Кирпичная стена 250 мм несущая: Кирпичная стена 250 мм несущая. о минимальной толщине несущих кирпичных стен

27.11.202216.11.2022 alexxlab 0 Комментариев

Содержание

О минимальной толщине несущих кирпичных стен [техническая экспертиза зданий и сооружений]

В.В. Габрусенко

Нормы проектирования (СНиП II-22-81) разрешают принимать минимальную толщину несущих каменных стен для кладки I группы в пределах от 1/20 до 1/25 высоты этажа. При высоте этажа до 5 м в эти ограничения вполне вписывается кирпичная стена толщиной всего 250 мм (1 кирпич), чем и пользуются проектировщики — особенно часто в последнее время.

С точки зрения формальных требований, проектировщики действуют на вполне законном основании и энергично сопротивляются, когда кто-то пытается их намерениям препятствовать.

Между тем тонкие стены наиболее сильно реагируют на всевозможные отклонения от проектных характеристик. Причем даже на такие, которые официально допустимы Нормами правил производства и приемки работ (СНиП 3.03.01-87). В их числе: отклонения стен по смещению осей (10 мм), по толщине (15 мм), по отклонению на один этаж от вертикали (10 мм), по смещению опор плит перекрытия в плане (6…8 мм) и пр.

К чему приводят эти отклонения, рассмотрим на примере внутренней стены высотой 3,5 м и толщиной 250 мм из кирпича марки 100 на растворе марки 75, несущей расчетную нагрузку от перекрытия 10 кПа (плиты пролетом по 6 м с обеих сторон) и веса вышележащих стен. Стена рассчитана на центральное сжатие. Её расчетная несущая способность, определенная по СНиП II-22-81, составляет 309 кН/м.

Допустим, что нижняя стена смещена от оси на 10 мм влево, а верхняя стена — на 10 мм вправо (рисунок). Кроме того, на 6 мм вправо от оси смещены плиты перекрытия. То есть, нагрузка от перекрытия N₁ = 60 кН/м приложена с эксцентриситетом 16 мм, а нагрузка от вышележащей стены N₂ — с эксцентриситетом 20 мм, тогда эксцентриситет равнодействующей составит 19 мм. При таком эксцентриситете несущая способность стены снизится до 264 кН/м, т.е. на 15%. И это — при наличии всего двух отклонений и при условии, что отклонения не превышают допустимые Нормами значения.

Схема действия усилий на стену при допустимых отклонениях

Если добавить сюда несимметричное нагружение перекрытий временной нагрузкой (справа больше, чем слева) и «допуски», которые позволяют себе строители, — утолщение горизонтальных швов, традиционно плохое заполнение вертикальных швов, некачественная перевязка, искривление или наклон поверхности, «подмолаживание» раствора, чрезмерное использование половняка и т. д. и т. п., — то несущая способность может снизиться еще не менее чем на 20…30%. В итоге перегрузка стены превысит величину 50…60%, за которой начинается необратимый процесс разрушения. Процесс этот проявляется не всегда сразу, бывает — спустя годы после завершения строительства. Причем надо иметь в виду, что чем меньше сечение (толщина) элементов, тем сильнее отрицательное влияние перегрузок, поскольку с уменьшением толщины уменьшается возможность перераспределения напряжений в пределах сечения за счет пластических деформаций кладки.

Если добавить ещё неравномерные деформации оснований (вследствие замачивания грунтов), чреватые поворотом подошвы фундамента, «зависанием» наружных стен на внутренних несущих стенах, образованием трещин и снижением устойчивости, то речь уже пойдет не просто о перегрузке, а о внезапном обрушении.

Сторонники тонких стен могут возразить, что для всего этого нужно слишком большое сочетание дефектов и неблагоприятных отклонений. Ответим им: подавляющее большинство аварий и катастроф в строительстве происходит именно тогда, когда в одном месте и в одно время собирается несколько негативных факторов — в этом случае «слишком много» их не бывает.

Несущая способность кирпичной кладки, пример расчета кирпичной стены, какой толщины должна быть кирпичная стена

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.

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 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 P₁=1,8т и вышележащих этажей G=G_п+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 Gсчитается 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 e_ν=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 кл_{адки внецентренно сжатого элемента определяется по формуле:}

N ≤ m_gφ₁R A_cω

Коэффициенты m_g 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

— A_c — площадь сжатой части сечения, определяется по формуле:

A — площадь поперечного сечения. Так как сбор нагрузок считали на 1 пог. метр, то и площадь поперечного сечения определяем от одного метра стены A = L * h = 1 * 0,25 = 0,25 м

A_c= 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.

← Предыдущая Следующая →

Статья была для Вас полезной?

Оставьте свой отзыв в комментарии

Как рассчитать несущую способность кирпичной стены?

Предполагается, что прочность кирпично-ферроцементной композитной стены может быть определена простым добавлением компонента прочности кирпича к компоненту ферроцемента. Проще говоря, предельная нагрузка Pu определяется следующим выражением: Pu = P1 + P2 (1) , где: P1 : несущая способность кирпичной стены.

Сколько может весить кирпичная стена?

Вес кирпичной стены на квадратный фут

Для кирпичной стены толщиной 230 мм или 9 дюймов их вес должен составлять 41 кг или 90 фунтов на квадратный фут , а для кирпичной стены толщиной 100 мм или 4 дюйма их вес должен составлять 18 кг или 40 фунтов на квадратный фут.

Какой вес может выдержать пустотелая кирпичная стена?

В среднем шлакоблоки могут выдержать не менее 1700 фунтов . Однако, в зависимости от размера блока и отверстий, шлакоблок может выдержать более 1700 фунтов.

Насколько прочна кирпичная стена?

Это связано с тем, что средний бетонный блок может выдерживать давление 3500 фунтов на квадратный дюйм, а средний кирпич должен выдерживать около 3000 фунтов на квадратный дюйм .

Содержание страницы

Являются ли кирпичи несущими?

Все кирпичные стены являются одним из двух. Несущие стены являются неотъемлемой частью конструкции здания . Они несут вес здания и поэтому должны соблюдать правила, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии.

Какова прочность каменной кладки на сжатие?

Минимальная средняя чистая прочность на сжатие по ASTM C90 в редакции 2014 года составляет 2000 нетто psi . Предыдущие выпуски C90 указывали 1900 чистых фунтов на квадратный дюйм. f’ _м , заданная прочность кладки на сжатие, является значением, используемым при расчете каменной стены.

Какой вес выдерживает стена?

Точный вес, который может выдержать гипсокартон, зависит от того, где и как установлен груз. Тонкий гвоздь в полом гипсокартоне оставит на полу даже легкую фоторамку, но используйте правильное оборудование и технику, и ваш вертикальный гипсокартон сможет удержать целых 100 фунтов .

Может ли одинарная кирпичная стена быть несущей?

Что такое несущая стена? Стены, которые поддерживают балки перекрытия или другие стены выше, являются несущими. Ниша для кровати, стены коридора и другие стены, идущие параллельно задней и передней стенам многоквартирного дома, обычно являются несущими. Несущими могут быть как кирпичные, так и деревянные каркасные стены .

Какой вес может выдержать стена?

Вес, который может выдержать гипсокартон, зависит от того, что используется для подвешивания объекта и угла, под которым он крепится к стене. Будет важно найти стержни в стене, которые представляют собой деревянный блок 2 × 4. Если вы используете соответствующее оборудование, вы можете повесить до 100 фунтов !

Какой вес можно повесить на бетонную стену?

Стандарты. В соответствии со стандартами, опубликованными в 2003 году ASTM, некоммерческой организацией по международным строительным стандартам, все бетонные блоки должны выдерживать не менее 1700 фунтов веса на квадратный дюйм (PSI) .

Насколько прочна бетонная стена?

Подвесные плиты, балки и фермы (которые часто встречаются в мостах) требуют от 3500 до 5000 фунтов на квадратный дюйм. Традиционные бетонные стены и колонны, как правило, имеют толщину от от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм , в то время как для дорожного покрытия требуется от 4000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Как повесить тяжелый предмет на кирпичную стену?

Если вам нужно повесить тяжелые предметы или убедиться, что предмет надежно закреплен на стене, используйте ввинчивающиеся анкерные крюки . Все, что вам нужно сделать, это предварительно просверлить отверстия в растворе или кирпиче, а затем вкрутить анкерный крюк. Вы также можете использовать анкеры, которые прикрепляются к стене или крепятся к ней, но они лучше всего подходят только для легких предметов.

Прочна ли одинарная кирпичная стена?

Короче говоря, вы можете строить кирпичную стену с постоянной скоростью 5 футов в день без проблем . Как только вы подниметесь примерно на 7 футов, вам потребуются дополнительные системы поддержки и прочный фундамент, чтобы кирпичная стена была безопасной и прочной. Возведение кирпичной стены — задача не из легких.

Почему кирпичные стены такие прочные?

Почему кирпич такой прочный? При обжиге при чрезвычайно высоких температурах частицы глины сплавляются вместе, образуя сверхпрочную связь, которая превращает глиняные кирпичи в метаморфические породы . Глиняный кирпич прочнее бетона и многих других строительных материалов.

Как сделать кирпичную стену прочнее?

Для предотвращения обрушения каменных стен при землетрясении в новом строительстве целесообразно применять стены из армированного кирпича. Существующие каменные стены также можно усилить с помощью , установив железобетонные кожухи с одной или обеих сторон стен .

Кирпичи могут быть конструкционными?

Однако в системе конструкционной кирпичной стены кирпич служит как конструктивной системой, так и внешней отделкой облицовки (см. Деталь А). Использование кирпича как для внешней отделки здания, так и для его конструкции позволяет извлечь выгоду из прочности кирпичной кладки, привлекательного внешнего вида и других неотъемлемых качеств.

Являются ли наружные кирпичные стены несущими?

Полнотелые кирпичные стены, напротив, состоят из двух слоев кирпича, которые крепятся друг к другу в процессе строительства. Эти стены являются несущими и вместе образуют наружную стену дома.

Как поддерживать кирпичную стену?

Поддержка кирпичной кладки в основании стены

Какова минимальная прочность кирпича на сжатие?

Минимальная прочность на сжатие кирпича 1 класса 105 кг/см2 . Кирпич 2 класса 75 кг/см2.

Удерживает ли кирпич влагу?

Факты о кирпичной стене

Кирпичные стены никогда не бывают водонепроницаемыми. Кирпичи и раствор способны поглощать большое количество влаги различными способами и должны дышать, чтобы удалить эту влагу . Вода может проникнуть через крошечные трещины между кирпичами и раствором.

Какова прочность кирпича на сжатие в фунтах на квадратный дюйм?

Как правило, прочность на сжатие или прочность на раздавливание кирпича находится в диапазоне от 1000 фунтов на квадратный дюйм до 1500 фунтов на квадратный дюйм. кирпичи второго класса, их прочность на сжатие составляет около 996 фунтов на квадратный дюйм, …

Какой вес может выдержать шуруп в кирпиче?

В общем, винт может удерживать 80-100 фунтов . На вес, который может удерживать винт, могут влиять несколько факторов.

Какой вес может выдержать стена без стойки?

Какой вес может выдержать гипсокартон без стойки? Обычно около 20 фунтов . Для тяжелых предметов вам, возможно, придется согнуть их вдвое или повесить на шпильку. С дешевым пластиковым настенным анкером, который входит в комплект большинства продуктов, гипсокартон может удерживать около 20 фунтов.

Сколько может выдержать стена 2×4?

A 2×4 может выдерживать до 1000 фунтов по вертикали . Этот размерный пиломатериал является наиболее распространенным материалом, используемым для каркаса внутренних и наружных стен дома. При использовании в качестве стеновых стоек 2×4 обычно группируются для создания стены на расстоянии 16 дюймов друг от друга.

Как укрепить одинарную кирпичную стену?

Для усиления одинарной кирпичной стены вы можете использовать железобетонные оболочки и структурную перемычку из стеклопластика . Если вы не знаете, как выполняется процесс перепрофилирования железобетонных оболочек и конструкций из стеклопластика, см. ниже.

Является ли кирпичная стена структурной?

Несущие стены: Массивные каменные стены являются несущими стенами. Кирпичные облицовочные стены крепятся к несущим опорным стенам и не являются несущими .

Как определить, является ли кирпичная стена структурной?

Самый быстрый способ определить, является ли ваша стена несущей или нет!

Какой вес могут удерживать 2 винта?

Два винта могут удерживать 160-200 фунтов . Три винта могут удерживать 240-300 фунтов. Вот как использовать искатель шипов, чтобы найти центр для достижения наилучших результатов. Вы можете удвоиться таким образом, потому что сам шип может выдержать несколько сотен фунтов.

Как повесить 10-фунтовую картину на гипсокартон?

Все о стенах: как повесить тяжелую картину на гипсокартон

Может ли гипсокартон выдержать 20 фунтов?

Тонкий гипсокартон выдержит от 1,2 до 1,6 фунтов на квадратный фут без какой-либо поддержки. Более толстый гипсокартон выдержит 1,5–2,1 фунта на квадратный фут без дополнительной поддержки . Сдвиг и растяжение влияют на поддерживаемый вес.

Какой груз можно повесить на стену из шлакоблоков?

Для безопасного удержания тяжелых предметов на стене из шлакоблоков, использовать несколько якорей с общим рейтингом на 400 процентов выше, чем вес объекта . Например, 2 анкера, рассчитанные на 100 фунтов. может безопасно удерживать предмет весом 50 фунтов.

Какой вес может выдержать кирпичная колонна?

Сила колонны определяется ее самым слабым местом. Это означает, что он может выдерживать давление не менее 2000 фунтов на верхнюю пластину и 1000 фунтов на нижнюю пластину .

Бетонная стена прочнее кирпичной?

Основное различие между обеими стенами заключается в прочности на сжатие . Эта прочность является свойством любого материала выдерживать давление. Судя по материалам, глиняные кирпичи, а также бетонные кирпичи завершены, бетонные кирпичи имеют большую дополнительную прочность на сжатие.

Какой вес может выдержать бетон?

Несущая способность свободно опертых бетонных плит.

Толщина (мм)	Собственный вес (кг/м2)	Total Load
kN/m2
100	240	7.26
125	300	7. 85
150	360	8.44

Как армировать бетонные стены?

Как армировать бетонные стены?

Способы усиления бетонных стен.
Бетонная оболочка.
Замена бетона.
Модернизация стальными материалами.
Модернизация с использованием сплавов с памятью формы (SMA)
Использование ламинатов FRP.

Можно ли вешать тяжелые предметы на кирпич?

Крепление тяжелых предметов к кирпичу сложнее, чем к дереву или гипсокартону ; к голому кирпичу нельзя просто что-то прибить или приклеить. Для просверливания кирпича требуются специальные сверла, а анкеры для бетонных гильз необходимы для расширения внутри кирпича и служат прочной и долговечной опорой.

Работают ли зажимы для кирпичей?

Зажим для кирпича

Вам нужны дюбели для кирпича?

Если вы хотите закрепить что-либо на кирпичной или бетонной стене, гипсокартоне или другой твердой поверхности (кроме дерева), вам обязательно понадобятся дюбели . Они обеспечивают прочное сцепление с твердыми материалами или закрепляются в полых материалах или панелях.

Какой высоты может быть кирпичная стена?

Безопасная высота для стен разной толщины

*Зона 1 толщина стенки**	Зона 1 макс. высота	Зона 2 макс. height
1 Brick	1450mm	1300mm
1½ Brick	2400mm	2175mm
100mm Block	450mm	400mm
200mm Block	1050mm	925mm

Кирпич прочнее стали?

Нет никаких сомнений в том, что кирпич является прочным материалом, но сталь считается одним из самых прочных и долговечных строительных материалов на рынке .

Какой высоты можно построить кирпичную стену без разрешения на строительство?

Возведение нового забора, стены или ворот не требует разрешения на планировку, если: они будут ниже 1 метра в высоту и будут находиться рядом с дорогой, используемой транспортными средствами (или пешеходной дорожкой такой дороги), или ниже 2 метров в другом месте .

Кирпич прочнее бетона?

Бетонные блоки должны иметь минимальную прочность на сжатие 1900 фунтов на квадратный дюйм, но прочность многих блоков значительно превышает этот предел. Если мы измеряем прочность в фунтах на квадратный дюйм, бетонных блоков превосходят кирпичей. Первый может выдерживать 3500 фунтов на квадратный дюйм, в то время как предел кирпича находится на уровне 3000 фунтов на квадратный дюйм.

Каковы недостатки кирпича?

Недостатки кирпича

Длительное строительство.
Нельзя использовать в зонах повышенной сейсмичности.
Поскольку кирпичи легко впитывают воду, поэтому при отсутствии контакта с воздухом они вызывают флуоресценцию.
Очень низкая прочность на растяжение.
На шероховатых поверхностях кирпичей может образоваться плесень, если их не очистить должным образом.
Очистка кирпичных поверхностей — тяжелая работа.

Кирпичный дом прочнее деревянного?

Будучи легким и гибким материалом, древесина лучше подходит для сейсмоопасных районов . Причина этого в том, что сила землетрясения пропорциональна массе конструкции, а высокое соотношение прочности и веса дерева позволяет материалу выдерживать сейсмическую активность намного лучше, чем кирпич.

Как укрепить слабую кирпичную стену?

Наиболее известные методы усиления: частичная и общая перекладка стены, стальные анкерные балки, инъекция под низким или высоким давлением, усиление стальных стержней, уложенных в стыки стен, или усиление с использованием стальных и бетонных элементов. .

Какой самый распространенный способ армирования кирпичной кладки?

Армирование кирпичных стен

Наиболее распространенной горизонтальной арматурой каменной стены является проволочная лестница или ферма из оцинкованной стали, уложенная в растворе между рядами кирпича или блоков .

Как починить шаткую кирпичную стену?

Ремонт поврежденной кирпичной стены

КОНСТРУКЦИЯ НЕСУЩЕЙ БЕТОННОЙ КЛАДНОЙ СТЕНЫ

ТЭК 14-05А

ВВЕДЕНИЕ

Конструктивное проектирование зданий требует учета различных конструкционных нагрузок: постоянных и временных нагрузок, нагрузок от ветра, землетрясений, бокового давления грунта, бокового давления жидкости, а также сил, вызванных температурными движениями, ползучести, усадки и дифференциальные движения. Поскольку любая нагрузка может действовать одновременно с другой, проектировщик должен учитывать, как эти различные нагрузки взаимодействуют со стеной. Например, осевая нагрузка может компенсировать растяжение из-за поперечной нагрузки, тем самым увеличивая способность к изгибу, и, если она действует эксцентрично, также может увеличить момент на стене. Строительные нормы и правила диктуют, какие сочетания нагрузок следует учитывать, и требуют, чтобы конструкция была спроектирована таким образом, чтобы выдерживать самые серьезные сочетания нагрузок.

Вспомогательные средства проектирования в этом TEK охватывают комбинированное осевое сжатие или осевое растяжение и изгиб, как определено с использованием расчетных положений о допустимых напряжениях Строительных норм и правил для каменных конструкций (ссылка 1). Данные в этом TEK относятся к железобетонным каменным стенам толщиной 8 дюймов (203 мм) с указанной прочностью на сжатие, f’ _м , 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа) и максимальной высотой стены 20 футов ( 6,1 м) (более высокие стены можно оценить с помощью компьютерного программного обеспечения NCMA (ссылка 3) или других инструментов проектирования). Предполагается, что арматурные стержни расположены в центре стены, и включены стержни размеров 4, 5, 6, 7 и 8.

ДИАГРАММЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ И ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА

Доступно несколько подходов к расчету комбинированного осевого сжатия и изгиба, чаще всего с использованием компьютерных программ для выполнения необходимых итерационных расчетов или с использованием диаграмм взаимодействия для графического определения необходимой арматуры для заданных условий. Диаграммы взаимодействия осевой нагрузки и изгибающего момента учитывают взаимодействие момента и осевой нагрузки на расчетную несущую способность армированной (или неармированной) каменной стены.

Рисунок 1—Диаграмма взаимодействия полной осевой нагрузки и изгибающего момента (сноска 2), пунктирная рамка обозначает область, показанную на рисунках с 3 по 7

Области диаграммы взаимодействия

Ниже рассматриваются различные области диаграммы взаимодействия. На рис. 2 показана типичная диаграмма взаимодействия армированной каменной стены, подвергаемой комбинированной осевой нагрузке и изгибающему моменту. Можно выделить три отдельные области (I, II и III), каждая из которых имеет очень разные характеристики и поведение.

Область I представляет диапазон условий, соответствующих секции без трещин. То есть у стены нет тенденции к растяжению, поэтому расчет определяется прочностью кладки на сжатие. Поскольку Строительные нормы и правила для каменных конструкций (ссылка 1) разрешают арматурной стали выдерживать допустимое напряжение сжатия только в том случае, если она связана сбоку, и поскольку это обычно непрактично, арматурной сталью просто пренебрегают.

Область II характеризуется растрескиванием в сечении, но арматурная сталь остается подверженной деформациям сжатия. Следовательно, в области II, как и в области I, арматурная сталь не учитывается, т. е. размер и расположение арматурной стали не имеют значения. Поскольку сечение имеет трещины, свойства поперечного сечения изменяются при изменении эксцентриситета.

Область III соответствует значениям 0 ≤ k ≤ 1 (натяжение определяет конструкцию). Это единственная область, где арматурная сталь влияет на пропускную способность сечения.

Допустимая нагрузка также может быть ограничена гибкостью стены, если эксцентриситет достаточно мал, а гибкость достаточно велика. Горизонтальная линия, показанная на рисунке 2 в области I, иллюстрирует влияние этого верхнего предела на диаграмму взаимодействия.

Полное обсуждение диаграмм взаимодействия, включая основные уравнения для различных регионов, включено в Таблицы расчета бетонной кладки (ссылка 2).

Рисунок 2—Схема взаимодействия полностью залитой цементом армированной стены с тремя участками

Рисунки с 3 по 7

На рисунках с 3 по 7 представлены диаграммы взаимодействия осевой нагрузки и изгибающего момента для арматурных стержней размеров № 4, 5, 6, 7 и 8, соответственно, которые можно использовать для помощи в проектировании как полностью, так и частично залитых раствором 8-дюймовых (203 мм) монолитных стен из бетонной кладки. Вместо полной диаграммы взаимодействия показана только часть, обведенная пунктирной рамкой на рисунке 1. С арматурной сталью, расположенной в центре стены, прочность стены будет одинаковой как при положительном, так и при отрицательном моменте одинаковой величины. Поэтому, хотя отрицательные моменты не показаны, для этих условий можно использовать цифры.

Эта область диаграммы взаимодействия охватывает большинство приложений проектирования. Условия за пределами этой области можно определить с помощью таблиц расчета бетонной кладки (ссылка 2). Каждая линия на диаграмме представляет собой разное расстояние между арматурными стержнями, включенное с шагом 8 дюймов (203 мм). Строительные нормы и правила

для каменных конструкций (ссылка 1) допускают увеличение допустимых напряжений на ⅓, когда сочетания нагрузок включают ветровые или сейсмические нагрузки. На рисунках с 3 по 7 представлены комбинации нагрузок, исключая ветровую или сейсмическую (т. е. без учета увеличения допустимых напряжений). Однако эти диаграммы можно использовать для комбинаций нагрузок, включая ветровую или сейсмическую, путем умножения общей приложенной осевой нагрузки и момента на 0,75 (см. раздел «Пример проектирования»).

Эти диаграммы взаимодействий также соответствуют основным сочетаниям нагрузок Международного строительного кодекса (ссылка 4) для расчета допустимых напряжений (не включая увеличение напряжения на 1/3 для ветра или сейсмических воздействий). Увеличение напряжения допускается при альтернативных сочетаниях основных нагрузок IBC, но применяется иначе, чем в MSJC. Следовательно, увеличение напряжения IBC 1/3 нельзя использовать в сочетании с этими таблицами.

Рисунок 3—Схема взаимодействия бетонной каменной стены толщиной 8 дюймов (203 мм) с арматурными стержнями № 4

Рисунок 4—Диаграмма взаимодействия 8-дюймовой (203 мм) бетонной каменной стены с арматурными стержнями № 5

Рисунок 5—Диаграмма взаимодействия 8-дюймовой (203 мм) бетонной каменной стены с № 6 арматурными стержнями

Рисунок 6—Диаграмма взаимодействия бетонной каменной стены толщиной 8 дюймов (203 мм) с арматурными стержнями № 7

Рисунок 7—Диаграмма взаимодействия бетонной каменной стены толщиной 8 дюймов (203 мм) с арматурными стержнями № 8

Стена из каменной кладки из железобетона высотой 20 футов (6,1 м) должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать ветровую нагрузку, а также эксцентрически приложенные осевые динамические и статические нагрузки, как показано на рис. 8. Проектировщик должен определить размер арматуры и расстояние, необходимое для сопротивления приложенные нагрузки, указанные ниже.

D = 520 фунтов/фут (7,6 кН/м), при e = 0,75 дюйма (19 мм)
L = 250 фунтов/фут (3,6 кН/м), при e = 0,75 дюйма (19 мм)
Вт = 20 фунтов на квадратный фут (1,0 кПа)

Максимальный момент от ветровой нагрузки определяется следующим образом.

Осевая нагрузка, используемая для расчета, представляет собой осевую нагрузку в месте максимального момента. Это сочетание не обязательно может быть наиболее критическим участком для комбинированной осевой нагрузки и изгиба, но должно быть близко к критическому местоположению. По оценкам, вес стены находится на полпути между полностью залитой цементным раствором и пустотелой (82 и 38,7 фунтов на квадратный фут (400 и 189 фунтов на квадратный фут).кг/м²), соответственно, для удельной плотности бетона 115 pcf (1842 кг/м³).

Эксцентриситет осевых нагрузок также вызывает изгиб стены и должен быть включен в приложенный момент. Величина момента из-за внецентренной осевой нагрузки должна быть найдена в том же месте, что и максимальный момент.

Изгибающие моменты, вызванные внецентренными осевыми нагрузками, незначительны по сравнению с ветровыми. Тем не менее, они будут учитываться там, где это необходимо для конкретных комбинаций нагрузок.

The applicable load combinations (ref. 1) for this example are:

D + L
D + L + W
D + W

During design, должны быть проверены все три сочетания нагрузок, при этом для расчета используется вариант управляющей нагрузки. Для краткости здесь будет оцениваться только третья комбинация ( D + W ), поскольку осевая нагрузка фактически увеличивает изгибную способность для первых двух комбинаций за счет компенсации напряжения в стене из-за поперечной нагрузки. Поскольку диаграммы взаимодействия в этом TEK предназначены для комбинаций нагрузок, исключая ветровую или сейсмическую, общий момент, поперечные и осевые нагрузки, которым стена должна противостоять (перечислены ниже), умножаются на 0,75, чтобы учесть увеличение допустимых напряжений на ⅓, разрешенное разделом 2. 1. 1.1.3 в Требованиях строительных норм и правил к каменным конструкциям (ссылка 1).

Чтобы определить требуемый размер арматуры и расстояние между ними, чтобы противостоять этим нагрузкам, P _10’ и M _max наносятся на соответствующую диаграмму взаимодействия до тех пор, пока не будет найдена удовлетворительная конструкция.

На рис. 3 показано, что достаточно 4 стержней с расстоянием между центрами 32 дюйма (813 мм). Если требуется большее расстояние между стержнями, стержни № 5 с шагом 48 дюймов (1219 мм) по центру также будут соответствовать проектным требованиям (см. рис. 4). Несмотря на то, что конструкция стены редко определяется внеплоскостным сдвигом, необходимо проверить способность к сдвигу. Кроме того, осевая нагрузка должна быть пересчитана на основе фактического веса стены (на основе выбранного расстояния между растворами), затем необходимо пересчитать результирующую требуемую нагрузку и нанести ее на диаграмму взаимодействия для проверки адекватности.

Рисунок 8—Секция стены для примера конструкции несущей стены

НОМЕНКЛАТУРА

A _n чистая площадь поперечного сечения кладки, дюйм²/фут (мм²/м)
9 420 D de нагрузка, ft (кН/м)
d расстояние от крайне сжатого волокна до центра тяжести растянутой арматуры, дюймы (мм)
e эксцентриситет осевой нагрузки – измеряется от центра тяжести каменной кладки, дюймы (мм)
F _и допустимое сжимающее напряжение, обусловленное только осевой нагрузкой, фунт/кв.
F _Y Учистое напряжение стали, PSI (MPA)
F ‘_M Указанная каменная прочность на сжатие, PSI (MPA)
H High0420 отношение расстояния между поверхностью сжатия стены и нейтральной осью к эффективной глубине, d
L временная нагрузка, фунт/фут (кН/м)
M момент, действующий на сечение, дюйм-фунт/фут или ft-lb/ft (kN m/m)
P осевое усилие или сосредоточенная нагрузка, lb/ft (kN/m)
P _b осевое усилие, соответствующее уравновешенному состоянию, lb (kN)
P _o ордината максимальной осевой силы на диаграмме взаимодействия, фунты (кН)
S Производство усиления, в дюйме (мм)
T Толщина кладки, дюйм (мм)
T _NOM Тростина стенки, в. (MM)
V . , фунт/фут (кН/м)
W ветровая нагрузка, фунт/кв. дюйм (кН/м²)
y расстояние, измеренное от верха стены, футы (м)

МЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Преобразование:	К метрическим единицам:	Умножить английские единицы на:
футов	м	0,3048
фут-фунт/фут	Н м/м	4.44822
дюймов	мм	25,4
фунт/фут	Н/м	14,5939
фунтов на кв. дюйм	МПа	0,00689476

Ссылки

Строительные нормы и правила для каменных конструкций, ACI 530/ASCE 5/TMS 402. Отчет Объединенного комитета по стандартам каменной кладки, 1999/2002/2005.
Столы для проектирования бетонной кладки, TR121A. Национальная ассоциация бетонщиков, 2000 г.