Ampliaciones y superestructuras. 

Cálculo de carga sobre mampostería.  Sobre el espesor mínimo de los muros de ladrillo de carga. Estándares de espesor de pared de ladrillo y resistencia a la transferencia de calor.

En caso de diseño independiente casa de ladrillo Es urgente calcular si la mampostería puede soportar las cargas incluidas en el proyecto. Una situación particularmente grave se desarrolla en áreas de mampostería debilitadas por ventanas y puertas. En caso de carga pesada, estas áreas pueden no resistir y destruirse.

El cálculo exacto de la resistencia del muelle a la compresión por los forjados superpuestos es bastante complejo y está determinado por las fórmulas incluidas en documento regulatorio SNiP-2-22-81 (en adelante denominado<1>). Los cálculos de ingeniería de la resistencia a la compresión de un muro tienen en cuenta muchos factores, incluida la configuración del muro, la resistencia a la compresión y la resistencia. de este tipo materiales y mucho más. Sin embargo, aproximadamente “a ojo” se puede estimar la resistencia del muro a la compresión, utilizando tablas indicativas en las que la resistencia (en toneladas) está vinculada al ancho del muro, así como a las marcas de ladrillo y mortero. La mesa está preparada para una altura de pared de 2,8 m.

Tabla de resistencia de paredes de ladrillo, toneladas (ejemplo)

Sellos Ancho del área, cm
ladrillo solución 25 51 77 100 116 168 194 220 246 272 298
50 25 4 7 11 14 17 31 36 41 45 50 55
100 50 6 13 19 25 29 52 60 68 76 84 92

Si el valor del ancho de la pared está en el rango entre los indicados, es necesario centrarse en el número mínimo. Al mismo tiempo, debe recordarse que las tablas no tienen en cuenta todos los factores que pueden ajustar la estabilidad, la resistencia estructural y la resistencia de una pared de ladrillos a la compresión en un rango bastante amplio.

En términos de tiempo, las cargas pueden ser temporales o permanentes.

Permanente:

  • peso de los elementos de construcción (peso de vallas, estructuras portantes y otras estructuras);
  • presión del suelo y de las rocas;
  • presion hidrostatica.

Temporario:

  • peso de estructuras temporales;
  • cargas de sistemas y equipos estacionarios;
  • presión en tuberías;
  • cargas de productos y materiales almacenados;
  • cargas climáticas (nieve, hielo, viento, etc.);
  • y muchos otros.

Al analizar la carga de estructuras, es imperativo tener en cuenta los efectos totales. A continuación se muestra un ejemplo de cálculo de las cargas principales en las paredes del primer piso de un edificio.

Carga de albañilería

Para tener en cuenta la fuerza que actúa sobre la sección diseñada de la pared, es necesario sumar las cargas:


Cuando construcción de poca altura la tarea se simplifica enormemente y muchos factores de carga viva pueden ignorarse estableciendo un cierto margen de seguridad en la etapa de diseño.

Sin embargo, en el caso de la construcción de estructuras de 3 o más pisos, se requiere un análisis exhaustivo utilizando fórmulas especiales que tienen en cuenta la suma de cargas de cada piso, el ángulo de aplicación de la fuerza y ​​mucho más. En algunos casos, la resistencia del muro se consigue mediante refuerzo.

Ejemplo de cálculo de carga

Este ejemplo muestra el análisis de las cargas actuales en los pilares del 1er piso. Aquí solo se tienen en cuenta las cargas permanentes de varios elementos estructurales del edificio, teniendo en cuenta la desigualdad del peso de la estructura y el ángulo de aplicación de las fuerzas.

Datos iniciales para el análisis:

  • número de pisos – 4 pisos;
  • espesor de pared de ladrillo T=64 cm (0,64 m);
  • Peso específico de mampostería (ladrillo, mortero, yeso) M = 18 kN/m3 (indicador tomado de los datos de referencia, tabla 19<1>);
  • el ancho de las aberturas de las ventanas es: W1=1,5 m;
  • altura de las aberturas de las ventanas - B1=3 m;
  • sección del muelle 0,64*1,42 m (área cargada donde se aplica el peso de los elementos estructurales superpuestos);
  • altura del suelo Mojado=4,2 m (4200 mm):
  • la presión se distribuye en un ángulo de 45 grados.
  1. Un ejemplo de cómo determinar la carga de una pared (capa de yeso de 2 cm)

Nst = (3-4Ш1В1)(h+0.02)Myf = (*3-4*3*1.5)* (0.02+0.64) *1.1 *18=0.447MN.

Ancho del área cargada P=Húmedo*H1/2-W/2=3*4.2/2.0-0.64/2.0=6 m

Nn =(30+3*215)*6 = 4.072MN

ND=(30+1,26+215*3)*6 = 4,094MN

H2=215*6 = 1.290MN,

incluyendo H2l=(1,26+215*3)*6= 3,878MN

  1. Peso propio de las paredes.

Npr=(0.02+0.64)*(1.42+0.08)*3*1.1*18= 0.0588 MN

La carga total será el resultado de una combinación de las cargas indicadas sobre las paredes del edificio; para calcularla se realiza la suma de las cargas de la pared, de los pisos del segundo piso y el peso del área diseñada. ).

Esquema de análisis de carga y resistencia estructural.

Para calcular el pilar de una pared de ladrillos necesitarás:

  • longitud del piso (también conocida como altura del sitio) (mojado);
  • número de pisos (Chat);
  • espesor de pared (T);
  • ancho pared de ladrillo(SH);
  • parámetros de mampostería (tipo de ladrillo, marca de ladrillo, marca de mortero);
  1. Área de pared (P)
  1. Según la tabla 15<1>es necesario determinar el coeficiente a (característica de elasticidad). El coeficiente depende del tipo y marca del ladrillo y el mortero.
  2. Índice de flexibilidad (G)
  1. Dependiendo de los indicadores a y G, según tabla 18<1>necesitas mirar el coeficiente de flexión f.
  2. Encontrar la altura de la parte comprimida.

donde e0 es un indicador de extrañeza.

  1. Encontrar el área de la parte comprimida de la sección.

Pszh = P*(1-2 e0/T)

  1. Determinación de la flexibilidad de la parte comprimida del muelle.

Gszh=Vet/Vszh

  1. Determinación según tabla. 18<1>coeficiente fszh, basado en gszh y el coeficiente a.
  2. Cálculo del coeficiente medio fsr.

Fsr=(f+fszh)/2

  1. Determinación del coeficiente ω (Tabla 19<1>)

ω =1+e/T<1,45

  1. Cálculo de la fuerza que actúa sobre la sección.
  2. Definición de sostenibilidad

U=Kdv*fsr*R*Pszh* ω

Kdv – coeficiente de exposición a largo plazo

R – resistencia a la compresión de la mampostería, se puede determinar a partir de la Tabla 2<1>, en MPa

  1. Reconciliación

Un ejemplo de cálculo de la resistencia de la mampostería.

— Mojado — 3,3 m

— Charla — 2

— T — 640 mm

— Ancho — 1300 mm

- parámetros de mampostería (ladrillos de arcilla hechos mediante prensado de plástico, mortero de cemento y arena, grado de ladrillo - 100, grado de mortero - 50)

  1. Área (P)

P=0,64*1,3=0,832

  1. Según la tabla 15<1>determine el coeficiente a.
  1. Flexibilidad (G)

G=3,3/0,64=5,156

  1. Coeficiente de flexión (Tabla 18<1>).
  1. Altura de la pieza comprimida

Vszh=0,64-2*0,045=0,55 m

  1. Área de la parte comprimida de la sección.

Pszh = 0,832*(1-2*0,045/0,64)=0,715

  1. Flexibilidad de la parte comprimida.

Gszh=3,3/0,55=6

  1. fsj=0,96
  2. Cálculo del FSR

Fsr=(0,98+0,96)/2=0,97

  1. Según la tabla 19<1>

ω=1+0,045/0,64=1,07<1,45


Para determinar la carga efectiva, es necesario calcular el peso de todos los elementos estructurales que afectan el área diseñada del edificio.

  1. Definición de sostenibilidad

Y=1*0,97*1,5*0,715*1,07=1,113 MN

  1. Reconciliación

Se cumple la condición, la resistencia de la mampostería y la resistencia de sus elementos son suficientes.

Resistencia de pared insuficiente

¿Qué hacer si la resistencia a la presión calculada de las paredes es insuficiente? En este caso, es necesario reforzar la pared con refuerzo. A continuación se muestra un ejemplo de análisis de la necesaria modernización de una estructura con insuficiente resistencia a la compresión.

Para mayor comodidad, puede utilizar datos tabulares.

La línea inferior muestra indicadores para un muro reforzado con malla de alambre de 3 mm de diámetro, con una celda de 3 cm, clase B1. Refuerzo de cada tercera fila.

El aumento de fuerza es de aproximadamente el 40%. Normalmente esta resistencia a la compresión es suficiente. Es mejor realizar un análisis detallado calculando el cambio en las características de resistencia de acuerdo con el método de refuerzo de la estructura utilizada.

A continuación se muestra un ejemplo de dicho cálculo.

Ejemplo de cálculo de armadura de pila.

Datos iniciales: ver el ejemplo anterior.

  • altura del suelo - 3,3 m;
  • espesor de pared – 0,640 m;
  • ancho de mampostería 1.300 m;
  • características típicas de la mampostería (tipo de ladrillos - ladrillos de arcilla hechos por prensado, tipo de mortero - cemento con arena, marca de ladrillos - 100, mortero - 50)

En este caso, la condición У>=Н no se cumple (1.113<1,5).

Se requiere aumentar la resistencia a la compresión y la resistencia estructural.

Ganar

k=U1/U=1,5/1,113=1,348,

aquellos. es necesario aumentar la resistencia estructural en un 34,8%.

Refuerzo con marco de hormigón armado.

El refuerzo se realiza mediante pórtico de hormigón B15 de 0,060 m de espesor, varillas verticales de 0,340 m2, abrazaderas de 0,0283 m2 con un paso de 0,150 m.

Dimensiones de la sección de la estructura reforzada:

Ø_1=1300+2*60=1,42

T_1=640+2*60=0,76

Con tales indicadores, se cumple la condición У>=Н. La resistencia a la compresión y la resistencia estructural son suficientes.

V.V. Gabrusenko

Los estándares de diseño (SNiP II-22-81) permiten tomar el espesor mínimo de los muros de piedra de carga para mampostería del grupo I en el rango de 1/20 a 1/25 de la altura del piso. Con una altura de suelo de hasta 5 m, una pared de ladrillos con un espesor de sólo 250 mm (1 ladrillo) encaja bien en estas restricciones, que es lo que los diseñadores están utilizando, especialmente recientemente.

Desde el punto de vista de los requisitos formales, los diseñadores actúan sobre una base completamente legal y se resisten enérgicamente cuando alguien intenta interferir con sus intenciones.

Mientras tanto, las paredes delgadas reaccionan con mayor fuerza a todo tipo de desviaciones de las características de diseño. Además, incluso aquellos que están oficialmente permitidos por las Normas para la producción y aceptación del trabajo (SNiP 3.03.01-87). Estos incluyen: desviaciones de paredes por desplazamiento de ejes (10 mm), por espesor (15 mm), por desviación de un piso de la vertical (10 mm), por desplazamiento de los soportes de losa en planta (6...8 mm ), etc.

Consideremos a qué conducen estas desviaciones usando el ejemplo de una pared interna de 3,5 m de alto y 250 mm de espesor hecha de ladrillo de grado 100 sobre mortero de grado 75, que soporta una carga de diseño desde el techo de 10 kPa (losas con una luz de 6 m en ambos lados) y el peso de las paredes superpuestas. El muro está diseñado para compresión central. Su capacidad de carga calculada, determinada según SNiP II-22-81, es de 309 kN/m.

Supongamos que la pared inferior está desplazada del eje 10 mm hacia la izquierda y la pared superior está desplazada 10 mm hacia la derecha (figura). Además, las losas del suelo se desplazan 6 mm a la derecha del eje. Es decir, la carga desde el suelo. número 1= 60 kN/m se aplica con una excentricidad de 16 mm y la carga proviene de la pared suprayacente norte 2- con una excentricidad de 20 mm, entonces la excentricidad del resultante será de 19 mm. Con tal excentricidad, la capacidad de carga del muro disminuirá a 264 kN/m, es decir en un 15%. Y esto es en presencia de solo dos desviaciones y siempre que las desviaciones no excedan los valores permitidos por las Normas.

Si sumamos aquí la carga asimétrica de los pisos con una carga temporal (más a la derecha que a la izquierda) y las "tolerancias" que se permiten los constructores: engrosamiento de las juntas horizontales, relleno tradicionalmente deficiente de las juntas verticales, acabado de mala calidad , curvatura o pendiente de la superficie, “rejuvenecimiento” de la solución, uso excesivo de la mitad, etc., etc., entonces la capacidad de carga puede disminuir al menos en un 20...30%. Como resultado, la sobrecarga del muro superará el 50...60%, más allá del cual comienza el proceso irreversible de destrucción. Este proceso no siempre aparece inmediatamente, sino a veces años después de la finalización de la construcción. Además, hay que tener en cuenta que cuanto menor es la sección (espesor) de los elementos, más fuerte es el impacto negativo de las sobrecargas, ya que a medida que disminuye el espesor, aumenta la posibilidad de redistribución de tensiones dentro de la sección debido a deformaciones plásticas. de la mampostería disminuye.

Si a esto le sumamos deformaciones desiguales de los cimientos (debido al empapado del suelo), plagadas de rotación de la base de los cimientos, "colgamiento" de las paredes externas sobre los muros de carga internos, formación de grietas y disminución de estabilidad, entonces no estamos hablando sólo de una sobrecarga, sino de un colapso repentino.

Los defensores de las paredes delgadas podrían argumentar que todo esto requiere una combinación demasiado grande de defectos y desviaciones desfavorables. Respondamos: la inmensa mayoría de los accidentes y desastres en la construcción ocurren precisamente cuando varios factores negativos se reúnen en un lugar y al mismo tiempo; en este caso, no hay "demasiados".

conclusiones

    El espesor de los muros de carga debe ser de al menos 1,5 ladrillos (380 mm). Las paredes con un espesor de 1 ladrillo (250 mm) solo se pueden utilizar para edificios de un solo piso o para los pisos superiores de edificios de varios pisos.

    Este requisito debería incluirse en las futuras Normas Territoriales para el diseño de estructuras y edificios, cuya necesidad de desarrollo se debe desde hace mucho tiempo. Mientras tanto, sólo podemos recomendar a los diseñadores que eviten el uso de muros de carga con un espesor inferior a 1,5 ladrillos.

Los muros de carga externos deben, como mínimo, diseñarse para brindar resistencia, estabilidad, colapso local y resistencia a la transferencia de calor. Descubrir ¿Qué espesor debe tener una pared de ladrillos? , necesitas calcularlo. En este artículo veremos cómo calcular la capacidad de carga de un ladrillo y en artículos posteriores veremos otros cálculos. Para no perderte la publicación de un nuevo artículo, suscríbete a la newsletter y descubrirás cuál debe ser el grosor de la pared después de todos los cálculos. Dado que nuestra empresa se dedica a la construcción de cabañas, es decir, construcciones de poca altura, consideraremos todos los cálculos específicamente para esta categoría.

Cojinete Se denominan muros a los que toman la carga de losas, revestimientos, vigas, etc. que se apoyan sobre ellos.

También se debe tener en cuenta la marca del ladrillo para su resistencia a las heladas. Dado que cada uno se construye una casa durante al menos cien años, en condiciones secas y de humedad normal del local, se acepta una marca (M rz) de 25 y superior.

Al construir una casa, cabaña, garaje, dependencias y otras estructuras en condiciones secas y de humedad normal, se recomienda utilizar ladrillos huecos para las paredes exteriores, ya que su conductividad térmica es menor que la de los ladrillos macizos. En consecuencia, durante los cálculos de ingeniería térmica, el espesor del aislamiento será menor, lo que permitirá ahorrar dinero a la hora de comprarlo. Los ladrillos macizos para paredes exteriores deben utilizarse sólo cuando sea necesario para garantizar la resistencia de la mampostería.

Refuerzo de albañilería. solo está permitido si el aumento de la calidad del ladrillo y el mortero no proporciona la capacidad de carga requerida.

Un ejemplo de cálculo de una pared de ladrillos.

La capacidad de carga del ladrillo depende de muchos factores: la marca del ladrillo, la marca del mortero, la presencia de aberturas y sus tamaños, la flexibilidad de las paredes, etc. El cálculo de la capacidad de carga comienza con la determinación del esquema de diseño. Al calcular muros para cargas verticales, se considera que el muro está sostenido por soportes fijos y con bisagras. Al calcular paredes para cargas horizontales (viento), la pared se considera rígidamente sujeta. Es importante no confundir estos diagramas, ya que los diagramas de momentos serán diferentes.

Selección de sección de diseño..

En muros macizos, la sección de diseño se toma como la sección I-I al nivel de la base del piso con una fuerza longitudinal N y un momento flector máximo M. A menudo es peligroso sección II-II, ya que el momento flector es ligeramente menor que el máximo y es igual a 2/3M, y los coeficientes mg y φ son mínimos.

En muros con huecos, la sección se toma a la altura de la parte inferior de los dinteles.

Veamos la sección I-I.

Del artículo anterior Recogida de cargas en la pared del primer piso. Tomemos el valor resultante de la carga total, que incluye la carga del piso del primer piso P 1 = 1,8 t y los pisos superpuestos G = G p+P 2 +G 2 = 3,7t:

N = G + P 1 = 3,7t +1,8t = 5,5t

La losa del suelo se apoya en la pared a una distancia de a=150 mm. La fuerza longitudinal P 1 desde el techo estará a una distancia a / 3 = 150 / 3 = 50 mm. ¿Por qué 1/3? Porque el diagrama de tensiones debajo de la sección de soporte tendrá la forma de un triángulo y el centro de gravedad del triángulo está ubicado a 1/3 de la longitud del soporte.

Se considera que la carga de los pisos suprayacentes G se aplica centralmente.

Dado que la carga de la losa del piso (P 1) no se aplica en el centro de la sección, sino a una distancia de ella igual a:

e = h/2 - a/3 = 250 mm/2 - 150 mm/3 = 75 mm = 7,5 cm,

luego creará un momento flector (M) en la sección I-I. El momento es el producto de la fuerza y ​​el brazo.

M = P 1 * e = 1,8t * 7,5cm = 13,5t*cm

Entonces la excentricidad de la fuerza longitudinal N será:

mi 0 = M / N = 13,5 / 5,5 = 2,5 cm

Dado que el muro de carga tiene un espesor de 25 cm, el cálculo debe tener en cuenta el valor de la excentricidad aleatoria e ν = 2 cm, entonces la excentricidad total es igual a:

mi 0 = 2,5 + 2 = 4,5 cm

y=alto/2=12,5 cm

En e 0 = 4,5 cm< 0,7y=8,75 расчет по раскрытию трещин в швах кладки можно не производить.

La resistencia de la mampostería de un elemento comprimido excéntricamente está determinada por la fórmula:

norte ≤ mg φ 1 R UN C ω

Impares mg Y φ1 en la sección considerada, I-I son iguales a 1.

El ladrillo es un material de construcción bastante duradero, especialmente los sólidos, y cuando se construyen casas de 2 a 3 pisos, las paredes hechas de ladrillos cerámicos comunes generalmente no requieren cálculos adicionales. Sin embargo, las situaciones son diferentes, por ejemplo, se proyecta una casa de dos pisos con terraza en el segundo piso. Los travesaños metálicos, sobre los que también apoyarán las vigas metálicas de la terraza, se prevé que se apoyen sobre columnas de ladrillo hueco caravista de 3 metros de altura, encima habrá columnas de 3 m de altura, sobre las que apoyará el techo:

Surge una pregunta natural: ¿cuál es la sección transversal mínima de las columnas que proporcionarán la resistencia y estabilidad requeridas? Por supuesto, la idea de colocar columnas de ladrillos de arcilla, y más aún las paredes de una casa, está lejos de ser nueva y todos los aspectos posibles de los cálculos de paredes de ladrillo, pilares, pilares, que son la esencia de la columna. , se describen con suficiente detalle en SNiP II-22-81 (1995) "Estructuras de piedra y piedra reforzada". Es este documento reglamentario el que debe utilizarse como guía a la hora de realizar cálculos. El cálculo a continuación no es más que un ejemplo del uso del SNiP especificado.

Para determinar la resistencia y estabilidad de las columnas, es necesario tener una gran cantidad de datos iniciales, tales como: la marca del ladrillo en términos de resistencia, el área de apoyo de las barras transversales sobre las columnas, la carga sobre las columnas. , el área de la sección transversal de la columna, y si nada de esto se conoce en la etapa de diseño, se puede proceder de la siguiente manera:


con compresión central

Diseñado: Dimensiones de la terraza 5x8 m. Tres columnas (una en el medio y dos en los bordes) de ladrillo hueco caravista de 0,25x0,25 m de sección. La distancia entre los ejes de las columnas es de 4 m. El grado de resistencia de la El ladrillo es M75.

Con este esquema de diseño, la carga máxima estará en la columna media inferior. Esto es exactamente con lo que debes contar para tener fuerza. La carga sobre la columna depende de muchos factores, en particular del área de construcción. Por ejemplo, la carga de nieve sobre el tejado en San Petersburgo es de 180 kg/m2, y en Rostov del Don, de 80 kg/m2. Teniendo en cuenta el peso del techo en sí, 50-75 kg/m2, la carga sobre la columna del techo en Pushkin, región de Leningrado, puede ser:

N desde el techo = (180 1,25 +75) 5 8/4 = 3000 kg o 3 toneladas

Dado que aún no se conocen las cargas actuales del material del suelo y de las personas sentadas en la terraza, los muebles, etc., definitivamente no está prevista una losa de hormigón armado, y se supone que el suelo será de madera, con bordes separados. tablas, entonces para calcular la carga de la terraza se puede aceptar una carga uniformemente distribuida de 600 kg/m², entonces la fuerza concentrada de la terraza que actúa sobre la columna central será:

N de terraza = 600 5 8/4 = 6000 kg o 6 toneladas

El peso propio de columnas de 3 m de longitud será:

N de la columna = 1500 3 0,38 0,38 = 649,8 kg o 0,65 toneladas

Por lo tanto, la carga total sobre la columna media inferior en la sección de la columna cerca de la base será:

N con revoluciones = 3000 + 6000 + 2 650 = 10300 kg o 10,3 toneladas

Sin embargo, en este caso se puede tener en cuenta que no existe una probabilidad muy alta de que la carga temporal de nieve, máxima en invierno, y la carga temporal del suelo, máxima en verano, se apliquen simultáneamente. Aquellos. la suma de estas cargas se puede multiplicar por un coeficiente de probabilidad de 0,9, entonces:

N con rev = (3000 + 6000) 0,9 + 2 650 = 9400 kg o 9,4 toneladas

La carga de diseño en las columnas exteriores será casi dos veces menor:

N cr = 1500 + 3000 + 1300 = 5800 kg o 5,8 toneladas

2. Determinación de la resistencia de la mampostería.

El grado de ladrillo M75 significa que el ladrillo debe soportar una carga de 75 kgf/cm2; sin embargo, la resistencia del ladrillo y la resistencia de la mampostería son dos cosas diferentes. La siguiente tabla le ayudará a entender esto:

tabla 1. Diseño de resistencias a la compresión para albañilería.

Pero eso no es todo. El mismo SNiP II-22-81 (1995) cláusula 3.11 a) recomienda que para el área de pilares y pilares inferior a 0,3 m², multiplicar el valor de la resistencia de diseño por el coeficiente de condiciones de operación. γ s = 0,8. Y como el área de la sección transversal de nuestra columna es 0,25x0,25 = 0,0625 m², tendremos que utilizar esta recomendación. Como puede ver, para ladrillos de grado M75, incluso cuando se utiliza mortero de mampostería M100, la resistencia de la mampostería no excederá los 15 kgf/cm2. Como resultado, la resistencia calculada para nuestra columna será 15·0,8 = 12 kg/cm², entonces la tensión de compresión máxima será:

10300/625 = 16,48 kg/cm2 > R = 12 kgf/cm2

Por tanto, para garantizar la resistencia requerida de la columna, es necesario utilizar un ladrillo de mayor resistencia, por ejemplo M150 (la resistencia a la compresión calculada para el grado de mortero M100 será 22·0,8 = 17,6 kg/cm2) o aumentar la sección transversal de la columna o utilizar refuerzo transversal de la mampostería. Por ahora, centrémonos en utilizar ladrillos de revestimiento más duraderos.

3. Determinación de la estabilidad de una columna de ladrillo.

La resistencia de un ladrillo y la estabilidad de una columna de ladrillo también son cosas diferentes y siguen siendo las mismas. SNiP II-22-81 (1995) recomienda determinar la estabilidad de una columna de ladrillos utilizando la siguiente fórmula:

norte ≤ mg φRF (1.1)

mg- coeficiente que tiene en cuenta la influencia de la carga a largo plazo. En este caso tuvimos, relativamente, suerte, ya que a la altura del tramo h≤ 30 cm, el valor de este coeficiente se puede tomar igual a 1.

φ - coeficiente de flexión longitudinal, dependiendo de la flexibilidad de la columna λ . Para determinar este coeficiente, necesita conocer la longitud estimada de la columna. yo oh, y no siempre coincide con la altura de la columna. Las sutilezas de determinar la longitud de diseño de una estructura no se describen aquí, solo observamos que según SNiP II-22-81 (1995) cláusula 4.3: “Cálculo de alturas de muros y pilares yo oh al determinar los coeficientes de pandeo φ Dependiendo de las condiciones para apoyarlos sobre soportes horizontales, se debe tomar lo siguiente:

a) con soportes fijos con bisagras yo o = norte;

b) con soporte superior elástico y pinzamiento rígido en el soporte inferior: para edificaciones de una sola luz yo o = 1,5H, para edificios de varios vanos yo o = 1,25H;

c) para estructuras independientes yo o = 2H;

d) para estructuras con secciones de soporte parcialmente pellizcadas, teniendo en cuenta el grado real de pellizcado, pero no menos yo o = 0,8N, Dónde norte- la distancia entre pisos u otros soportes horizontales, con soportes horizontales de hormigón armado, la distancia libre entre ellos."

A primera vista, se puede considerar que nuestro esquema de cálculo cumple las condiciones del punto b). es decir, puedes tomarlo yo o = 1,25H = 1,25 3 = 3,75 metros o 375 cm. Sin embargo, podemos utilizar con seguridad este valor sólo en el caso de que el soporte inferior sea realmente rígido. Si se coloca una columna de ladrillo sobre una capa de impermeabilización de material para tejados colocada sobre los cimientos, entonces dicho soporte debe considerarse más bien articulado que rígido. Y en este caso, nuestro diseño en un plano paralelo al plano de la pared es geométricamente variable, ya que la estructura del piso (tablas separadas) no proporciona suficiente rigidez en el plano especificado. Hay 4 posibles salidas a esta situación:

1. Aplicar un esquema de diseño fundamentalmente diferente, Por ejemplo - columnas metalicas, rígidamente incrustado en la base, al que se soldarán las vigas del piso, luego, por razones estéticas, las columnas metálicas se pueden cubrir con ladrillos caravista de cualquier marca, ya que toda la carga la soportará el metal. En este caso, es cierto que es necesario calcular las columnas metálicas, pero la longitud calculada se puede tomar yo o = 1,25H.

2. Hacer otra superposición, por ejemplo de materiales laminares, lo que nos permitirá considerar tanto el soporte superior como el inferior de la columna como articulados, en este caso yo o = H.

3. Hacer un diafragma rígido. en un plano paralelo al plano de la pared. Por ejemplo, a lo largo de los bordes, no coloque columnas, sino pilares. Esto también nos permitirá considerar como articulados tanto los soportes superior como inferior de la columna, pero en este caso es necesario calcular adicionalmente la rigidez del diafragma.

4. Ignore las opciones anteriores y calcule las columnas como independientes con un soporte inferior rígido, es decir, yo o = 2H. Al final, los antiguos griegos erigieron sus columnas (aunque no de ladrillo) sin ningún conocimiento de la resistencia de los materiales, sin el uso de anclajes metálicos, e incluso tan cuidadosamente escritos. construyendo códigos En aquella época no había reglas, aunque algunas columnas siguen en pie hasta el día de hoy.

Ahora, conociendo la longitud de diseño de la columna, podemos determinar el coeficiente de flexibilidad:

λ h = yo oh /h (1.2) o

λ i = yo oh (1.3)

h- altura o ancho de la sección de la columna, y i- radio de inercia.

En principio, determinar el radio de giro no es difícil; es necesario dividir el momento de inercia de la sección por el área de la sección transversal y luego extraerlo del resultado. Raíz cuadrada Sin embargo, en este caso esto no es muy necesario. De este modo λh = 2 300/25 = 24.

Ahora, conociendo el valor del coeficiente de flexibilidad, finalmente podemos determinar el coeficiente de pandeo a partir de la tabla:

Tabla 2. Coeficientes de pandeo para mampostería y estructuras de mampostería armada.
(según SNiP II-22-81 (1995))

En este caso, las características elásticas de la mampostería. α determinado por la tabla:

Tabla 3. Características elásticas de la mampostería. α (según SNiP II-22-81 (1995))

Como resultado, el valor del coeficiente de flexión longitudinal será aproximadamente 0,6 (con el valor característico elástico α = 1200, según el apartado 6). Entonces la carga máxima sobre la columna central será:

N р = m g φγ con RF = 1 0,6 0,8 22 625 = 6600 kg< N с об = 9400 кг

Esto significa que la sección transversal adoptada de 25x25 cm no es suficiente para garantizar la estabilidad de la columna central inferior comprimida centralmente. Para aumentar la estabilidad, lo más óptimo es aumentar la sección transversal de la columna. Por ejemplo, si coloca una columna con un vacío dentro de un ladrillo y medio, que mide 0,38 x 0,38 m, entonces no solo el área de la sección transversal de la columna aumentará a 0,13 mo 1300 cm, sino que también El radio de inercia de la columna también aumentará a i= 11,45 centímetros. Entonces λi = 600/11,45 = 52,4, y el valor del coeficiente ϕ = 0,8. En este caso la carga máxima sobre la columna central será:

N р = m g φγ con RF = 1 0,8 0,8 22 1300 = 18304 kg > N con rev = 9400 kg

Esto significa que una sección de 38x38 cm es suficiente para garantizar la estabilidad de la columna central inferior comprimida centralmente e incluso es posible reducir la calidad del ladrillo. Por ejemplo, con el grado M75 adoptado inicialmente, la carga máxima será:

N р = m g φγ con RF = 1 0,8 0,8 12 1300 = 9984 kg > N con rev = 9400 kg

Eso parece ser todo, pero conviene tener en cuenta un detalle más. En este caso, es mejor hacer la base de la base (unida para las tres columnas) en lugar de columnar (por separado para cada columna), de lo contrario, incluso un pequeño hundimiento de la base provocará tensiones adicionales en el cuerpo de la columna y esto puede conducir a la destrucción. Teniendo en cuenta todo lo anterior, la sección más óptima de las columnas será 0,51x0,51 m, y desde un punto de vista estético dicha sección es óptima. El área de la sección transversal de dichas columnas será de 2601 cm2.

Un ejemplo de cálculo de la estabilidad de una columna de ladrillos.
con compresión excéntrica

Las columnas exteriores de la casa diseñada no estarán comprimidas centralmente, ya que las vigas transversales descansarán sobre ellas solo en un lado. E incluso si las barras transversales se colocan en toda la columna, aún así, debido a la deflexión de las barras transversales, la carga del piso y el techo se transferirá a las columnas exteriores que no están en el centro de la sección de la columna. Dónde se transmitirá exactamente la resultante de esta carga depende del ángulo de inclinación de las barras transversales sobre los soportes, los módulos elásticos de las barras transversales y columnas y varios otros factores. Este desplazamiento se llama excentricidad de la aplicación de carga e o. En este caso, nos interesa la combinación de factores más desfavorable, en la que la carga del piso a las columnas se transferirá lo más cerca posible del borde de la columna. Esto significa que además de la carga misma, las columnas también estarán sujetas a un momento flector igual a M = Ne o, y este punto debe tenerse en cuenta a la hora de calcular. En general, las pruebas de estabilidad se pueden realizar utilizando la siguiente fórmula:

N = φRF - MF/W (2.1)

W.- momento de resistencia de la sección. En este caso, la carga para las columnas inferiores más externas del techo se puede considerar condicionalmente aplicada centralmente, y la excentricidad solo será creada por la carga del piso. Con excentricidad 20 cm.

norte р = φRF - MF/W =1 0,8 0,8 12 2601- 3000 20 2601· 6/51 3 = 19975,68 - 7058,82 = 12916,9 kg >N cr = 5800 kg

Por lo tanto, incluso con una excentricidad de aplicación de carga muy grande, tenemos un margen de seguridad de más del doble.

Nota: SNiP II-22-81 (1995) “Estructuras de piedra y mampostería reforzada” recomienda utilizar un método diferente para calcular la sección, teniendo en cuenta las características de las estructuras de piedra, pero el resultado será aproximadamente el mismo, por lo que el método de cálculo recomendado por SNiP no se proporciona aquí.

Para realizar un cálculo de estabilidad de muros, primero debe comprender su clasificación (consulte SNiP II -22-81 “Estructuras de piedra y mampostería reforzada”, así como un manual para SNiP) y comprender qué tipos de muros existen:

1. Muros de carga - Son las paredes sobre las que descansan losas de suelo, estructuras de cubierta, etc. El espesor de estas paredes debe ser de al menos 250 mm (para mampostería). Estas son las paredes más importantes de la casa. Deben diseñarse para brindar resistencia y estabilidad.

2. Muros autoportantes - Son paredes sobre las que no se apoya nada, pero que están sujetas a la carga de todos los pisos superiores. De hecho, en una casa de tres pisos, por ejemplo, dicha pared tendrá tres pisos de altura; la carga sobre él solo por el propio peso de la mampostería es significativa, pero al mismo tiempo la cuestión de la estabilidad de dicha pared también es muy importante: cuanto más alta es la pared, mayor es el riesgo de deformación.

3. Muros cortina- se trata de paredes exteriores que se apoyan en el techo (o en otros elementos estructurales) y la carga sobre ellos proviene de la altura del piso únicamente del propio peso de la pared. La altura de los muros no portantes no debe ser superior a 6 metros, de lo contrario se volverán autoportantes.

4. Las particiones son paredes interiores menos de 6 metros de altura, soportando únicamente la carga por su propio peso.

Veamos la cuestión de la estabilidad de las paredes.

La primera pregunta que le surge a un “no iniciado” es: ¿hacia dónde puede ir el muro? Encontremos la respuesta usando una analogía. Tomemos un libro de tapa dura y colóquelo en su borde. Cuanto mayor sea el formato del libro, menos estable será; por otro lado, cuanto más grueso sea el libro, mejor se mantendrá en su borde. La situación es la misma con las paredes. La estabilidad de la pared depende de la altura y el espesor.

Ahora tomemos el peor de los casos: un portátil delgado y de gran formato y lo coloquemos sobre su borde; no sólo perderá estabilidad, sino que también se doblará. Asimismo, la pared, si no se cumplen las condiciones para la relación entre espesor y altura, comenzará a doblarse fuera del plano y, con el tiempo, a agrietarse y colapsar.

¿Qué se necesita para evitar este fenómeno? Necesitas estudiar las pp. 6.16...6.20 SNIP II -22-81.

Consideremos las cuestiones de determinar la estabilidad de las paredes utilizando ejemplos.

Ejemplo 1. Se da un tabique de hormigón celular grado M25 sobre mortero grado M4, de 3,5 m de alto, 200 mm de espesor, 6 m de ancho, no unido al techo. El tabique tiene una puerta de 1x2,1 m, es necesario determinar la estabilidad del tabique.

De la Tabla 26 (elemento 2) determinamos el grupo de mampostería - III. ¿De las tablas encontramos 28? = 14. Porque la partición no está fijada en la sección superior, es necesario reducir el valor de β en un 30% (según la cláusula 6.20), es decir β = 9,8.

k 1 = 1,8 - para un tabique que no soporta carga con un espesor de 10 cm, y k 1 = 1,2 - para un tabique de 25 cm de espesor Por interpolación encontramos para nuestro tabique de 20 cm de espesor k 1 = 1,4;

k 3 = 0,9 - para particiones con aberturas;

eso significa k = k 1 k 3 = 1,4*0,9 = 1,26.

Finalmente β = 1,26*9,8 = 12,3.

Encontremos la relación entre la altura del tabique y el espesor: H /h = 3,5/0,2 = 17,5 > 12,3 - la condición no se cumple, no se puede hacer un tabique de tal espesor con la geometría dada.

¿Cómo se puede solucionar este problema? Intentemos aumentar la calidad del mortero a M10, entonces el grupo de mampostería será II, respectivamente β = 17, y teniendo en cuenta los coeficientes β = 1,26*17*70% = 15< 17,5 - этого оказалось недостаточно. Увеличим марку газобетона до М50, тогда группа кладки станет I , соответственно β = 20, а с учетом коэффициентов β = 1,26*20*70% = 17.6 >17.5 - se cumple la condición. También fue posible, sin aumentar la marca del hormigón celular, colocar refuerzo estructural en la partición de acuerdo con la cláusula 6.19. Entonces β aumenta en un 20% y se asegura la estabilidad de la pared.

Ejemplo 2. Un muro exterior sin carga está hecho de mampostería ligera de ladrillo grado M50 con mortero grado M25. Altura del muro 3 m, espesor 0,38 m, largo del muro 6 m Muro con dos ventanas de 1,2x1,2 m Es necesario determinar la estabilidad del muro.

De la Tabla 26 (cláusula 7) determinamos el grupo de mampostería - I. De la Tabla 28 encontramos β = 22. Porque la pared no está fijada en la sección superior, es necesario reducir el valor de β en un 30% (según la cláusula 6.20), es decir β = 15,4.

Encontramos los coeficientes k de las tablas 29:

k 1 = 1,2 - para una pared que no soporta una carga con un espesor de 38 cm;

k 2 = √A n /A b = √1,37/2,28 = 0,78 - para una pared con aberturas, donde A b = 0,38*6 = 2,28 m 2 - área de la sección horizontal de la pared, teniendo en cuenta las ventanas, A n = 0,38*(6-1,2*2) = 1,37 m2;

eso significa k = k 1 k 2 = 1,2*0,78 = 0,94.

Finalmente β = 0,94*15,4 = 14,5.

Encontremos la relación entre la altura del tabique y el espesor: H /h = 3/0,38 = 7,89< 14,5 - условие выполняется.

También es necesario verificar la condición establecida en la cláusula 6.19:

Alto + L = 3 + 6 = 9 m< 3kβh = 3*0,94*14,5*0,38 = 15.5 м - условие выполняется, устойчивость стены обеспечена.

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Comentarios

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0 #212 Alexey 21/02/2018 07:08

Cito a Irina:

Los perfiles no reemplazarán el refuerzo.


Cito a Irina:

En cuanto a la cimentación: se permiten huecos en el cuerpo de hormigón, pero no desde abajo, para no reducir la superficie de carga, que es responsable de la capacidad de carga. Es decir, debajo debe haber una fina capa de hormigón armado.
¿Qué tipo de base: tira o losa? ¿Qué suelos?

Los suelos aún no se conocen, lo más probable es que sea un campo abierto de todo tipo de margas, inicialmente estaba pensando en una losa, pero quedará un poco bajo, lo quiero más alto, pero también tendré que tener uno superior capa fértil quitar, por lo que me inclino por una base acanalada o incluso en forma de caja. Capacidad de carga No necesito mucha tierra; después de todo, la casa se construyó en el primer piso y el hormigón de arcilla expandida no es muy pesado, no hay más de 20 cm de congelación (aunque según los antiguos estándares soviéticos es 80). .

Estoy pensando en quitar la capa superior de 20-30 cm, colocar geotextiles, cubrirla con arena de río y nivelarla con compactación. Luego, una regla preparatoria ligera, para nivelar (parece que ni siquiera le hacen refuerzo, aunque no estoy seguro), impermeabilización con una imprimación en la parte superior
Y luego surge un dilema: incluso si atas marcos de refuerzo con un ancho de 150-200 mm x 400-600 mm de alto y los colocas en pasos de un metro, entonces todavía necesitas formar huecos con algo entre estos marcos e idealmente estos huecos. deben estar encima del refuerzo (sí, también a cierta distancia de la preparación, pero al mismo tiempo también será necesario reforzarlos en la parte superior con una capa delgada debajo de una regla de 60-100 mm) - Creo que las losas de PPS ser monolíticos como huecos; en teoría, será posible llenarlos de una sola vez con vibración.

Aquellos. Parece una losa de 400-600 mm con un potente refuerzo cada 1000-1200 mm, la estructura volumétrica es uniforme y liviana en otros lugares, mientras que en el interior aproximadamente el 50-70% del volumen habrá espuma plástica (en lugares sin carga), es decir. en términos de consumo de hormigón y refuerzo, bastante comparable a una losa de 200 mm, pero + mucha espuma de poliestireno relativamente barata y más trabajo.

Si de alguna manera reemplazáramos la espuma plástica con simple tierra/arena, sería aún mejor, pero en lugar de una preparación ligera, sería más prudente hacer algo más serio con el refuerzo y trasladar el refuerzo a las vigas; en general, me falta aquí tanto la teoría como la experiencia práctica.

0 #214 Irina 22.02.2018 16:21

Cita:

Es una pena, en general simplemente escriben que el hormigón liviano (hormigón de arcilla expandida) tiene una mala conexión con el refuerzo: ¿cómo lidiar con esto? Según tengo entendido, cuanto más resistente sea el hormigón y mayor sea la superficie del refuerzo, mejor será la conexión, es decir. necesita hormigón de arcilla expandida con la adición de arena (y no solo arcilla expandida y cemento) y refuerzo fino, pero con más frecuencia

¿Por qué luchar contra ello? solo hay que tenerlo en cuenta en los cálculos y diseño. Verás, el hormigón de arcilla expandida es bastante bueno. muro Material con su propia lista de ventajas y desventajas. Como cualquier otro material. Ahora, si quisieras usarlo para techo monolítico, te disuadiría, porque
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