در صورت طراحی مستقل خانه آجرینیاز فوری به محاسبه اینکه آیا آجرکاری می تواند بارهای وارد شده در پروژه را تحمل کند وجود دارد. وضعیت به ویژه جدی در مناطقی از سنگ تراشی که توسط پنجره و پنجره ضعیف شده است ایجاد می شود درگاه ها. در صورت بار سنگین ممکن است این نواحی مقاومت نکنند و از بین بروند.

محاسبه دقیق مقاومت پایه در برابر فشار توسط طبقات پوشاننده کاملاً پیچیده است و با فرمول های موجود در آن تعیین می شود. سند تنظیمی SNiP-2-22-81 (از این پس به عنوان<1>). محاسبات مهندسی مقاومت فشاری دیوار فاکتورهای زیادی از جمله پیکربندی دیوار، مقاومت فشاری آن، استحکام نوع ماده و غیره را در نظر می‌گیرد. با این حال، تقریباً «با چشم»، می‌توانید مقاومت دیوار در برابر فشار را با استفاده از جداول نشان‌دهنده‌ای که در آن استحکام (به تن) به عرض دیوار و همچنین مارک‌های آجر و ملات مرتبط است، تخمین بزنید. جدول برای ارتفاع دیوار 2.8 متر تدوین شده است.

جدول مقاومت دیوار آجری، تن (مثال)

اگر مقدار عرض دیوار در محدوده بین موارد نشان داده شده باشد، باید روی حداقل تعداد تمرکز کنید. در عین حال، باید به خاطر داشت که جداول تمام عواملی را که می توانند پایداری، استحکام ساختاری و مقاومت دیوار آجری را در برابر فشار در محدوده نسبتاً وسیعی تنظیم کنند، در نظر نمی گیرند.

از نظر زمانی، بارها می توانند موقت یا دائمی باشند.

دائمی:

• وزن عناصر ساختمان (وزن نرده ها، باربر و سازه های دیگر)؛
• فشار خاک و سنگ؛
• فشار هیدرواستاتیک

موقت:

• وزن سازه های موقت؛
• بارگیری از سیستم های ثابتو تجهیزات؛
• فشار در خطوط لوله؛
• بارهای حاصل از محصولات و مواد ذخیره شده؛
• بارهای آب و هوایی (برف، یخ، باد و غیره)؛
• و بسیاری دیگر

هنگام تجزیه و تحلیل بارگذاری سازه ها، در نظر گرفتن کل اثرات ضروری است. در زیر نمونه ای از محاسبه بارهای اصلی روی دیوارهای طبقه اول ساختمان آورده شده است.

بار آجرکاری

برای در نظر گرفتن نیروی وارد بر بخش طراحی شده دیوار، باید بارها را جمع آوری کنید:

در مورد ساخت و سازهای کم ارتفاع، مشکل بسیار ساده شده است و بسیاری از عوامل بار موقت را می توان با تعیین یک حاشیه ایمنی خاص در مرحله طراحی نادیده گرفت.

با این حال، در مورد ساخت سازه های 3 طبقه یا بیشتر، تجزیه و تحلیل کامل با استفاده از فرمول های خاص مورد نیاز است که اضافه شدن بار از هر طبقه، زاویه اعمال نیرو و موارد دیگر را در نظر می گیرد. در برخی موارد استحکام دیوار با آرماتور به دست می آید.

مثال محاسبه بار

این مثال تجزیه و تحلیل بارهای جاری در پایه های طبقه 1 را نشان می دهد. در اینجا فقط بارهای دائمی از انواع مختلف وجود دارد عناصر ساختاریساختمان با در نظر گرفتن وزن ناهموار سازه و زاویه اعمال نیرو.

داده های اولیه برای تجزیه و تحلیل:

• تعداد طبقات - 4 طبقه؛
• ضخامت دیوار آجری T=64cm (0.64 متر);
• وزن مخصوص سنگ تراشی (آجر، ملات، گچ) M = 18 کیلونیوتن بر متر مکعب (شاخص برگرفته از داده های مرجع، جدول 19)<1>);
• عرض بازشوهای پنجرهاست: Ш1=1.5 متر;
• ارتفاع بازشوهای پنجره - B1=3 متر;
• بخش پایه 0.64 * 1.42 متر (منطقه بارگیری که در آن وزن عناصر ساختاری پوشاننده اعمال می شود).
• ارتفاع کف مرطوب = 4.2 متر (4200 میلی متر):
• فشار در زاویه 45 درجه توزیع می شود.

1. نمونه ای از تعیین بار از دیوار (لایه گچ 2 سانتی متر)

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

عرض ناحیه بارگیری شده P=Wet*H1/2-W/2=3*4.2/2.0-0.64/2.0=6 متر

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

ND=(30+1.26+215*3)*6 = 4.094MN

H2=215*6 = 1.290MN،

شامل H2l=(1.26+215*3)*6=3.878MN

1. وزن خود دیوارها

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

مجموع بار حاصل از ترکیب بارهای مشخص شده بر روی دیوارهای ساختمان برای محاسبه آن، مجموع بارهای وارده از دیوار، از طبقات طبقه دوم و وزن منطقه طراحی شده انجام می شود. ).

طرح تحلیل بار و مقاومت سازه

برای محاسبه پایه دیوار آجری به موارد زیر نیاز دارید:

• طول کف (با نام مستعار ارتفاع سایت) (مرطوب)؛
• تعداد طبقات (چت)؛
• ضخامت دیوار (T)؛
• عرض دیوار آجری (W)؛
• پارامترهای سنگ تراشی (نوع آجر، نام تجاری آجر، نام تجاری ملات)؛

1. مساحت دیوار (P)

1. مطابق جدول 15<1>تعیین ضریب a (مشخصه کشش) ضروری است. ضریب بستگی به نوع و مارک آجر و ملات دارد.
2. شاخص انعطاف پذیری (G)

1. بسته به شاخص های a و G مطابق جدول 18<1>شما باید به ضریب خمش f نگاه کنید.
2. پیدا کردن ارتفاع قطعه فشرده

جایی که e0 نشانگر اضافی بودن است.

1. یافتن مساحت قسمت فشرده شده از بخش

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

1. تعیین انعطاف پذیری قسمت فشرده اسکله

Gszh=Vet/Vszh

1. تعیین بر اساس جدول 18<1>ضریب fszh، بر اساس gszh و ضریب a.
2. محاسبه میانگین ضریب fsr

Fsr=(f+fszh)/2

1. تعیین ضریب ω (جدول 19<1>)

ω =1+e/T<1,45

1. محاسبه نیروی وارد بر مقطع
2. تعریف پایداری

U=Kdv*fsr*R*Pszh* ω

Kdv – ضریب نوردهی بلند مدت

R - مقاومت فشاری سنگ تراشی، را می توان از جدول 2 تعیین کرد<1>، در MPa

1. آشتی

نمونه ای از محاسبه مقاومت سنگ تراشی

- مرطوب - 3.3 متر

- چت - 2

- T - 640 میلی متر

- W - 1300 میلی متر

- پارامترهای سنگ تراشی (آجر رسی ساخته شده با پرس پلاستیک، ملات ماسه سیمان، درجه آجر - 100، درجه ملات - 50)

1. مساحت (P)

P=0.64*1.3=0.832

1. مطابق جدول 15<1>ضریب a را تعیین کنید.

1. انعطاف پذیری (G)

G =3.3/0.64=5.156

1. ضریب خمش (جدول 18<1>).

1. ارتفاع قطعه فشرده

Vszh=0.64-2*0.045=0.55 m

1. مساحت قسمت فشرده شده

Pszh = 0.832*(1-2*0.045/0.64)=0.715

1. انعطاف پذیری قسمت فشرده

Gszh=3.3/0.55=6

1. fsj=0.96
2. محاسبه FSR

Fsr=(0.98+0.96)/2=0.97

1. طبق جدول 19<1>

ω =1+0.045/0.64=1.07<1,45

برای تعیین بار موثر، لازم است وزن تمام عناصر سازه ای موثر بر منطقه طراحی شده ساختمان محاسبه شود.

1. تعریف پایداری

Y=1*0.97*1.5*0.715*1.07=1.113 MN

1. آشتی

شرط رعایت شده است، استحکام سنگ تراشی و استحکام عناصر آن کافی است

مقاومت ناکافی دیوار

اگر مقاومت فشار محاسبه شده دیوارها کافی نباشد چه باید کرد؟ در این صورت لازم است دیوار را با آرماتور تقویت کرد. در زیر نمونه ای از تحلیل نوسازی لازم سازه ای با مقاومت فشاری ناکافی آورده شده است.

برای راحتی، می توانید از داده های جدولی استفاده کنید.

خط پایین نشانگرهایی را برای دیوار تقویت شده با مش سیم با قطر 3 میلی متر، با سلول 3 سانتی متر، کلاس B1 نشان می دهد. تقویت هر ردیف سوم.

افزایش قدرت حدود 40٪ است. معمولاً این مقاومت فشاری کافی است. بهتر است تجزیه و تحلیل دقیق، محاسبه تغییر در ویژگی های مقاومت مطابق با روش تقویت سازه مورد استفاده انجام شود.

در زیر نمونه ای از چنین محاسباتی آورده شده است

نمونه ای از محاسبه آرماتور پایه

داده های اولیه - مثال قبلی را ببینید.

• ارتفاع کف - 3.3 متر؛
• ضخامت دیوار - 0.640 متر؛
• عرض بنایی 1300 متر;
• مشخصات معمولی سنگ تراشی (نوع آجر - آجر سفالی ساخته شده با پرس، نوع ملات - سیمان با ماسه، مارک آجر - 100، ملات - 50)

در این حالت، شرط У>=Н برآورده نمی شود (1.113<1,5).

برای افزایش مقاومت فشاری و مقاومت ساختاری مورد نیاز است.

به دست آوردن

k=U1/U=1.5/1.113=1.348،

آن ها لازم است استحکام سازه 34.8٪ افزایش یابد.

تقویت با قاب بتن مسلح

تقویت با یک قفس ساخته شده از بتن B15 با ضخامت 0.060 متر میله های عمودی 0.340 متر مربع، گیره 0.0283 متر مربع با پله 0.150 متر انجام می شود.

ابعاد مقطع سازه تقویت شده:

Ш_1=1300+2*60=1.42

T_1=640+2*60=0.76

با چنین شاخص هایی، شرط У>=Н برآورده می شود. مقاومت فشاری و مقاومت ساختاری کافی است.

تعیین ظرفیت باربری محاسبه شده یک بخش دیواری از ساختمان با طراحی سازه ای صلب الزامی است*

محاسبه ظرفیت باربری قسمتی از دیوار باربر ساختمان با طراحی سازه ای صلب.

نیروی طولی محاسبه شده به قسمتی از دیوار با سطح مقطع مستطیلی اعمال می شود ن= 165 کیلونیوتن (16.5 تن فوت)، از بارهای طولانی مدت ن g= 150 kN (15 tf)، کوتاه مدت ن خیابان= 15 کیلونیوتن (1.5 تن فوت). اندازه مقطع 0.40x1.00 متر، ارتفاع کف 3 متر، تکیه گاه های پایین و بالایی دیوار به صورت لولایی و ثابت است. دیوار از بلوک های چهار لایه با درجه مقاومت M50 با استفاده از ملات گرید طرح M50 طراحی شده است.

بررسی ظرفیت باربری یک عنصر دیوار در وسط ارتفاع کف هنگام ساخت ساختمان در شرایط تابستانی ضروری است.

مطابق بند، برای دیوارهای باربر با ضخامت 0.40 متر، خروج از مرکز تصادفی نباید در نظر گرفته شود. ما محاسبه را با استفاده از فرمول انجام می دهیم

ن ≤ متر g  R.A.  ,

کجا ن- طراحی نیروی طولی

مثال محاسبه داده شده در این پیوست مطابق فرمول ها، جداول و پاراگراف های SNiP P-22-81 * (در براکت های مربع داده شده) و این توصیه ها ساخته شده است.

سطح مقطع عنصر

الف= 0.40 ∙ 1.0 = 0.40 متر.

طراحی مقاومت فشاری سنگ تراشی آرمطابق جدول 1 این توصیه ها، با در نظر گرفتن ضریب شرایط عملیاتی  با= 0.8، پاراگراف را ببینید، برابر است

آر= 9.2-0.8 = 7.36 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (0.736 مگاپاسکال).

مثال محاسبه داده شده در این پیوست مطابق فرمول ها، جداول و پاراگراف های SNiP P-22-81 * (در براکت های مربع داده شده) و این توصیه ها ساخته شده است.

طول تخمین زده شده عنصر مطابق نقشه برابر است با

ل 0 = Η = Z m.

انعطاف پذیری عنصر است

.

ویژگی های الاستیک سنگ تراشی  ، اتخاذ شده طبق این "توصیه ها" برابر است با

ضریب کمانش  از جدول تعیین می شود.

ضریب با در نظر گرفتن تأثیر بار طولانی مدت با ضخامت دیواره 40 سانتی متر گرفته شده است متر g = 1.

ضریب  برای سنگ تراشی بلوک های چهار لایه مطابق جدول گرفته شده است. برابر با 1.0

محاسبه ظرفیت باربری بخش دیوار ن سی سیبرابر با

ن سی سی= میلی گرم متر g ∙ ∙آر∙الف∙ = 1.0 ∙ 0.9125 ∙ 0.736 ∙ 10 3 ∙ 0.40 ∙ 1.0 = 268.6 kN (26.86 tf).

طراحی نیروی طولی نکمتر ن سی سی :

ن= 165 کیلونیوتن< ن سی سی= 268.6 کیلو نیوتن.

بنابراین، دیوار الزامات ظرفیت باربری را برآورده می کند.

مثال دوم از محاسبه مقاومت انتقال حرارت دیوارهای ساختمان ساخته شده از بلوک های چهار لایه حرارتی کارآمد

مثال. مقاومت انتقال حرارت یک دیوار با ضخامت 400 میلی متر ساخته شده از بلوک های چهار لایه حرارتی کارآمد را تعیین کنید. سطح داخلی دیوار در سمت اتاق با صفحات گچ تخته پوشیده شده است.

دیوار برای اتاق هایی با رطوبت معمولی و آب و هوای معتدل در فضای باز طراحی شده است، منطقه ساخت و ساز مسکو و منطقه مسکو است.

هنگام محاسبه، سنگ تراشی را از بلوک های چهار لایه با لایه هایی با ویژگی های زیر می پذیریم:

لایه داخلی - بتن رسی منبسط شده به ضخامت 150 میلی متر، چگالی 1800 کیلوگرم بر متر مکعب -  = 0.92 W/m ∙ 0 C;

لایه بیرونی - بتن رسی منبسط شده متخلخل به ضخامت 80 میلی متر، چگالی 1800 کیلوگرم بر مترمربع -  = 0.92 W/m ∙ 0 C;

لایه عایق حرارتی - پلی استایرن 170 میلی متر ضخامت،  - 0.05 وات بر متر ∙ 0 درجه سانتیگراد؛

گچ خشک ساخته شده از ورق های روکش گچی به ضخامت 12 میلی متر -  = 0.21 W/m ∙ 0 C.

کاهش مقاومت انتقال حرارت دیوار بیرونی بر اساس عنصر ساختاری اصلی که بیشترین تکرار در ساختمان است محاسبه می شود. طراحی دیوار ساختمان با عنصر ساختاری اصلی در شکل 2، 3 نشان داده شده است. مقاومت کاهش یافته انتقال حرارت دیوار مطابق با SNiP 23-02-2003 "حفاظت حرارتی ساختمان ها" بر اساس انرژی تعیین می شود. شرایط صرفه جویی مطابق جدول 1b* برای ساختمان های مسکونی.

برای شرایط مسکو و منطقه مسکو، مقاومت مورد نیاز در برابر انتقال حرارت دیوارهای ساختمان (مرحله دوم)

GSOP = (20 + 3.6) ∙213 = 5027 درجه. روز

مقاومت کل انتقال حرارت آر oطراحی دیوار اتخاذ شده توسط فرمول تعیین می شود

,(1)

کجا و - ضرایب انتقال حرارت سطح داخلی و خارجی دیوار،

پذیرفته شده بر اساس SNiP 23-2-2003 - 8.7 W/m 2 ∙ 0 C و 23 W/m 2 ∙ 0 C

به ترتیب؛

آر 1 ,آر 2 ...آر n- مقاومت حرارتی لایه های جداگانه سازه های بلوک

 n- ضخامت لایه (متر)؛

 n- ضریب هدایت حرارتی لایه (W/m 2 ∙ 0 C)

= 3.16 متر مربع ∙ 0 C/W.

کاهش مقاومت انتقال حرارت دیوار را تعیین کنید آر oبدون لایه داخلی گچ

آر o =
= 0.115 + 0.163 + 3.4 + 0.087 + 0.043 = 3.808 m2 ∙ 0 C/W.

در صورت لزوم استفاده از یک لایه گچ داخلی از صفحات گچ تخته در سمت اتاق، مقاومت انتقال حرارت دیوار افزایش می یابد.

آر عدد =
= 0.571 m2 ∙ 0 C/W.

مقاومت حرارتی دیوار خواهد بود

آر o= 3.808 + 0.571 = 4.379 m2 ∙ 0 C/W.

بنابراین، طراحی یک دیوار خارجی ساخته شده از بلوک‌های چهار لایه کارآمد حرارتی به ضخامت 400 میلی‌متر با یک لایه گچ داخلی با ضخامت 12 میلی‌متر ورق‌های گچ تخته با ضخامت کلی 412 میلی‌متر، دارای مقاومت انتقال حرارت کاهش یافته برابر با 4.38 متر مربع ∙ 0 است. C/W و الزامات مربوط به کیفیت عایق حرارتی سازه های محصور خارجی ساختمان ها را در شرایط آب و هوایی مسکو و منطقه مسکو برآورده می کند.

V.V. گابروسنکو

استانداردهای طراحی (SNiP II-22-81) اجازه می دهد حداقل ضخامت دیوارهای سنگی باربر برای سنگ تراشی گروه I در محدوده 1/20 تا 1/25 ارتفاع کف گرفته شود. با ارتفاع کف تا 5 متر، این محدودیت ها به خوبی مناسب هستند دیوار آجریفقط 250 میلی متر ضخامت (1 آجر) که طراحان از آن استفاده می کنند - مخصوصاً اخیراً.

از نقطه نظر الزامات رسمی، طراحان بر اساس یک مبنای کاملاً قانونی عمل می کنند و زمانی که شخصی سعی می کند در اهداف آنها دخالت کند، به شدت مقاومت می کنند.

در همین حال، دیوارهای نازک به شدت به انواع انحرافات از ویژگی های طراحی واکنش نشان می دهند. علاوه بر این، حتی آنهایی که به طور رسمی توسط استانداردهای تولید و پذیرش کار مجاز هستند (SNiP 3.03.01-87). این موارد عبارتند از: انحراف دیوارها با جابجایی محورها (10 میلی متر)، ضخامت (15 میلی متر)، با انحراف یک طبقه از حالت عمودی (10 میلی متر)، با جابجایی تکیه گاه های دال کف در پلان (6...8 میلی متر). ) و غیره

بیایید در نظر بگیریم که این انحرافات منجر به چه چیزی می شود با استفاده از مثال دیوار داخلی به ارتفاع 3.5 متر و ضخامت 250 میلی متر ساخته شده از آجر درجه 100 بر روی ملات درجه 75 که بار طراحی را از کف 10 کیلو پاسکال تحمل می کند (دال هایی با دهانه 6 متر). در هر دو طرف) و وزن دیوارهای پوشاننده . دیوار برای فشرده سازی مرکزی طراحی شده است. ظرفیت تحمل بار محاسبه شده آن که مطابق با SNiP II-22-81 تعیین می شود، 309 کیلونیوتن بر متر است.

بیایید فرض کنیم که دیوار پایینی از محور 10 میلی متر به سمت چپ و دیوار بالایی 10 میلی متر به سمت راست منحرف شده است (شکل). علاوه بر این، دال های کف 6 میلی متر به سمت راست محور جابجا می شوند. یعنی بار از کف N 1= 60 کیلونیوتن بر متر با خروج از مرکز 16 میلی متر اعمال می شود و بار از دیوار پوشاننده است. N 2- با خروج از مرکز 20 میلی متر، سپس خروج از مرکز حاصل 19 میلی متر خواهد بود. با چنین خروج از مرکز، ظرفیت تحمل بار دیوار به 264 کیلو نیوتن بر متر کاهش می یابد، یعنی. 15 درصد و این تنها در صورت وجود دو انحراف و به شرطی است که انحرافات از مقادیر مجاز استاندارد بیشتر نباشد.

اگر بارگذاری نامتقارن طبقات را با بار موقت (در سمت راست بیشتر از سمت چپ) و "تحمل هایی" که سازندگان به خود اجازه می دهند در اینجا اضافه کنیم - ضخیم شدن درزهای افقی ، پر کردن سنتی ضعیف درزهای عمودی ، پانسمان با کیفیت پایین. ، انحنا یا شیب سطح، "جوان سازی" محلول، استفاده بیش از حد از نصف و غیره و غیره، پس از آن ظرفیت باربری می تواند حداقل 20 ... 30٪ کاهش یابد. در نتیجه، اضافه بار دیوار از 50 ... 60٪ تجاوز می کند، پس از آن روند غیرقابل برگشت تخریب آغاز می شود. این روند همیشه بلافاصله ظاهر نمی شود، اما گاهی اوقات سال ها پس از اتمام ساخت و ساز. علاوه بر این، باید در نظر داشت که هرچه سطح مقطع (ضخامت) عناصر کوچکتر باشد، تأثیر منفی بارهای اضافی قوی تر است، زیرا با کاهش ضخامت، امکان توزیع مجدد تنش در سطح مقطع به دلیل تغییر شکل های پلاستیکی وجود دارد. سنگ تراشی کاهش می یابد.

اگر تغییر شکل های ناهموار پایه ها (به دلیل خیساندن خاک) را اضافه کنیم، مملو از چرخش پایه پایه، "آویزاندن" دیوارهای خارجی بر روی دیوارهای باربر داخلی، ایجاد ترک و کاهش ثبات، پس ما نه فقط در مورد اضافه بار، بلکه در مورد یک فروپاشی ناگهانی صحبت می کنیم.

طرفداران دیوارهای نازک ممکن است استدلال کنند که همه اینها به ترکیبی بیش از حد بزرگ از نقص و انحرافات نامطلوب نیاز دارد. بیایید به آنها پاسخ دهیم: اکثریت قریب به اتفاق حوادث و بلایا در ساخت و ساز دقیقاً زمانی رخ می دهد که چندین عامل منفی در یک مکان و در یک زمان جمع شوند - در این مورد "بیش از حد" از آنها وجود ندارد.

نتیجه گیری

ضخامت دیوارهای باربر باید حداقل 1.5 آجر (380 میلی متر) باشد. دیوارهایی با ضخامت 1 آجر (250 میلی متر) فقط برای ساختمان های یک طبقه یا طبقات بالای ساختمان های چند طبقه قابل استفاده هستند.

این الزام باید در استانداردهای سرزمینی آینده برای طراحی سازه‌ها و ساختمان‌های ساختمانی گنجانده شود که نیاز به توسعه آن‌ها مدت‌هاست به تاخیر افتاده است. در این میان فقط می توانیم توصیه کنیم که طراحان از استفاده از دیوارهای باربر با ضخامت کمتر از 1.5 آجر خودداری کنند.

آجر یک مصالح ساختمانی نسبتاً بادوام است، به ویژه مواد جامد، و هنگام ساخت خانه هایی با 2-3 طبقه، دیوارهای ساخته شده از آجرهای سرامیکی معمولی معمولاً نیازی به محاسبات اضافی ندارند. با این وجود، شرایط متفاوت است، به عنوان مثال، یک خانه دو طبقه با تراس در طبقه دوم برنامه ریزی شده است. میله های متقاطع فلزی که تیرهای فلزی تراس نیز بر روی آن قرار می گیرند، بر روی ستون های آجری ساخته شده از آجرهای توخالی به ارتفاع 3 متر در بالا قرار می گیرند، ستون هایی به ارتفاع 3 متر وجود دارد که سقف روی آنها قرار می گیرد.

یک سوال طبیعی مطرح می شود: حداقل سطح مقطع ستون ها که استحکام و پایداری مورد نیاز را فراهم می کند چقدر است؟ البته ایده چیدن ستون‌هایی از آجر سفالی و حتی بیشتر از آن دیوارهای یک خانه، از محاسبات دیوارهای آجری، پایه‌ها، ستون‌ها که جوهره ستون هستند، دور از جدید است و همه جنبه‌های ممکن. ، با جزئیات کافی در SNiP II-22-81 (1995) "ساختارهای سنگی و سنگی تقویت شده" توضیح داده شده است. این سند نظارتی است که باید به عنوان یک راهنما هنگام انجام محاسبات استفاده شود. محاسبه زیر چیزی بیش از نمونه ای از استفاده از SNiP مشخص شده نیست.

برای تعیین استحکام و پایداری ستون‌ها، باید داده‌های اولیه زیادی داشته باشید، مانند: نام تجاری آجر از نظر استحکام، ناحیه پشتیبانی میله‌های عرضی روی ستون‌ها، بار روی ستون‌ها. ، سطح مقطع ستون و اگر هیچ یک از اینها در مرحله طراحی مشخص نیست، می توانید به صورت زیر عمل کنید:

با فشرده سازی مرکزی

طراحی شده:ابعاد تراس 5x8 متر (یکی در وسط و دو در لبه ها) از آجر توخالی با مقطع 0.25 متر فاصله بین محورهای ستون ها است آجر M75 است.

با این طرح طراحی، حداکثر بار روی ستون پایین وسط خواهد بود. این همان چیزی است که برای قدرت باید روی آن حساب کنید. بار روی ستون به عوامل زیادی به ویژه منطقه ساخت و ساز بستگی دارد. به عنوان مثال، بار برف روی پشت بام در سن پترزبورگ 180 کیلوگرم بر متر مربع و در روستوف روی دان - 80 کیلوگرم بر متر مربع است. با در نظر گرفتن وزن خود سقف، 50-75 kg/m²، بار روی ستون از پشت بام برای پوشکین، منطقه لنینگراد می تواند باشد:

N از سقف = (180 1.25 +75) 5 8/4 = 3000 کیلوگرم یا 3 تن

از آنجایی که بارهای فعلی از مواد کف و افراد نشسته در تراس، مبلمان و غیره هنوز مشخص نیست، اما قطعاً یک دال بتن مسلح برنامه ریزی نشده است، و فرض بر این است که کف، چوبی خواهد بود، از لبه های جدا شده دراز. تخته ها، سپس برای محاسبه بار از تراس می توانید یک بار توزیع یکنواخت 600 کیلوگرم بر متر مربع را بپذیرید، سپس نیروی متمرکز از تراس وارد بر ستون مرکزی خواهد شد:

N از تراس = 600 5 8/4 = 6000 کیلوگرمیا 6 تن

وزن مرده ستون های به طول 3 متر خواهد بود:

N از ستون = 1500 3 0.38 0.38 = 649.8 کیلوگرمیا 0.65 تن

بنابراین، کل بار روی ستون میانی پایینی در بخش ستون نزدیک پی خواهد بود:

N با دور = 3000 + 6000 + 2 650 = 10300 کیلوگرمیا 10.3 تن

با این حال، در در این موردمی توان در نظر گرفت که احتمال زیادی وجود ندارد که بار موقت از برف حداکثر در زمستان و بار موقت روی کف حداکثر در تابستان به طور همزمان اعمال شود. آن ها مجموع این بارها را می توان در ضریب احتمال 0.9 ضرب کرد، سپس:

N با دور = (3000 + 6000) 0.9 + 2 650 = 9400 کیلوگرمیا 9.4 تن

بار طراحی روی ستون های بیرونی تقریبا دو برابر کمتر خواهد بود:

N cr = 1500 + 3000 + 1300 = 5800 کیلوگرمیا 5.8 تن

2. تعیین قدرت آجرکاری.

درجه آجر M75 به این معنی است که آجر باید بار 75 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع را تحمل کند، اما مقاومت آجر و استحکام آجرکاری دو چیز متفاوت هستند. جدول زیر به شما در درک این موضوع کمک می کند:

جدول 1. طراحی مقاومت فشاری برای آجرکاری

اما این همه ماجرا نیست. همان SNiP II-22-81 (1995) بند 3.11 a) توصیه می کند که برای مساحت ستون ها و پایه ها کمتر از 0.3 m²، مقدار مقاومت طراحی را در ضریب شرایط عملیاتی ضرب کنید. γ s = 0.8. و از آنجایی که سطح مقطع ستون ما 0.25x0.25 = 0.0625 m² است، باید از این توصیه استفاده کنیم. همانطور که مشاهده می کنید، برای آجر درجه M75، حتی در هنگام استفاده از ملات بنایی M100، مقاومت سنگ تراشی از 15 کیلوگرم بر سانتی متر مربع بیشتر نخواهد شد. در نتیجه، مقاومت محاسبه شده برای ستون ما 15·0.8 = 12 kg/cm² خواهد بود، سپس حداکثر تنش فشاری خواهد بود:

10300/625 = 16.48 کیلوگرم بر سانتی متر² > R = 12 کیلوگرم بر سانتی متر²

بنابراین، برای اطمینان از استحکام مورد نیاز ستون، یا باید از آجری با استحکام بیشتر استفاده کرد، به عنوان مثال M150 (مقاومت فشاری محاسبه شده برای درجه ملات M100 22·0.8 = 17.6 kg/cm² خواهد بود) یا افزایش یابد. سطح مقطع ستون و یا استفاده از آرماتورهای عرضی بنایی. در حال حاضر، بیایید روی استفاده از آجرهای رو به رو با دوام بیشتر تمرکز کنیم.

3. تعیین پایداری ستون آجری.

استحکام آجرکاری و پایداری ستون آجری نیز چیزهای متفاوتی هستند و همچنان یکسان هستند SNiP II-22-81 (1995) تعیین پایداری یک ستون آجری را با استفاده از فرمول زیر توصیه می کند.:

N ≤ m g φRF (1.1)

متر گرم- ضریب با در نظر گرفتن تأثیر بار طولانی مدت. در این مورد، ما نسبتاً خوش شانس بودیم، زیرا در اوج بخش بود ساعت≤ 30 سانتی متر، مقدار این ضریب را می توان برابر با 1 در نظر گرفت.

φ - ضریب کمانش، بسته به انعطاف پذیری ستون λ . برای تعیین این ضریب، باید طول تخمینی ستون را بدانید ل o، و همیشه با ارتفاع ستون منطبق نیست. ظرافت های تعیین طول طراحی سازه در اینجا مشخص نشده است، ما فقط توجه می کنیم که طبق SNiP II-22-81 (1995) بند 4.3: "محاسبه ارتفاع دیوارها و ستون ها ل oهنگام تعیین ضرایب کمانش φ بسته به شرایط حمایت از آنها بر روی تکیه گاه های افقی، موارد زیر باید رعایت شود:

الف) با تکیه گاه های لولایی ثابت ل o = N;

ب) با تکیه گاه فوقانی الاستیک و نیشگون گرفتن سخت در تکیه گاه پایین: برای ساختمان های تک دهانه ل o = 1.5 ساعت، برای ساختمان های چند دهانه ل o = 1.25 ساعت;

ج) برای سازه های مستقل ل o = 2H;

د) برای سازه هایی با بخش های نگهدارنده نیمه فشرده - با در نظر گرفتن درجه واقعی گیر کردن، اما نه کمتر ل o = 0.8N، کجا ن- فاصله بین طبقات یا سایر تکیه گاه های افقی، با تکیه گاه های افقی بتن مسلح، فاصله واضح بین آنها."

در نگاه اول، طرح محاسباتی ما را می توان واجد شرایط نقطه ب دانست. یعنی می توانید آن را بگیرید ل o = 1.25 ساعت = 1.25 3 = 3.75 متر یا 375 سانتی متر. با این حال، ما می توانیم با اطمینان از این مقدار فقط در مواردی استفاده کنیم که پشتیبانی پایین واقعاً سفت و سخت باشد. اگر یک ستون آجری بر روی لایه ای از عایق رطوبتی نمدی سقفی که روی پایه گذاشته شده است، قرار داده شود، چنین تکیه گاهی باید به جای گیره سفت و محکم، لولایی در نظر گرفته شود. و در این مورد، طراحی ما در یک صفحه موازی با صفحه دیوار از نظر هندسی متغیر است، زیرا ساختار کف (تخته های خوابیده به طور جداگانه) استحکام کافی را در صفحه مشخص شده ایجاد نمی کند. 4 راه ممکن برای خروج از این وضعیت وجود دارد:

1. یک طرح طراحی اساسا متفاوت را اعمال کنیدبه عنوان مثال - ستون های فلزی، به طور سفت و سخت در فونداسیون تعبیه شده است که تیرهای کف به آن جوش داده می شود ، سپس به دلایل زیبایی شناسی می توان ستون های فلزی را با آجر رو به رو از هر مارکی پوشاند ، زیرا کل بار توسط فلز حمل می شود. در این صورت درست است که ستون های فلزی باید محاسبه شوند، اما طول محاسبه شده را می توان گرفت ل o = 1.25 ساعت.

2. یک همپوشانی دیگر ایجاد کنید، به عنوان مثال از مواد ورق، که به ما امکان می دهد هر دو تکیه گاه بالایی و پایینی ستون را به صورت لولایی در نظر بگیریم، در این مورد ل o = H.

3. یک دیافراگم سفت کننده بسازیددر صفحه ای موازی با صفحه دیوار. به عنوان مثال، در امتداد لبه ها، نه ستون ها، بلکه پایه ها را قرار دهید. این همچنین به ما این امکان را می دهد که تکیه گاه های بالایی و پایینی ستون را به صورت لولایی در نظر بگیریم، اما در این مورد لازم است دیافراگم سفتی را نیز محاسبه کنیم.

4. گزینه‌های بالا را نادیده بگیرید و ستون‌ها را به‌صورت آزاد با یک تکیه‌گاه پایین سفت محاسبه کنید، یعنی. ل o = 2H. در پایان، یونانیان باستان ستون های خود را (البته نه از آجر) بدون هیچ گونه آگاهی از مقاومت مصالح، بدون استفاده از لنگرهای فلزی، و حتی با دقت نوشته بودند، برپا کردند. کدهای ساختمانو در آن روزها قوانینی وجود نداشت، با این حال، برخی از ستون ها هنوز هم تا به امروز پابرجا هستند.

اکنون، با دانستن طول طراحی ستون، می توانید ضریب انعطاف پذیری را تعیین کنید:

λ ساعت = l o /h (1.2) یا

λ من = l o (1.3)

ساعت- ارتفاع یا عرض بخش ستون و من- شعاع اینرسی

تعیین شعاع چرخش در اصل دشوار نیست، شما باید ممان اینرسی مقطع را بر سطح مقطع تقسیم کنید و سپس از نتیجه استخراج کنید. ریشه مربعاما در این مورد نیاز زیادی به این کار وجود ندارد. بنابراین λ h = 2 300/25 = 24.

اکنون با دانستن مقدار ضریب انعطاف پذیری، در نهایت می توانید ضریب کمانش را از جدول تعیین کنید:

جدول 2. ضرایب کمانش برای سازه های بنایی و بنایی مسلح
(طبق SNiP II-22-81 (1995))

در این مورد، ویژگی های الاستیک سنگ تراشی α تعیین شده توسط جدول:

جدول 3. ویژگی های الاستیک سنگ تراشی α (طبق SNiP II-22-81 (1995))

در نتیجه مقدار ضریب خمش طولی حدود 0.6 (با مقدار مشخصه کشسانی) خواهد بود. α = 1200، مطابق بند 6). سپس بار نهاییدر ستون مرکزی خواهد بود:

N р = m g φγ با RF = 1 0.6 0.8 22 625 = 6600 کیلوگرم< N с об = 9400 кг

این بدان معنی است که سطح مقطع 25x25 سانتی متری برای اطمینان از پایداری ستون مرکزی تحت فشار مرکزی کافی نیست. برای افزایش پایداری، بهینه ترین کار افزایش سطح مقطع ستون است. به عنوان مثال، اگر ستونی را با فضای خالی در داخل یک و نیم آجر به ابعاد 0.38 در 0.38 متر قرار دهید، نه تنها سطح مقطع ستون به 0.13 متر یا 1300 سانتی متر افزایش می یابد، بلکه شعاع اینرسی ستون نیز افزایش می یابد من= 11.45 سانتی متر. سپس λi = 600/11.45 = 52.4، و مقدار ضریب φ = 0.8. در این حالت، حداکثر بار روی ستون مرکزی خواهد بود:

N р = m g φγ با RF = 1 0.8 0.8 22 1300 = 18304 کیلوگرم > N با دور = 9400 کیلوگرم

این بدان معنی است که یک مقطع 38x38 سانتی متر برای اطمینان از پایداری ستون مرکزی تحت فشار مرکزی کافی است و حتی امکان کاهش درجه آجر وجود دارد. به عنوان مثال، با درجه اولیه اتخاذ شده M75، حداکثر بار:

N р = m g φγ با RF = 1 0.8 0.8 12 1300 = 9984 کیلوگرم > N با دور = 9400 کیلوگرم

به نظر می رسد این همه باشد، اما توصیه می شود یک جزئیات دیگر را در نظر بگیرید. در این صورت بهتر است نوار فونداسیون (یکپارچه برای هر سه ستون) به جای ستونی (برای هر ستون به طور جداگانه) ساخته شود، در غیر این صورت نشست کوچک فونداسیون منجر به تنش های اضافی در بدنه ستون می شود و این می تواند منجر به نابودی شود. با در نظر گرفتن تمام موارد فوق، بهینه ترین مقطع ستون 0.51x0.51 متر خواهد بود و از نظر زیبایی شناسی، چنین مقطعی بهینه است. سطح مقطع چنین ستون هایی 2601 سانتی متر مربع خواهد بود.

نمونه ای از محاسبه ستون آجری برای پایداری
با فشرده سازی غیرعادی

ستون های بیرونی در خانه طراحی شده به صورت مرکزی فشرده نمی شوند، زیرا میله های عرضی فقط در یک طرف روی آنها قرار می گیرند. و حتی اگر تیرهای عرضی روی کل ستون گذاشته شوند، باز هم به دلیل انحراف میلگردها، بار از کف و سقف به ستون های بیرونی که در مرکز قسمت ستون نیستند منتقل می شود. اینکه دقیقاً حاصل این بار کجا منتقل می شود به زاویه شیب میلگردهای عرضی روی تکیه گاه ها، مدول الاستیک میلگردها و ستون ها و تعدادی از عوامل دیگر بستگی دارد. این جابجایی خروج از مرکز اعمال بار e o نامیده می شود. در این حالت ما به نامطلوب ترین ترکیب عوامل علاقه مند هستیم که در آن بار از کف به ستون ها تا حد امکان به لبه ستون منتقل شود. این بدان معناست که ستون ها علاوه بر خود بار، در معرض لنگر خمشی برابر با M = Ne o، و در هنگام محاسبه باید به این نکته توجه شود. در مورد کلیتست پایداری را می توان با استفاده از فرمول زیر انجام داد:

N = φRF - MF/W (2.1)

دبلیو- لحظه مقطع مقاومت. در این حالت، بار برای بیرونی‌ترین ستون‌های پایین‌تر از سقف را می‌توان مشروط به اعمال مرکزی در نظر گرفت و خروج از مرکز تنها توسط بار از کف ایجاد می‌شود. در خروج از مرکز 20 سانتی متر

N р = φRF - MF/W =1 0.8 0.8 12 2601- 3000 20 2601· 6/51 3 = 19975.68 - 7058.82 = 12916.9 کیلوگرم >N cr = 5800 کیلوگرم

بنابراین، حتی با یک خروج از مرکز بسیار زیاد اعمال بار، ما بیش از دو برابر حاشیه ایمنی داریم.

توجه: SNiP II-22-81 (1995) "سنگ و سازه های بنایی تقویت شده" با در نظر گرفتن ویژگی های سازه های سنگی، استفاده از روش متفاوتی را برای محاسبه مقطع توصیه می کند، اما نتیجه تقریباً یکسان خواهد بود، بنابراین روش محاسبه توصیه شده توسط SNiP در اینجا ارائه نشده است.