Пример 2. Дана наружная ненесущая стена из облегченной кладки из кирпича марки М50 на растворе марки М25. Высота стены 3 м, толщина 0,38 м, длина стены 6 м. Стена с двумя окнами размером 1,2х1,2 м. Необходимо определить устойчивость стены.

Из таблицы 26 (п. 7) определяем группу кладки - I . Из таблиц ы 28 находим β = 22. Т.к. стена не закреплена в верхнем сечении, нужно снизить значение β на 30% (согласно п. 6.20), т.е. β = 15,4.

Находим коэффициенты k из таблиц ы 29:

k 1 = 1,2 - для стены, не несущей нагрузки при ее толщине 38 см;

k 2 = √А n /A b = √1,37/2,28 = 0,78 - для стены с проемами, где A b = 0,38*6 = 2,28 м 2 - площадь горизонтального сечения стены с учетом окон, А n = 0,38*(6-1,2*2) = 1,37 м 2 ;

значит k = k 1 k 2 = 1,2*0,78 = 0,94.

Окончательно β = 0,94*15,4 = 14,5.

Найдем отношение высоты перегородки к толщине: H /h = 3/0,38 = 7,89 < 14,5 - условие выполняется.

Необходимо также проверить условие, изложенное в п. 6.19:

Н + L = 3 + 6 = 9 м < 3kβh = 3*0,94*14,5*0,38 = 15.5 м - условие выполняется, устойчивость стены обеспечена.

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел "БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ" .

class="eliadunit">

Комментарии

« 3 4 5 6 7 8

0 #212 Алексей 21.02.2018 07:08

Цитирую Иринa:

профили арматуру не заменят

Цитирую Иринa:

насчет фундамента: допустимы пустоты в теле бетона, но не снизу, чтобы не уменьшать площадь опирания, которая отвечает за несущую способность. То есть снизу должен быть тонкий слой армированного бетона.
А какой фундамент - лента или плита? Какие грунты?

Груны пока не известны, вероятнее всего будет чистое поле суглинки всякие, изначально думал плиту, но низковато выйдет, хочется по-выше, а ещё же придётся верхний плодородный слой снимать, поэтому склоняюсь к ребристому или даже коробчатому фундаменту. Несущей способности грунта много мне не надо - дом всё-таки решили в 1 этаж, да и керамзитобетон не очень тяжёлый, промерзание там не более 20 см (хотя по старым советским нормативам 80).

Думаю снять верхний слой 20-30 см, выложить геотекстиль, засыпать песочком речным и разровнять с уплотнением. Затем легкая подготовительная стяжка - для выравнивая (в неё вроде бы даже арматуру не делают, хотя не уверен), поверх гидроизоляция праймером
а дальше вот уже диллема - даже если связать каркасы арматуры ширина 150-200мм х 400-600мм высоты и уложить их с шагом в метр, то надо ещё пустоты чем-то сформировать между этими каркасами и в идеале эти пустоты должны оказаться поверх арматуры (да ещё и с некоторым расстоянием от подготовки, но при этом сверху их тоже надо будет проармировать тонким слоем под 60-100мм стяжку) - думаю ППС плиты замонолитить в качестве пустот - теоретически можно будет такое залить в 1 заход с вибрированием.

Т.е. как бы с виду плита 400-600мм с мощным армированием каждые 1000-1200мм объемная структура единая и легким в остальных местах, при этом внутри примерно 50-70% объёма будет пенопласт (в не нагруженных местах) - т.е. по расходу бетона и арматуры - вполне сравнимо с плитой 200мм, но + куча относительно дешового пенопласта и работы больше.

Если как-то бы ещё заменить пенопласт на простой грунт/песок - будет ещё лучше, но тогда вместо легкой подготовки разумнее делать нечто более серьёзное с армированием и выносом арматуры в балки - в общем тут не хватает мне и теории и практического опыта.

0 #214 Иринa 22.02.2018 16:21

Цитата:

жаль, вообще просто пишут что в легких бетонах (керамзитобетон) плохая связь с арматурой - как с этим бороться? я так понимаю чем прочнее бетон и чем больше площадь поверхности арматуры - тем лучше будет связь, т.е. надо керамзитобетон с добавлением песка (а не только керамзит и цемент) и арматуру тонкую, но чаще

зачем с этим бороться? нужно просто учитывать в расчете и при конструировании. Понимаете, керамзитобетон - достаточно хороший стеновой материал со своим списком достоинств и недостатков. Как и любые другие материалы. Вот если бы вы захотели использовать его для монолитного перекрытия, я бы вас отговаривала, потому что
Цитата: