Узлы опирания несущих металлических балок на кирпичные стены.

Классические узлы опирания несущих металлических балок на кирпичные стены.

09.04.2018 2722

В данном посте рассмотрены схемы классических конструктивных решений узлов опирания несущих металлических балок перекрытий (покрытий) на кирпичные стены зданий. Использование данных схем при конструировании балочных перекрытий избавит проектировщика от множества рутинных вычислений, связанных с компоновкой опорных узлов балок, подбором сечений отдельных элементов (обеспечивающих работоспособность узлов) и расчетом их монтажных соединений.

Принятие решения о выборе одного из предложенных ниже вариантов конструктивного исполнения узлов опирания балок на стены производится исходя из величины опорной реакции (опорного давления под концом балки).
Согласно требованиям действующих норм, стальные балки должны опираться на несущие каменные стены через стальные или железобетонные распределительные подушки, основной функцией которых является выравнивание давления под концами балок и предотвращение местного смятия кладки (локального разрушения кладки под опорными участками балок от смятия).
Узлы №№1, 2, 3, 4 предусматривают шарнирное опирание балок непосредственно на кирпичную кладку стен через слой цементно-песчаного раствора толщиной 15 мм. Опорное давление под заделанным в стену концом балки передается на кладку через опорные металлические плиты толщиной 20 мм, размеры которых назначены таким образом, чтобы среднее давление под плитой (в пределах площади сжатия) не превосходило минимально допустимую нормами величину расчетного сопротивления кладки при условии, что кладка выполнена из полнотелого керамического кирпича нормальной прочности на жестком цементном растворе.

В случае, если величина опорного давления превышает 100 кН (≈10 тонн), то тогда, в соответствии с требованиями СНиП ll-22-81*, необходимо устройство железобетонной распределительной подушки толщиной не менее 100 мм, армированной двумя сетками по расчету (опирание несущей стальной балки перекрытий непосредственно на кирпичную кладку стен в этом случае не допускается). При этом опорные узлы балок выполняются жесткими – см. Узлы №№4, 5.
опирание металлической балки на стену

Узел №1 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b=380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,6 т.
металлические балки узлы

Узел №2 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,7 — 3,0 т.
стальные балки узлы

Узел №3 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=3,1 — 5,0 т.
шарнирный узел опирания балки

Узел №4 (шарнирный)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=5,1 — 7,0 т.
заделка балки в стену

Узел №5 (жесткий)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=10,1 — 18,0 т.
опирание металлических балок

Узел №6 (жесткий)
Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=18,1 — 20,0 т.

Примечания:
Все фрикционные соединения элементов (во всех узлах) выполняется на анкерных болтах класса точности В, классов прочности 5.8 и 8.8. Допускается также использование высокопрочных болтов.
Катеты всех угловых швов (во всех узлах) принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов, но не менее значений, указанных в таблице 38 СНиП II-23-81*.
В случае, если режим эксплуатации здания характеризуется наличием динамических нагрузок, — все элементы и детали узлов должны быть проверены расчетом на выносливость.
Марка стали всех металлических элементов и деталей узлов принимаются по таблице 50х СНиП II-23-81*, как для конструкций 2-ой группы (при отсутствии динамических, вибрационных и подвижных нагрузок).

балок, Кирпичные, Классические, металлических, несущих, опирания, стены, Узлы

Карманы для балок и несущие опоры исторической кладки

Содержание

Рычаг

На прошлой неделе мы закончили серию из двух частей в нашем блоге, посвященную одному полуразрушенному кирпичному дому. Это здание было построено более 100 лет назад и десятилетиями находилось в аварийном состоянии. Часть здания обрушилась, и сегодня мы рассмотрим другую часть этого же здания и еще одно соседнее здание, чтобы обсудить отдельную тему, связанную с пролетными несущими опорами, используемыми для создания проемов в каменных стенах. Изображение этого здания следует для справки.

Траектория несущей нагрузки

Здания просто очень тяжелые, особенно исторические рядные дома на Капитолийском холме и в других исторических районах Вашингтона, округ Колумбия. Каждый исторический рядный дом весит более 100 тонн, даже относительно небольшие рядные дома и большие рядные дома могут весить более 200 тонн, только в мертвом грузе строительных материалов. Представьте себе, что каждый грузовик со строительными материалами весит более тонны в полезной нагрузке, а затем представьте сотни этих грузовиков со строительными материалами, уложенными один за другим в отдельное историческое кирпичное здание. Нетрудно представить себе огромную массу и вес каждого здания. Конструкция каждого здания направлена ​​на то, чтобы поддерживать конструкцию здания таким образом, чтобы здание было самоподдерживающимся (с общими стенами, хотя и между рядными домами) с земли, иногда на несколько этажей в воздух.

Путь нагрузки проходит через здание от несущих опор, встроенных в землю, в основании пути нагрузки вверх через несущие стены в середине, охватывая и поддерживая системы перекрытий на каждом уровне, до крыши, а затем через крышу. Этот путь нагрузки по существу создан таким образом, что поддерживающие и зависимые элементы, такие как человеческий скелет, например, проходят вертикально, а горизонтальные элементы опираются на вертикальные элементы ниже.

Исторические передняя и задняя фасадные стены технически являются несущими в большинстве исторических рядных домов, но в большинстве случаев на них не накладываются другие элементы здания, такие как системы перекрытий и/или крыша. В большинстве случаев боковые демонтажные стены принимают на себя большую часть внутренней нагрузки здания.

Карманы для балок 

Карманы для балок – это упущения, намеренно оставленные за пределами боковых складных стенок, чтобы оставить место для установки балок и балок в кирпичную стену. По сути, горизонтальные балки перекрытий здания несут живую нагрузку здания. Живая нагрузка включает в себя такие вещи, как люди, мебель и личные вещи. Эти вещи много весят, но общая нагрузка этих предметов относительно мала по сравнению с общей нагрузкой самого здания. Эта система перекрытий на самом деле не соединяется напрямую с фундаментами или землей на верхних этажах, а посредством передачи нагрузки на концах балок или балок нагрузка или ожидание возлагаются на боковые разрушающиеся стены здания.

Противопожарные

Как правило, в исторические времена каждая балка втыкалась в стену на расстоянии около 16 дюймов от центра. Это означает, что двухдюймовая балка будет иметь примерно 14 дюймов открытого пространства между собой и следующей балкой с обеих сторон. Сама балка будет проходить от одной стороны здания к другой, и общий пролет системы перекрытий по совпадению будет соответствовать открытому пространству от стены до стены, но каждая балка на самом деле будет длиннее этого открытого пространства. Балки входят в пространство стены примерно на 3 дюйма с каждой стороны. Этот карман для балки, по сути, создает место для опоры балки или балки, опирающейся на кирпичную стену здания. Там, где балки или балки находились в кармане балки, балка обычно обрезалась под небольшим углом, чтобы создать треугольную форму на конце балки. Этот угловой разрез, называемый противопожарным разрезом, на самом деле не умалял конструктивной способности балки, но был важен, поскольку позволял преднамеренно обрушиться балке в случае, если балка будет повреждена в результате пожара. Огневой разрез также позволил более глубокое размещение под углом в каждом соответствующем кармане.

Это было очень важно, потому что в ряду зданий, построенных друг за другом, если бы пожар привел к обрушению пола, часть пола, которая обрушилась бы, все равно имела бы значительный вес. Вес этого падающего пола без углового разреза на конце балки может дестабилизировать и поднять кирпичи на верхней стороне разреза. Такая дестабилизация может привести к обрушению пожара в одном рядном доме и опрокидыванию стены соседнего дома. Пожар в одном здании — это, конечно, катастрофа, но если бы этот огонь стал причиной обрушения соседнего здания, кирпичная стена, которая в противном случае остановила бы пожар, распространилась бы на соседнее здание, а затем на следующее и следующее. Эти пожары позволили одному зданию иметь системы перекрытий, которые могли обрушиться, но, по крайней мере, не распространились на следующее здание и на весь городской квартал.

На картинке ниже система пола рухнула, вероятно, много лет назад. На высоте или уровне каждой системы этажей вы можете увидеть ряд вертикальных прямоугольников в боковой стене оставшегося соседнего кирпичного здания. Эти вертикальные прямоугольники и их последовательность представляют собой карманы для балок, в которых раньше располагалась и закреплялась каждая балка пола.

Нагрузка на балки и перенос

Как объяснялось выше, на каждой балке перекрытия динамическая нагрузка здания поддерживается системой перекрытий. Эта динамическая нагрузка возлагается на настил пола, систему деревянного пола поверх балки, а затем балка передает эту нагрузку на кирпичные стены сбоку здания, где каждая балка находится в соответствующем кармане балки. эта кирпичная стена затем несет эту нагрузку вниз к основанию стены под землей.

На следующей картинке ниже показана более крупная серия карманов для балок. Каждый кирпич был установлен и построен вокруг, а пространство заполнено деревянной балкой. Во многих случаях раствор выдавливался из шва кирпичного раствора на сторону деревянной балки, но, в отличие от современного строительства, мало внимания уделялось заполнению каждой области, чтобы балка не могла двигаться. На самом деле, как объяснялось выше в деталях, связанных с противопожарным разрезом, также целью конструкции было обеспечение возможности перемещения балки пола. Если внимательно присмотреться, можно увидеть значительные различия в форме и форме каждого кармана для пучка.

Исторические последствия и современная методология

Между историческими и современными методологиями строительства зданий существуют значительные различия: каменные конструкции, такие как здание, показанное на рисунках выше, и современные конструкции сильно различаются по типам материалов. Мы уже говорили о разнице между историческими пожарными разрезами. По современным стандартам мы не будем использовать огневой разрез в подавляющем большинстве случаев. Бетон — распространенный строительный материал в наше время. В конструкционных кирпичных или каменных зданиях в наше время мы будем использовать бетонные несущие настилы для систем перекрытий, и во многих случаях мы будем использовать деревянные LVL, деревянные фермы или стальные фермы. В некоторых случаях деревянные или стальные фермы прикреплялись к зданию на стальном выступе, похожем на угол полки, разновидность стального уголка.

Однако в наше время в большинстве случаев многие здания строятся с использованием деревянного каркаса, особенно для жилищного строительства. Жилое строительство, по сравнению с коммерческим строительством, как правило, очень легкое и может быть собрано очень быстро. В современном строительстве деревянный каркас можно использовать даже для строительства многоквартирных домов с противопожарным разделением несущей плиты или гипсокартона на стенах или сборочных узлах.

Пролеты

Очень похоже на пролеты в системах перекрытий зданий, также часто имеются большие пролеты на наружных фасадах зданий. На картинке ниже мы показываем картину области, которая когда-то была открыта промышленной дверью гаража. В отличие от многих современных гаражных проемов, в этом конкретном здании была дверь каретного типа, а не гаражная дверь сворачивающегося или откатного типа. Тем не менее, проем в целом широкий, в общей сложности более 10 футов, и хотя сегодня он заполнен входной дверью и каменной кладкой, кирпич в стене над бывшим проемом когда-то поддерживался исключительно парой стальных уголков.

Стальные перемычки

Сборка стального уголка очень похожа на сборку деревянной балки. Структурная сборка поддерживается с обеих сторон на концах балок. В этом случае стальной уголок также опирается только на концы во время первоначальной конструкции. Нагрузка веса над центром стального уголка, аналогичная динамической нагрузке на пол исторического здания, распределяется и поддерживается на концах без прямой поддержки в середине проема. По сути, этот стальной угловой узел передает нагрузку от середины над проемом к сторонам, а затем стены сбоку здания, несущие эту нагрузку вниз, к несущему основанию на уровне земли или ниже.

На следующем рисунке ниже показана внешняя стена здания с нижнего ракурса с немного более широким видом на существующий оставшийся фасад. Здание находится почти в руинах, но в этом состоянии ветхости мы можем увидеть несколько слоев исторической постройки, в некоторых случаях слегка расслоившихся, чтобы показать подложки, которые обычно видны, когда здание было в нормальном состоянии.

Кирпичные несущие стены здания в какой-то момент, много десятилетий назад, нуждались в подгонке или переклейке, но вместо надлежащей подгонки или перепрошивки и/или восстановления каменной кладки подрядчик в то время нанес на наружную поверхность штукатурное покрытие паржом, используя штукатурку вместо надлежащей перепрошивки.

Новая стена, которая используется в качестве заполнения, слегка утоплена внутри внешней стороны задней стены и стального уголка над проемом заржавела и окислилась до такой степени, что она почти изношена и не функционирует. Заполнение представляет собой мешанину из различных материалов, которые, вероятно, модифицировались и менялись в разные моменты на протяжении более поздней части жизни этого старого здания. С правой стороны стены обнажается часть обнаженного шлакоблока CMU или бетонной кладки. Дверь имеет открытую деревянную перемычку, вероятно, деревянную 4 × 4 или 4 × 6, а часть фанерной доски с правой стороны двери указывает на то, что сама дверь также была изменена в какой-то момент в жизни этой заполняющей части стены. Вместо изменения проема или покупки двери, соответствующей существующему проему, размер проема был уменьшен ровно настолько, чтобы он подходил к новой двери меньшего размера.

Содержание и сохранение исторической каменной кладки

Для надлежащего обслуживания, ремонта и ухода за этими историческими зданиями требуется знание, интерес и понимание принципов исторического строительства. Здесь, в Вашингтоне, округ Колумбия, исторические здания из каменной кладки чрезвычайно дороги, а количество финансовых потерь, вызванных неправильной перенастройкой и низким качеством строительства, ошеломляет. Однако в дополнение к прямой финансовой ценности собственности существует также культурная потеря, когда исторические здания повреждаются. Для сравнения, возьмем соседние бедные города, когда исторические здания повреждаются, это не только потеря стоимости для владельца собственности, но и потеря для всех жителей и гостей города, настоящих и будущих, которым небезразличны архитектура, история и культура.

Мы призываем всех наших клиентов и всех читателей этой статьи и нашего блога в целом уделять первоочередное внимание исторической застроенной среде Вашингтона, округ Колумбия, и таких районов, как Капитолийский холм, Дюпон-Серкл и Джорджтаун, и узнать о разнице между надлежащим сохранением исторического наследия и ненадлежащей работой, которая приводит к значительному повреждению исторической ткани здания.

С точки зрения консервации и консервации можно применить несколько подходов для улучшения состояния ветхой исторической кирпичной кладки. В первую очередь, швы кирпича с известковым раствором и кирпичи из мягкой красной глины, обожженные при низкой температуре, следует осматривать и проверять в соответствии с графиком планового технического обслуживания, либо сезонно, либо, по крайней мере, ежегодно. Если кирпичную кладку содержать в хорошем состоянии, срок службы закладных деревянных элементов можно значительно продлить. Наймите профессионального подрядчика, который специализируется, понимает и ценит исторические строительные элементы и здания.

Вы можете узнать больше в нашем блоге. Не стесняйтесь проверить это. Если у вас есть вопросы об исторической кладке вашего здания в Вашингтоне, округ Колумбия, свяжитесь с нами или заполните веб-форму ниже и напишите нам. Мы свяжемся с вами, если сможем помочь.

Расчет стальных балок, поддерживающих сплошную кирпичную стену толщиной 225 мм

✓

Все отчеты включают расчеты стальной балки и каменной наброски.

✓

Бесплатные поправки. Если вам нужно внести какие-либо поправки, например изменить тип измерения или расчета, то нет проблем. Мы бесплатно пересчитаем и вышлем вам обновленные расчеты.

&проверить;

30-дневная гарантия возврата денег.

Примечания

Эти структурные расчеты основаны на информации, предоставленной клиентом, в случае выявления каких-либо расхождений между условиями на площадке и информацией, предоставленной клиентом, эти расчеты будут недействительными.

Строительные работы не могут быть начаты до тех пор, пока расчеты не будут одобрены Строительным надзором.

Все строительные работы должны выполняться компетентным строителем.

Строитель несет ответственность за все временные опоры и должен обеспечить достаточную поддержку конструкции во время работ.

Стальные балки являются тяжелыми компонентами и могут потребовать механических подъемных приспособлений.

Вся слабая или поврежденная кладка должна быть восстановлена.

Существующие фундаменты считаются достаточными, однако это зависит от вскрытия существующих фундаментов и проверки инспектором по надзору за строительством.

Концевые опоры стальных балок не должны располагаться над перемычками или проемами.

Концевые опоры стальных балок не должны соприкасаться с торцевыми опорами существующих балок или существующих перемычек или располагаться рядом с ними.

Концевая опора стальной балки не должна вставляться в дымоход или дымоход.

Концевая опора стальной балки не должна располагаться ближе 50 мм от дымохода.

Концевые опоры стальных балок для размещения на прочных несущих каменных стенах или опорах. Планируемая площадь кирпичной кладки, поддерживающей стальную балку, должна быть больше или равна 0,1 м².

Минимальная длина торцевой опоры на опорах должна быть 100 мм.

Несущая кладка в соответствии с Еврокодом 6 или BS 5628.

Стальные балки должны быть заключены в противопожарную плиту для обеспечения огнестойкости 1/2 часа в соответствии с рекомендациями производителя.

К стальной балке не должны прилагаться точечные или сосредоточенные нагрузки.

Концы каждой несущей стены должны быть приклеены или иным образом надежно связаны по всей высоте стены с опорной стеной, длина обратной стены не должна быть менее 665 мм.

Стены длиной более 9 м должны быть снабжены промежуточными подпорными опорами (стена, опора, дымовая труба). Длина промежуточных подпорных стен должна быть не менее 550 мм.