Расчет каменной кладки (толщина стены - 510 мм, ширина простенка - 1300 мм; длина здания - 66 м, ширина здания - 21 м)

7. Расчет каменной кладки

Исходными данными для расчета являются:

-толщина стены 510мм;

-ширина простенка 1300мм;

-марка кирпича М75;

-марка раствора М50;

-город строительства Вологда;

-длина здания 66м;

-ширина здания 21м;

-количество этажей 5 высотой 4,8м;

-подвала нет.

7.1. Фрагмент плана 1-го этажа. Разрез здания. Фрагмент фасада в месте опирания ригеля

Фасад

7.2. Расчет наружной стены (простенка)

7.2.1. Проверка толщины стены из условия предельной гибкости

Отношение высоты стены (этажа)  к ее толщине  не должно быть больше предельной величины при I группе кладки с учетом поправочного коэффициента

, где - поправочный коэффициент для стен с проемами;

; - площадь нетто по горизонтальному сечению стены; - площадь сечения брутто; - поправочный коэффициент для столбов, равный 0,6 при ; 0,65 – при ; 0,7 - при .

Для нашего случая . Для расчета стены выделяем полосу шириной . Тогда ; .

.

Предельная гибкость

Следовательно, отношение высоты стены к толщине отвечает требованиям норм.

7.2.2. Расчет прочности простенка 1-го этажа

1.Опрделение действующих усилий

Собственный вес стены () толщиной  определяем для полосы шириной .

Нагрузка от собственного веса частей стены:

- карнизной части высотой

- одного этажа высотой  с учетом слоя внутренней штукатурки  (размеры оконных проемов 4,5х3,6м)

- участка стены () между низом опирания ригеля и верхом оконного проема (сечение I-I)

- простенка между сечениями I-I и II-II (;)

Грузовая площадь, с которой передается нагрузка на продольную наружную стену с покрытия и перекрытий

Расчетная нагрузка от веса кровли и покрытия (см.табл.4.2.1 ). Нагрузка на стену с покрытия с учетом снеговой нагрузки  со снижающим коэффициентом 0,8

Расчетная нагрузка от веса пола и конструкций перекрытия (см. табл.2.1).

Нагрузка на стену с одного междуэтажного перекрытия со снижением эксплуатационной нагрузки ( )

Продольная сила в сечении I-I

Продольная сила в сечении II-II

Изгибающие моменты от нагрузки с перекрытия:

а) в уровне опирания ригеля при глубине заделки с=25см, 

кН*м.

б) в сечении I-I

 кН*м.

в) в сечении II-II

 кН*м.

Предварительные расчеты показали, что при данных пролете ригеля, шаге колонн, величине эксплуатационной нагрузке и высоте этажа моменты от ветровой нагрузки составляют около 1 % момента от нагрузки с перекрытия. Поэтому ветровая нагрузка при расчете простенка не учитывается.

2.Проверка прочности простенка

Общие данные для расчета. Площадь сечения простенка . Упругая характеристика кладки из керамического кирпича М75 на растворе М50 .

Расчетная высота стены .

Гибкость простенка  

Коэффициент продольного изгиба (см.табл. 3.4 методического пособия) для всего сечения в средней трети высоты стены (в сеч. II-II)

.

Коэффициент продольного изгиба в сечении I-I

.

Проверка прочности простенка в сечениях I-I  и II-II  приведена в табл.7.1.

Таблица 7.1 – Проверка прочности простенка

Таким образом, в обоих сечениях прочность простенка обеспечена.

Наибольший эксцентриситет

 Следовательно, расчет по раскрытию швов кладки не надо производить.

Требуемое расчетное сопротивление кладки сжатию в наиболее опасном сечении (II-II)

Кладка из кирпича М75 на растворе М50 имеет

3.Расчет сетчатого армирования простенка

Расчет внецентренно сжатых элементов с сетчатым армированием при малых эксцентриситетах, не выходящих за пределы  ядра сечения следует производить по формуле: , где  - расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии, определяется по формуле:

. .

Находим площадь поперечного сечения одного стержня c=0,04, s=0,225. м². .

,

 Условие выполняется.

Сетчатое армирование применяют для повышения расчетного сопротивления кладки из кирпича всех видов.

7.3. Расчет узла опирания ригеля на простенок

7.3.1. Проверка прочности кладки на местное сжатие

Нагрузка передаваемая ригелем на стену равна

Расчет производится по формуле , где  - площадь смятия (опирания ригеля); =0,5 - коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки;  - коэффициент зависящий от материала кладки;  - расчетное сопротивление кладки на смятие, продольная сжимающая сила от местной нагрузки. В нашем случае

, , где  - расчетная площадь сечения,  - коэффициент, зависящий от материала кладки, таблица 5.1 методического пособия.

м², м², , МПа, кН кН.

Условие выполняется. Не требуется вводить распределительную плиту.

7.3.2. Проверка длины опирания ригеля

Длина опирания ригеля должна удовлетворять условию , где

- максимальное напряжение в опорном узле, - временное сопротивление кладки сжатию.  МПа.

Размеры см, см.

Напряжение МПа.

Размер 

Максимальное напряжение

 МПа.

Условие не выполняется, так как  МПа. Следовательно, принятой длины опирания  достаточно.

7.3.3. Расчет опорного узла на центральное сжатие

Расчет производится по формуле , где - коэффициент, зависящий от величины площади  опирания железобетонных элементов в узле, - суммарная площадь сечения кладки и железобетонных элементов в опорном узле.

Коэффициент ;

Несущая способность опорного узла кНкН.

Несущая способность кладки обеспечена.

7.3.4. Расчет анкера

Продольная сила в уровне расположения анкера кН.

Усилия в анкере кН.

Принимаем анкеры из арматуры S240 МПа.

Требуемая площадь поперечного сечения анкера м² >  м².

Принимаем 212 с  м².

Анкеры приварены к закладным деталям ригеля четырьмя сварными швами длиной мм, высотой мммм с расчетным сопротивлением МПа.

Несущая способность сварных швов

кНКн.

Следовательно, прочность прикрепления анкеров к ригелю обеспечена.

Расчетное сопротивление кладки срезу МПа.

Среднее напряжение в уровне расположения анкера

          МПа, принимаем глубину заделки анкера в кладке м.

Длина поперечного стержня анкера ,

.

Конструктивно принимаем м.