расчет несущей способности монолитной стены

Расчет толщины и других размеров бетонной стены

Основой любого строения являются стены. Они выполняют ограждающую и несущую функции. Для возведения перегородок используются различные материалы.

Один из самых распространенных вариантов – это заливка из бетонной смеси. Способ отличается простотой выполнения и не требует больших финансовых затрат.

Стены при этом получаются прочными, но этот параметр будет напрямую зависеть от их размеров.

Важность правильного расчета размера

Размеры стен из бетона – очень важный эксплуатационный параметр. Знания о нужной толщине и высоте помогут построить бетонную конструкцию, которая будет соответствовать всем эксплуатационным нормам и станет надежной на долгие годы. Для расчетов используются нормы ГОСТ и СНиП.

В таблицах нормативных документов приводятся оптимальные данные, которые позволяют с предельной точностью рассчитать сколько бетона понадобится для возведения строения. Причем обеспечивается полная гарантия, что здание получится прочное.

Ведь на надежность конструкции влияют многие факторы. От преобладающих погодных условий до ландшафта. Поэтому при создании бетонного раствора заранее определяют, какие компоненты будут в нем участвовать и какое точное количества каждого ингредиента необходимо.

Для произведения расчетов берут во внимание:

Правильный расчет также имеет практическое значение и позволяет проконтролировать проект с финансовой стороны. Ведь возведение стен с лишней толщиной крайне нецелесообразно. На лицо получится перерасход ресурсов.

Документы, устанавливающие нормы

Определить какой класс раствора необходим в конкретных обстоятельствах помогает техническая документация. В ней описаны все требования к бетонным стенам согласно условиям, в которых они будут находиться.

Сведения можно найти в специальных справках СНиП и ГОСТ, которые относятся к бетонным смесям.

Вот самая основная документация, предоставляющая нормативные ссылки о необходимой толщине бетонных стен:

Требования к толщине

При разработке технической документации, посвященной требованиям к бетонным стенам, учитывались параметры прочности:

При этом во внимание брался коэффициент теплопроводимости относительно бетонных стен. Это основные условия для расчетов. Но также необходимо учитывать дополнительные данные.

Тип перегородок из бетона

Толщина монолитной перегородки из бетона будет зависеть от температуры окружающей среды. Как правило, ориентируются на зимнюю пору.

И если морозы на местности не опускаются ниже 20 градусов по Цельсию, то для стены достаточно толщины в 250 мм.

Что касается панельных домов, то толщина стен у них зависит от использованной марки плиты. Если для строительства применяли однослойную панель, то ее толщина колеблется от 300 до 350 мм. Многослойная плита имеет стандартную толщину в 380 мм.

Наличие армирования

Как правило, все конструкции из бетона выполняют при участии металлического каркаса. В строительстве это называется армированием. Оно нужно для повышения прочности и надежности сооружения. Стены с арматурой внутри намного крепче, чем залитые из одного раствора.

Но для защиты металлического прута от коррозии и возможных механических воздействий необходима прослойка из бетона:

Местоположение

О толщине наружных стен было сказано выше. Стены внутри помещения делятся на несущие, которые помогают распределять нагрузку от плит перекрытия и просто перегородки. В первом случае используют готовые железобетонные конструкции, толщина которых колеблется от 120 до 200 мм.

Простая перегородка имеет стандартную толщину в 80 мм. Если используют самодельную монолитную заливку, то разрешено увеличить размер до 100 мм.

Назначение

Перегородки из бетона возводятся не только в жилых домах. Чаще всего материал используется для строительства технических помещений.

Одно из – погреб, выступающий в роли овощехранилища. При оборудовании подземного помещения в расчет берутся грунтовые воды.

Если они стоят низко и грунт сухой, то достаточно 150 мм для толщины стен. Но при влажной земле размер увеличивается до 250 мм. Иначе, когда при промерзании нагрузка на поверхность увеличится, а стена может не выдержать и разрушиться. Но в обоих случаях обязательно применяется вертикальное армирование.

Подобные расчеты можно применить к возведению бассейна.

Но поскольку сооружение постоянно испытывает повышенную нагрузку из-за находящейся в нем воды, толщина стен не должна быть меньше 200 мм. Делать перегородки толще 250 мм нецелесообразно.

Для колодцев используются специальные железобетонные кольца. Толщина в таких конструкциях колеблется от 70 до 120 мм.

Конструкции перекрытия

Когда необходимо установить перекрытия между этажами, то сделать это можно двумя способами. В первом случае заливаются монолитные полы, которые и выполняют роль перемычки. Толщина плиты должна быть не меньше 150 мм.

Но можно воспользоваться уже готовыми стандартными конструкциями. Пустотелые железобетонные плиты с армированием имеют толщину 90 мм. Этого вполне достаточно для перекрытий между этажами. Поскольку в отличие от самодельной плиты, заводские панели сделаны по всем нормам ГОСТ и СНиП.

Район строительства

Способ возведения стен путем их заливки из бетона разрешен к применению повсеместно. Даже в районах с повышенной сейсмической опасностью. И при строительстве берется во внимание лишь возможная температура окружающей среды. Об изменениях толщины стен при повышении морозов было сказано выше.

Тип фундамента

При заливке ленточного фундамента из бетона нужно принимать во внимание, что его толщина не может быть меньше глубины несущих стен. Но, как правило, размеры основы превышают эти параметры. Поэтому, зная требования к будущим стенам, будет нетрудно залить необходимый фундамент.

Но существует расчетная формула, которая более четко позволяет узнать размеры:

Расшифровка обозначений:

Все точные данные можно найти в СНиП 2.01.07-85.

Тип почвы

Для успешного строительства необходимо заранее определить тип почвы на участке. Дело в том, не каждый подходит для возведения здания.

Приемлемыми считаются только мало пучащиеся грунты. Поэтому из песчаных почв необходимо отбросить мелкозернистые и пылеватые.

Они крайне непригодные для любого строительства. По этой же причине избегают и торфянистых грунтов.

Показатель ГСОП и сопротивление теплопередаче

Актуальность этого показателя применима только для жилых или офисных помещений. Все действующие параметры градусо-суток отопительного периода, а также сопротивление теплопередаче можно увидеть в развернутых таблицах, изучив СНиП 2-3-79.

Расчет для одноэтажного дома

Чтобы узнать необходимую толщину стен для дома в один этаж, возводимого в Московской области, необходимо применить формулу:

Если брать в расчет, что среднюю температуру воздуха внутри помещения планируется держать в районе +22°С, то необходимо найти таблицу с этими условиями в СНиП и взять оттуда нужные данные.

Так теплопроводимость бетона при влажности в 5% будет 0,147 Вт/м∙°С. А норма теплосопротивления – 3,29 м 2 °C/Вт.

Сделав простые вычисления, получаем необходимую толщину стен для Московского региона – 0,48 м. Значение округляем в большую сторону.

Неправильно выполненные расчеты приведут к тому, что зимой наружные перегородки будут промерзать. Тем самым увеличатся потери внутреннего тепла. Понадобится дополнительный обогрев и поэтому ежемесячные расходы на энергоносители будут больше.

Дополнительные расчеты

Для определения прочности стен часто необходимо знать их точную высоту, а иногда и длину. Все необходимые параметры можно найти в табличных данных СНиП II-22-81. Но если нужно рассчитать высоту этажа, то ее определяют по формуле:

Точные значения в определенных условиях находится в таблицах СНиП.

Но для понимания расчетов, можно рассмотреть простой пример. Длина участка стены между двумя опорами – 2,8 м. Поскольку узлы в примере жесткие, то первый коэффициент будет равен 0,8. В нормальных условиях значение второго равно единице.

Умножив коэффициенты и разделив длину участка стены на полученный результат, получим – 3,5. Получается, что в этом случае можно возводить стену на высоту в три с половиной метра.

Заключение

Как правило, у каждой строительной технологии есть свои недостатки, а также преимущества. Поэтому всегда подразумевается осознанный выбор. В случае возведения перегородок из бетона налицо несомненная выгода.

Она обосновывается экономией средств при закупке материалов. А также в оплате наемного труда. Ведь услуги профессионального каменщика чрезвычайно дороги. А в случае с бетоном все работы можно выполнить самостоятельно.

Источник

Делаем железобетонные перекрытия

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:

Монолитные работы

Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.

Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.

В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.

ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.

Монтаж опалубки

Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм.
После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.

Армирование

Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.

Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.

После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.

Заливка бетона

После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.

Уход за бетоном

После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.

Прочность монолитного перекрытия: расчет

Он сводится к сравнению между собой двух факторов:

Первое должно быть меньше второго.

Стены на монолитную плиту перекрытия: рассчитываем нагрузки

Произведем расчеты постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.

Перегородки из кирпича размером 120мм приведите к площади плиты. Вес 1-го погонного метра перегородки высотой 3м 0.12м х1.2х1.8 т/м3 х 3м = 0,78т/м, при шаге перегородок длиной 4м получается примерно 0,78/4= 0,2т/м2. Таким образом приведенный вес перегородок = 300 кг/м2.

Полезная нагрузка для 1-й группы предельных состояний (прочность) 150кг/м3 – жилье, с учетом коэффициента надежности 1.3 примем. Временная 150х1,3= 195кг/м2.

Определение моментных усилий в нагруженных сечениях

Изгибающие моменты определяют на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения– это середина пролета, другими словами – центр плиты.

Это усилия, которые действуют и вдоль и поперек плиты, поэтому нужно проверить прочность двух взаимно перпендикулярных сечений.

Проверка прочности к продольной оси

При проверке прочности к продольной оси сечения по изгибающему моменту (пусть момент положительный, т.е брюхом вниз) в сечении есть сжатый бетон сверху и растянутая арматура снизу. Они образуют силовую пару, воспринимающие приходящее на нее моментное усилие.

Определение усилия в этой паре

Высота пары может быть грубо определена, как 0.8h, где h – высота сечения плиты. Усилие в арматуре определим как Nx(y)=Mx(y)/(0.8h). Получим в представлении на 1 м ширины сечения плиты.

Под эти усилия подберите арматуру класса A-III (А400) – периодического профиля. Расчетное сопротивление арматуры разрыву равно R=3600кг/см2. площадь сечения арматурного стержня при диаметре Ф8=0,5см2, Ф12=1,13см2, Ф16=2,01см2, Ф20=3,14см2.

Несущая способность стержня равна Nст=Aст*R Ф8=1,8т, Ф12=4,07т, Ф16=7,24т, Ф20=11,3т. Отсюда можно получить требуемый шаг арматуры. Шаг= Nст/ Nx(y)

Это армирование по прочности по каждому из направлений X и Y, т.е квадратная сетка из стержней в растянутой зоне бетона.

Все это является частным случаем общего подхода, демонстрирующим специфику задачи, но для её реализации необходимо смотреть глубже и обращаться к специалистам.

Размещено участником FORUMHOUSE ontwerper.

Источник

Несущая способность

Максимально допустимая вертикальная, горизонтальная или иная внешняя, внутренняя нагрузка, которую способны принять без потери функциональных свойств конструктивные элементы здания: стены, фундамент, кровля, перекрытия, колонны, балки, столбы – это несущая способность. Во время эксплуатации на объект воздействует множество негативных внешних факторов, которые часто снижают прочностные параметры сооружения и его устойчивость, качественные и количественные характеристики материала. Все это может отрицательно отразиться на несущей способности здания.

Несущий каркас здания состоит из ключевых конструктивных элементов: грунтов и фундамента, кровли, стен, перекрытий, балок, колонн, иногда фасада. Он может быть выполнен из разных материалов, свойства которых также влияют на прочностные показатели, устойчивость к внешним и внутренним нагрузкам.

Для чего необходимо оценивать несущую способность здания и отдельных конструкций? Данный показатель рассчитывают в ходе комплексного обследования объекта и для изучения возможности его перепрофилирования, перепланировки. Несущая способность здания оценивается перед установкой тяжеловесного оборудования, для понимания остаточного ресурса и сейсмостойкости сооружения. Этот вид изысканий также проводят при реконструкции объекта: перед установкой арт-конструкций или надстройкой дополнительного этажа.

Исчерпание несущей способности конструкции – такое состояние элемента, когда при наличии внешних нагрузок напряжение на некоторых участках приближается к предельному. Часто оно выражается в виде отклонений, прогибов, трещин и других повреждений, деформаций.

Определение несущей способности

Несущую способность закладывают еще на стадии проектирования с учетом предполагаемых функций объекта, назначения каркаса. Но со временем показатель может меняться из-за воздействия внешних и внутренних негативных факторов.

На несущую способность влияет ряд условий: наличие жесткого армирующего звена, характер взаимодействия материалов, разгружающее действие отдельных элементов, состояние раствора или иного контактного слоя.

Определение несущей способности – комплекс исследовательских, аналитических и измерительных мероприятий. Изыскания начинаются с изучения проектно-технической документации. На подготовительном этапе специалисту предстоит ознакомиться с материалами несущего каркаса здания, характером сопряжения конструкций, способом опирания, внешними и внутренними нагрузками, агрессивными факторами среды, которые могут негативно воздействовать на техническое состояние сооружений.

После изучения теоретической части специалисты приступают к визуальному осмотру и проведению необходимых измерений:

На завершающем этапе все результаты измерений и визуального осмотра анализируются, вносятся в компьютерную программу для проведения расчетов.

Несущая способность зданий и сооружений

Существуют разные способы оценки несущей способности. Некоторые из них универсальные и подходят для объектов любого функционального профиля, другие применимы только к определенной категории сооружений.

Одна из методик оценки несущей способности позволяет достаточно точно определить остаточный ресурсный потенциал конструктивных элементов. Она подразумевает учет всех негативных факторов, которые могут вызвать износ сооружения: атмосферных осадков, перепадов температуры и влажности, ветра, особенностей рельефа, интенсивной или небрежной эксплуатации, коррозии, эрозии.

Проверка несущей способности традиционными способами используется уже достаточно давно. Стандартные методы подразумевают создание вибрационных динамических и механических импульсных воздействий определенной интенсивности и силы. Их направляют на отдельные элементы здания через грунт и фундамент. Для регистрации изменений на исследуемый объект устанавливают специальные датчики. После проведения испытаний полученные результаты обрабатывают в специальной компьютерной программе, которая позволяет рассчитать, чему равна текущая несущая способность зданий и сооружений.

Одна из особенностей методики оценки возможных дополнительных нагрузок: необходимо учитывать давление не только на один участок, но и на всю армированную конструкцию. Специалист должен выполнить пространственный расчет, который охватывает все взаимосвязанные элементы. Конструктивная оценка предполагает учет нагрузок дополнительного воздействия, временных, динамических, естественных и постоянных факторов. Такой комплексный подход считается наиболее полным и достоверным. Методика позволяет увидеть фактическую картину и спрогнозировать возможность увеличения нагрузки на здание без негативных последствий.

Несущая способность кирпичной кладки

Простенки кладки из кирпича выполняют роль несущих элементов сооружения. Прочностные показатели конструкции могут со временем снижаться из-за влияния внешних негативных факторов.

Для определения фактической несущей способности специалисты измеряют, рассчитывают и изучают следующие показатели:

Прочность кладки можно определить методами неразрушающего контроля. После получения необходимых вводных данных несущую способность рассчитывают по формуле. Она требуют применения некоторых коэффициентов – длительной нагрузки и продольного изгиба.

Оценка несущей способности бетонных и железобетонных конструкций

Для определения несущей способности конструктивных элементов из бетона и железобетона, которые имеют нормальное по отношению к продольной оси сечение, применяют методику предельного равновесия по нормативной документации. В этом случае руководствуются следующими упрощающими принципами:

Для повышения прочностных характеристик в конструктивные элементы включают вкладыши из цементного бетона или другого низкодеформируемого материала, внутри которого расположены металлические элементы.

Особенности расчета несущей способности фундамента

Для грунта и фундамента максимально допустимую нагрузку исследуют в единой связке. Для укрепления слабого основания потребуются сваи. На грунте с плотной и устойчивой структурой можно использовать колонны или ленточный фундамент для стен. Для выбора оптимального варианта необходимо изучить в лаборатории физико-химические параметры почвы в данной местности.

Несущая способность фундамента во многом зависит от количественных и качественных свойств материала, наличия дефектов, арматуры, соответствия фактических и проектных данных. Любые негативные изменения в состоянии основания здания через некоторое время отразятся на стенах, перекрытиях и других верхних конструктивных элементах.

Изучение несущей способности основания требуется в следующих случаях:

Несущая способность фундамента должна предотвращать вероятность сдвигов и обеспечивать высокую устойчивость и прочность оснований здания.

Несущая способность сваи указывает, какую нагрузку она способна выдержать при максимально допустимом уровне деформации грунта. Задача специалиста на стадии проектирования – рассчитать оптимальное число элементов.

Для оценки показателя используют два основных метода: уровень сопротивления по боковой поверхности и уровень сопротивления грунта под острием. Оптимальный вариант определяют исходя из характеристик почвы.

Особенности определения несущей способности вертикальных и горизонтальных конструктивных элементов

К перекрытиям относятся плиты, диски и балки. Они взаимосвязаны и объединены для выполнения единой функции. Перекрытие – это конструктивный элемент, расположенный между этажами. Он опирается на балку.

Различают два типа несущих частей здания:

Балки – важный опорный элемент в зданиях с колоннами. Для их изготовления используют бетон. В старых домах встречаются балки из деревянных лагов, железных элементов и асфальтобетона. В этом случае специалист должен изучить состав балки, выяснить фактическую несущую способность, и насколько она изменилась со временем.

При проектировании инженеры должны закладывать несущую способность с некоторым запасом. Это помогает минимизировать вероятность перегрузки, но не отменяет необходимость в регулярных технических обследованиях здания.

К вертикальных несущим конструкция относятся столбы и колонны, имеющие отдельный фундамент, который по форме напоминает подстаканник. Чем больше нагрузка и площадь объекта, тем глубже должны быть заложены опорные элементы. Колонны обычно изготавливают из монолита или железобетона. Распространенный материал для возведения столбов – кирпич и камень. Эта вертикальная несущая конструкция встречается в старых малоэтажных домах.

Несущая способность кровли и фасада

Основная нагрузка на кровлю – это снег, ветер и другие погодные факторы. Если на стадии проектирования кровлю не планировалось эксплуатировать, то ее несущая способность снаружи будет ниже, чем с внутренней стороны.

Фасад может быть несущим и не несущим элементом сооружения. Его навешивают на колонны или устанавливают на отдельный элемент. В последнем случае фасад называют самонесущим.

Несущая способность объекта – изменяющаяся во времени величина. С увеличением срока эксплуатации и при воздействии агрессивных внешних факторов прочностные характеристики и устойчивость сооружения снижается. Предотвратить аварии и другие нежелательные ситуации на объекте поможет регулярное экспертное обследование.

Компания «Департамент» предлагает услуги по диагностике и определению несущей способности здания. Специалисты используют современное оборудование и методы неразрушающего контроля, которые позволяют максимально быстро получить достоверные результаты. Узнать подробности, стоимость и задать вопросы можно представителю компании «Департамент» по телефону или электронной почте.

Источник