От чего зависит возможность стены выдерживать нагрузки?
Несущая способность стен связана со множеством факторов — от свойств самих стен до внешних воздействий на них. Вычисления несущих способностей начинают с определения расчетной схемы. Для принятия на себя вертикальных нагрузок, стенка должна опираться на шарнирно-неподвижные опоры. При проектировании стен для горизонтальных нагрузок (ветровых), стена считается жестко защемленной. Главное не путать данные схемы, так как эпюры внутренних поперечных сил и изгибающих моментов будут разными.
Расчеты несущей способности включают несколько этапов и требует учета разных факторов, таких как материал стены и ее размеры, вид кладки, марка раствора, наличие дверных проемов и окон в конструкции, нагрузки и условия эксплуатации, прочее. Так расчет для наружных несущих стен отличается от вычислений для внутренних стен из аналогичного материала. На первый взгляд нагрузка стен снаружи ниже, чем стенок внутри, но на наружные стены дополнительно действует изгибающий момент, который возрастает при соответствующем воздействии ветровой нагрузки. Еще в наружных стенах могут делаться оконные проемы или двери, что также снижает несущую способность.
Или, к примеру, материал стены, ведь он существенно влияет на ее несущую способность. Кирпич обладает высокой плотностью и прочностью на сжатие, что позволяет ему выдерживать значительные нагрузки, делая стены из кирпича очень прочными и долговечными. Газобетон, хотя и легче, имеет меньшую прочность на сжатие по сравнению с кирпичом. Это означает, что несущая способность кирпичной стены будет аналогична таким же показателям стены из газобетона, если последняя будет толще кирпичной или усилена дополнительными элементами, такими как армирование.
Как несущая способность зависит от материала стен?
Основные виды стен и их возможности вынести предельные нагрузки:
- Кирпичные стены обладают высокой прочностью и плотность кирпича, а потому и высоким уровнем несущей способности, потому применяются для строительства жилья, общественных и промышленных сооружений.
- Железобетонные стены – имеют высочайшую степень несущей возможности, это используется для возведения высотных зданий, промышленных и гражданских объектов.
- Газобетон – обладает средней и ниже средней несущей способностью, но достаточной для большинства жилых зданий, используют в жилищном малоэтажном строительстве и для утепленных конструкций.
- Деревянные стены – в сравнении с бетон и кирпичом несущая возможность низкая, однако вполне применимая в каркасных домах, в малоэтажном строительстве, для временных сооружений.
- Каркасные стены – в зависимости от материала (дерево, металл) диапазон несущих возможностей разный, но не высокий, используются в жилых и коммерческих зданиях, где требуется быстрое возведение и легкость конструкции.
- Стеновые панели (сборные) — несущая способность высокая, если изготавливаются из железобетона, применяются для быстровозводимых зданий, многоквартирных домов и для промышленных объектов.
Как проходит мероприятие по определению несущих возможностей стен?
Определение типа стены – это первый шаг, так как различные материалы имеют различную несущую способность и требуют различных подходов в расчетах. Чтобы понять, из чего стена, можно ее осмотреть или изучить техническую документацию. Для более детального изучения типа стены и ее способности выдерживать нагрузки, можно провести бурение отверстий в стене и исследовать образцы материала. Далее дело только за вычислениями согласно формулам и нормативам. Вот основные шаги, которые
необходимо выполнить для расчета несущей способности стены:
1. Определение исходных данных.
● материал стены: кирпич, бетон, камень и т.д.
● размеры стены: толщина, высота, длина.
● характеристики материала: марка кирпича, класс бетона.
2. Тип и величина нагрузок: вертикальные нагрузки (собственный вес, полезные нагрузки), горизонтальные нагрузки (ветровые, сейсмические), постоянные, временные, длительные, кратковременные.
3. Расчет нагрузок.
● вертикальные нагрузки рассчитываются с учетом собственного веса, толщины, высоты стены и плотности материала изготовления. А также берутся в расчеты полезные нагрузки и нагрузки от перекрытий, крыши и т.д.
● горизонтальные нагрузки: ветровая определяется по соответствующим нормативным документам; сейсмическая также рассчитывается по нормативам с учетом сейсмичности района постройки.
4. Вычисления предельной нагрузки, воспринимаемой стеной, берут во внимание материала для возведения стен и другие показатели.
● расчет несущей способности кирпичной стены или блочной кладки учитывает сопротивление конструкции на сжатие и площадь поперечного сечения стены;
● несущая способность стены из газобетона в формуле использует параметры толщины стены и высоту сечения.
● определение устойчивости стен включает проверку на сдвиг и изгиб, для длинных и высоких конструкций необходимо брать во внимание возможное боковое смещение и изгиб.
● учет условий эксплуатации, длительности и характера нагрузок, воздействия агрессивных сред, температурных изменений.
Один из наиболее распространенных методов вычисления несущей способности стены является расчет по таблицам, которые определяют допустимые значения данного показателя в зависимости от ее толщины и материала. Однако, если нужно обустроить проема в несущей стене, необходимо учитывать и другие факторы: высоту стены, ее расположение, наличие других проемов в конструкции и пр. Поэтому, наиболее точным методом является расчет по специальным программам, такой, как метод конечных элементов (МКЭ).
