Приклад - розрахунок несучої здатності стін. Розрахункові опори кам'яних кладок. Визначення несучої здатності цегляних стін

У статті наведено приклад розрахунку несучої здатностіцегляної стіни триповерхової безкаркасної будівлі з урахуванням виявлених під час її огляду дефектів. Подібні розрахунки відносяться до категорії «перевірочних» і зазвичай виконуються в рамках детального візуально-інструментального обстеження будівель.

Несуча здатність центрально- і позацентрово - стислих кам'яних стовпів визначається на підставі даних про фактичну міцність матеріалів цегляної кладки(цегли, розчину) відповідно до розділу 4 .

Для обліку виявлених у ході обстеження дефектів формули СНиП вводиться додатковий понижувальний коефіцієнт, що враховує зниження несучої здатності кам'яних конструкцій(Ктр) залежно від характеру та ступеня виявлених пошкоджень за таблицями гл. 4 .

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

Перевіримо несучу здатність внутрішньої несучої кам'яної стіни 1-го поверху по осі «8» м/о «Б»-«В» на дію експлуатаційних навантажень з урахуванням виявлених у ході її обстеження дефектів та пошкоджень.

Початкові дані:

- Товщина стіни: dст = 0,38 м
- Ширина простінка: b = 1,64 м
- Висота простінка до низу плит перекриттів 1 поверху: H = 3,0 м
- Висота лежачого стовпа кладки: h = 6,5 м
— Площа збору навантажень від перекриттів та покриття: Sгр = 9,32 м2
— Розрахунковий опір кладки стиску: R=11,05 кг/см2

Під час огляду стіни по осі «8» зафіксовано такі дефекти та пошкодження (див. фото нижче): масове випадання розчину зі швів кладки на глибину понад 4 см; зсув (викривлення) горизонтальних рядів кладки по вертикалі до 3 см; множинні вертикально орієнтовані тріщини розкриттям 2-4 мм (в т.ч. по розчинних швах), що перетинають від 2 до 4 горизонтальних рядів кладки (до 2-х тріщин на 1 м стіни).

Пустошівка	Розтріскування цегли	Викривлення рядів кладки

За сукупністю виявлених дефектів (з урахуванням їх характеру, ступеня розвитку та площі поширення), відповідно до , несуча здатність розглянутого простінка повинна бути знижена не менш ніж на 30%. Тобто. коефіцієнт зниження несучої здатності простінка приймається рівним - Ктр = 0,7. Схема для збору навантажень на простінок наведена нижче на Рис.1.

РИС.1. Схема для збирання навантажень на простінок

I. Збір розрахункових навантажень на простінок

ІІ. Розрахунок несучої здатності простінка

(п. 4.1 СНіП II-22-81)

Кількісна оцінка фактичної несучої здатності цегляного центрально стисненого простінка (з урахуванням впливу виявлених дефектів) на дію розрахункової поздовжньої сили N, що додається без ексцентриситету, зводиться до перевірки виконання наступної умови (формула 10 ):

Nс=mg×φ×R×A×Kтр ≥ N(1)

Згідно з результатами випробувань міцності розрахунковий опір кладки стіни по осі «8» стиску становить R=11,05 кг/см2.
Пружна характеристика кладки згідно з п.9 Таблиці 15(К) дорівнює: α=500.
Розрахункова висота стовпа: l0=0,8×H=0,8×300=240 див.
Гнучкість елемента прямокутного суцільного перерізу: λh=l0/dст=240/38=6,31.
Коефіцієнт поздовжнього вигину φ при α=500і λh=6,31(Таблиця 18): φ=0,90.
Площа поперечного перерізустовпа (простінка): A=b×dст=164×38=6232 см2.
Т.к. товщина стіни, що розраховується, більше 30 см (dст=38 см), коефіцієнт mgприймається рівним одиниці: mg=1.

Підставивши отримані значення ліву частинуформули (1), визначимо фактичну несучу здатність центрально-стисненого неармованого цегляного простінка Nс:

Nс=1×0,9×11,05×6232×0,7=43 384 кгс

ІІІ. Перевірка виконання умови міцності (1)

[ Nc = 43384 кгс ] > [ N = 36340,5 кгс ]

Умову міцності виконано: несуча здатність цегляного стовпа Nсз урахуванням впливу виявлених дефектів виявилося більше значення сумарного навантаження N.

Список джерел:
1. СНиП II-22-81 * «Кам'яні та армокам'яні конструкції».
2. Рекомендації щодо посилення кам'яних конструкцій будівель та споруд. ЦНДІБК ім. Курченка, Держбуд.

У розрахунках кам'яних конструкцій можливі зниження міцності, пов'язані з природним розкидом механічних властивостей, обліковуються коефіцієнтом безпеки. Для всіх видів кам'яних кладок, що працюють на стиск (крім віброваної), приймається К = 2, а при розтягуванні К = 2,25. Розрахунковий опір R, що приймається в розрахунках конструкцій:

Обставини, які не беруться до уваги безпосередньо при встановленні розрахункових характеристик, але можуть вплинути на несучу здатність або деформативність конструкції, враховуються коефіцієнтами умов роботи, тобто розрахункові опори множать на відповідні коефіцієнти. Так, при розрахунку міцності кам'яних та армокам'яних конструкцій площею перерізу 0,3 м2 та менше, розрахунковий опір кладки множать на коефіцієнт 0,8; при розрахунку кладки на стиск при навантаженнях, які будуть прикладені після твердіння розчину більше одного року, коефіцієнт дорівнює 1,1.

Зовнішні несучі стіни повинні бути, як мінімум, розраховані на міцність, стійкість, місцеве зминання та опір теплопередачі. Щоб дізнатися, якою товщиною має бути цегляна стіна, потрібно зробити її розрахунок.

Несучими називаються стіни, які сприймають навантаження від плит, що спираються на них, перекриттів, покриттів, балок і т.д.

Також слід врахувати марку цеглини за морозостійкістю. Так як кожен будує будинок для себе, як мінімум на сто років, то при сухому та нормальному вологому режимі приміщень приймається марка (МРЗ) від 25 і вище.

При будівництві будинку, котеджу, гаража, хоз.построек та інших споруд з сухим і нормальним вологим режимом рекомендується застосовувати для зовнішніх стін пустотіла цегла, так як його теплопровідність нижче, ніж у повнотілого. Відповідно, при теплотехнічному розрахунку товщина утеплювача вийде менше, що заощадить грошові коштипри його купівлі. Повнотілу цеглу для зовнішніх стін необхідно застосовувати лише за необхідності забезпечення міцності кладки.

Армування цегляної кладки допускається тільки в тому випадку, коли збільшення марки цегли і розчину не дозволяє забезпечити необхідну здатність, що несе.

Приклад розрахунку цегляної стінки.

Несуча здатність цегляної кладки залежить від багатьох факторів - від марки цегли, марки розчину, наявності прорізів та їх розмірів, від гнучкості стін і т.д. Розрахунок несучої здатності починається з визначення розрахункової схеми. При розрахунку стін на вертикальні навантаження стіна вважається опертою на шарнірно-нерухомі опори. При розрахунку стін на горизонтальні навантаження (вітрові) стіна вважається жорстко защемленою. Важливо не плутати ці схеми, оскільки епюри моментів будуть різними.

Перед будівництвом будинку важливо грамотно запроектувати його несучі конструкції. Розрахунок навантаження на фундамент дозволить забезпечити надійність опор під будівлю. Його проводять перед підбором фундаменту після визначення характеристик ґрунту.

Найголовніший документ щодо ваги конструкцій будинку — СП «Навантаження та впливу». Саме він регламентує, які навантаження припадають на фундамент та як їх визначити. За цим документом можна розділити навантаження на такі типи:

• постійні;
• тимчасові.

Тимчасові у свою чергу поділяються на тривалі та короткочасні. До постійних відносять ті, які не зникають під час експлуатації будинку (вага стін, перегородок, перекриттів, покрівлі, фундаменту). Тимчасові тривалі – це маса меблів та обладнання, короткочасні – сніг та вітер.

Постійні навантаження

• розміри елементів будинку;
• матеріал, з якого вони виготовлені;
• коефіцієнти надійності із навантаження.

Тип конструкції	Маса
Стіни
З керамічного та силікатного повнотілої цеглитовщиною 380 мм (1,5 цегли)	684 кг/м 2
Те ж товщиною 510 мм (2 цеглини)	918 кг/м 2
Те ж товщиною 640 мм (2,5 цегли)	1152 кг/м 2
Те ж товщиною 770 мм (3 цеглини)	1386 кг/м 2
З керамічної порожнистої цегли товщиною 380 мм	532 кг/м 2
Те ж саме 510 мм	714 кг/м 2
Те саме 640 мм	896 кг/м 2
Те саме 770 мм	1078 кг/м 2
З силікатної пустотілої цегли товщиною 380 мм	608 кг/м 2
Те ж саме 510 мм	816 кг/м 2
Те саме 640 мм	1024 кг/м2
Те саме 770 мм	1232 кг/м 2
З бруса (сосна) завтовшки 200 мм	104 кг/м2
Те ж товщиною 300 мм	156 кг/м2
Каркасні з утепленням товщиною 150 мм.	50 кг/м2
Перегородки та внутрішні стіни
З керамічного та силікатної цегли(повнотілого) товщиною 120 мм	216 кг/м 2
Те ж товщиною 250 мм	450 кг/м 2
З керамічної цеглипорожнистого товщиною 120 мм (250 мм)	168 (350) кг/м 2
З силікатної цегли пустотілої товщиною 120 мм (250 мм)	192 (400) кг/м 2
З гіпсокартону 80 мм без утеплювача	28 кг/м 2
З гіпсокартону 80 мм із утеплювачем	34 кг/м2
Перекриття
Залізобетонні суцільні товщиною 220 мм з цементно-піщаною стяжкою 30 мм	625 кг/м 2
Залізобетонні з пустотних плит 220 мм із стяжкою 30 мм	430 кг/м 2
Дерев'яне по балках висотою 200 мм за умови укладання утеплювача щільністю не більше 100 кг/м 3 (при менших значеннях забезпечується запас по міцності, оскільки самостійні розрахункине мають високої точності) з укладанням як підлогового покриттяпаркету, ламінату, лінолеуму або ковроліну	160 кг/м2
Покрівля
З покриттям з керамічної черепиці	120 кг/м2
З бітумної черепиці	70 кг/м 2
З металевої черепиці	60 кг/м2

• глибина промерзання ґрунту;
• рівень розташування ґрунтових вод;
• наявність підвалу.

При заляганні на ділянці великоуламкових та піщаних ґрунтів(Середній, великий) можна не поглиблювати підошву будинку на величину промерзання. Для глин, суглинків, супісків та інших нестійких підстав, необхідна закладка на глибину промерзання ґрунту зимовий період. Визначити її можна за формулою у СП «Підстави та фундаменти» або за картами у СНіП «Будівельна кліматологія» (цей документ зараз скасовано, але в приватному будівництві може бути використаний для ознайомлення).

При визначенні залягання підошви фундаменту будинку важливо контролювати, щоб вона була на відстані не менше 50 см від рівня грунтових вод. Якщо в будівлі передбачений підвал, то відмітка підстави приймається на 30-50 см нижче за відмітку підлоги приміщення.

Визначившись із глибиною промерзання, потрібно підібрати ширину фундаменту. Для стрічкового та стовпчастого її приймають залежно від товщини стіни будівлі та навантаження. Для плитного призначають так, щоб опорна частина виходила за межі зовнішніх стін на 10 см. Для паль перетин призначається розрахунком, а ростверк підбирається в залежності від навантаження та товщини стін. Можна скористатися рекомендаціями щодо визначення з таблиці нижче.

Тип фундаменту	Спосіб визначення маси
Стрічковий залізобетонний	Помножують ширину стрічки на її висоту та протяжність. Отриманий обсяг потрібно перемножити на густину залізобетону - 2500 кг/м 3 . Рекомендуємо: .
Плитний залізобетонний	Помножують ширину та довжину будівлі (до кожного розміру додають по 20 см на виступи на межі зовнішніх стін), далі виконують множення на товщину та щільність залізобетону. Рекомендуємо: .
Стовпчастий залізобетонний	Площа перерізу множать на висоту та щільність залізобетону. Отримане значення необхідно помножити на кількість опор. При цьому обчислюють масу ростверку. Якщо елементи фундаменту мають розширення, його також необхідно врахувати в розрахунках обсягу. Рекомендуємо: .
Палевий буронабивний	Те саме, що й у попередньому пункті, але треба врахувати масу ростверку. Якщо ростверк виготовляється із залізобетону, його обсяг перемножують на 2500 кг/м 3 , якщо з деревини (сосни), то 520 кг/м 3 . При виготовленні ростверку з металопрокату потрібно ознайомитись із сортаментом або паспортом на вироби, в яких вказується маса одного погонного метра. Рекомендуємо: .
Палевий гвинтовий	Для кожної палі виробник вказує масу. Потрібно помножити кількість елементів і додати масу ростверку (див. попередній пункт). Рекомендуємо: .

У цьому розрахунок навантаження фундамент не закінчується. Для кожної конструкції в масі необхідно врахувати коефіцієнт надійності навантаження. Його значення для різних матеріалівнаведено у СП «Навантаження та впливи». Для металу він дорівнюватиме 1,05, для дерева — 1,1, для залізобетону та армокам'яних конструкцій заводського виробництва — 1,2, для залізобетону, який виготовляється безпосередньо на будмайданчику — 1,3.

Тимчасові навантаження

Найпростіше тут розібратися з корисною. Для житлових будівельвона дорівнює 150 кг/м2 (визначається виходячи із площі перекриття). Коефіцієнт надійності в цьому випадку дорівнюватиме 1,2.

Снігова залежить від району будівництва. Щоб визначити сніговий район, знадобиться СП «Будівельна кліматологія». Далі за номером району знаходять величину навантаження у СП «Навантаження та впливи». Коефіцієнт надійності дорівнює 1,4. Якщо ухил покрівлі понад 60 градусів, то снігове навантаженняне враховують.

Визначення значення для розрахунку

При розрахунку фундаменту будинку потрібно не загальна його маса, а те навантаження, яке припадає на певну ділянку. Дії тут залежать від типу опорної конструкціїбудівлі.

Тип фундаменту	Дії під час розрахунку
Стрічковий	Для розрахунку стрічкового фундаменту по несучій здатності потрібне навантаження на погонний метр, Виходячи з неї розраховується площа підошви для нормальної передачі маси будинку на основу, виходячи з несучої здатності грунту ( точне значеннянесучої здатності ґрунту можна дізнатися лише за допомогою геологічних вишукувань). Отриману у збиранні навантажень масу потрібно розділити на довжину стрічки. При цьому враховуються і фундаменти під внутрішні стіни, що несуть. Це найпростіший спосіб. Для більш докладного обчисленняпотрібно скористатися методом вантажних площ. Для цього визначають площу, з якої передається навантаження на певну ділянку. Це трудомісткий варіант, тому при будівництві приватного будинку можна скористатися першим, більш простим способом.
Плитний	Потрібно знайти масу, що припадає на кожен квадратний метрплити. Знайдене навантаження ділять на площу фундаменту.
Стовпчастий та пальовий	Зазвичай у приватному домобудуванні заздалегідь задають перетин паль і потім підбирають їхню кількість. Щоб розрахувати відстань між опорами з урахуванням обраного перерізу та несучої здатності ґрунту, потрібно знайти навантаження, як у випадку з стрічковим фундаментом. Ділять масу будинку на довжину несучих стін, під які будуть встановлені палі. Якщо крок фундаментів вийде занадто великим або маленьким, перетин опор змінюють і виконують розрахунок заново.

Приклад виконання обчислень

Найзручніше збір навантажень на фундамент будинку робити в табличній формі. Приклад розглянуто для таких вихідних даних:

• будинок двоповерховий, висота поверху 3 м із розмірами у плані 6 на 6 метрів;
• фундамент стрічковий залізобетонний монолітний шириною 600 мм та висотою 2000 мм;
• стіни з цегли повнотілої товщиною 510 мм;
• перекриття монолітні залізобетонні товщиною 220 мм із цементно-піщаною стяжкою товщиною 30 мм;
• покрівля вальмова (4 скати, отже, зовнішні стіни з усіх боків будинку будуть однаковою висоти) з покриттям із металевої черепиці з ухилом 45 градусів;
• одна внутрішня стінапосередині будинку із цегли товщиною 250 мм;
• Загальна довжина гіпсокартонних перегородокбез утеплення завтовшки 80 мм 10 метрів.
• сніговий район будівництва ll, навантаження 120 кг/м2 покрівлі.

Визначення навантаження	Коефіцієнт надійності	Розрахункове значення, тонн
Фундамент 0,6 м * 2 м * (6 м * 4 + 6 м) = 36 м 3 - об'єм фундаменту 36 м 3 *2500 кг/м 3 = 90 000 кг = 90 тонн	1,3	117
Зовнішні стіни 6 м * 4 шт = 24 м - протяжність стін 24 м * 3 м = 72 м 2 -площа в межах одного поверху (72 м 2 * 2) * 918 кг/м 2 - 132192 кг = 133 тонни - маса стін двох поверхів	1,2	159,6
Внутрішні стіни 6 м * 2 шт * 3 м = 36 м 2 площа стін протягом двох поверхів 36 м 2 * 450 кг/м 2 = 16 200 кг = 16,2 тонн - маса	1,2	19,4
Перекриття 6 м * 6 м = 36 м 2 - площа перекриттів 36 м 2 *625 кг/м 2 = 22500 кг = 22,5 тонн - маса одного перекриття 22,5 т * 3 = 67,5 тонн - маса підвального, міжповерхового та горищного перекриттів	1,2	81
Перегородки 10 м * 2,7 м (тут береться не висота поверху, а висота приміщення) = 27 м 2 - площа 27 м 2 * 28 кг/м 2 = 756 кг = 0,76 т	1,2	0,9
Покрівля (6 м * 6 м) / cos 45ᵒ (кута нахилу покрівлі) = (6 * 6) / 0,7 = 51,5 м 2 - площа покрівлі 51,5 м 2 * 60 кг/м 2 = 3090 кг - 3,1 тонн - маса	1,2	3,7
Корисне навантаження 36м 2 * 150 кг/м 2 * 3 = 16200 кг = 16,2 тонн (площа перекриттів та їх кількість взяті з попередніх розрахунків)	1,2	19,4
Снігова 51,5 м 2 * 120 кг/м 2 = 6180 кг = 6,18 тонн (площу покрівлю взято з попередніх розрахунків)	1,4	8,7

Щоб зрозуміти приклад, цю таблицю необхідно дивитися разом із тією, у якій наведено маси конструкцій.

Далі необхідно скласти усі отримані значення. Разом навантаження для даного прикладуна фундамент з урахуванням власної ваги 409,7 тонн. Щоб знайти навантаження на один погонний метр стрічки, необхідно розділити отримане значення на протяжність фундаменту (в першому рядку таблиці в дужках): 409,7 тонн /30 м = 13,66 т/м.п. Це значення беруть до розрахунку.

При знаходженні маси будинку важливо виконувати дії уважно. Найкраще приділити цьому етапу проектування достатньо часу. Якщо зробити помилку в цій частині розрахунків, потім, можливо, доведеться переробляти весь розрахунок за несучою здатністю, а це додаткові витратичасу та сил. Після завершення збору навантажень рекомендується перевірити його ще раз, для виключення помилок і неточностей.

Порада! Якщо вам потрібні підрядники, є дуже зручний сервісз їхнього підбору. Просто надішліть у формі нижче докладний описробіт які потрібно виконати та до вас на пошту прийдуть пропозиції з цінами від будівельних бригадта фірм. Ви зможете переглянути відгуки про кожну з них та фотографії з прикладами робіт. Це БЕЗКОШТОВНО і ні до чого не зобов'язує.