2. Расчет кирпичного столба в 1-ом этаже

Требуется рассчитать армированный сетками кирпичный столб 1-го этажа в многоэтажном производственном здании с несущими наружными и межсекционной стенами из кирпича, решенном по жесткой конструктивной схеме. Столб выполняется из керамических камней на цементном растворе.

Грузовая площадь сбора нагрузок на столб от покрытия и перекрытий на один этаж (рис.): Ω_ст = l_к ^. l = 6,1 ^. 6,3 = 38,43 м². На этой грузовой площади на покрытии и каждом перекрытии расположено по три второстепенные балки длиной l_к = 6,1 м и участок главной балки длиной l = 6,3 м.

2.1. Определение расчетной нормальной силы n в расчетном сечении столба

Нагрузки определяются с использованием результатов под­счетов их с покрытия и междуэтажных перекрытий аналогично расчету простенка наружной стены 1-го этажа.

1) От покрытия

Вес конструкций кровли при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = l,3 и увеличении нормативного собственного веса конструкции кровли к середине на 0,40 кН/м² за счет уклона при 4-х пролетном здании:

Вес железобетонных конструкций покрытия из тяжелого бетона плотностью ρ_бет = 25кН/м³ и при γ_f = 1,1:

- плита толщиной 60мм:

1,0 ^. 0,06 ^. 38,43 ^. 25 ^. 1,1 = 63,410 кН;

- три ребра второстепенных балок сечением 220 х 400мм (ниже плиты толщиной 60мм):

1,0 ^. 3 ^. 0,22 ^. (0,4 - 0,06) ^. 6,1 ^. 25 ^. 1,1 = 37,643 кН;

- ребро главной балки сечением 250 x 550 мм (ниже плиты):

1,0 ^. 0,25 ^. (0,55 - 0,06) ^. 6,3 ^. 25 ^. 1,1 = 21,223 кН.

Снеговая нагрузка для района г.Ярославля:

Итого нагрузка с покрытия:

N_пок=117,404+63,410+37,643+21,223+63,649 = 303,328 кН.

2) От перекрытий

С учетом данных таблицы 1 с учетом коэффициента γ_n = 1,0:

- вес пола, перегородок и железобетонной плиты:

γ_n ^. g₀ ^. Ω_ст = 1,0 ^. 4,95 ^. 38,43 = 190,229 кН;

- вес трех ребер второстепенных балок сечением 250 x 450мм (ниже плиты толщиной 80мм):

1,0 ^. 3 ^. 0,25 ^. (0,45 – 0,08) ^. 6,1 ^. 25 ^. 1,1 = 46,551 кН;

- вес ребра главной балки сечением 250 х 600 мм (ниже плиты толщиной 80 мм):

1,0 ^. 0,25 ^. (0,6 - 0,08) ^. 6,3 ^. 25 ^. 1,1 = 22,523 кН;

- временная нагрузка с учетом коэффициента к₂ = 0,95:

1,0 ^. 11,88 ^. 38,43 ^. 0,95 = 433,721 кН.

Итого нагрузка от одного перекрытия:

N_пер = 190,229 + 46,551 + 22,523 + 433,721 = 693,023 кН.

От трех междуэтажных перекрытий: ∑N_пер = N_пер ^. 3 = 2079,068 кH.

Суммарная нагрузка на столб 1-го этажа без учета его веса:

N' = N_пок + ∑N_пер = 303,328 + 2079,068 = 2382,396 кН.

Как было указано выше, собственный вес столба со штукатуркой на всех этажах до расчетного сечения может приниматься при­ближенно в размере 5...7% от величины полной нагрузки на столб без учета его веса, поэтому расчетная нормальная сила N с учетом собственного веса столба может быть принята:

N = l,06 ^. N' = 1,06 ^. 2382,396 = 2525,340 кН.

2.2. Предварительный расчет столба

Учитывая значительную нагрузку на столб, принимаем керамический кирпич полусухого прессования М100 и раствор М50, чему по таблице 2 [2] соответствует значение расчетного сопротивления сжатию неармированной кладки R = 1,5 MПa. Полагаем, что площадь поперечного сечения столба будет А > 0,3 м², т.е. к табличному значению R не требуется введения коэффициента усло­вий работы кладки γ_с =0,8.

Расчетное сопротивление кладки, армированной сетками, предварительно назначаем R_ск = 2 ^. R = 2 ^. 1,5 = 3,0 МПа. Задаваясь величиной коэффициента продольного изгиба φ = 0,90 и считая m_g = l,0 (длительность действия нагрузки не учитывается, так как заведомо сторона сечения столба h > 300мм), находим требуемую площадь сечения столба в 1-ом этаже:

, откуда при квадратном сечении

Принимаем сечение столба 1030х1030 мм. Сварные сетки про­ектируем из проволоки диаметром 5мм класса В500. Площадь поперечного сечения одного стержня Ø5В500 равна А_st = 19,6 мм². Расчетное сопротивление проволоки Ø5В500 при использовании ее в сетках для армирования каменной кладки равно R_s = 0,6 ^. 435 = 261 МПа, где 0,6 - коэффициент условий работы γ_cs для сетчатого армирования арматурой класса В500, а 435 МПа - расчетное сопротивление растяжению R_s арматуры Ø5В500 по таблице 23 СНиП [4].

Принятому выше значению R_sk = 2 ^. R по СНиП [2] отвечает вели­чина процента сетчатого армирования:

Из выражения процента армирования [2] находим произведение C ^. S:

Назначаем шаг сеток S по высоте столба через 4 ряда кладки из камня. Тогда при диаметре проволоки 5мм S = n ^. h_р + 2 мм = 4 ^. 77 + 2 = 310 мм, откуда требуемый шаг стержней в сетках С = 13642 /310 = 44,01 мм. Принимаем С = 60 мм, т.к. сечение столба было принято с запасом.