Расчёт несущей способности стены из газобетона

Газобетон — это легкий и тёплый строительный материал, широко применяемый в частном и малоэтажном строительстве. Однако его сравнительно низкая прочность на сжатие требует тщательного расчета несущей способности при проектировании несущих стен.

Рассмотрим нормативную базу, основные формулы, физико-механические характеристики материала и приведём практический пример расчета.

1. Основные характеристики газобетона

Для расчетов важно знать:

• Плотность (класс D) — от 300 до 700 кг/м³

• Прочность на сжатие (класс B) — от B1,5 до B5, что соответствует от 1,5 до 5,0 МПа

• Теплопроводность — от 0,09 до 0,18 Вт/(м·°C)

• Модуль упругости — от 500 до 3000 МПа

Чем выше плотность блока, тем выше его несущая способность, но хуже теплосберегающие свойства.

2. Нормативные документы

Расчёт ведётся по следующим нормативам:

• СП 15.13330.2020 — «Каменные и армокаменные конструкции»

• СП 63.13330.2018 — «Бетонные и железобетонные конструкции»

• ГОСТ 31359-2007 — «Блоки из ячеистого бетона»

• Еврокод 6 (EN 1996) — для международных проектов

Типовые коэффициенты:

• Коэффициент надёжности по материалу: γc = 1.5

• Коэффициент надёжности по нагрузке: γf = 1.3 (для постоянных нагрузок)

3. Основная формула расчета несущей способности

Для неармированной стены, работающей на центральное сжатие, расчётная несущая способность определяется по формуле:

R = (φ × Rb × A) / γc

где:

• R — несущая способность стены, Ньютонов

• φ — коэффициент условий работы (обычно 0.9–1.0)

• Rb — расчётное сопротивление газобетона сжатию, в МПа

• A — площадь поперечного сечения стены (толщина × длина), в м²

• γc — коэффициент надёжности по материалу

4. Коэффициент условий работы φ

При нормальных условиях эксплуатации и отсутствии эксцентриситета принимается:

• φ = 1.0 — для центрального сжатия

• φ = 0.9 — при наличии незначительного отклонения от осевого сжатия

5. Учёт эксцентриситета

Если нагрузка на стену приложена не по центру, то необходимо учитывать момент от эксцентриситета:

M = N × e

где:

• M — изгибающий момент, Н·м

• N — вертикальная нагрузка, Н

• e — эксцентриситет, м (обычно e ≥ h/30, где h — высота стены)

Для таких случаев расчёт производится как для изгибаемо-сжатого элемента.

6. Пример расчёта

Задача:
Определить расчётную несущую способность несущей стены из газобетона D500 (плотность 500 кг/м³), класс прочности B2.5 (Rb = 2.5 МПа), толщина стены 300 мм, длина 1 м, высота между перекрытиями 2.8 м. Коэффициент условий работы φ = 1.0.

Расчёт:

• Площадь сечения: A = 0.3 м × 1.0 м = 0.3 м²

• Коэффициент γc = 1.5

• Подставим в формулу:

R = (1.0 × 2.5 × 0.3) / 1.5 = 0.5 МН = 500 кН

Ответ: несущая способность участка стены длиной 1 м составляет 500 кН при центральном сжатии.

Проверка гибкости:

Гибкость λ = h / t = 2.8 м / 0.3 м = 9.33

Так как λ < 15, можно не учитывать потерю устойчивости от продольного изгиба.

7. Влияние проёмов и армирования

Наличие оконных и дверных проёмов уменьшает фактическую несущую способность стены. Необходимо:

• Учитывать консольные зоны и зоны концентрации напряжений

• Усиливать перемычки и откосы армированием

• Использовать армирующую сетку (стеклопластиковую, базальтовую или стальную) в кладке

Армирование кладки может повысить несущую способность на 20–30%.

8. Практические рекомендации

• Минимальная толщина несущей стены из газобетона — 250 мм

• При двух и более этажах рекомендуется толщина не менее 300 мм

• Обязательно устройство армопояса под перекрытия

• Учитывать смещения центра нагрузки при расчете плит и балок

• Всегда учитывать действительные нагрузки от перекрытий, кровли, снега и оборудования

Несущая способность стены из газобетона зависит от прочности материала, геометрии, характера нагружения и наличия армирования. Невнимание к деталям расчёта может привести к перерасходу материалов или, что хуже, к снижению безопасности здания. Правильный расчёт обеспечивает не только надёжность конструкции, но и её экономичность.