Содержание
Решение
Расчет кирпичных столбов
Примеры расчета центрально сжатых элементов
Исходные данные Требуется найти несущую способность
для примера 1. кирпичного столба первого этажа прис-
пособленного под магазин, в четырех-
этажном жилом доме.
Столб сложен из глиняного кирпича пластического прессования марки 150 на растворе марки 50. Сечение столба 64 х 64см. Высота столба H=5,1м.
Нагрузка приложена центрально и состоит из постоянной G=486 кН и временной Р=168 кН.
Так как толщина элемента больше 30см, то влияние длительного действия нагрузки не учитывается – mдл = 1.
Полная расчетная нагрузка на столб
N= G + Р = 486 + 168 = 654 кН
Упругая характеристика кладки из кирпича марки 150 на растворе марки 50 по табл.11 составляет
α = 1000
Коэффициент продольного изгиба кладки столба по табл.12
Расчетное сопротивление кладки по табл. равно
R = 1,8 МПа = 1800 кПа
Площадь сечения столба
А= 64 х 64 = 4096см 2 > 3000см 2
Коэффициент условий работы gr = 1,0
Несущая способность столба составляет
Nст= φ х R х А= 0,92 х 1800 х 0,4096 = 678,3 кН >654кН
Несущая способность столба обеспечена.
На практике размеры сечения элементов и нагрузки обычно известны. Искомой величиной является напряжение в кладке σ и необходимые марки камня и раствора. Поэтому расчет столба в рассмотренном примере может быть выполнен в другом порядке.
Нам известна нагрузка N= 654 кН, площадь сечения столба
А = 4096см 2 = 0,4096м 2 и коэффициент продольного изгиба φ =0,92.
Определяем напряжение в кладке кирпичного столба
φ х А 0,92 х 0,4096
По табл. 2 принимаем кирпич марки 150 и раствор марки 50 или кирпич марки 100 на растворе марки 100. Им соответствует кладка с расчетным сопротивлением R= 1,8 МПа > σ= 1,74 МПа.
Исходные данные Подобрать марку керамических камней
для примера 2. и раствора для столба каркаса складского здания.
Сечение столба из конструктивных требований назначено 51х38см. Высота столба составляет 4,8м. Стойка нагружена центрально расчетной силой N= 238 кН.
Так как площадь сечения столба А= 51 х 38 = 1938см 2 2 ,
то расчетное сопротивление кладки необходимо умножить на коэффициент условий работы gr = 0,8
Упругая характеристика кладки по табл.
α = 1000
Коэффициент продольного изгиба по табл.
Напряжение в кладке столба с учетом коэффициента условий работы
gr = 0,8
gr х φ х А 0,8 х 0,82 х 0,1938
По табл.2 принимаем керамические камни марки 125 на растворе марки 75 с расчетным сопротивлением R= 1,9 МПа.
Несущая способность столба в этом случае составит
Nст= φ хgr х R х А= 0,82 х 0,8 х 1900 х 0,1938 = 241,55 кН >N=238кН
Первое предельное состояние ( прочность) столба обеспечена.
Расчет армированной кладки
При армировании кладки горизонтальными сетками расчет следует вести в такой последовательности.
По заданным размерам элемента определяют его гибкость λ и коэффициент продольного изгиба φ для неармированной кладки. Затем по величинам N, А и φ определяют напряжения в кладке
По табл.2 находят расчетное сопротивление неармированной кладки R. Если величина R меньше величины σ, то необходимо кладку усилить арматурой.
Процент армирования кладки μ при горизонтальных сетках определяют по формуле
Шаг С между стержнями прямоугольной сетки определяют по формуле
где аs – площадь сечения одного стержня сетки в см 2 ;
S – расстояние между сетками по высоте элементов в см.
Исходные данные Определить несущую способность столба
примера 3. трехэтажного промышленного здания с сеткой
Для кладки столба применить сплошные бетонные камни марки 150 и раствор марки 75. Расчетная нагрузка на столб N= 1250кН приложена центрально. Сечение столба 60х60см. Высота столба Н=4,5м.
Так как толщина элемента больше 30см, то влияние длительного действия нагрузки не учитывается – mдл = 1
λh = ℓ / h = 450/ 60 = 7,5
Упругая характеристика кладки из сплошных бетонных блоков на растворе марки 75 по табл. 11 составляет
α = 1500
Коэффициент продольного изгиба столба по табл.12 равен
Расчетное сопротивление кладки по табл. 2 составляет
R= 2,8 МПа = 2800 кПа
Площадь сечения столба
А= 60 х 60 = 360 см 2 = 0,36м 2
Коэффициент условий работы gr = 1,0
Напряжение σ, возникающее в кладке столба под влиянием расчетной нагрузки N
φ х gr х А 0,955 х 1,0 х 0,36
Расчетное сопротивление кладки столба меньше, чем возникающие в кладке напряжения. Поэтому столб необходимо армировать. Так как гибкость столба λh = 7,5 (3700-2800)х 100
Вносим поправку в величину упр
угой характеристики кладки, так как упругая характеристика была принята для неармированной кладки
Коэффициент продольного изгиба при αs =1150 равен φ = 0,93
Напряжение в кладке столба, армированного горизонтальными сетками при φ = 0,93
Уточним процент армирования
Назначаем сетку из стержней диаметром 5мм с аs = 0,196 см 2 , а расстояние между сетками s = 30см.
Определяем шаг стержней в горизонтальных сетках
200 х аs 200 х 0,196
Армирование столба прямоугольными горизонтальными сетками показана на рис.7
Несущая способность столба, армированного сетками составит
Nст = φ х Rs.k х gr х А = 0,93 х 3750 х 1,0 х 0.36 = 1255,5 кН ≈ N=1250кН
Несущая способность столба, армированного горизонтальными сетками, обеспечена.
Армирование кладки продольными стержнями производится в случае большой гибкости элементов ( при λh >15). Так же, как и при армировании поперечными сетками, величины R, А и φ обычно заранее известны и расчет
состоит в определении величины процента продольного армирования μ
где σ – напряжение в кладке без учета работы арматуры;
R- расчетное сопротивление кладки сжатию;
Rs – расчетное сопротивление арматуры
Исходные данные Рассчитать столб сечением 64 х 51см сложен-
примера 4. ный из кирпича марки 100 на растворе марки 75 Высота столба Н= 8,4м.
Расчетная нагрузка на столб N= 570 кН приложена центрально.
Так как минимальная толщина столба больше 30см, то влияние длительного действия нагрузки не учитывается – mдл =1,0
Упругая характеристика кладки столба по табл. 11 составляет
α = 1000
Коэффициент продольного изгиба столба по табл. 12 равно
Расчетное сопротивление кладки по табл. составляет
R= 1,7 МПа = 1700 кПа
Площадь сечения столба
А= 64 х 51 = 3264 см 2 = 0,3264 м 2
Определяем напряжения в кладке без учета работы арматуры
φ х А 0,73 х 0,3234
В связи с тем, что напряжения в кладке σ больше расчетного сопротивления R и гибкость элемента λh> 15, усиление столба производим продольным армированием.
Необходимый процент армирования при стали класса А-II с расчетным сопротивлением Rs – 240 МПа = 240000 кПа
σ – 0,85 R 2400 –0,85 х 1700
Площадь поперечного сечения арматуры
А х μ 3264 х 0,4
Принимаем наружное армирование столба 8 Ø16АII с
Аs=16,08см 2 >13,06см 2 . Хомуты устанавливаем через три ряда кладки S=22,5см
Дата добавления: 2014-10-23 ; Просмотров: 3500 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Колонны из кирпича являются важными элементами многих сооружений, требующими соблюдения определенных правил при проектировании и строительстве.
От качества возведения порой зависит надежность всего строения.
Кладка колонн своими руками должна учитывать все предъявляемые требования и обеспечивать надлежащий внешний вид (смотрите: частные дома из кирпича).
Разновидности конструкций
Кирпичные колонны и столбы представляют собой вертикальные архитектурные элементы, предназначенные для поддержания навесных и укрепления вертикальных конструкций, а также для придания декоративного вида. В зависимости от назначения различают такие виды:
- Несущий тип. Такие колонны являются опорами для навесных систем и воспринимают нагрузку от них, которая передается на фундамент.
- Заборный вариант. По сути, это колонны, между которыми крепятся секции. Чаще всего, они испытывают только нагрузку от собственного веса. Если между такими опорами навешиваются какие-либо конструкции, то на колонны действуют и определенные горизонтальные нагрузки (как правило, небольшие).
- Столбы воротного типа. На такие кирпичные опоры навешиваются достаточно тяжелые элементы, которые могут еще и двигаться относительно неподвижных столбов. Они испытывают нагрузки от собственного веса и горизонтальные нагрузки от веса навешенных конструкций. Более того эти горизонтальные нагрузки могут изменять направление приложения.
- Декоративные колонны, которые соединены с несущими стенами и практически не нагружены механически.
Для любой разновидности колонн можно выделить такие особенности кирпичной кладки, как отсутствие длинных рядов; квадратное или прямоугольное сечение и его заполненность, что повышает прочность конструкции. По дополнительному упрочению выделяются колонны с армирующими элементами и без них.
Как рассчитать потребность в материалах?
Для того, чтобы рассчитать потребность в кирпиче, необходимо определиться с размерами колонны – сечением и высотой. Расчет ведется по количеству кирпичей в ряду с учетом среднего размера шва 10 мм. К сведению можно принять такие исходные данные:
- при сечении колонны 30х30 см в ряду укладывается 4 стандартных кирпича;
- сечение 40х40 см – 6 кирпичей;
- сечение 60х60 см – рассчитывается, как 4 колонны 30х30 см;
- в случае сечения 80х80 см вначале формируется колонна 60х60 см, которая обкладывается вокруг кирпичом.
Количество рядов определяется по толщине кирпича с прибавлением шва. Одинарный, стандартный кирпич имеет толщину 65 мм (с учетом шва – 75 мм), а полуторный кирпич – 88 мм (98 мм). Если разделить высоту колонны на эти значения, то можно определить число рядов, а перемножив его на количество кирпичей в ряду – общую потребность.
Для получения окончательного количества надо прибавить 10-15 процентов на бой и отходы (в зависимости от квалификации мастера).
Особенности возведения фундамента
Основание столба или колонны изготавливается с учетом их назначения и возникающих нагрузок. В наиболее тяжелых условиях находится фундамент несущей конструкции, его размеры обычно в 1,8-2 раза превосходят размеры самой колонны.
Изготовление идет в таком порядке:
- Роется яма глубиной 1,4-1,5 м, на дно которой засыпается подушка из песка и щебня толщиной 10-15 см.
- В центре строго вертикально устанавливается стальная арматура диаметром 10-16 мм или стальная труба диаметром 60-75 мм.
- Вокруг сердечника выкладывается кирпич. При кладке производится заполнение раствором зазора между армировкой и кирпичной кладкой.
- Устанавливается опалубка.
- Заливается бетонный раствор с внешней стороны кирпичной кладки.
Фундамент возводится так, чтобы он возвышался над поверхностью земли не менее чем на 15-20 см. Боковые стенки бетона следует обмазать битумом для защиты от влаги.
Секреты кладки
Прочность кирпичной колонны обеспечивается при обеспечении специальной перевязки рядов, что подразумевает специфическую кладку. Наиболее распространены несколько вариантов.
При размере 2х1,5 кирпича (6 элементов в ряду) кладка производится в такой последовательности:
- 1-й ряд – 4 кирпича ложками друг к другу, а 2 – поперек ложками к тычкам предыдущих элементов;
- 2-й – аналогичная укладка, но с разворотом на 180º;
- 3-й – 3 кирпича параллельно в центре с обкладкой 2-мя по бокам, углы заполняются половинками кирпичей;
- 4-й – 2 параллельные укладки по 3 кирпича.
Далее ряды повторяют вышеуказанную перевязку.
При размере 2х2 кирпича (8 элементов в ряду):
- 1-й ряд – по 4 совмещенных ложками кирпича стыкуются тычками;
- 2-й – 4 параллельно уложенных кирпича находятся в центре, а к их тычкам ложками присоединяются с двух сторон остальные элементы;
- 3-й – предыдущая система разворачивается на 90º;
- 4-й – ангалогично первому ряду, но с разворотом на 90º.
Только указанная сложная увязка из четырех рядов позволяет гарантировать высокую прочность колонны. Для укрепления конструкции после каждого цикла перевязки между рядами закрепляется армирующая сетка. При наличии значительных нагрузок на несущие колонны в центре кладки вертикально монтируются армирующие стержни.
При проведении работ своими руками потребуется такой инструмент: кельма (мастерок), шпатель, молоток-кирочка, расшивка, ковшик, отвес, строительный уровень, угольник, металлическая линейка. Для приготовления раствора хорошо подойдет строительный миксер, а для установки арматуры и разрезания кирпичей – болгарка.
Полезные видео
Посмотрите, как делается кладка колонн из кирпича марки 100 с армировкой и бетонированием своими руками:
Несмотря на финансовые затраты, колонны из кирпича востребованы, поскольку, кроме эстетической функции, выполняют и опорную. Кирпичные конструкции считаются стойкими и долговечными, но при условии, что соблюдается технологический процесс. При строительстве к сооружению из кирпича предъявляют высокие требования по поводу прочности и устойчивости, ведь они могут служить не только декоративным элементом, но и опорой для балконов, крыш дома или беседок.
Разновидности опор
Кирпичные колонны — строительный элемент многих построек, который должен выдерживать значительные нагрузки, особенно в его нижней части. Их можно выложить в разных цветах и стилях. Эффектно смотрится сооружение, выложенное белыми кирпичиками.
Кирпич является прочным строительным материалом, который используется при строительстве дома или другого объекта. Обычно применяют цельные или половинчатые, но без видимых дефектов, например, трещин или разломов. Опорные кирпичные сооружения требуются для поддержания крыши или при строительстве дворовых зданий, поэтому существует следующая классификация колонн:
- Несущая. Это элемент постройки, который должен выдерживать большие нагрузки по опорной площади на фундамент.
- Заборная. Служит поддержкой для комбинированных ограждений, где при строительстве используется облицовочный кирпич. Особой нагрузки они не испытывают, только собственный вес.
- Столб для ворот. Необходим для поддержки конструкций. Нагрузка осуществляется вертикально и горизонтально.
Вернуться к оглавлению
Как происходит проектирование?
Подготовка по укладке своими руками или при помощи специалиста проводится в несколько этапов. Для этого следует создать черновой проект, в котором будут учтены все финансовые и временные затраты. Стоит учитывать, что прочные колонны возводятся при соблюдении технологии. Это позволит избежать большого количества отходов.
Выбор способа кладки
Этап зависит от финансовых возможностей заказчика и функции, которую будет выполнять колонна. Обычно применяется кладка в 1,5 или 2 кирпича. А также следует обратить внимание на эстетический аспект. Существуют круглый, полукруглый или витой (еще называют «винтовая колонна») тип. Важно помнить, что витые или круглые колонны укладываются по отдельной технологии.
Смета расходов
В расчет строительных материалов входит и стоимость инструментов. Прежде чем рассчитать количество кирпича рекомендуется определиться с кладкой и высотой будущего столба. На этом этапе не менее важно разобраться с качеством материала. Экономить нежелательно, так как от этого зависит долговечность опоры. Хорошо на рынке зарекомендовал себя кирпич «Арского кирпичного завода» Рекомендуется обратить внимание на цвет, поскольку существуют разные оттенки. Самые распространенные кирпичи красного и белого цвета.
Разметка под строительство
Включает необходимые размеры, в том числе определение месторасположения забора и ворот, длину постройки, расстояние между колоннами, размер самого столба. Если планируется конструкция 30×30 см, нужно делать кладку в 4 кирпича на слой, для 40×40—6 штук. В этап возведения входит подготовка фундамента и непосредственно строительство колонны.
Требования к материалу по прочности и устойчивости
Кирпич может быть полнотелым или пустотелым (с вертикальными пустотами). Кроме этого, следует учитывать прочность, морозостойкость и водопоглощение. Кирпич должен переносить негативное воздействие окружающей среды и быть экологически чистым. Не допускается масса строительного материала менее 4,3 кг. Если кирпич будет облицовывать наружные стенки столба, понадобится материал с гладкой или рельефной поверхностью с однотонным цветом (естественным, белым или другим).
Как происходит расчет?
Обычно дополнительные расчеты к полнотелому материалу не требуются. Но случается, встает потребность определить минимальное сечение, которое обеспечит прочность и устойчивость конструкции. Чтобы вычислить необходимые параметры, нужно располагать информацией о марке кирпича, периметре опирания ригелей на колонны, площади сечения и количество оказываемой нагрузки. Стоит отметить, что все моменты расчета кирпичных стен или столбов подробно изложены в СНиП II-22—81 (1995) «Каменные и армокаменные конструкции».
Кладка колонн из кирпича
С чего начать?
Для строительства кирпичных колонн понадобятся строительные инструменты, в том числе лопата, емкость для раствора, кельма, мастерок, уровень, откос и металлическая проволока.
За несколько часов до начала рекомендуется кирпич положить в воду. Процедура поможет избежать активного впитывания материалом строительного раствора во время работы. Далее нужно отметить на земле место, где будут выкладывать сооружение. Самой важной частью вначале является подготовка фундамента, вокруг которого будут возводить колонну. Для основания понадобится установить арматуру или металлический столб, который устанавливают до уровня промерзания грунта. В зависимости от несущей нагрузки, этот столб закрепляют при помощи заливки бетона, хотя для забора делать это необязательно. После того как укладывают гидроизоляцию, начинают возводить колонну.
Основная работа
Кладка колонн из кирпича выполняется в строгой последовательности, где первый ряд основной. Например, укладка колонны в 2×2 предусматривает класть по 4 кирпича плотно друг к другу (получается Г-образная форма). Следующий ряд разворачивают на 90 градусов. Чтобы проверить ровные ли углы, используется уровень или откос. В противном случае столб рискует получиться неровным. Третий ряд нужно выложить также как 1, далее придерживаются этой же схемы до конца строительства колонны.
