Металлическая перемычка в кирпичной стене

Согласно требованиям действующих норм, при устройстве в существующей каменной стене нового проема шириной более 600 мм над ним должна быть установлена перемычка, тип и конструкция которой назначаются в рамках индивидуально разработанного проектного решения.

Самым распространенным способом усиления проемов в каменных стенах является устройство металлической перемычки, состоящих из двух прокатных швеллеров, которые устанавливаются над проемом (с двух сторон, в заранее подготовленные борозды) и соединяются между собой при помощи анкерных шпилек с затянутыми гайками на концах. Данный способ усиления реализуется по типовому конструктивному решению, принципиальные схемы которого приведены на Рис. 2, 3.

При разработке проекта усиления пробиваемого или расширяемого проемов значительная часть рабочего времени конструктора уходит на выполнение простых, но достаточно трудоемких расчетно-вычислительных операций, связанных с подбором оптимального сечения несущих металлических балок проектируемой перемычки (выполнение расчетов по I и II группам предельных состояний).

Представленные ниже таблицы позволяют значительно упростить и ускорить процесс конструирования металлических перемычек, а также минимизировать возможность появления ошибок, которых так сложно избежать при выполнении расчетов вручную.

Методика подбора перемычек по таблицам

Перед тем, как начать пользоваться приведенными ниже таблицами необходимо определить тип проектируемой перемычки в зависимости от характера ее статической работы и схемы нагружения. По данному классификационному признаку все перемычки, устраиваемые в каменных стенах, можно разделить на две большие группы: несущие и ненесущие.

Несущие перемычки воспринимают два вида эксплуатационных нагрузок: давление от веса кирпичной кладки, расположенной над усиляемым проемом, и нагрузку от междуэтажных перекрытий. Ненесущие перемычки воспринимают только вес вышележащей кладки стен. Чтобы определить к какому из двух типов относится проектируемая перемычка достаточно взглянуть на Рис.1.

Рис.1. Схемы несущей и ненесущей перемычек в кирпичных стенах

Таким образом, нагрузка на перемычки от перекрытий не учитывается, если они расположены выше квадрата кладки со стороной, равной пролету перемычки.

Подбор несущих элементов металлических перемычек (швеллеров) производится в соответствии со схемами, представленными на Рис.2-4, по двум известным параметрам: ширине проектируемого проема (B) и толщине стены.

Рис.2. Схема устройства металлический перемычки при ширине проема менее 2 м

Рис.3. Схема устройства металлический перемычки при ширине проема более 2 м

Рис.4. Поперечный разрез 1-1 (к схемам на Рис.2,3)

Таблицы подбора металлических перемычек

(для увеличения изображения кликните по нему)

Таблица 1. Подбор перемычек для стен толщиной 250 мм

Таблица 2. Подбор перемычек для стен толщиной 380 мм

Таблица 3. Подбор перемычек для стен толщиной 510 мм

Таблица 4. Подбор перемычек для стен толщиной 640 мм

Металлические элементы перемычек (прокатные балки) рассчитаны на восприятие давления от вышележащих стен, величина которого эквивалентна весу столба кладки высотой, равной 1/3 пролета перемычки. Несущие перемычки, кроме того, рассчитаны еще и на равномерно-распределенную погонную нагрузку от перекрытий величиной q=4,4 т/пог.м. Для несущих перемычек, устраиваемых в стенах толщиной 250 мм (кладка в 1 кирпич), расчетная погонная нагрузка от перекрытий принята равной q=2,2 т/пог.м.

Для проемов шириной более 3 м и нагрузках, отличающихся от указанных выше, сечение элементов перемычек принимать по расчету.

Расчет металлической перемычки

Какой дом не обходится без перемычек? Правильно — никакой! Поэтому если Вы собираетесь строить дом, то Вам может пригодится данный калькулятор. Ведь благодаря ему Вы можете легко произвести расчет любой металлической перемычки (из уголков, швеллера двутавра, трубы и т.д.), которая в будущем будет удерживать конструкции, находящиеся над дверными и оконными проемами.

Если же Вас интересуют монолитные железобетонные перемычки или перемычки, выполненные непосредственно из уголков, то Вам нужно воспользоваться другими калькуляторами.

Подробнее о калькуляторе. Он способен рассчитать требуемый момент сопротивления (W_треб) и требуемый момент инерции ( J_треб), по которым Вы уже подбираете профиль под перемычку.

Для удобства калькулятор имеет 4 режима, в которые заведены наиболее распространенные условия эксплуатации перемычек (типы нагрузок):

Тип 1 — перемычка несущей стены с опирающимися на нее плитами перекрытия.

Тип 2 — перемычка несущей стены с опирающейся на нее балкой перекрытия.

Тип 3 — перемычка несущей стены, на которую помимо элементов стены опираются еще и две балки перекрытия.

Тип 4 — перемычка самонесущей стены или перегородки.

Калькулятор

Калькуляторы по теме:

Сбор нагрузок на балки перекрытия онлайн.

Инструкция к калькулятору

Перед тем, как приступить к расчету внимательно ознакомьтесь с инструкцией во избежания ошибок.

Исходные данные

Тип 1

Длина пролета (L) — расстояние между краями опор над проемом, который перекрывает металлическая перемычка.

Ширина кладки (В) — данная величина зависит от того, какой вариант ваш (см. рисунок):

Вариант 1 — перемычка воспринимает нагрузку от всей толщины стены.

Вариант 2 — перемычка воспринимает нагрузку от части стены, например, только от облицовочного кирпича.

Материал кладки — здесь Вы выбираете материал, из которого сделана стена. В случае же, если его не нашлось или Вы используете материал с другой плотностью (так как такие материалы, как пенобетон, керамзитобетон, газосиликат в расчете заведены с максимальными плотностями, т.е. самые тяжелые), то можно выбрать плотность материалов из предложенных.

с. пуст. — силикатный пустотелый.

с. полн. — силикатный полнотелый.

к. пуст. — керамический пустотелый.

к. полн. — керамический полнотелый.

керам. бетон — керамзитобетон.

Высота кладки (Н) — здесь нужно быть особенно внимательным. Итак, существует 2 случая (см. рисунок):

Случай 1 — когда расстояние между проемами по высоте больше, чем пол пролета, т.е. H>L/2, или над проемом никаких проемов больше нет. В этом случае графа «Н» остается пустой или там ставится цифра 0.

Случай 2 — расстояние между проемами меньше, чем пол пролета, H Пример подбора профиля для металлической перемычки.

В качестве перемычки будет использоваться неравнополочный уголок по ГОСТ 8510-86. Получаемые значения по расчету W_треб = 0,61 см 3 , J_треб =1,90 см 4 . И так как мы подбираем профиль по прогибу, то ориентируемся на J_треб. Ближайшее большее значение по направлению Х у уголка L32х20х4 с J_x = 1,93 см 4 , по направлению Y — L40x30x4 с J_y = 2,01 см 4 .

Расчет металлической перемычки
для несущей стены

расчетные формулы для различных конструкций

Чтобы расширить область применения приведенных формул, дополнительно произведен расчет сечения металлической перемычки для кирпичной несущей стены на которую опираются плиты перекрытия (результаты выделены красным цветом ) или балки перекрытия (результаты выделены синим цветом ).

1. Определение нагрузок на 1 погонный метр перемычки:

1.1 От веса кладки:

q₁ = p х b х h м/п,

где,
p в кг/м&sup3 — плотность материала, из которого выкладывается стена, в том числе кладочного раствора и штукатурки. Плотность цементного раствора на обычном кварцевом песке — до 2200, что теоретически нужно учитывать при работе с пустотелым кирпичом, гипсовыми блоками и блоками из легких бетонов, но чтобы не заморачиваться с определением доли раствора в кладке, можно просто умножить плотность материала на 1,1 или принять максимальное из нижеприведенных.
Примечание: cтроительная механика рассматривает балки как стержни, высота и ширина которых не имеет существенного значения по сравнению с длиной. Поэтому, при определении распределенной нагрузки от веса кладки мы умножаем плотность кирпича на высоту и ширину кирпичной кладки, получая распределенную нагрузку на 1 м/п, а если бы мы еще умножили эту распределенную нагрузку на 1 метр длины, то получили бы вес 1 метра погонного кладки.

— плотность полнотелого кирпича 1600 — 1900 кг/м&sup3
— плотность пустотелого кирпича 1000 — 1450 кг/м&sup3
— плотность блоков из пенобетона, газобетона, ячеистого бетона 300 — 1600 кг/м&sup3
— плотность гипсовых блоков 900 — 1200 кг/м&sup3

— если стена над перемычкой будет выкладываться из пустотелого кирпича, то можно принять значение
p = 1500 кг/м&sup3
— для гипсовых блоков p = 1200 кг/м&sup3
— для блоков из легкого бетона — в зависимости от плотности бетона. Чтобы определить эту самую плотность, нужно взвесить 1 блок (или попытаться приблизительно определить вес блока, просто подняв его), а потом разделить вес на высоту, ширину и толщину блока. Например, если блок весит 20 кг и имеет размеры 0,3х0,6х0,1 м, то плотность блока будет 20/(0,3х0,6х0,1) = 1111 кг/м 3 . Таким же образом можно определить и плотность кирпича.
— во всех остальных случаях (особенно в том случае, если Вы не знаете плотность материала и не можете определить его плотность) p = 1900 кг/м&sup3

b — толщина стены в метрах, например для кирпичной стены в два кирпича следует принимать = 0,51-0,55 м, для стен, не отделываемых мокрой штукатуркой — 0,51 м, для стен, отделываемых мокрой штукатуркой только внутри помещений — 0,53 м, для стен, отделываемых мокрой штукатуркой и внутри и снаружи — 0,55 м.

h — высота кладки над перемычкой. Тут сразу могут возникнуть вопросы: а что если высота кладки над перемычкой 10 метров, неужели всю эту высоту нужно учитывать, это какое ж сечение будет у перемычки при такой нагрузке?

Ответ на эти вопросы будет следующим: любая нагрузка перераспределяется таким образом, что на перемычку будет активно действовать только нагрузка от следующего участка стены:

т.е. для расчетов можно принимать высоту h равной половине длины L перемычки. Конечно, в данном случае распределенная нагрузка будет не равномерной, а изменяющейся по длине перемычки (в этом случае следует воспользоваться соответствующей расчетной схемой для определения максимального изгибающего момента), но не будем усложнять и так сложное. Если над расчетным проемом будет еще один проем, то высота кладки в этом случае будет равна расстоянию между верхом нижнего проема и низом верхнего проема.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены толщиной в 2 кирпича нагрузка
q₁ = 1900 х 0,53 х 0,5 х 1,5 = 755,3 кг/м

1.2. От собственного веса металлической перемычки:

где,
n — количество уголков, швеллеров или других профилей,

P — собственный вес 1 погонного метра уголка или швеллера, определяемый по сортаменту, тут есть небольшая закавыка, ибо как можно знать вес прокатного профиля, если его сечение только определяется, но как правило для металлических перемычек вес перемычки не превышает 1-2% от веса стены или перегородки над перемычкой, а потому этот вес можно учесть поправочным коэффициентом 1,1, учитывающим все неучтенные моменты. Если Вы в чем-то сомневаетесь можно принять значение коэффициента равным 1,2 и даже 1,5.

1.3. От отделочных материалов стен.

Стены могут отделываться различными материалами: сухой или мокрой штукатуркой, керамической плиткой, натуральным или искусственным камнем, пластиковыми или алюминиевыми панелями и т.д. Нагрузки от этих отделочных материалов должны учитываться при расчете. Если стены просто будут штукатуриться с одной или с двух сторон, то тогда эта нагрузка уже учтена в пункте 1.1. Если Вы пока не знаете, чем будут отделываться стены, или знаете, но не можете рассчитать, то умножьте нагрузку от кладки на поправочный коэффициент 1,2-1,3.

1.4.1. От плит перекрытия.

Кроме того, что плиты перекрытия сами по себе весят не мало, так еще нужно учитывать нагрузку от стяжки, утепления, напольного покрытия, мебели и гостей. Чтобы хоть как-то упростить этот процесс, можно принимать вес плит перекрытий и всех выше перечисленных нагрузок в пределах 800-1000 кг/м&sup2. Пустотные плиты перекрытия весят около 320 кг/м&sup2, еще до 100 кг/м&sup2 дает утепление и стяжка, а остальное — нагрузка от мебели, гостей и других неожиданностей. Чтобы определить нагрузку от плит перекрытия и всего, что на плитах перекрытия, нужно знать длину плит перекрытия.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены толщиной в 2 кирпича с пустотными плитами перекрытия длиной 6 м нагрузка q₄ = 800 х 0,5 х 6 = 2400 кг/м

Таким образом погонная расчетная нагрузка на перемычку составляет:

Для проема шириной 1,5 м для кирпичной перегородки толщиной в 2 кирпича, оштукатуренной с одной стороны, полная расчетная нагрузка q = 755,3 + 0,015х755,3 + 2400 = 3167 кг/м

1.4.2. От балок перекрытия.

Если балки перекрытия будут находиться на расстоянии 0,5 м от перемычки и выше, то нагрузку от балок перекрытия и перекрытия можно считать распределенной, и дальнейший расчет перемычки вести, как для перемычки на которую опираются плиты перекрытия, но если для междуэтажных перекрытий используются балки и балки находятся на небольшой высоте от перемычки, то в этом случае нагрузка будет точечной и при расчете нужно учитывать, куда будут опираться балки перекрытия:

Под схемой расположения балок дана эпюра изгибающего момента, действующего на балку, в нашем случае перемычку. Если балки перекрытия не будут попадать на перемычку, то нагрузка от балок перекрытия при расчете вообще не учитывается. Как видно из приведенных схем, максимальный изгибающий момент будет действовать на перемычку, если балка перекрытия будет расположена посредине:

А значение нагрузки Q от балки перекрытия будет зависеть от расстояния между балками перекрытия.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены с перекрытием по балкам длиной 6 м, при расстоянии между балками 1 м нагрузка Q = 800 х 0,5 х 6 = 2400 кг

2. Подбор сечения.

2.1.1 Максимальный изгибающий момент для бесконсольной балки на шарнирных опорах, а в нашем случае перемычки, на которую действует распределенная нагрузка (в частности плиты перекрытия), будет посредине балки:

М_max = (q х l 2 ) / 8

2.1.2 Максимальный изгибающий момент для перемычки, на которую действует и распределенная (вес кладки, отделочных материалов и самой перемычки) и сосредоточенная нагрузка (балки перекрытия), также будет посредине балки, но рассчитывается момент по другой формуле:

М_max = (q х l 2 ) / 8 + (Q х l) / 4

Примечание: если концы профилей будут опираться на простенки более чем на 300 мм, то балку можно рассматривать не как лежащую на двух опорах, а как защемленную с двух сторон, в этом случае максимальный изгибающий момент будет на опорах: М_max = (q х l 2 ) / 12, а изгибающий момент от сосредоточенной нагрузки М_max = (Q х l) / 8.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены с плитами перекрытия
М_max = (3167 х 1,5 2 ) / 8 = 890,7 кг·м.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены с балками перекрытия
М_max = (755,3 х 1,1 х 1,5 2 ) / 8 + (2400 х 1,5)/4 = 233,7 + 900 = 1133,7 кг·м

2.2 Требуемый момент сопротивления:

где,
R_y — расчетное сопротивление стали. Ry = 2100 кгс/см&sup2 (210 МПа)

Примечание: Вообще-то расчетное сопротивление зависит от класса прочности стали и может достигать значения 4400, но лучше принимать 2100, как наиболее распространенное. Если будут использоваться два металлических профиля для перемычки, то значение W_треб нужно разделить на 2, если 3 профиля, то разделить на 3 и так далее.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены с перемычкой из 2 профилей
W_треб = (890,7 х 100) / (2100 х 2) = 21,21 см 3

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены с перемычкой из 2 профилей
W_треб = (1133,7 х 100) / (2100 х 2) = 27,0 см 3

2.4. Ну а теперь все просто, сначала определяемся с типом профиля. Перемычку можно сделать из горячекатанных стальных уголков, равнополочных или неравнополочных, швеллеров двутавров, профильных труб. Если, например перемычка будет из уголков, открываем соответствующий сортамент, и смотрим, чтобы значение момента сопротивления было больше полученного при расчете. Тут главное не путать оси, относительно которых действует изгибающий момент. В сортаментах эти оси могут называться по-разному. Здесь ось, относительно которой в поперечном сечении возникают сжимающие и растягивающие напряжения обозначена как z, в сортаментах эта ось может быть обозначена как х. Но важно не название, а принцип, когда мы определяли максимальный изгибающий момент, действующий на поперечное сечение балки, то длина балки l измерялась по оси х, высота балки по оси у, а ширина балки по оси z. Таким образом, какой сортамент Вы бы не взяли, и как ни называлась бы ось, главное, чтобы по этой оси определялась ширина балки.

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены толщиной в 2 кирпича достаточно 2 неравнополочных уголков 110 х 70 х 8 мм (по сортаменту для таких уголков W_z = 23,22 см 3 ), или 2 швеллеров №8П (по сортаменту для таких швеллеров W_z = 22,5 см 3 )

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены толщиной в 2 кирпича достаточно 2 неравнополочных уголков 125 х 80 х 8 мм (по сортаменту для таких уголков W_z = 30,26 см 3 ), или 2 швеллеров №10П (по сортаменту для таких швеллеров W_z = 34,9 см 3 )

Ну а дальше все зависит от доступности такого профиля и удобства работы с ним, если в продаже таких профилей нет, или работать с ними неудобно, то принимается любой другой профиль с большим сечением. Кроме того, по конструктивным соображениям вместо 2 уголков удобнее использовать 4 уголка, чтобы потом было удобнее вести кирпичную кладку. Например вместо 2 уголков 110х70х8 можно использовать 4 уголка 90х56х5,5.

Примечание: Чем меньше расстояние от плит или балок перекрытия до перемычки, тем более неравномерным будет распределение нагрузки на перемычку. В связи с этим сечение профилей рекомендуется принимать больше на 5-20%. Кроме того профили нессиметричного сечения (неравнополочные и равнополочные уголки) рекомендуется связывать полосами металла для увеличения устойчивости уголков.

Опирать металлические перемычки на стены следует не менее чем на 250 мм, а в сейсмоопасных районах не менее чем на 400-500 мм.

После подбора сечения по максимальному изгибающему моменту желательно рассчитать прогиб балки, для этого даже есть специальная формула:

f = (5 x q x L 4 ) / (384 x E x I_z)

где,
q — нагрузка на перемычку определенная в п.1
L — ширина проема
E — модуль упругости, для стали Е = 2 х 10 5 МПа или 2 х 10 10 кг/м&sup2
I_z — момент инерции по сортаменту для выбранного профиля, умноженный на 10 -8 для перевода в метры (для 2 профилей это значение логично умножается на 2), тут главное, не ошибиться с осью.

Для перемычки из 2 уголков 110 х70 х 8 мм над проемом 1,5 м прогиб
f = (5 x 3167 x 1,5 4 ) / (384 x 2 x 10 10 х 2 x 171,54 х 10 -8 ) = 0,003045 м или 0,3 см

Для перемычки из 2 швеллеров 8П над проемом 1,5 м прогиб
f = (5 x 3167 x 1,5 4 ) / (384 x 2 x 10 10 х 2 x 89,8 х 10 -8 ) = 0,0058 м или 0,58 см

По требованиям СНиПа 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» максимальная величина прогиба для перемычек не должна превышать 1/200 пролета, т.е. в нашем случае прогиб должен быть не более 150/200 = 0,75 см. Это условие нами соблюдено. Если такой прогиб перемычки Вас все равно не удовлетворяет, то нужно подбирать металлические профили большего сечения. Вот в принципе и все.

Примечание: если расчет производился на действие распределенной и сосредоточенной нагрузки, то расчет на прогиб удобней производить отдельно для распределенной и для сосредоточенной нагрузки, а затем полученные значения сложить.

Перемычка из уголка

Содержание статьи:

Уголок из стали представляет собой разновидность фасонного металлопроката, который востребован в качестве перемычек при возведении кирпичных и блочных зданий. Данные метизы способствуют повышению прочностных характеристик сооружения над оконными и дверными проемами, а также позволяют перераспределить нагрузку, нивелируя вероятность появления трещин на кладке.

Разновидности стальных уголков для оборудования перемычек

Строительные уголки из стали изготавливаются способом прокатки или же путем сгибания. Если конструкция предполагает повышенные нагрузки, используется катаный металлопрокат, которому свойственны:

высокая прочность, обусловленная утолщением в месте сгиба;
четкость контуров наружного угла в сравнении со скругленным уголком, изготовленным методом гибки;
увеличенные параметры толщины стенки, обусловленная особенностями производства.

Чтобы изготовить катаный угловой профиль, используются обычные стальные сплавы, насыщенные углеродом, чаще всего Ст3. Для производства металлических изделий, эксплуатируемых в агрессивной среде, рекомендуется применение низколегированного сырья с маркировкой 09Г2С.

С учетом ширины полок, различают неравнополочные и равнополочные изделия. При этом, именно последние получили широкое распространение в разных сферах промышленности.

Ключевые достоинства стального уголка

Чтобы изготовить перемычки, используются железобетонные монолитные или сборные заготовки. Однако для изготовления некоторых сооружений рекомендуется использование именно стальных изделий, в том числе, и угловой прокат.

Среди основных достоинств применения металлопродукции следует отметить:

простоту и скорость установки;
возможность продолжения кладки кирпичной или блочной стены непосредственно после монтажа перемычки;
высокие показатели прочности и долговечности с условием правильного подбора, исходя из эксплуатационных особенностей здания.

Использование стального уголка как перемычки в стенах из кирпича и газобетонного блока

Стоит обратить внимание, что кирпичная кладка способна выдержать собственную массу после того, как наберет марочную прочность, при условии, что оборудован проем умеренной ширины и не предусмотрена нагрузка от перекрытия. Но в процессе застывания кладочного раствора конструкции необходимо обеспечить поддержку, которую легко соорудить с помощью стального уголка.

Чтобы усилить кирпичную стену угловым прокатом, соблюдаются такие условия:

опора не должна быть меньше 20 см с каждой стороны;
перед штукатуркой уголки следует обернуть специальной сеткой;
прежде чем использовать метиз, его следует полностью окрасить;
зазоры между стенкой и уголком заполняют кладочным раствором с маркировкой не менее М100.

Ключевые особенности использования стального уголка при обустройстве перемычек в газобетонных стенах:

уголок врезается непосредственно в блок (от края отступают треть ширины металлического изделия);
категорически не рекомендуется устанавливать перемычку изнутри или снаружи стен;
блоки фиксируются на перемычке клеем (также заполняются вертикальные швы);
наружная сторона уголка оштукатуривается и утепляется после установки двери или окна.

Если неправильно установить перемычку и не утеплить конструкцию с наружной части, на откосах внутри помещения может скапливаться влага.

Чтобы оборудовать проем шириной менее 1,2 м, хватит уголка с шириной полок 50 мм. Прокат с полками 75 мм лучше подойдет для проемов с параметрами в диапазоне от 1,2 до 2 м. Если ширина превышает 2 м, следует обратиться за профессиональной помощью или рассчитать параметры подходящего варианта при помощи специальных программ-калькуляторов.

Расчет количества уголка

Удобнее всего рассчитывать необходимое количество уголка при помощи онлайн-калькуляторов. Такая программа позволяет существенно упростить частное строительство, учитывая параметры оконных и дверных проемов, а также предполагаемых нагрузок здания в соответствии с алгоритмом. При расчете учитывается вес перемычки, масса кладки над проемами, коэффициенты распределения общих весовых показателей стен, балок и плиточных элементов.

Устройство металлической перемычки

Если нет возможности купить сборные перемычки, можно сделать металлические.

Кирпичная кладка после набора прочности раствором сама по себе отлично несет собственный вес (при умеренной ширине окна, конечно, и отсутствии нагрузки от перекрытия). Но на период строительства, пока раствор не набрал прочности, кирпичная кладка над проемом нуждается в поддержке. Также кладка нуждается и в дальнейшей поддержке в период эксплуатации, если проем в стене широкий или есть значительная нагрузка (от перекрытия или высокой стены над проемом).

Какие бывают перемычки?

Ну, во-первых, сборные. Их большим достоинством является высокая скорость монтажа, надежность и простота подбора (по альбомам типовых серий). Недостаток — нет завода — нет и перемычек.

Во-вторых, монолитные железобетонные. Такую перемычку нужно рассчитать, подобрать высоту и армирование, да и в изготовлении она сложнее — нужна опалубка, нужно эту опалубку подпереть, связать арматуру и качественно забетонировать. Плюсом является то, что все можно выполнить в условиях строительной площадки, нет зависимости от завода-изготовителя.

И в-третьих, перемычки из металлических прокатных профилей (уголков, швеллеров или двутавров).

Для подбора металлических элементов в качестве перемычек необходимо выполнить расчет и определить, достаточно ли прочности у подобранных элементов, а также, не будет ли прогиб перемычки больше допустимого.

где Мр — расчетный момент, который зависит от длины перемычки и нагрузки, а также от коэффициента надежности по нагрузке,

W — момент сопротивления металлического элемента (для перемычек, составленных из двух уголков или двух швеллеров момент сопротивления составного элемента равен сумме моментов сопротивления каждого из элементов), берется из справочников (например, страницы 408-412 из книги Васильев А.А. «Металлические_конструкции» ) ;

R — расчетное сопротивление стали.

1/200 = Мн*L/(10EI) (2),

где Мн — нормативный момент, который зависит от длины перемычки и нагрузки,

L — расчетная длина перемычки, равная ширине в чистоте плюс 1/3 длины опирания каждой стороны перемычки;

Е — модуль упругости стали;

I — момент инерции перемычки;

1/200 — максимально допустимый прогиб.

Обычно, если нужно подобрать металлический элемент, условия (1) и (2) преобразовывают следующим образом:

W = Mp/(1,12*R) — минимально допустимый момент сопротивления перемычки;

I = 200Мн*L/(10Е) — минимально допустимый момент инерции.

Рассмотрим на примерах подбор перемычке для дверных и оконных проемов.

Исходные данные. Дверной проем в стене толщиной 250 мм, без опирания перекрытия. Высота кладки над перемычкой 900 мм. Ширина проема 1000 мм. Подобрать металлическую перемычку.

Определим нагрузку от кладки (удельный вес кирпича 1,8 т/м 3 ) на 1 погонный метр перемычки:

q = 0,25*0,9*1,8*1 = 0,41 т/м.

Определим момент по формуле

М = qL 2 /8, где L — расчетная длина перемычки.

Глубина опирания перемычки 200 мм, тогда

L = 1000 + 2*200/3 = 1130 мм = 113 см.

Мн = 0,41*1,132/8 = 0,065 т*м = 65 кН*см;

Мр = 1,1*65 = 73 кН*см.

Необходимый момент сопротивления из условия прочности:

W = Mp/(1,12*R) = 65/(1,12*21) = 2,76 см 3 .

Необходимый момент инерции:

I = 200Мн*L/(10Е) = 200*73*113/(10*21000) = 7,85 см 4 .

Принимаем перемычку, состоящую из двух уголков 50х50х5 (W = 7,88 см 3 > 0,5*2,76 см 3 , I = 11,2 см 4 > 0,5*7,85 см 4 .

Исходные данные. Оконный проем в стене толщиной 250 мм. Высота кладки над перемычкой 900 мм. Ширина проема 2000 мм. На стену опираются сборные железобетонные плиты длиной 3600 мм (вес плиты 300 кг/м 2 ), толщина конструкции пола 100 мм (удельный вес 1800 кг/м 3 ), временная нагрузка на перекрытие 200 кг/м 2 . Подобрать металлическую перемычку.

Определим нагрузку от кладки (удельный вес кирпича 1,8 т/м 3 ) на 1 погонный метр перемычки:

q = 0,25*0,9*1,8*1 = 0,41 т/м.

Определим нагрузку от плит перекрытия и пола на 1 погонный метр перемычки:

q = (0,3 + 0,1*1,8)*1*3,6/2 = 0,9 т/м.

Определим временную нагрузку на 1 погонный метр перемычки:

q = 0,2*1*3,6/2 = 0,36 т/м.

Определим момент по формуле М = qL 2 /8, где L — расчетная длина перемычки.

Глубина опирания перемычки 200 мм, тогда

L = 2000 + 2*200/3 = 2130 мм = 213 см.

Мн = (0,41 + 0,9 + 0,36)*2,132/8 = 0,95 т*м = 950 кН*см;

Мр = (0,41*1,1 + 0,9*1,1 + 0,36*1,2)*2,132/8 = 1,06 т*м = 1060 кН*см.

Необходимый момент сопротивления из условия прочности:

W = Mp/(1,12*R) = 1060/(1,12*21) = 45 см 3 .

Необходимый момент инерции:

I = 200Мн*L/(10Е) = 200*950*213/(10*21000) = 193 см 4 .

Принимаем перемычку, состоящую из двух швеллеров №10 (W = 34,8 см 3 > 0,5*45 см 3 , I = 174 см 4 > 0,5*193 см 4 ).

И напоследок, цитата из СНиП «Каменные и армокаменные конструкции» (для тех, кто подходит к вопросу подбота перемычек более тщательно) — металлических перемычек она тоже касается:

Еще полезные статьи:

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел «БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ».

2,5 тонны от 1 кубометра перекрытия.

При толщине плиты 0,2 м нагрузка от квадратного метра плиты 0,2*2,5*1,1

Добрый день!
Ирина, в формуле (1) откуда 1,12 ?

Правила установки перемычек над окнами

Строительство зданий или сооружений различного назначения сопровождается не только утвержденным архитекторским проектом, но и точными расчетами нагрузки на самую важную часть объекта – стены. Отдельное внимание уделяется обустройству оконных проемов, ведь «пустоты» в кладке являются одним из уязвимых мест. Важно знать про минимальное опирание перемычек, их разновидности и некоторые правила в их обустройстве.

Что такое перемычки над окнами, и зачем они нужны?

Если подойти к какому-нибудь строящемуся дому и взглянуть на прямоугольные проемы для дверей или окон, то можно заметить, что верхнюю его часть составляет особая кладка или протянутая поперек балка. Именно на эту нехитрую конструкцию приходится нагрузка от строительных элементов, идущих выше над ней. Вне зависимости от размера перемычек, они нужны для:

придания надежности стеновой конструкции – несущая поверхность становится опорой всего здания, и нельзя допустить, чтобы она обрушилась;
создания определенной формы оконной выемки – перемычки могут представлять собой классическую горизонтальную балку, а могут быть выполнены в виде игривой арки;
основы под потолок и продолжения обустройства стен.

Расчет площади проема происходит задолго до начала строительных работ. Поменять его габариты или форму в процессе возведения здания хотя и возможно, однако может потребовать значительных изменений в проекте, чтобы равномерно распределить весовую нагрузку строения.

Варианты обустройства перемычек

В зависимости от места установки, различаются виды монтируемых перемычек над окнами.

Как известно железобетонные плиты перекрытия опираются на две стороны.

Стена, на которую опирается плита, является несущей. А стена, на которую не опирается плита перекрытия, является самонесущей. Т.е. несет сама себя.

Так вот оконные проемы, расположенные в несущих стенах перекрывают усиленными перемычками — 3ПБ. А в самонесущих стенах перемычками 2ПБ. Длина перемычки подбирается равной ширине оконного проема плюс опирание не менее 250 мм с каждой стороны.

Железобетон как наиболее популярный материал для перемычек

Железобетонные детали совмещаются друг с другом для создания надежной перемычки.

Однако для ее изготовления следует знать, что существуют различные размеры железобетонных перемычек, отличающихся по названию:

ПБ – изделие в форме бруса шириной обычно не более 250 мм, а длина колеблется от маркировки продукции и может составлять от 1 до почти 6 м;
ПП – изделие представляет собой плиточную поверхность, и его ширина уже превышает 250 мм; оно изготавливается путем скрепления нескольких брусьев;
ПГ – продукция данной маркировки выпускается в виде балок, имеющих в составе своей конструкции особый желобок, именуемый четверть; ПГ применяют для обустройства надежных примыканий у плит, используемых для перекрытия;
ПФ – вариант железобетонного изделия, используемый на фасадной части здания, и «прикрывает» собой ПГ и его выемки.

Некоторые предпочитают изготавливать ж/б самостоятельно, соорудив опалубку, вставив арматурные детали и залив все это бетонной смесью. Однако для создания опоры над оконными проемами рекомендуется использовать перемычки заводского изготовления. На некоторых заводах есть возможность заказа индивидуальных форм под оконный проем.

Что касается минимального опирания перемычек, то оно составляет не менее 250 мм на стену из кирпича, а для обустройства на перегородках – не менее 200 мм.

Металл в качестве материала для укрепления верха оконного проема

На деле металлические уголки в качестве перемычки используются при облицовочной кладке или при кладке перегородок толщиной в полкирпича (120 мм). Исходя из этого применяют стальной уголок с шириной полки 120 мм.

Как рассчитывается размер проема?

Размер проема и опирание перемычек рассчитывается в индивидуальном порядке в зависимости от вида используемых для строительства здания материалов, которые могут выдержать лишь определенную нагрузку. Необходимо учитывать:

Вес деталей перемычки, а также собранной целиком конструкции в целом.
Вес будущей стены, возводимой над оконной выемкой.
Как именно будет распределяться вес стенной поверхности над проемом (в случае, если производится летняя кладка, то достаточно использовать в расчетах вес 1/3 верхней части стены; если же зимняя – то приходится учитывать нагрузку, оказываемую всей стеной).
Нагрузку, оказываемую плитами перекрытия, а также балками.

Также существуют следующие формулы для измерения основных параметров будущей перемычки:

величина нагрузки = удельный вес используемого материала * значение ширины проема * значение толщины кладки в проеме * высоту стены над перемычкой;
прочность = сопротивление основного материала * сопротивление отдельно взятой детали * коэффициент 1,12.

Желательно воспользоваться помощью профессионалов для определения правильного размера проемов, чтобы в процессе будущего строительства не случилось непредвиденных ситуаций вроде обрушения материалов.

Металлические перемычки из стальных уголков

Уголок из стали часто используется при возведении перемычек в кирпичных, каменных и блочных домах. Проемы окон, дверей в случае применения такого вида фасонного проката получают перераспределение нагрузки, таким образом уменьшается вероятность образования трещин.

Уголок для строительного использования делают или путем прокатки через специальный станок, или путем изгиба. Если предпочитаются высокие и сверхвысокие нагрузки, то катанный уголок подходит наиболее всего.

На то есть несколько весомых причин:

Внутренняя сторона угла придает дополнительную прочность;

более четкая геометрия изделия в отличие от уголка, получаемого путем сгибания. Более высокая толщина стенки, так как гнутый уголок обычно производится на оборудовании, которое не способно осуществить сгибание толстостенной стальной заготовки. То оборудование, которое может это сделать, стоит весьма дорого, что повышает стоимость готовой продукции.

В качестве заготовки для уголка катанного способа производства применяют углеродистые обыкновенные сплавы. Если предполагается эксплуатация в сложных климатических условиях, а также при повышенных нагрузках, то в основном берут за основу низколегированную сталь 09Г2С.

Плюсы использования стального уголка

Быстрая установка.
Не требуется ожидание после монтажа.
Высокая прочность металлопроката при правильном выборе сортамента.
Установка над проемами в строениях из кирпича или газобетона.
Связка кирпичей и раствора цементной смеси после затвердевания последней представляет собой весьма крепкую конструкцию при умеренной ширине проема. Но пока раствор не затвердел, уголок может оказать должную поддержку для сохранения прочности.

Важные условия, которые следует соблюдать при усилении стены стальным уголком:

Не менее 20 см опоры с обеих сторон.
Если планируются штукатурные работы, уголок оборачивается соответствующей сеткой.
Изделие подвергают окраске со всех сторон перед применением.
Пустоты между кладкой и уголком заполняются цементным раствором марки М100 и выше.

Если стены из газобетона, то следует обратить внимание на следующие нюансы:

Металлический уголок врезается в сам блок не ближе 1/3 от края.
Нельзя размещать заготовку с внешней или внутренней стороны строения.

На перемычку наносится клеевой состав, потом устанавливаются блоки. Между собой они также скрепляются клеем. Если установка перемычки производится над оконным проемом, то после монтажа окна уголок утепляется и штукатурится. Если пренебречь утеплением, это может привести к образованию конденсата внутри помещения.

голоса

Рейтинг статьи

Читать еще: Как сделать кирпичную арку своими руками

Оценка статьи:

Загрузка...

Металлическая перемычка в кирпичной стене