ТехЛиб СПБ УВТ

 Дедюхова Полина

Небольшие кирпичные сооружения, принадлежащие к группе капитальности «Обыкновенные», до сих пор являются востребованным типом жилья. Это не только настоящий теплый и уютный дом, где все соседи знают друг друга. Каждый такой особняк имел выразительный и неповторимый облик, придаваемый этим зданиям архитектурными деталями и элементами.   Особо бережное отношение к жизни, возникшее у людей  в послевоенный период в середине ХХ века, стремление украсить быт, как можно скорее восстановить мирный уклад – особым образом отразил архитектурный стиль этого достаточно скромного типа жилища.

Входные группы нередко имели традиционный для российской архитектуры портик с треугольным фронтоном, снабженный, согласно классической традиции стоечно-балочной системой. Наиболее ответственный, с конструктивной точки зрения, участок стоечно-балочной конструкции – узел опирания балки на «оголовок» колонны, принимавший на себя всю тяжесть этого архитектурного украшения.

 Для расширения площади опирания балки оголовок выполнялся более мощным, с капителью, которая оформлялась богатой гипсовой лепниной. Отвердение гипса происходило в течение 6–30 минут. При твердении гипс
увеличивается в объеме до одного процента, при этом смесь заполняла самые мелкие углубления формы, и рисунок получался более четким. Колонны, как и основное здание, выполнялись на кирпичной кладке.

Как правило, жилье III группы капитальности имело две наружные несущие кирпичные стены и две внутренние, образующие широкие коридоры. Такую конструктивную схему стали называть «четырехстенок». Внутри стены имели множество ложных колонн (пилястр и полуколонн).

Балконы — это открытые поэтажные площадки жилого здания, связывающие внутренние пространства эксплуатируемых помещений с внешней средой. Для жилья III группы капитальности балконы имели функцию «второго выхода», так как все пути эвакуации в них выполнялись из материалов, поддерживающих горение. Более экономное использование внутреннего пространства делало невозможным разделение входов в здание на «парадный» и «черный», как это предусматривалось в зданиях II группы капитальности. Поэтому в аварийных ситуациях балконы могли быть использованы для эвакуации людей.

Кроме градостроительных аспектов на стадии проектирования здания и определения местоположения балконов учитывались следующие задачи социального плана и связи с объемно-планировочным решением сооружения:

 зрительное восприятие с улицы;

 степень (необходимость) защиты от ветра, дождя, солнца;

 вид окрестностей, открывающийся с балкона или лоджии;

 расположение относительно соседних домов;

 связь с примыкающими комнатами квартиры.

Балконы должны были иметь достаточные размеры, быть зрительно изолированными с улицы и защищенными от шума, ветра, дождя и перегрева солнечными лучами. Их местоположение должно было быть спроектировано так, чтобы открывающийся с балкона вид был максимально красивым. Кроме того, обеспечивалось правильное расположение балконов относительно соседних квартир и домов и удобная связь с примыкающими комнатами квартиры.

Балконы, расположенные во входящих углах здания, были лучше изолированы зрительно и защищены от ветра, чем открытые балконы, которые выполнялись в жилье III группы капитальности без устройства ветрозащитных экранов с наветренной стороны. При группировке балконов смежных квартир не учитывалась и их зрительная изоляция.

Многие балконы представляли собой элемент архитектурного декора и выполнялись в виде «французских балконов», являвшихся, по сути, подставкой для цветочных горшков. В расположении балконов на фасаде старались придерживаться шахматного порядка, что придавало живописность и архитектурную выразительность самому сооружению, однако уменьшало зрительную изоляцию и степень защиты от ветра и солнца.

Ограждения балконов, в основном, выполнялись из дерева и металла. Балконные решетки из вертикальных металлических элементов так же не обеспечивали зрительной изоляции и защиты от ветра. Зазоры между ограждением и балконной плитой способствовали образованию сквозняков и гниению заполнения проема балконной двери. Поэтому в зданиях, выполнявшихся в 50-х годах, ограждение опускалось ниже плиты или устраивалось сплошное ограждение, конструктивно связанное с плитой. При этом верхняя часть ограждения на нормативной высоте выполнялась в виде поручня, зачастую снабженного креплением для цветочных ящиков.

Конструктивное решение балконов зависит от схемы опирания балконной плиты – (консольное, балочное опирание или угловое защемление).

В жилье III группы капитальности (группа капитальности «Обыкновенные») балконные плиты закреплялись в кирпичной кладке стены, металлическое обрамление балкона приваривалось при помощи стальных анкеров к закладным деталям монолитных железобетонных перемычек и крепилось к балкам перекрытий.

Сток воды с балконов осуществляется через отводящие отверстия. Уклон пола лоджий должен быть не менее 5%. Полы балконов обычно имеют гидроизоляцию из рулонного кровельного ковра или другого изолирующего материала.

От влаги стальные детали балконов защищались обетонированием, зачастую принимавшим причудливые архитектурные формы. В качестве таких архитектурных украшений балконов применяли цементно-песчаные или гипсовые детали. Детали креплений наиболее подвержены разрушению, поэтому их защите от атмосферных воздействий необходимо уделять особое внимание в ходе эксплуатации.

Кирпичные своды, являющиеся несущим заполнением между металлическими балками в жилье III группы капитальности, обычно выкладывали на известковом растворе, который при увлажнении со временем быстро разрушался.

Эркер — огражденная наружными стенами часть помещения, расположенная за внешней плоскостью фасадной стены (закрытый балкон). Эркер увеличивает полезную площадь помещения и несколько улучшает инсоляцию. Помимо этого он служит композиционным средством для вертикального членения фасада.

При реконструкции следует поднять все старые чертежи и методы расчета, чтобы выработать унифицированные подходы к  ремонту и восстановлению милых балкончиков и уютных эркеров жилья, что нормативная долговечность составляет 100 лет при нормальных условиях эксплуатации.

Эркер состоит из несущей и ограждающей конструкции. Элементы несущей конструкции представляют две или более однопролетные балки с консолями, заделанными в наружную или внутреннюю стены. Элементы ограждающей конструкции эркера (стены, потолки, пол) должны обладать необходимым термическим сопротивлением и низкой плотностью, поэтому материалом для них обычно служит пустотелая керамика, многодырчатый или щелевой кирпич, пенобетон или железобетонные панели с внутренним утепляющим слоем. Покрытие эркера часто служит балконом вышележащего этажа — плоской крышей.

Кроме термоизоляционных требований, к плоским покрытиям предъявляются высокие гидроизоляционные требования. Отвод воды с плоских крыш представляет собой сложную техническую проблему, требующую особого внимания при проектировании и, в особенности, при производстве работ. Плоское покрытие отапливаемого эркера, как и всякая плоская крыша, состоит из следующих основных элементов: несущей конструкции, теплоизоляционного слоя, гидроизоляционного слоя и защитного слоя, уложенных по вертикали в определенном порядке.

Эркеры позволяли не только улучшить внешний вид жилья III группы капитальности, но и расширить до 10% площади квартир средних этажей. Эркер мог быть отапливаемым и неотапливаемым, т.е. отделенным от основного помещения перегородкой. Обычно эркеры устраиваивались в виде вертикальной ленты по всему фасаду сооружения, что зрительно увеличивает высоту сооружения. Такие эркеры были даже больше по площади в силу меньших по величине вертикальных нагрузок.

Эркер состоит из несущей и ограждающей конструкций. Элементы несущей конструкции представляют собой две (или больше) однопролетные балки с консолями, уложенные на наружную и внутреннюю стены. В зданиях с железобетонным несущим каркасом несущая конструкция эркера обычно является продолжением конструкции элементов перекрытия.

К несущей конструкции плоской кровли предъявлялись все требования расчетов на прочность, поскольку она представляла собой идеальное место для формирования «снеговых мешков».

Теплоизоляционный слой (термоизоляция) укладывался по несущей конструкции или подвешивался к ней. В качестве теплоизоляции эркеров в СССР обычно применялись неорганические сыпучие тела (гранулированный котельный или доменный шлак с объемным весом 800 – 1000 кг/м³, мелочь пемзы, туфа) или штучные искусственные камни с малым объемным весом (пенобетон и др.).

Толщина теплоизоляционного слоя принималась по расчету в соответствии с расчетной температурой наружного воздуха, термоизоляционными свойствами утеплителя и назначением помещения. Так как утеплитель должен быть всегда сухим, поскольку увлажненный утеплитель теряет свои термоизоляционные свойства, он тщательно защищался сверху гидроизоляционным слоем от проникания дождевой или талой воды, а снизу – пароизоляцией (например, слоем толя) от проникания в утеплитель паров теплого комнатного воздуха.

Гидроизоляционный слой представлял собой сплошной ковер рулонных материалов (обычно использовался рубероид по клеемассе в 2-3 слоя и слой пергамина). Вследствие своей эластичности гидроизоляционный слой легко принимал форму подстилающего слоя – утеплителя. Поэтому в тех случаях, когда утеплителем служил шлак или другой легко деформирующийся под влиянием нагрузки материал, по утеплителю устраивалась бетонная корка толщиной 3 – 5 см, служащая жестким основанием для гидроизоляционного покрова. Утеплителю и бетонной корке придавались необходимые уклоны 1: 75 – 1 : 50 в сторону воронки для стока воды.

Защитный cлой укладывался по водоизоляционному ковру и служит покровом, предохраняющим водоизоляционный ковер от механических повреждений при эксплуатации плоской крыши. Защитный слой предохраняет также водоизоляционный ковер от чрезмерного нагрева его солнечными лучами и непосредственного соприкосновения с ним кислорода воздуха, при которых происходит усиленное выделение летучих соединений водоизоляционного ковра и потеря его эластичности.

В качестве защитного слоя рекомендовалась асфальтобетонная смесь толщиной 4 – 5 см с прокладкой металлической сеткой 5 – 6 см, предохраняющей защитную плиту от разрывов, которые могут произойти под влиянием температурных колебаний. Между гидроизоляцией и защитной плитой выстилался крупный речной песок слоем в 1,5 — 2,0 см, обеспечивающий независимую их деформацию под влиянием температурных колебаний.

Пол, в зависимости от назначения плоской крыши, может быть бетонным, асфальтовым (литым), а также из сборных асфальтобетонных или метлахских плиток. Пол устраивается с уклонами к водоприемникам и с температурными швами через 12,0 – 15,0 м.

Равнодействующая веса балкона или эркера и полезной нагрузки проходит вне плоскости стены и создает расчетный опрокидывающий момент М_о относительно наружной грани стены:
М_о= G^Hne_п + P^Hne_в =P₁e₁, где

G^н, P^н  — нормативная постоянная и временная нагрузки; п — коэффициенты перегрузки;

е_п, е_{в —} расстояния от линий действия сил G и Р  до наружной грани стены.

Нагрузка от веса стены Р₂ создает удерживающий момент M_y относительно наружной грани стены:

M_у = G^H_y n_уe₂= Р₂e₂ , где

G^H_y — удерживающая сила; n_y  — коэффициент перегрузки, принимаемый равным 0.8; e₂ — расстояние от линии действия силы G y до наружной грани стены.

В удерживающую силу G_y включают вес кладки стены, находящейся над эркером, и соседнюю кладку под углом 30^о к вертикали, вовлекаемую в coпротивлениe опрокидыванию благодаря перевязке и монолитности кладки. Кроме того, сила G_y включает также и вес самих перекрытий, если последние – несгораемые.

Устойчивость балкона или эркера может считаться обеспеченной, если будет соблюдено неравенство: М_y > М_о .

Консольные балки балконов и эркеров рассчитываются на устойчивость и прочность, причем проверка на устойчивость предшествует расчету на прочность.

Рассмотрим пример устройства двухэтажного прямоугольного эркера в кирпичном здании с вылетом а = 150 см. Эркер покоится на двух консольных балках, заделанных в кладку фасадной стены.

Величины Р, е, М приняты: Р₁ = 12,2 m; е₁ = 1,05 м; отсюда — М_о = 12,2 х 1,05 = 12,8mм; Р₂ = 17,3m; е₂
= 0,26 м; М_у = 17,3 х 0,26 = 4,5 mм.

Это показывает, что сила Р₂ не в состоянии обеспечить устойчивость эркера и что для этого необходимо увеличить момент М_у. Последнее возможно либо увеличением силы Р₂, что явно невыгодно, либо увеличением плеча е₂. На практике увеличение момента М_у
производится за счет увеличения плеча е₂, т.е. консольную балку заменяют балкой на двух опорах с консолью, которая создает момент М_у = Р₃е₃. В этом случае момент, сопротивляющийся опрокидыванию, М_у = 9,7 х 5,71 = 55,5 mм.

 Расчет на прочность состоит из определения изгибающего момента в консольных балках, подбора сечения балок и определения напряжений сжатия в кладке стен – в местах опирания балок. При определении изгибающих моментов различают два случая изгиба консольной балки.

Первый случай, когда балка прямолинейна в плане и нагрузка расположена в плоскости вертикальной оси балки.

В этом случае в любом сечении балки возникают изгибающие моменты, равные:

при сосредоточенной нагрузке М_и =Ре;

при равномерной нагрузке М_и = qe²/2.

Расчетный (максимальный) изгибающий момент находится в сечении О заделки балки.

В таком же положении находятся консольные балки, к которым по оси шарнирно прикреплены балки другого направления.

Второй случай — балки криволинейные или ломаные в плане. В этом случае в любом сечении балки возникают моменты:

М_ц — изгибающие балку в вертикальной илоскости;

М_цр — крутящие балку в плоскостях, перпендикулярных оси.

Когда консольные балки балкона или эркера упруго связаны с плитой, то она препятствует кручению балки. В этих cлучаях величииы крутящих моментов, найденные по формулам или по таблицам, уменьшаются на 25—50% в зависимости от толщины плиты, погонной жесткости балок и жесткости их сопряжения. Меньший процент следует принимать только при свободном опирании плиты.

В таком положении находятся также прямолинейные консольные балки, когда к ним упруго присоединены балки другого направления.

Величины моментов М_и и М_кр могут быть определены как по обычным формулам, применяемым при расчетах железобетонных плит и балок, так и с помощью табличных значений поправочных коэффициентов.

В таком положении находятся также прямолинейные консольные балки, когда к ним упруго присоединены балки другого направления.

 Величины моментов М_и и М_кр могут быть определены как по обычным формулам, применяемым при расчетах железобетонных плит и балок, так и с помощью табличных значений поправочных коэффициентов, полученных, в свою очередь, на основании этих же формул для нагрузок, наиболее часто встречающихся в практике конструкций.

Расчет балок, изогнутых в плане по дуге круга с заделанными концами. Величины моментов в
любом сечении балки с равномерно распределенной нагрузкой q определяются по формулам:

изгибающие
М_{ц =} с_и q r²;

крутящие
М_кр = с_кр q r².

Коэффициенты   с_и   и   с_кр  для криволинейных балок в зависимости от углов кривизны

 

Угол в град.		20	30	40	50	60	70	80	90
0	Си скр	0,020 0,000	0,045 0,000	0,076 0,000	0,116 0,000	0,155 0,000	0,198 0,000	0,237 0,000	0,278 0,000
10	Си скр	0,005 0,003	0,029 0,007	0,059 0,012	0,097 0,019	0,137 0,026	0,179 0,034	0,219 0,040	0,254 0,047
20	Си скр	-0,041 0,000	-0,019 0,008	0,011 0,019	0,046 0,032	0,085 0,046	0,125 0,061	0,163 0,074	0,195 0,095
30	Си скр		-0,096 -0,001	-0,068 0,015	-0,036 0,033	-0,000 0,054	0,037 0,075	0,072 0,095	0,103 0,114
40	Си скр			-0,176 -0,006	-0,147 0,018	-0,116 0,044	-0,083 0,072	-0,052 0,098	-0,025 0,125
50	Си скр				-0,284 -0,019	-0,258 0,012	-0,230 0,045	-0,205 0,076	-0,181 0,103
60	Си скр					-0,423 -0,047	-0,401 -0,010	-0,381 0,025	-0,360 0,055
70	Си скр						-0,591 -0,096	-0,577 -0,059	-0,564 -0,024
80	Си скр							-0,785 -0,173	-0,785 -0,140
90	Си скр								-1,000 -0,300

 

Например, необходимо найти величины моментов в балке, изогнутой в плане по дуге круга радиусом r в сечениях балки 0 — 6. Дано: r = 3,0 м, q =1150 кг/м,
= 60^о; qr² = 1150 • 3,0² = 10 350 кгм.

Величины моментов М = c qr²:

М^о_и = 0,155 х 10 350 = 1605 кгм;

М¹_и = 0,137 х 10 350 = 1420 кгм;

М²_и= 0,085 х 10 350 = 880 кгм;

М³_и = 0,000 х 10 350 = 000 кгм;

М⁴_и = — 0,116 х 10 350 = — 1210 кгм;

М⁵_и = — 0,258 х 10 350 = — 2650 кгм;

М⁶_и = — 0,423 х 10 350 = — 4306 кгм

М^о_кр= 0,000 х 10 350 = 000 кгм; М¹_кр = 0,026 х 10 350 = 269 кгм;

М²_кр= 0,046 х 10 350 = 476 кгм; М³_кр= 0,054 х 10 350 = 559 кгм;

М⁴_кр = 0,044 х 10 350 = 455 кгм; М⁵_кр= 0,012 х 10 350 = 124 кгм;

М⁶_кр = — 0,047 х 10 350 = -476 кгм.

По полученным величинам М_i
построены эпюры М_и и М_кр .

Расчет балок, изломанных в плане, с заделанными концами производится аналогично. Величины моментов в любом сечении балки с равномерно распределенной нагрузкой q определяются по формулам: изгибающие — М_{и =} c_и qa²; крутящие — М_и = с_кр qa².

Значения коэффициентов с_и  и с_кр
зависят от величины углов излома и помещены в таблицу.

Величины коэффициентов  с_и   и с_кр  для ломанных балок эркера 

Угол в град.		0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	Мно жи тель
0,0а	Си Скр	0,000 0,000	0,005 0,029	0,020 0,054	0,042 0,072	0,069 0,082	0,125 0,072	0,146 0,054	0,162 0,054	0,162 0,029	0,167 0,000	qa2
0,1а	Си Скр	-0,005 0,000	+0,000  -0,029	0,015 0,054	0,037 0,072	0,064 0,082	0,092 0,082	0,124 0,072	0,141 0,054	0,158 0,029	0,162 0,000
0,2а	Си Скр	-0,020 0,000	-0,015 0,029	+0,000 — 0,054	0,022 0,072	0,049 0,082	0,077 0,082	0,105 0,072	0,126 0,054	0,142 0,029	0,147 0,000
0,3а	Си Скр	-0,048 0,000	-0,040 0,020	-0,025  0,054	-0,003 0,072	0,023 0,082	0,051 0,082	0,080 0,072	0,100 0,054	0,117 0,029	0,122 0,000
0,4а	Си Скр	-0,080 0,000	-0,075 0,029	-0,060 0,054	-0,038 0,072	-0,011 0,082	0,017 0,082	0,045 0,072	0,066 0,054	0,082 0,029	0,087 0,000
0,5а	Си Скр	-0,128 0,000	-0,120 0,029	-0,106 0,054	-0,083 0,072	-0,056 0,082	-0,028 0,082	+0,00      -0,072	0,022 0,054	0,038 0,029	0,042 0,000
0,6а	Си Скр	-0,180 0,000	-0,175 0,029	-0,160 0,054	-0,138 0,072	-0,111 0,082	-0,083 0,082	-0,055 0,072	-0,034 0,054	-0,018 0,029	-0,013 0,000
0,7а	Си Скр	-0,248 0,000	-0,240 0,029	-0,223 0,054	-0,202 0,072	-0,175 0,082	-0,146 0,082	-0,118 0,072	-0,100 0,054	-0,082 0,029	-0,077 0,000
0,8а	Си Скр	-0,320 0,000	-0,315 0,029	-0,306 0,054	-0,278 0,072	-0,251 0,082	-0,223 0,082	-0,195 0,072	-0,174 0,054	-0,158 0,029	-0,153 0,000
0,9а	Си Скр	-0,409 0,000	-0,400 0,029	-0,386 0,054	-0,362 0,072	-0,335 0,082	-0,310 0,082	-0,280 0,072	-0,260 0,054	-0,245 0,029	-0,238 0,000
1,0а	Си Скр	-0,500 0,000	-0,495 0,029	-0,480 0,054	-0,458 0,072	-0,431 0,082	-0,403 0,082	-0,375 0,072	-0,354 0,054	-0,338 0,029	-0,333 0,000

 

 Например, найдем величины моментов в сечениях балки через 0,2a, изломанной под углом 2а. Дано: а= 3,50 м; = 50^о; q = 3000 кг/м;
qа² = 3000 х 3,50² = 36,800 кгм.

Величины моментов М_i = с_i х qа²:

М_и (0,0 а) = 0,097 х 36 800 = 3570 кгм;

М_и (0,2 а) = 0,077 х 36 800 = 2840 кгм;

М_и (0,4 а) = 0,017 х 36 800 = 625 кгм;

М_и (0,6 а) = — 0,083 х 36 800 = — 3060 кгм;

М_и (0,8 а) = — 0,223 х 36 800 = — 8200 кгм;

М_и (1,0 а) = — 0,403 х 36 800 = — 14 800 кгм;

М_кр = 0,082 х 36 800 = 3030 кгм.

Величины моментов могут быть также найдены по приведенным ниже номограммам. В этом случае не требуется интерполяции коэффициентов с_и и с_кр, когда значения , или не соответствуют табличным.

Величины ординат си  и скр  эпюры моментов балки с заделанными концами и изогнутой в плане

 

Например, дано а = 3,3 м;
q = 1,2 m; = 70^о ; = 65^о ; /pотсюда находим: с_и = -0,50; с_кр = -0,05.

Величины ординат Си и Скр эпюры моментов балки с заделанными концами и изломанной в плане

Например, дано: а = 3,3 м; q = 1,2 m;  = 30^о; х : а = 0,84.

Находим: с_и = 0,308; с_кр = 0,072; отсюда — М_и = 0,308 х 1,2 х 3,3² = — 4,04 mм; М_кр= 0,072 х 1,2 х 3,3² = 0,945 mм.

Рассчитаем балку, заделанную концами в стойки рам и окаймляющую полукруглую плиту, монолитно связанную с балкой, при следующих данных: угол = 90^о; радиус кривизны балки r = 3,30 м; нагрузка на 1,0 пог. м балки:

от плиты 800 х 330/2 = 1320 кг;

вес ребра 0,40 х 0,50 х 2400 =480 кг;

перил = 100 кг.

Итого: q = 1900 кг.

Найденные величины усилий М_и и М_кр в расчетных сечениях балки ( = 0 – 90^о) представлены в табличной форме, по данным таблицы построены приведенные выше эпюры. При этом, поскольку плита монолитно связана с балкой, величины крутящих моментов уменьшены на 50 %.

Величины  усилий  М_и   и   М_кр

 

Угол (в град.)	Коэффициент си	Моменты Ми (в кгм)	Коэффициент скр	Моменты Мкр (в кгм)
0	0,278	0,278 х 20 600 = 5750	0,000	0,000 х 20 600х0,5=0,00
20	0,195	0,195 х 20 600 = 4050	0,095	0,095 х 20 600 х 0,5=825
40	— 0,025	0,025 х 20 600 = -520	0,125	0,125 х 20 600 х 0,5=1290
60	— 0,360	0,360 х 20 600 = -7470	0,055	0,055 х 20 600 х 0,5=565
80	— 0,785	0,785 х 20 600 = -16 150	— 0,140	0,140 х 20 600 х 0,5=-1450
90	— 1,000	1,000 х 20 600 = -20 600	— 0,300	0,300 х 20 600 х 0,5=-3080

 

 qr²= 1900 х 3,30² = 20 600 кгм.

Величина перерезывающей силы на опоре:

Q = q r/2 = 1900 x 3,14 x 3,30/2 = 9800 кг.

Подбор сечения балки выполняется из условия ее работы на изгиб и кручение и принимается сечением b x h = 40 х 50 см; бетон марки В15 (R_и = 80 кг/см²). Арматура – сталь марки ВСт3 (R_a = 2100 кг/см²), отсюда окончательно определяется площадь продольной арматуры.

В сечении по середине пролета М_и = 5750 кгм;

r = =46 / 5750/1 х 0,40 = 0,384.

Находим =0,34%, отсюда площадь арматуры в пролете

F_a= b h_o = 0,34 x 0,40 x 46 = 6,25 см².

B cечении у опоры M_и = — 20 600 кгм; r = 46 / 20 600/ 1 x 0,40 = 0,202.

При = 0,2, интерполируя, находим =1,42%

F_a = 1,42 x 0,40 x 46 = 26,1 см²; F _a = 0,2 F_a = 0,2 x 26,1 = 5,22 см².

Расчет хомутов производится обычным порядком. В сечении на опоре действует перерезывающая сила Q = 9800 кг и крутящий момент М_кр = 0,5 х 3080 = 1540 кгм.

Перерезывающая сила, которая может быть воспринята бетоном: mbh_oR_p = 1 x 40 x 46 x 5,2 = 9600 кг; отсюда Q = 9800 кг.

Расчет на скалывание можно не производить. Согласно указаниям норм принимаем двухсрезные хомуты 8 мм с шагом и = 25 см.

Площадь сечения хомутов на 1,0 пог. м балки у опор, необходимая для восприятия скалывающих усилий от действия крутящего момента, по формуле:

F_x.кр = = 154 000 x 100 / 2x(35 x 46)x1 x 2100 = 2,28 см², или 4,5 дополнительных хомута 8 мм.

Сечение продольной арматуры в вертикальных гранях F_a = = 0,5 x 308 000 x 2(35 + 46)/2 х(35 x 46)х1 x 2100 = 3,7 см². Армирование балки приведено выше на рисунке с эпюрами моментов.

Расчет металлических балок эркеров различной конфигурации выглядит еще проще монолитных железобетонных балок и в данном пособии не приводится. При реконструкции без выселения жильцов металлические балки зачастую будут предпочтительнее. Но в этом случае необходимо предпринимать дополнительные конструктивные меры по устранению мостиков холода, которые всегда сопровождают данный вид строительных конструкций.

 Кирпичная кладка под балками или столбами проверяется на прочность (местное смятие). В кладке стены в местах заделки балок или опирания столба возникает местное смятие. Расчетная нагрузка при местном смятии определяется по формуле N = F_см m m_к R_см

Здесь R_см — расчетное сопротивление кладки при местном смятии, определяемое по формуле R_см = R 2R;

где: F — площадь смятия кирпичной кладки, на которую непосредственно передается нагрузка;

F_см — условная расчетная площадь смятия;

R — расчетное сопротивление кладки сжатию.

Условная расчетная площадь F_см принимается равной:

— при распределении нагрузки в обе стороны от столба F = (a + 2d) d;

— при местной краевой нагрузке F = (a + d) d;

— при местной нагрузке кладки концом прогона и балки, когда b 2d , F = bc;  когда b  2d, F = 2dc 

 

Местное смятие кладки под столбом: а- при распределении нагрузки в обе стороны от столба; б- при краевой нагрузке

Площадь сечения хомутов на 1,0 пог. м балки у опор, необходимая для восприятия скалывающих усилий от действия крутящего момента, по формуле:

F_x.кр = = 154 000 x 100 / 2x(35 x 46)x1 x 2100 = 2,28 см², или 4,5 дополнительных хомута 8 мм.

Сечение продольной арматуры в вертикальных гранях F_a = = 0,5 x 308 000 x 2(35 + 46)/2 х(35 x 46)х1 x 2100 = 3,7 см². Армирование балки приведено на рисунке с эпюрами моментов.

 

При возведении эркеров учитывалось общее нагружение корпуса здания, чтобы создаваемая ими нагрузка с одной продольной стороны сооружения — уравнивалась аналогичным пригрузом с другой стороны. Нарушение баланса корпуса могло привести не только к разрушениям эркера, перекосам оконных проемов, но и к неравномерным осадкам всего сооружения.

При реконструкции кроме приведенных расчетов следует учитывать общее нагружение корпуса здания эркерами. Желательно, чтобы общая создаваемая ими нагрузка с одной продольной стороны сооружения уравнивалась аналогичным пригрузом с другой стороны. В этом случае не произойдет разбалансировки здания.

Нарушение баланса корпуса при реконструкции может привести не только к разрушениям эркера, перекосам оконных проемов, но и к неравномерным осадкам всего сооружения.

Разрушающийся эркер-вставка по ул. Малая Дворянская в Санкт-Петербурге

Оптимальным считается устройство эркера со второго- третьего этажа. Как правило, следуя архитектурным традициям, принимается трех стороннее остекление. Это способствует дополнительной инсоляции  квартир.

Главный вход в здание Политехнического общества (в наст. время Институт Машиностроения) Архитектор А.В. Кузнецов, 1907г.

Особое внимание следует уделить архитектурной проработке фасада и эркера. В силу того, что при реконструкции возможно возникновение мостиков холода в нижней части опорной плиты эркера, дополнительное утепление целесообразно компенсировать лепниной, штукатуркой с контрастными пигментами и т.п. Тем более, что именно эта часть формирует все зрительное впечатление от консольной конструкции. Желательно, чтобы новое оформление жилых зданий при реконструкции радовало глаз, возвращало к временам расцвета российской архитектуры, получившим во всем мире ностальгическое имя – «Русский модерн».

Сразу можно отметить, что представленный расчет, восстановленный по старым учебным пособиям, относится ко времени логарифмических линеек, эпюр и номограм, когда инженерные методы расчета требовали добротного научного обоснования. Тем не менее, в результате возникали неповторимые архитектурные детали фасадов, которые требуются человеку ежедневно, чтобы вернуть почти забытое нами чувство дома. 

Читать по теме:

• Элементы архитектурного декора зданий группы капитальности «Обыкновенные»
• Конструкции балконов, лоджий, эркеров
• Эксплуатация выступающих элементов на фасаде здания: балконы, козырьки, лоджии