Прочность кирпичной кладки – Прочность, теплосопротивление и плотность кирпичной кладки

Кирпич

Прочность, теплосопротивление и плотность кирпичной кладки


 При строительстве кирпичного дома важно знать о свойствах кирпичной кладки:

  • прочность;
  • плотность;
  • сопротивление теплопередаче.

Прочность кирпичной кладки

зависит от свойств кирпича и раствора. Так, прочность на сжатие кирпичной кладки с использованием достаточно прочного раствора и стандартных методов возведения – не более 40-50% от прочности самого кирпича. Причина в следующем: поверхность кирпича, а также шва кладки не является идеально плоской; толщина и плотность слоя раствора горизонтального шва – неравномерна. По этой причине неравномерно распределяется и давление по поверхности кирпича, вызывая тем самым напряжения изгиба. Кирпич же, подобно бетону, хорошо сопротивляется сжатию, но плохо растяжению, изгибу – предел прочности кирпича на изгиб в 4-6 раз меньше предела прочности на сжатие. В результате разрушение кирпичной кладки происходит раньше достижения напряжением предела прочности кирпича на сжатие.

Разрушение кирпичной кладки начинается с появления в отдельных кирпичах вертикальных трещин в местах, расположенных под вертикальными швами, так как именно в них наблюдается концентрация напряжений растяжения и изгиба (рисунок а). Рост нагрузок приводит к увеличению трещин и разделению кирпичной кладки на столбики (рисунок б). В последствии столбики теряют устойчивость, выпучиваются, происходит окончательное разрушение кладки (рисунок в).

а – возникновение трещин в кирпиче;
б – расчленение кирпичной кладки на столбики;
в – выпучивание и разрушение кладки.
Свойства раствора также влияют на прочность кладки. Более слабый раствор легче сжимается, вызывая большие деформации кладки. Поэтому для повышения прочности используют раствор более высокой марки. Вместе с тем, повышение прочности раствора увеличивает прочность кладки незначительно. Большее влияние оказывает пластичность раствора, которая позволяет лучше расстилаться раствору по постели кирпича. В результате можно получить шов равномерной толщины и плотности, что повысит прочность кладки посредством уменьшения напряжений изгиба в отдельных кирпичах.

Влияние размера и формы кирпича на прочность кладки. При увеличении толщины кирпича количество горизонтальных швов кладки уменьшается, а сопротивление кирпича изгибу, наоборот, увеличивается. Поэтому при прочих равных условиях кладка из кирпичей большей толщины является прочнее.  В свою очередь правильная форма кирпича позволяет лучше заполнять раствором шов кладки, лучше передавать нагрузки, лучше перевязывать кладку. В результате прочность кирпичной кладки увеличивается.

Качественный шов кладки  — необходимее условие повышение её прочности. Горизонтальные и вертикальные швы должны быть: хорошо заполнены раствором, равномерно уплотнены; одной толщины. При большей толщине шва трудно достигнуть его равномерной плотности, кирпич больше работает на изгиб, увеличивается деформация кладки и снижается её прочность.

В соответствии с п. 7.6 СНиП   3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» толщина горизонтального шва кирпичной кладки должна составлять — 12 мм, допустимые отклонения -2;+3 мм; вертикального шва — 10 мм (-2;+2 мм).

Для выявления зависимости прочности кладки от качества швов был проведен эксперимент: одновременно двумя каменщиками была выполнена кладка с использованием одинаковых материалов. Каменщики имели разную квалификацию – высокую и низкую. В результате прочность кладки, выполненной высококвалифицированным каменщиком, составила 5 МПа, кладка низкоквалифицированного каменщика имела прочность 2,8 МПа, что в 1,8 раза меньше.

// ]]>

Плотность и теплосопротивление кирпичной кладки.

С одной стороны, долговечность кирпичных домов, их огнестойкость, бо’льшая химическая стойкость обусловлены плотной структурой кирпича. С другой стороны, большая плотность кирпича увеличивает теплопроводность кладки. Поэтому часто наружные кирпичные стены дома необходимо делать толще, чем требуется по расчетам прочности и устойчивости. При уменьшении плотности кирпича с 1800 кг/см

3 до 800 кг/см3 толщина стен /потребность в материалах сокращаются на 55%, а масса стен уменьшается на 80%. Таким образом, кладка из кирпича более низкой плотности обладает более лучшими теплотехническими свойствами и требует меньшего количества строительных материалов.

Ниже приведены теплотехнические характеристики сплошных кирпичных кладок в соответствии с таблицей Г.2 ГОСТ530-2007:

Качество швов также влияет на теплотехнические свойства кирпичной кладки: стена, у которой плохо заполнены раствором швы, легко продувается и промерзает зимой.

podomostroim.ru

Определение прочности кирпичной кладки.

В составе любого обследуемого здания могут быть стальные, железобетонные, деревянные и каменные конструкции. Как любые строительные материалы, каменная кладка имеет свои параметры прочности. Каменная кладка состоит из непосредственно камня (различные по плотности блоки или кирпичи) и раствора (цементно-песчаного, глиняного или известкового). Каменная кладка образует строительную конструкцию (стену или колонну), работающую на сжатие (центральное или внецентренное), на сжатие с изгибом или на смятие.

Соответственно, каменная кладка имеет свойства сопротивления вышеперечисленным внешним воздействиям, называемыми расчетными сопротивлениями сжатию и смятию (это основные расчетные характеристики кладки).

При проведении технического обследования строительных конструкций зданий и сооружений выполняется этап по инструментальному контролю параметром прочности, и для каменной кладки это не исключение. Определение фактической прочности кирпичной кладки и дальнейшее соответствие ее проектным значениям либо выполнение расчета несущей способности является основным при оценке технического состояния каменных конструкций.

Определение фактической величины прочности кирпичной кладки достигается следующими способами:

разрушающим — при помощи приборов механического воздействия, или неразрушающим — наиболее часто использующимся при проведении натурных исследований.

При использовании разрушающего метода определения прочности кирпичной кладки стен или колонн производят отборку образцов необходимого размера высверливанием алмазным дисковым инструментом. Далее ослабленное место отбора восстанавливается замещающей кладкой либо бетоном или специальным ремонтным составом. После этого отобранный образец доставляется в лабораторию для разрушения его на специальном испытательном прессе или стенде.

При использовании неразрушающего метода определения прочности кирпичной кладки, данная работа делится на две составляющие:

определение прочности кирпича и определение прочности раствора. Прочность блока или кирпича может быть определена с помощью прибора «Оникс» или «ПроКондтрол» методом ударного импульса либо ударом бойка молотка.

Умение пользования последним способом достигается опытом при неоднократном инструментальном определением прочности бетона и камня прибором и молотком с дальнейшим сравнением результатов. В учебных пособиях приведены правила определения прочности кирпича и бетона при помощи удара молотка путем изучения следа от удара, однако, инженер-обследователь, как правило, помимо изучения следа от удара основывается на ощущениях и звуке при ударе. Ультразвуковой метод при определении прочности кирпичной кладки не используется, т.к. он основывается на зависимости между величиной скорости распределения ультразвука в теле кладки и параметров прочности, а кирпичная кладка имеет пустоты в кирпичах. Прочность раствора кладки можно определить по испытаниям отобранных горизонтальных образцов.

Также прочность раствора кладки определяют с помощью ножа: с достаточным усилием проводят лезвием ножа по раствору и смотрят какой остался след. Если на растворе остается только след (раствор царапается), то марка раствора выше М75, если раствор немного крошится, то марка М50, если раствор сильно выкрашивается, то от М10 до М25, если же раствор сильно выкрашивается, то прочность раствора от «нулевой» до М5. По результатам натурного обследования кирпича и раствора уже можно определить прочность самой кирпичной кладки при помощи таблицы 2 СНиП «Каменные и армокаменные конструкции».

expert-proect.ru

Прочность кладки при сжатии

 

Каменная кладка является монолитным неоднородным упругопластическим материалом. Даже при центральном приложении нагрузки к кладке камень и раствор могут одновременно испытывать и внецентренное сжатие, и изгиб, и растяжение, и срез, и смятие.

Основные причины такого сложного напряженного состояния:

1. Неоднородность растворного шва вследствие недостаточно идеального перемешивания, различной толщины слоя и т.п.

2. Различие деформативных свойств камня и раствора, вследствие чего в плоскостях контакта камня и раствора возникают касательные напряжения.

3. Наличие пустот в вертикальных швах кладки и отверстий в пустотелых камнях, что приводит к концентрации напряжений в зоне этих отверстий.

4. Неоднородность камней и их геометрические несовершенства, приводящие к концентрации напряжений на выступающих частях камней.

Проведенными экспериментальными исследованиями с различными видами кладок установлено, что при сжатии кладки можно выделить три стадии разрушения, для кладки из кирпича эти стадии показаны на рис. 9.

Первая стадия характеризуется появлением первых волосных трещин в отдельных кирпичах (рис. 9,а). Эта стадия наступает при нагрузках (0,6-0,8) при цементных растворах, при нагрузках (0,5-0,7) при сложных растворах и при нагрузках (0,4-0,6) при известковых растворах. Появление волосных трещин свидетельствует о том, что действующие нагрузки превзошли допустимые пределы.

Вторая стадия характеризуется соединением трещин в отдельных кирпичах и образованием трещин, проходящих через несколько кирпичей (рис. 9,б). Эта стадия наступает при нагрузках порядка (0,8-0,9) .

Третья стадия соответствует саморазрушению кладки в результате ее расслоения на отдельные столбики шириной примерно по 1/2 кирпича, раздавливания отдельных кирпичей в этих столбиках и, наконец, потери устойчивости отдельных столбиков всей кладки. Третья стадия наблюдается в лабораторных условиях при быстром нарастании деформаций. В естественных условиях вторая стадия является началом окончательного разрушения кладки, поскольку возникшие в этой стадии сквозные трещины не стабилизируются, а продолжают развиваться и увеличиваться без увеличения нагрузки. Поэтому действительная разрушающая нагрузка составляет 80-90 % от экспериментальной разрушающей нагрузки. Многочисленные эксперименты помогли раскрыть причины возникновения первых трещин в кладке из кирпича.

 

Рис.9. Три стадии разрушения кладки из кирпича

 

Установлено, что возникновение первых трещин в кладке вызывается напряжениями изгиба и среза отдельных кирпичей, в то время как напряжения сжатия составляют 15-25 % от предела прочности кирпича на сжатие. Деформации изгиба отдельных кирпичей достигают значительных величин — 0,1-0,4 мм (рис. 10), которые при учете хрупкости кирпича являются чрезмерными. Причиной изгиба и среза кирпича в кладке при сжатии является неравномерная плотность раствора в швах.

Разрушение кирпича в кладке от сжатия происходит только в последней стадии после расслоения кладки на столбики вследствие перегрузки отдельных столбиков и кирпичей.

Анализ результатов экспериментов позволил установить ряд факторов, влияющих на прочность кладки при сжатии.

 

Рис.10. Деформация изгиба отдельных кирпичей

 

1. Прочность кладки зависит от марки камня и марки раствора, но прочность кирпича на сжатие используется незначительно, с ростом прочности кирпича и раствора прочность кладки возрастает, но до определенного предела.

2. При сжатии отдельные кирпичи в кладке работают на изгиб и срез, поэтому марка кирпича устанавливается из его прочности на сжатие и изгиб. Изгиб и срез отдельных кирпичей происходит вследствие неравномерной плотности раствора в шве: причем это в большей степени проявляется при слабых растворах, что подтверждается просвечиванием рентгеновскими лучами растворного шва кладки.

3. На прочность кладки влияют форма поверхности кирпича и толщина шва; чем ровнее кирпич и тоньше шов, тем прочнее кладка.

4. На прочность кладки влияют размер сечения кладки (толщина стены): при уменьшении размеров сечения кладки ее прочность возрастает. Это отчасти объясняется уменьшением количества швов.

5. На прочность кладки влияет различие деформативных свойств кирпича и раствора. Поперечное расширение кирпича при сжатии в 10 раз меньше поперечного расширения раствора, поэтому при сжатии кладки в кирпиче возникают растягивающие усилия вследствие большего удлинения раствора шва, который и растягивает кирпич благодаря сцеплению кирпича с раствором.

6. Прочность кладки возрастает с течением времени вследствие возрастания прочности раствора.

На прочность кладки при сжатии не влияют система перевязки и сцепление раствора с кирпичом.

На основании экспериментальных данных проф. Л.И. Онищиком предложена эмпирическая формула для определения прочности различных кладок при сжатии в зависимости от марок камня и раствора:

(1)

где R — прочность кладки при сжатии;

R1 — марка камня;

R2 — марка раствора;

Аo, a, b — эмпирические коэффициенты (A0 < 1).

При R1 = const зависимость (1) показана на рис. 11.

Если R2 = 0, то R0 = A0*R1*(l- a/b ) ; a/b < 1;

где R0 — прочность кладки при свежеуложенном растворе.

Если R2 = ¥, то , где А0 < 1.

 

Рис. 11. График зависимости прочности кладки от марки растовора

 

Из графика рис. 11 можно сделать следующие выводы:

1) даже при самых прочных растворах используется только некоторая часть прочности камня, так как А0 < 1;

2) кладка обладает начальной прочностью (R0) при нулевой прочности раствора

На основании формулы (1) можно сравнить между собой прочности различных кладок. На рис. 12 показаны графики зависимости прочности разных кладок при прочности камня R1 = 100 кг/см2 (марка камня 100).

Анализ графиков рис.12 позволяет сделать ряд выводов:

1. Прочность камня используется меньше всего в бутовой кладке, что объясняется неровностью постели рваного бута.

2. Прочность кладки из камней правильной формы возрастает с увеличением высоты ряда камня, что объясняется большей сопротивляемостью камня изгибу (так как момент сопротивления возрастает пропорционально квадрату высоты).

3. Прочность раствора оказывает самое большое влияние на прочность бутовой кладки (21/5,5 = 3,8), меньше влияния оказывает на прочность кирпичной кладки (35/15 = 2,3), еще меньше при кладке из блоков (41/24 т 1,7) и практически не влияет на прочность кладки из крупных блоков (60/60 = 1).

 

 

Рис.12. Графики зависимости прочности разных кладок при прочности камня

 

4. Бутобетонная кладка не подчиняется формуле Л.И. Онищика (1) и в очень большой степени прочность этой кладки зависит от марки раствора.

Величины расчетных сопротивлений (R) различных кладок в зависимости от марок камня и раствора приведена в.

 


Похожие статьи:

poznayka.org

Расчет кирпичной стены на прочность

Расчет кирпичной кладки на прочность

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 (Мрз ) 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.

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.

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 mg и φ минимальны.

В стенах с проемами сечение принимается на уровне низа перемычек.

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 +P 2 +G 2 = 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 G считается 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.

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 eν =2см, тогда общий эксцентриситет равен:

e0 = 2,5 + 2 = 4,5 см

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:

Коэффициенты mg 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/см 2 или 110 т/м 2

– Ac – 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 2

Ac = 0,25 (1 – 2*0,045/0,25) = 0,16 м 2

– ω – коэффициент, определяемый по формуле:

ω = 1 + e0 /h = 1 + 0,045/0,25 = 1,18 ≤ 1,45 условие выполняется

Несущая способность кладки равна:

Проверим прочность кирпичного простенка (толщиной 51 см, шириной 100 см, высотой 300 см) несущей ограждающей стены многоэтажного здания на действие эксплуатационных нагрузок (действующих на стадии эксплуатации здания). Толщина стен вышележащих этажей 38 см. Схема к расчету простенка представлена на Рис.1.

Ширина простенка: b=100 см;
Толщина стен вышележащих этажей: h1 =38 см;
Толщина рассчитываемого простенка: h2 =51 см;
Высота этажа (простенка): H=3 м

от стен вышележащих этажей: P1 =300 кН;
от веса перекрытия над рассматриваемым этажом: P2 =50 кН;
от веса стены рассматриваемого этажа (на участке а=45 см от низа перекрытия до верха простенка): P3 =6 кН.

Глубина заделки несущих конструкций перекрытия в стену c=20 см.
Расчетное сопротивление кладки сжатию Rсж =1 МПа (растяжение в кладке не допускается).

Рис.1. Схема к расчету кирпичного простенка

Подсчет нагрузок на простенок

Сила Р1 (см. Рис.1) приложена в центре тяжести сечения стены вышележащего этажа. Поскольку толщина стен рассматриваемого и вышележащего этажей неодинакова, эта сила приложена с эксцентриситетом e1 относительно центра тяжести стены рассматриваемого этажа и создает внешний момент, направленный против часовой стрелки (см. разрез 1-1):

Давление перекрытия на стену обычно принимают распределенным по закону треугольника (от максимума на грани стены до нуля в конце заделки). Следовательно, его равнодействующая P2 также имеет эксцентриситет e2 относительно центра тяжести сечения стены рассматриваемого этажа и вызывает момент противоположного направления, приложенный на уровне низа перекрытия:

Таким образом, на стену рассматриваемого этажа действует суммарная вышележащая сила от вышележащих конструкций:
и суммарный сосредоточенный момент, направленный против хода часовой стрелки:

Проверка прочности простенка

Полагаем, что кирпичная стена в пределах каждого этажа здания работает как вертикальная свободно лежащая на двух опорах (перекрытиях) балка пролетом H (см. Рис.1, б). Эпюры усилий показаны на Рис.1, в. Расчетным является сечение AB, расположенное на уровне верха простенка. В данном сечении возникает продольная сила сжатия:
и изгибающий момент, равный:

Площадь сечения простенка: F=b·h3=1·0.51=0.51 м 2 .

Момент сопротивления сечения:

Наибольшие напряжения сжатия возникают в ребре А. Проверим прочность простенка по формуле:

т.е. прочность простенка обеспечена.

Минимальная толщина стены из кирпича или блоков

Стены частных домов, коттеджей и других малоэтажных зданий делают, как правило, двух- трехслойными с утепляющим слоем. Слой утеплителя располагается на несущей части стены из кирпича или малоформатных блоков. Застройщики часто задаются вопросами:
«Можно ли сэкономить на толщине стены?».
«А не сделать ли несущую часть стены дома потоньше, чем у соседа или, чем предусмотрено проектом?

На строительных площадках и в проектах увидеть несущую стену из кирпича толщиной 250 мм. а из блоков — даже 200 мм. стало обычным делом.

Стена оказалась слишком тонкой для этого дома.

Прочность стены дома определяется расчетом

Нормы проектирования (СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции») независимо от результатов расчета ограничивают минимальную толщину несущих каменных стен для кладки I группы в пределах от 1/20 до 1/25 высоты этажа.

Таким образом, при высоте этажа до 3 м. толщина стены в любом случае должна быть больше 120 — 150 мм .

На несущую стену действует вертикальная сжимающая нагрузка от веса самой стены и вышележащих конструкций (стен, перекрытий, крыши, снега, эксплуатационной нагрузки). Расчетное сопротивление сжатию кладки из кирпича и блоков зависит от марки кирпича или класса материала блоков по прочности на сжатие и марки строительного раствора.

Для малоэтажных зданий, как показывают расчеты, прочность на сжатие стены толщиной 200-250 мм из кирпича обеспечивается с большим запасом. Для стены из блоков, при соответствующем выборе класса блоков, проблем обычно также не бывает.

Кроме вертикальных нагрузок, на стену (участок стены) действуют горизонтальные нагрузки, вызванные, например, напором ветра или передачей распора от стропильной системы крыши.

Кроме этого, на стену действуют вращающие моменты, которые стремятся повернуть участок стены. Эти моменты связанны с тем, что нагрузка на стену, например, от плит перекрытий или вентилируемого фасада приложена не по центру стены, а смещена к боковым граням. Сами стены имеют отклонения от вертикали и прямолинейности кладки, что также приводит к возникновению дополнительных напряжений в материале стены.

Горизонтальные нагрузки и вращающие моменты создают изгибающую нагрузку в материале на каждом участке несущей стены.

Прочность, устойчивость стен толщиной 200-250 мм и менее, к этим изгибающим нагрузкам не имеет большого запаса. Поэтому, устойчивость стен указанной толщины для конкретного здания обязательно должна быть подтверждена расчетом.

Для строительства дома со стенами такой толщины необходимо выбирать готовый проект с соответствующими толщиной и материалом стен. Корректировку проекта с иными параметрами под выбранные толщину и материал стен обязательно поручаем специалистам.

Практика проектирования и строительства жилых малоэтажных домов показала, что несущие стены из кирпича или блоков толщиной более 350 — 400 мм. имеют хороший запас прочности и устойчивости, как к сжимающим, так и изгибающим нагрузкам, в подавляющем большинстве конструктивных исполнений здания.

Стены дома, наружные и внутренние, опирающиеся на фундамент, образуют совместно с фундаментом и перекрытием единую пространственную структуру (остов), которая совместно сопротивляется нагрузкам и воздействиям.

Создание прочного и экономичного остова здания — инженерная задача, требующая высокой квалификации, педантичности и культуры от участников строительства.

Дом с тонкими стенами более чувствителен к отклонениям от проекта, от норм и правил строительства.

Застройщику необходимо понимать, что прочность, устойчивость стен снижается, если:

  • уменьшается толщина стены;
  • увеличивается высота стены;
  • увеличивается площадь проемов в стене;
  • уменьшается ширина простенка между проемами;
  • увеличивается длина свободного участка стены, не имеющего подпора, сопряжения с поперечной стеной;
  • в стене устраиваются каналы или ниши;

Прочность, устойчивость стен меняется в ту или иную сторону если:

  • изменить материал стен;
  • изменить тип перекрытия;
  • изменить тип, размеры фундамента;

Дефекты, снижающие прочность, устойчивость стен

Нарушения и отступления от требований проекта, норм и правил строительства, которые допускают строители (при отсутствии должного контроля со стороны застройщика), снижающие прочность, устойчивость стен:

  • используются стеновые материал (кирпич, блоки, раствор) с пониженной прочностью по сравнению с требованиями проекта.
  • не выполняется анкеровка металлическими связями перекрытия (балок) со стенами согласно проекта;
  • отклонения кладки от вертикали, смещение оси стены превышают установленные технологические нормы;
  • отклонения прямолинейности поверхности кладки превышают установленные технологические нормы;
  • недостаточно полно заполняются раствором швы кладки. Толщина швов превышает установленные нормы.
  • чрезмерно много в кладке используются половинки кирпича, блоки со сколами;
  • недостаточная перевязка кладки внутренних стен с наружными;
  • пропуски сетчатого армирования кладки;

Застройщику необходимо во всех перечисленных выше случаях изменения размеров или материалов стен и перекрытий обязательно обращаться к профессионалам-проектировщикам для внесения изменений в проектную документацию. Изменения в проекте должны быть заверены их подписью.

Предложения вашего прораба типа «давай сделаем проще» обязательно должны быть согласованы с профессиональным проектировщиком. Контролируйте качество строительных работ, которые делают подрядчики, или при их выполнении собственными силами не допускайте указанных выше дефектов строительства.

Нормами правил производства и приемки работ (СНиП 3.03.01-87) допускается: отклонения стен по смещению осей (10 мм), по отклонению на один этаж от вертикали (10 мм), по смещению опор плит перекрытия в плане (6…8 мм) и пр.

Чем тоньше стены, тем более они нагружены, тем меньше у них запас прочности. Нагрузка на стену помноженная на «ошибки» проектировщиков и строителей может оказаться чрезмерной (на фото).

Процессы разрушения стены проявляются не всегда сразу, бывает — спустя годы после завершения строительства.

Советы застройщику

Толщину стен 200-250 мм из кирпича или блоков безусловно целесообразно выбрать для одноэтажного дома или для верхнего этажа многоэтажного.

Дом в два или три этажа с толщиной стен 200-250 мм. стройте при наличии в вашем распоряжении готового проекта, привязанного к грунтовым условиям места строительства, квалифицированных строителей, и независимого технического надзора за строительством.

В иных условиях для нижних этажей двух- трехэтажных домов надежнее стены толщиной не менее 350 мм .

О том, как сделать несущие стены толщиной всего 190 мм.. читайте здесь.

Уважаемый читатель!

В комментарии оцените полезность статьи.
Задайте вопрос по теме статьи, дополните, уточните или возразите автору.
Расскажите о том, как делаете Вы.
Комментарий будет опубликован через некоторое время, после одобрения. Спасибо за оставленный комментарий!

Минимальная толщина стены из кирпича или блоков: 3 комментария

добрый вечер, подскажите пожалуйста, как рассчитать нагрузку на кирпичную стену. Стена(кладка)в полкирпича, плюс штукатурка, хочу повесить на ней накопительный водонагреватель объемом 50 литров, общий вес примерно 65-70 кг, выдержит ли, без последствий, данную нагрузку и как это рассчитывается?

У меня держит уже год. Не ставить же его на пол.

Источники: http://oooalfa-pro.ru/stati-o-remonte/article_post/raschet-steny-na-prochnost, http://probuild-info.ru/primer-proverochnogo-rascheta-kirpichnogo-prostenka-na-prochnost/, http://domekonom.su/minimalnaya-tolschina-kamennoi-steny.html

kirpich-sbm.ru

инструкция, фото и видео-уроки, цена

Как определить прочность кирпича на сжатие? В каких случаях этой характеристике стоит уделить пристальное внимание? Какие виды кирпича наиболее прочны и как их устойчивость к механическим воздействиям влияет на надежность кладки в целом? Попробуем разобраться.

Кирпичные стены традиционно ассоциируются с надежностью. Всегда ли такая точка зрения оправдана?

Почему это важно

А в самом деле, из-за чего сыр-бор? Веками дома строились из обожженного кирпича — и, заметьте, стояли те дома тоже веками! Их прочность была заведомо ниже современных строительных материалов. Так, быть может, не стоит создавать себе проблем?

При одноэтажном строительстве, в самом деле, класс прочности кирпича не имеет особого значения. С правильно выполненной перевязкой рядов и при условии армирования кладки даже  стена в полкирпича прекрасно выдержит массу стропильной системы и кровли; большего от нее и не требуется.

Нюанс: на практике для целостности стен одноэтажного строения куда большее значение имеет прочность фундамента. Его смещение или неравномерная усадка способны создать  больше проблем, чем использование для кладки стен материала с низкой механической прочностью.

Одноэтажный дом из кирпича-сырца.

Ситуация в корне меняется, если планируется многоэтажное строительство. Из чего складывается нагрузка на нижние ряды кирпича в стенах?

На них давят:

  • Все расположенные выше ряды кладки. При плотности под две тонны на кубометр уже это немало.
  • Перекрытия. В многоэтажных домах типичное решение — железобетонные плиты перекрытий; их масса тоже весьма значительна.
  • Стропильная система и кровля не так уж легки сами по себе. Добавим к ним массу скапливающегося зимой на крыше снега.
  • Чтобы ничего не упустить — вспомним про ветровые нагрузки, которые воспринимаются стенами, усадку фундамента и прочие часто забывающиеся мелочи.

Определенно, с учетом вышесказанного расчет кирпичной кладки на прочность представляется вполне здравой идеей. Однако здесь возникает пара проблем:

  1. Существующие методики расчета весьма сложны.
  2. При этом они дают весьма приблизительные результаты.

Впрочем, вместо расчета иногда можно использовать справочные данные.

Отложим пока решение нашей задачи и давайте посмотрим, какие параметры влияют на результирующую надежность и долговечность кирпичной стены.

О прочности стен

Слагаемые успеха

Итак, из чего складывается прочность кладки?

  • Прочность при сжатии кирпича, как ее часто называют  (правильнее все-таки употреблять выражение «прочность на сжатие») — это способность изделия выдержать без разрушения определенную механическую нагрузку. Как ее определить? Предельно просто: марка — это и есть предел прочности кирпича при сжатии в килограммах на квадратный сантиметр. К примеру, строительный кирпич марки М 75 в среднем будет разрушаться при давлении в 75 кгс/см2.
  • Марка раствора тоже непосредственно влияет на результат. Здесь действует тот же принцип: марка — это прямое указание на разрушающее давление в килограммах на квадратный сантиметр.

Раствор М 25 способен выдержать давление в 25 кгс/см2, М 100 — 100 кгс/см2 и так далее. Марка раствора тем выше, чем больше в нем цемента и чем выше марка этого цемента: для раствора М 200 рекомендуется использовать цемент М 500.

  • Равномерность заполнения швов раствором тоже весьма важна. В этом смысле показателен давний эксперимент: разные участки стены с использованием идентичных материалов клались опытным каменщиком и новичком. Разрушающее давление при испытаниях на участке мастера оказалось в 1,8 раза выше, чем на участке ученика.

От каменщика надежность кладки зависит не меньше, чем от материала.

Приоритеты

Нужен ли сверхпрочный кирпич при частном строительстве?

На этот вопрос можно дать однозначный ответ: нет. Едва ли вы станете строить своими руками дом хотя бы в 5 этажей: ИЖС законодательно ограничено двумя жилыми этажами и мансардой.

Между тем, для 16-этажных домов действуют следующие нормы:

  1. Первые три этажа возводятся из кирпича марки М 150.
  2. Для остальных этажей разрешено применять марку М 100.

Думается, нагрузку в обоих случаях сопоставить несложно. Чтобы проверить свои размышления, давайте оценим давление, которому подвергается поверхность рядового кирпича в двухэтажном доме.

Разумеется, оценка будет крайне грубой.

  1. Два этажа по 3 метра каждый дадут нам высоту кладки в 6 метров.
  2. Общую массу перекрытий и стропильной системы оценим как равную массе стен.
  3. Стало быть, на каждый квадратный сантиметр поверхности первого ряда кирпичей будет давить своим весом столб объемом 0,0001 м2 (квадратный сантиметр — 1/10000 квадратного метра) х 12 метров (высоту в 6 м мы умножаем на два) = 0,0012 м3.
  4. Плотность кирпичной кладки примерно равна 1700 кг/м3. Вес нашего столба будет равен 0,0012*1700=2,04 кг. Два килограмма на сантиметр! Даже кирпич низшей марки М75 имеет огромный запас прочности.

На что стоит обратить внимание при выборе материала?

Если вы живете в регионе с суровым климатом, инструкция очевидна: на морозостойкость. В маркировке кирпича она указывается с индексом F или МРЗ и означает количество циклов заморозки и оттаивания, которые кирпич гарантированно может выдержать без признаков разрушения. Хорошим считается значение морозостойкости не менее 50 циклов.

На фото для кладки фасада использован материал с низкой морозостойкостью. Последствия не заставили себя ждать.

Важно: чтобы оценить реальный ресурс стен, морозостойкость материала можно умножить на 2,5-3. Точное значение коэффициента зависит от того, насколько суровые морозы характерны для вашего города.

Однако

И все-таки существует вполне реальная ситуация, в которой предел прочности при сжатии кирпича имеет очень большое значение. Не догадаетесь? Подскажем: облицовка фасада.

  • Облицовочный кирпич (в т.ч. декоративный) испытывает большие ударные нагрузки. Попросту говоря, фасад вы куда чаще цепляете переносимыми предметами.
  • Ветровую эрозию тоже стоит учитывать. Так уж получилось, что устойчивость по отношению к ней линейно зависит от прочности.
  • Морозостойкость и низкое влагопоглощение, которые крайне важны для облицовочного материала, зависят от того же свойства материала, что и механическая прочность: от минимального размера пор.

Сравнительная прочность разных видов кирпича

К какому виду относится самый прочный кирпич?

Давайте устоим экспресс-обзор разных его типов.

  • Силикатный кирпич производится пропаркой в автоклаве при высоких температуре и давлении сформованной песчано-известковой смеси. Максимальная прочность силикатного кирпича соответствует марке М200.

Силикатный кирпич популярен, прежде всего, благодаря относительной дешевизне, обусловленной технологичностью производства. На одну партию уходит всего 4-6 часов против суток для керамики.

К слову: этот материал нельзя использовать для кладки фундаментов, да и от осадков стены из него лучше защищать свесами кровли.

  • Красный керамический уже заметно прочнее: максимальная марка — М 300. Обжиг глины вызывает спекание ее частиц; в результате получившаяся масса напоминает структурой камень с небольшими порами, появляющимися в ходе испарения воды.
  • Гиперпрессованный кирпич, как несложно догадаться по его названию, представляет собой продукт прессовки. Сырье — наполнитель (известняк, ракушечник, кирпичный бой, шлак или любой другой) и портландцемент марки 500.

В процессе пропарки и последующего хранения на теплом складе материал набирает прочность; он часто служит для облицовки фасадов. Пропарочную камеру готовый кирпич покидает с прочностью, соответствующей марке М 200 — М 250, однако в процессе хранения в течение первого месяца достигает марки М 350.

  • Наконец, клинкер по этому параметру — бесспорный победитель. Отечественными стандартами предусмотрена прочность вплоть до М 1000; однако лучшие образцы облицовочного клинкерного кирпича выдерживают усилие на сжатие в 1700 — 1800 кгс/см2. Понятно, что цена таких изделий намного выше конкурирующих решений.

Как достигается столь выдающийся результат? Принципиальной разницы с обычной керамикой нет: сырье — та же глина, однако более высокая температура обжига обеспечивает исключительно глубокое спекание частиц.

Клинкер — однозначный чемпион. Вдумайтесь: кирпич стандартного размера (25х12х6,5 сантиметра) марки М 1000 способен выдержать без разрушения вес до 300 тонн!

Влияет ли на прочность что-то, кроме сырья и технологии производства? Несомненно.

  • Пустотность. Если полнотелый кирпич наиболее прочен, то поризованный и пустотный (так называемый эффективный) благодаря полостям раздавить куда легче.

Важно: не стоит отказываться от эффективного кирпича из-за его меньшей механической прочности. Как мы выяснили, реальная нагрузка в частном домостроении несопоставима с возможностями даже низших марок; а вот теплоизоляционные качества пустотного материала — большой и несомненный плюс.

  • Форма. Благодаря неоднородности швов нагрузка на изгиб может возникать даже внутри горизонтальных рядов; этой нагрузке лучше противостоят изделия большой толщины. Двойной кирпич имеет меньше шансов дать трещину по сравнению с одинарным.

Двойной силикатный кирпич М 150 на практике оказывается прочнее одинарного той же марки.

Вывод

    1. Прочность не является определяющей характеристикой рядового кирпича в случае частного домостроения. Морозостойкость и низкая теплопроводность в реальной обстановке куда более полезны.

  1. Если все же оценивать способность противостоять механическим воздействиям, безоговорочный лидер — клинкер. Полнотелый и максимально большой толщины. Впрочем, встретить такой материал в продаже малореально.

Как обычно, в представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме. Успехов в строительстве!

klademkirpich.ru

Прочность и устойчивость кладки

Категория: Кирпичная кладка


Прочность и устойчивость кладки

Способность кладки воспринимать нагрузку от вышележащих конструктивных элементов называют прочностью.

От действия нагрузок в кладке возникают внутренние напряжения и деформации. Марка раствора и кирпича, форма и размеры кладочных материалов, толщина и плотность растворных швов — все это влияет на прочность кладки.

Способность кладки сохранять свое положение при действии горизонтальных (например, ветровых) нагрузок называют устойчивостью. Это свойство ограничивает высоту кладки в зависимости от ее толщины и величины ветровых нагрузок. Например, стенка толщиной 250 мм при ветровой нагрузке более 400 Па не должна быть выше 2,25 м.

Внешние нагрузки, действующие на кладку, создают в ней напряженное состояние. При нормальной эксплуатации (первая стадия) внутренние напряжения не вызывают видимых повреждений кладки. При увеличении нагрузки (вторая стадия) в отдельных кирпичах появляются трещины. Продолжающийся рост нагрузки приводит к развитию вертикальных трещин (третья стадия), однако кладка еще способна воспринимать действующие на нее внешние силы. Дальнейшее нарастание нагрузки расслаивает кладку на тонкие столбики (четвертая стадия). Кладка разрушается из-за потери устойчивости конструкции, расчлененной вертикальными трещинами.

Рис. 1. Однорядная система перевязки 1 — тычковый ряд; 2 — ложковый ряд; 3 — смещение вертикальных швов на четверть кирпича

Рис. 2. Многорядная система перевязки 1 — тычковый ряд; 2 — ложковые ряды; 3 — смещение вертикальных швов на четверть кирпича; 4 — то же, на половину кирпича

Рис. 3. Трехрядная система перевязки 1 — тычковый ряд; 2 — ложковые ряды; 3 — совпадение трех

Как видно из условного графика, прочность кладки мало зависит от системы перевязки швов.

Толщина швов. С увеличением толщины швов уменьшается прочность кладки. Это обусловлено тем, что прочность раствора всегда меньше прочности кладочного материала. Однако и уменьшение толщины швов не повышает прочности кладки, так как уложенные кирпичи неровностями граней касаются друг друга и в этих местах вместо сжатия работают на изгиб, что снижает прочность кладки. Чтобы все кирпичи, уложенные в конструкции, работали на сжатие, нормируют толщину горизонтальных и вертикальных швов: толщина горизонтальных швов: 10…15 мм, вертикальных — 8…15.

Рис. 4. Напряженное состояние кладки от действия внешней нагрузки 1 — силы внутреннего напряжения; 2 — железобетонная подушка; 3 — железобетонная балка

Рис. 5. Стадии работы кладки при возрастании внешней нагрузки а — первая; б — вторая; в — третья; г — четвертая; 1 — силы внутреннего напряжения; 2 — появление трещин; 3 — развитие вертикальных трещин; 4 — расслоение кладки

Рис. 6. Условный график иллюстрирующий прочность кладки а — однорядной; б — многорядной; в — трехрядной



Кирпичная кладка — Прочность и устойчивость кладки

gardenweb.ru

43. Материалы для каменных конструкций. Стадии работы кирпичной кладки

Мат-лы для каменных конструкций.

Виды каменных материалов:

1.Искусственные – это кирпич, который м.б.:

А) глиняный (керамический) М50, М75, М100, М125, М200

Б) силикатный М75, М100, М125, М150, М200, М250

Кроме того кирпич м.б. полнотелым, пустотелым (дырчатый или щелевой), поризованый 1)250х120х65,2)Укрупненный 250х120х88.К искусственным каменным материалам относят:

— бетонные камни из легких бетонов и блоки из ячеистых бетонов — пенобетон- газобетон 2.Природные камни

— м.б. из известняка, песчаника, гранита (служат для кладки стен фундамента)- из туфа, ракушечника (служат для кладки малонагруженных стен).Камни и кирпич связывают между собой р-ром или клеем (применительно для блоков из ячеистых бетонов), что обеспечивает совместную работу камней, а также равномерно распределяет нагрузки по площади камня и предотвращает продуваемость конструкции. По виду вяжущего кладочные р-ры м.б.:- цементные

— известковые- цементно-известковые- цементно-глиняные

Марки цементного р-ра: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200

Марку кладочного р-ра назначают по следующим правилам:

1.Для цементных и известковых р-ров марка принимается на 1 порядок ниже марки камня.2.Для сложных р-ров марка принимается такой же как и марка камня.

При проверке прочности свежевозведенной кладки принимают нулевую прочность р-ра.

Расчет кладки, возводимой методом замораживания в стадии первого оттаивания выполняют при нулевой прочности р-ра, либо с прочностью р-ра 0,2МПа.Для армокаменных конструкций применяется цементный или цементно-известковый р-ры марки не ниже М50.

Стадии работы кирпичной кладки:1.До появления первых трещин.Нагрузка на кладку составляет 50-70% от разрушающей. В конце этой стадии появляются волосяные трещины, преимущественно в местах концентрации напряжений, т.е. в кирпиче над вертикальными швами кладки.

2.Трещины распространяются на величину 3-х – 4-х рядов кладки. К окончанию этой стадии трещины медленно увеличиваются без увеличения нагрузки. Это свидетельствует, что упругие деформации полностью выбраны и протекает пластическая деформация. Для конструкций здания 2-ая стадия считается аварийной.

3.Разрушение. На этой стадии происходит быстрое увеличение трещин, конструкция разделяется на отдельные столбики, которые теряют свою устойчивость, а кладка теряет несущую спосодность.

Трещины в кирпичной кладке имеют различную природу. Трещины м.б.:- силовые (они не сквозные, многочисленные)

—температурные- осадочные

1-Силовая трещина, вызванная недостаточной несущей способностью при центральном сжатии,2-Силовая трещина, вызванная недостаточной несущей способностью при изгибе по нормальным сечениям.3-Силовые трещины, вызванные недостаточной несущей способностью при изгибе по наклонным сечениям, проявляемые при наличии трещин 2.

4-Осадочные трещины

5-Температурные трещины

6-Силовые трещины, вызванные недостаточной несущей способностью при смятии.

44. Физико-механические свойства кладки. Прочность кладки при сжатии.На прочность кладки при сжатии оказывают влияние следующие факторы:1.Прочность камня.Определяется испытанием образцов , состоящих из 2-х половинок кирпича, соединенных друг с другом швом из цементного раствора

Прочность на изгиб определяется испытанием целого кирпича как балки на двух опорах.

Марка кирпича определяется прочностью на сжатие и на изгиб. Низкая прочность кирпича на сжатие может быть компенсирована высокой прочностью на изгиб.

Прочность кладки определяют испытанием образцов с размерами 380х510х1000. Прочность кладки составляет 40-50% от прочности кирпича. Это объясняется следующими причинами: элементы кладки находятся в сложном напряженном состоянии вследствие неровности швов, концентрации напряжений в вертикальных швах, неодинаковой толщины и различной плотности горизонтальных швов в кирпиче возникают напряжения изгиба и среза.На кирпичный образец из двух половинок такого влияния нет.При увеличении марки кирпича в 2 раза прочность кладки повышается в 1,5-1,7 раза.2.Влияние размеров камня.С увеличением высоты сечения камня уменьшается количество горизонтальных швов и увеличивается прочность камня изгибу, следовательно более прочная кладка выполняется из камней с большей высотой сечения.Для таких каменных материалов определяется прочность только на сжатие.3. Влияние формы камня.Чем правильнее форма камня, тем лучше происходит передача нагрузки через горизонтальные швы и тем выше прочность кладки.4.Влияние прочности кладочного р-ра

В случае слабых по прочности р-ров начинается разрушение швов, следовательно увеличивается деформация кирпича и его разрушение будет происходить при меньших нагрузках, чем в кладке на прочном р-ре.5.Влияние удобоукладываемости р-ра.Большая удобоукладываемость соответствует большой подвижности и пластичности р-ра, что дает возможность получить более ровные швы, следовательно уменьшить напряжения изгиба и среза.Более удобоукладываемый р-р содержит добавки в виде глины или пластификаторов.6.Влияние упруго пластических свойств р-ра

При кирпиче одной и той же марки, при действии одной и той же нагрузки в случае применения более сжимаемых р-ров увеличиваются напряжения растяжению изгиба и среза кирпича. Следовательно наиболее прочная кладка достигается на таких р-рах, в которых при одинаковой марке одновременно сочетаются высокая подвижность при укладке и высокая плотность (низкая сжимаемость после затвердевания бетона)7.Влияние качества кладки

Это показатель характеризуется равномерностью заполнения горизонтальных швов, вертикальностью конструкции и горизонтальностью швов.Предел прочности кладки, выполненной высоко квалифицированным каменщиком и каменщиком низкой квалификации отличается в 1,5-1,8 раза.

8.Влияние перевязки швов.Кладка без перевязки состоит из отдельных столбиков, несвязанных между собой. В виду отсутствия совместности работы каменных столбиков наблюдается снижение несущей способности.Перевязка должна осуществляться через 5 рядов кирпичной кладки, а в кладке из бетонных камней через 3 ряда.Уменьшение количества перевязочных швов в 1,5-2 раза снижает прочность кладки на 20-30%.9.Влияние сцепления р-ра с кирпичом.Сцепление увеличивает монолитность кладки, улучшает ее работу при изгибе, а также при внецентренном сжатии с большим эксцентриситетом. Повышение сцепления приводит к трещиноустойчивости и снижению деформаций кладки, к большей долговечности, к большей стойкости к атмосферным осадкам и к продуваемости.9.Влияние заполняемости вертикальных швов.Вертикальные швы составляют 8% от площади горизонтального сечения кладки, следовательно разница между прочностью кладки с идеальным заполнением швов и пустыми швами составляет 8%.

studfiles.net

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *