Расчет металлической перемычки для несущих стен - Строительный журнал Rokkagroup.ru
65 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет металлической перемычки для несущих стен

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:

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:

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:

Мmax = (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: Мmax = (q х l 2 ) / 12, а изгибающий момент от сосредоточенной нагрузки Мmax = (Q х l) / 8.

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

Для проема длиной 1,5 м для кирпичной стены с балками перекрытия
Мmax = (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,
Ry — 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 Wтреб 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
Wтреб = (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
Wтреб = (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 Wz = 23,22 см 3 ), или 2 швеллеров №8П (по сортаменту для таких швеллеров Wz = 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 Wz = 30,26 см 3 ), или 2 швеллеров №10П (по сортаменту для таких швеллеров Wz = 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 Iz)

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
Iz — 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.

Расчет металлической перемычки для несущих стен

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 И ПОДБОР ПЕРЕМЫЧЕК ДЛЯ ПРОЕМОВ В СТЕНАХ ИЗ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Цель занятия:закрепить теоретический материал, научиться подбирать перемычки над оконными и дверными проемами к кирпичной кладке.

Содержание занятия:на миллиметровой бумаге формата A4 в масштабе 1:100 выполнить схему плана к ведомости перемычек согласно заданным вариантам, заполнить ведомость перемычек по форме 1 и спецификацию сборных железобетонных элементов (приложение А).

Исходные данные: схемы планов этажей (по материалам практической работы №1). Типы перемычек даны в приложении Б.

Порядок проведения занятия:

1) Прежде, чем приступить к подбору перемычек надо выполнить схемы планов этажей к ведомости перемычек. Пример плана показан на рисунке 6.1.

Для этого схематично вычерчиваем план этажа дома с обозначением проемов, соблюдая масштаб. Пример схемы дан на рисунке 6.2.

2) Присвоить каждому проему позицию (марку), которую назначают в соответствии с шириной проема и статической функцией стены – несущей, самонесущей или ненесущей. Пример дан на рисунке 6.3.

3) Определить величину проема: (ширину и толщину).

4) Выполнить подбор сечений перемычек, комбинируя их из нескольких брусковых или сочетания брусковых и балочных. В несущих стенах «несущие» перемычки ставить в местах опирания плиты (балки) , остальную ширину стен добирать «ненесущими» перемычками. Пример дан на рисунке 6.4.

Схемы сечений вычерчиваются в таблице форма 2.1 ГОСТ 21.501—93.

Рисунок 6.1 План 1-го этажа

Рисунок 6.2 Схема плана 1 этажа

Рисунок 6.3. Маркировка проемов

Рисунок 6.4 Схема установки перемычек над проемами в наружных несущих кирпичных стенах

Для удобства работы вести для себя подсчет необходимой длины перемычек рядом с ведомостью. Для этого к ширине проема прибавляем значение минимального опирания перемычек на стену: «ненесущая» перемычка + 240 мм (по 120 мм с каждой стороны), «несущая» перемычка + 500 мм (по 250 мм с каждой стороны). Марки перемычек указываются на схеме сечения позициями. «Ненесущая» перемычка воспринимает только вес кладки и «несущая» перемычка воспринимает вес кладки и опирающегося на нее перекрытия.

5) Подобрать «несущие» и «ненесущие» перемычки по приложению Б.

6) В несущих, самонесущих стенах и перегородках применять только «ненесущие» перемычки.

7) Если необходима четверть, наружную ж/б перемычку опустить на величину четверти, равную 65 мм.

8) Выбранные марки перемычек указываются в спецификации сборных элементов перемычек (Приложение А)

Пример подбора перемычек в здании с кирпичными стенами

Методические указания:Пример подбора перемычек в здании с кирпичными стенами. Толщина наружных стен – 510 мм, внутренних стен — 380 мм.

I этап. По плану рисунок 6.5 определить несущие и ненесущие стены

По оси 1- оконный проем – 910 мм (несущая стена толщиной 510 мм).

По оси 2 — дверной проем – 910 мм (несущая стена толщиной 380 мм).

По оси А — дверной проем – 1010 мм (ненесущая стена толщиной 510 мм).

По оси Б -2 оконных проема–1510 мм (ненесущая стена толщиной 510 мм).

На плане здания имеется два оконных проема одинаковой величины, поэтому у них будет одинаковая маркировка перемычки.

Все проемы имеют разную ширину, значит, на маркировочной схеме должно быть четыре разновидности перемычек: ПР-1; ПР-2; ПР-3 и ПР-4.

Рисунок 6.5 План 1 этажа

II этап. Вычертить схему плана 1 этажа (рисунок 6.6), с обозначением позиций проемов. В задании это будет выглядеть так:

Рисунок 6.6 Схема плана 1 этажа с маркировкой проемов

III этап.Подобрать «несущие» и «ненесущие» перемычки и зарисовать их схемы:

1) Чтобы перекрыть проем в стене толщиной 510 мм понадобится четыре брусковых перемычки шириной 120 мм: 120 мм х 4 = 480 мм,

плюс три шва по 10 мм (10 мм х 3=30 мм). Таким образом, мы получаем: 480 мм + 30 мм = 510 мм – размер равный толщине стены.

Мы определили, что стена является несущей, поэтому крайняя перемычка, на которую опирается стена, должна быть «несущей».

Получаем: три перемычки – «ненесущие» и одна–«несущая»(рисунок 6.7)

Рисунок 6.7 Схема перемычек в несущей стене толщиной 510мм

2) Для определения длины перемычки к ширине проема прибавляем значение минимального опирания перемычки на стену(рисунок 6.8 и рисунок 6.9)

«ненесущие» перемычки: 910 мм + 240 мм (по 120 мм с каждой стороны) = 1150 мм.

Рисунок 6.8 Схема опирания ненесущей перемычки над проемом

По таблице приложения В подбираем нужный размер перемычки, величина которой будет соответствовать высчитанной длине (в нашем примере 1150 мм). Такой оказалась перемычка с наименованием 2ПБ13-1, длина которой – 1290 мм, высота – 140 мм;

«несущая» перемычка:910 мм + 500 мм(по 250 мм с каждой стороны)= 1460 Рисунок 6.9 Схема опирания несущей перемычки над проемом

Находим в таблице нужную перемычку и не забываем о расчётной нагрузке (Приложения В), так как на «несущую» перемычку опирается плита перекрытия. Получаем перемычку 3ПБ16-37, длина которой – 1550 мм, высота – 220 мм;

Перемычки ПР-2, ПР-3, ПР-4 подбираются вышеизложенным способом.

При подборе перемычки ПР-4 необходимо учитывать толщину стены – 380мм.

В этом случае над проёмом укладываются 3 перемычки шириной по 120 мм:

120х 3 = 360 мм; 360 мм + 20 мм (два шва по 10 мм) = 380 мм.

3)Заполняем ведомость перемычек по форме 6.1 – рисунок 6.10, проставляя позиции в схеме сечения, затем заполняем таблицу спецификаций сборных элементов перемычек (Приложение А). Примеры заполнения даны в таблицах 6.1 и 6.2.

Форма 6.1 ГОСТ 21.501—93

Рисунок 6.10 Ведомость перемычек

Таблица 6.1 Пример заполнения ведомости перемычек

Таблица 6.2 Пример заполнения спецификация элементов перемычек

Калькулятор раскладки железобетонных перемычек

Предлагаем бесплатную программу для расчета раскладки железобетонных перемычек над дверными и оконными проемами в кирпичной кладке.

От вас потребуются всего четыре параметра, которые вы хорошо знаете:

– ширина перекрываемого проема;

– тип кирпича кладки стены (силикатный или керамический);

– является ли стена несущей (опираются ли на нее плиты перекрытий).

Четыре простых шага:

  • Шаг 1: ширина перекрываемого проема. Введите ширину проема в метрах. Программа рассчитана на проемы с шириной от 0,8 до 2,7 м; при вводе большей ширины будут рассчитаны перемычки на 2,7 м. Калькулятору не важно, какой проем рассматривается: оконный или дверной.
  • Шаг 2: тип кирпича кладки стен. Программа подбирает перемычки для зданий из следующих материалов:
    • керамический одинарный кирпич ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические» высотой 65 мм;
    • силикатный полуторный кирпич ГОСТ 379-95 «Кирпич и камни силикатные» высотой 88 мм.
  • Шаг 3: несущая или нет стена. Вы должны обозначить, опираются ли на рассматриваемую стену плиты перекрытий. Если да, потребуется также указать, опираются ли они с одной стороны или с двух. С двух сторон плиты опираются на внутренние несущие стены, с одной – на внешние.
  • Шаг 4. толщина стены в мм. Возможные варианты: o — 250 мм; o — 380 мм; o — 510 мм; o — 640 мм. При вводе любых иных значений программа применит толщину, арифметически близкую к одной из стандартных толщин кирпичной кладки.

    Все! Введя эти четыре значения, вы получите схему раскладки перемычек над одним проемом. Кроме того, калькулятор предоставит спецификацию с указанием марок и ГОСТа перемычек, требуемое количество перемычек на проем и массу каждой из них. Проделайте ту же процедуру для всех проемов вашего дома или коттеджа, и вы получите материалы для комплексного заказа всех сборных железобетонных перемычек на объект. Таким образом, вы бесплатно получите всю необходимую информацию для приобретения перемычек.
    Подробнее

После ввода данных вы увидите схему раскладки перемычек по проему. При необходимости можно вернуться на любое количество шагов назад и поменять любой из параметров. Пересчет схемы раскладки произойдет сразу.

Программа раскладывает только брусковые перемычки марок ПБ по ГОСТ 948-84 «Перемычки железобетонные для зданий с кирпичными стенами». Данный стандарт распространяется на железобетонные перемычки, изготовляемые из тяжелого бетона и предназначенные для перекрытия проемов в кирпичных стенах зданий различного назначения.

Марка перемычки состоит из буквенно-цифровых групп. Например, марка перемычки 5ПБ27-37 расшифровывается следующим образом:
5 – перемычка сечением 250×220 мм;
ПБ – перемычка брусковая;
27 – длина перемычки в дециметрах с округлением до целого числа (в данном случае 2720 мм);
37 – расчетная нагрузка с учетом собственного веса, с округлением до целого числа (в данном случае 37,3 кН/м).
В марках перемычек, имеющих строповочные петли, добавлена строчная буква «п». Например, 5ПБ27-37-п.

При необходимости мы готовы предоставить документацию с исходными данными и спецификацией подобранных перемычек совершенно бесплатно. Укажите адрес электронной почты, на который мы отправим требуемый документ, содержащий также данные об организации, выполнившей подбор перемычек, имя ответственного специалиста и ссылку на допуски нашей организации, позволяющие выполнять указанный вид проектных работ. Пример оформления документа приведен по ссылке.
s Раскладка железобетонных перемычек – один из этапов проектирования коттеджа. Другие важные этапы включают в себя проектирование фундаментов, раскладка плит перекрытий, проектирование стен подвалов и лестниц. У нас вы можете заказать проект несущих конструкций коттеджа или дома, который будет выполнен опытными проектировщиками (см. «наша команда»). В работе мы применяем современные программные комплексы для расчетов и проектирования несущих конструкций.

Расчет металлической перемычки для несущих стен

Прежде чем произвести расчет опирания перемычек на кирпичную стену, следует выяснить несколько важных моментов. Что же такое перемычка? Это та часть стены, которая перекрывает дверные и оконные проемы и удерживает на себе кладку над проемами. Когда сила тяжести перекрытия ложится непосредственно на стену над оконными и дверными проемами, используют сборные несущие железобетонные элементы. Если нагрузки на стенах нет, а ширина проемов не превышает 2 м, используют ненесущие железобетонные или рядовые из кирпичной кладки с применением растворов повышенной прочности, закладывая арматурные стержни для поддержки нижнего ряда кирпичей. Бывает, что вместо рядовых перемычек выполняют клинчатые, которые еще и служат декорацией фасада. С той же целью в 4 метровых пролетах возводят арочные перемычки. Данный тип кладки используют для организации перекрытий в зданиях со сводами. В таком случае все поперечные и продольные швы во время кладки перемычек должны быть заполнены.

Если вертикальные швы будут недостаточно заполнены, то от нагрузок произойдет сначала сдвиг отдельных кирпичей, а потом и разрушение кладки. Обязательно соблюдать горизонтальность рядов рядовых перемычек, правила перевязки кладки из целого кирпича. В кладку используют раствор не ниже 25 марки. Высота рядовой перемычки должна составлять около 5 рядов кладки, а длина должна превышать на 50 см ширину самого проема. Кладку перемычек делают с применением опалубки из досок 40-50 мм толщиной. Расстилают раствор по опалубке примерно 2 см толщиной. В раствор потом втапливают прутья арматуры. Слой идет под первый ряд кирпича рядовых перемычек. Армируются перемычки 6 мм стержнями в диаметре из круглой стали. Расчет количества стержня прост, его кладут по одному на каждые полкирпича, но на всю перемычку не менее 3. В перемычке арматура работает на растяжение, она воспринимает растягивающие усилия от кладки. Концы стержней выпускают на 25 см за грани проема, заканчиваются крюком.

Перемычка из кирпича

Опирание опалубки производится на выпущенные из кладки кирпичи. После снятие опалубки кирпичи срубают. Если ширина проема превышает 1,5 м, опирание опалубки ложится на кружала из досок, которые ставят на ребро. Бывает так, что кроме дощатой опалубки используют трубчатые инвентарные опоры-кружала, сконструированные Огарковым. Такую конструкцию опирания очень просто изготовить. Для этого делают 2 обрезка труб 48 мм в диаметре и вставляют в обрезок трубы с диаметром 60 мм.

Конечно, вначале возводят стены до уровня перемычек, при этом выкладывают опорную пяту из кирпича, подтесанного прежде, чем устраивают кладку перемычек. Направление опорной плоскости определяют при помощи шаблона, то есть угла отклонения от плоскости по вертикали. По подготовленной опалубке, которую удерживают кружала, поперечными рядами ведут кладку. Расчет рядов кладки на опалубке размечают таким образом, чтобы их число с учетом толщины шва было нечетным. В данном случае ряды кладки считают по горизонтали. Нечетный ряд кирпича в центре называется замковым, и находиться он четко в вертикальном положении в центре перемычки. Выполняют кладку лучковых и клинчатых перемычек с двух сторон равномерно от пяты к замку так, чтобы она заклинивалась в замке нечетным центральным кирпичом. С помощью шнурка проверяют правильность направления швов. В точке сопрягающихся линий пересечения опорных частей крепят шнурок. Кладку клинчатых перемычек производить нельзя, если пролет превышает 2 м.

Арочные перемычки, своды

Кладут арочные перемычки, своды и арки в такой же последовательности, как и клинчатые. Образующиеся за счет кладки швы между рядами должны быть перпендикулярны кладке наружной и нижней поверхности арки. Швы образуют клинчатую форму с расширением кверху и сужением снизу. В сводах и арках усилие от нагрузки к кривой арки действует по касательной. Постели рядов ложатся перпендикулярно направлению давления. При таком расположении рядов это первое правило резки кирпичной кладки. Кладку в швах плотно заполняют раствором. В процессе выполнения работы сверху поверхность сводов затирается раствором толщиной 1/4 кирпича. Правильность швов и укладки рядов проверяют шнуром, который закрепляют в центре арки. Положение каждого ряда проверяют шаблоном-угольником и шнуром. Конструкция опалубки для кладки арок и сводов должна обеспечивать при распалубливании ее равномерное опускание. Ставят клинья под кружалами, если их ослабить, опалубка опускается. Выдерживание в опалубке арочных и клинчатых перемычек по времени зависит от марки раствора и температуры воздуха.

Перемычки из железобетона

Сборные железобетонные изделия (ЖБИ), используемые при строительстве, производят на специализированных заводах и монтируют непосредственно на объектах строительства.

При строительстве домов для перекрытия дверных и оконных проемов применяются сборные железобетонные перемычки.

Изготавливают железобетонные изделия на проемы с использованием арматурных закладных изделий 0,4-0,6 см и тяжелой бетонной смеси М 250. Конструктивно перемычки выделяют как несущие и ненесущие. Несущими считаются те, которые несут нагрузку перекрытия помимо массы кладки над ней. К ненесущим относятся такие, которые несут нагрузку собственного веса и тех участков кладки, которые расположены над ними.

По видам различают: брусковые шириной до 250 мм (ПБ), балочные с четвертью для опирания (ПГ), плитные шириной более 250 мм (ПП) и фасадные (ПФ), которые предназначены для перекрытий проемов четвертями с толщиной и шириной части выступающей в проеме кладки более 250 мм. При помощи уровня проверяют опоры и места укладки до начала монтажа и расстилают раствор.

Опирание на кирпичную стену должно быть глубиной не менее 250 мм, на перегородки — не менее 200 мм. Ненесущие элементы с двухметровым пролетом можно укладывать и вручную, тогда как тяжелые несущие стропуются за монтажные петли и устанавливаются краном. Укладку проверяют уровнем. Их собирают из нескольких элементов, чтобы покрыть всю ширину проема кладки, боковые части перемычек входить в плоскость кирпичной стены без выступов. Во время монтажа укладывать перемычки следует только в определенном положении. Несущая способность в зависимости от места расположения арматуры и количества может различаться.

Устройство металлической перемычки

Когда нет возможности установить сборные перемычки, можно смонтировать металлические.

при подборе металлических элементов необходимо произвести расчет, чтобы не возникло прогиба перемычки больше допустимого, и определить необходимую прочность подобранных металлических элементов. При этом расчет производится по следующим условиям:

  • прочность определяется по формуле,

где Мр — зависит от нагрузки и длины перемычки, а также коэффициента надежности;

W — сопротивления металлического элемента, который берется из справочников. Если перемычки составлены из 2 уголков или 2 швеллеров, то момент сопротивления элемента составного равен сумме каждого из элементов моментов сопротивления;

R — сопротивление стали.

  • прогиб определяется по формуле:

Мн * L/(10EI) = 1/200,

где Мн — нормативный момент, зависимый от нагрузки и длины перемычки;

L — расчетная длина, которая равна к сумме ширины в чистоте с третью каждой стороны перемычки длины опирания;

I — момент инерции;

Е — модуль упругости стали;

1/200 — максимально допустимый прогиб.

Расчет для дверных и оконных проемов

Рассмотрим на примере подбор перемычки для дверного, а потом и оконного проема кирпичных стен. Предположим, что проем предполагаемой двери в стене имеет толщину 0,25 мм. Опирание перекрытия проем нести не будет. Над перемычкой высота кладки 0,9 м, а ширина проема 1 м. Подбираем металлическую перемычку. Для этого необходимо произвести расчет нагрузки от кирпичной кладки на 1 пм перемычки, если удельный вес кирпичей 1,8 т/куб.м

q = 0,25*0,9*1,8*1 = 0,41 т/м.

Теперь по формуле определим момент М = qL2/8,

где q — нагрузка;

L — расчетная длина;

200 — глубина опирания перемычки. Мн = 0,065 т*м;

L = 1000 + 2*200/3 = 1130 мм;

Необходимый момент сопротивления по условию прочности:

W = 65/(1,12*21) = 2,76 куб. см.

I = 200Мн*L/(10Е) = 7,85 см4.

Применять нужно перемычку, которая состоит из 2 уголков 50*50*5

W = 7,88 куб. см > 0,5*2,76 куб. см, I = 11,2 см4 > 0,5*7,85 см4.

Упрощенный расчет металлической перемычки

Человеку, который сталкивался с сопроматом, разобраться с таким расчетом не составит труда, но для остальных эти понятия могут быть сложными и непонятными. Произведен расчет сечения металлических перемычек для кирпичных перегородок. Расчет состоит из определения нагрузки, действующей на перемычку; определения максимальной изгибающего момента, действующего на поперечное сечение перемычки; подбора сечения перемычки.

Определяем нагрузку на 1 пм перемычки по формуле:

где p (кг/куб. м) — плотность материала перегородки с учетом кладочного раствора и раствора штукатурки. Плотность цементного раствора — до 2200, что нужно учитывать при кладке из пустотелого кирпича, можно умножить плотность материала на 1.1. Плотность полнотелого кирпича составляет 1600 — 1900; плотность кирпича пустотелого составляет 1000 — 1450.

b (м) — толщина стены. Например, кирпичная перегородка в полкирпича будет равна 15 см.

h — высота над перемычкой кирпичной стены с учетом кирпичей, которые пойдут на укладку на уголок в случае с перемычкой из уголков.

Для метрового проема шириной для кирпичной перегородки в полкирпича толщиной нагрузка составит q1 = 142,5 кг/м.

В данном случае мы провели расчет для перегородки. Для несущих стен необходимо еще учитывать нагрузку от перекрытия.

Требуемый момент сопротивления и расчетная нагрузка

Воспользуемся следующей формулой:

где n — количество металлических профилей;

P — собственный вес на 1 пм профиля, определяемый по сортаменту. Как правило, для перемычек из металла вес не превышает 1-2 % от общего веса стены над перемычкой, поэтому его можно посчитать поправочным коэффициентом 1.1.

Так, погонная расчетная нагрузка составляет:

Таким образом, для метрового проема кирпичной перегородки в полкирпича толщиной полная расчетная нагрузка равна: q = 157 кг/м.

Теперь подбор необходимого сечения. Для балки, лежащей на 2 опорах, максимальный изгибающий момент будет в середине балки:

Мmax = (q * 1 кв.м) / 8 = 19,6 кг/м

Для метрового проема шириной в полкирпича требуемый момент сопротивления составит:

где Ry — расчетное сопротивление стали равное 2100 кгс/ кв. см

Полученное значение делим на количество профилей, которые будем использовать при устройстве перемычки. Рациональнее использовать для кирпичных перегородок минимум 2 профиля. Wтреб = 0,47 куб.см. Далее в сортаменте выбираем тип профиля и находим значение большее, чем при расчете. Для метрового проема шириной для кирпичной перегородки в полкирпича толщиной достаточно 2 равнополочных уголка 28 * 28 * 3 мм. Опирание металлических перемычек на стенах должно быть не менее 250 мм.

Расчет перемычек для несущих кирпичных стен

Расчет перемычки для несущих стен почти не отличается от предыдущего расчета, только следует определить нагрузку на перемычку и выбрать правильную схему расчета. В случае, если перемычка является несущей балкой над проемом, можно рассчитать ее как балку на шарнирных опорах.

b — в данном случае будет в 2 кирпича, то есть 0,51 — 0,55 м.

h — кладку над перемычкой, которая будет нести нагрузку можно определить как h =L/2. Так, для полутораметрового проема длиной и шириной в 2 кирпича нагрузка составит 755,3 кг/м. Плиты перекрытия весят немало. Можно принимать их вес в пределах 800-1000 кг/кв.м. Пустотные плиты весят примерно 320 кг/кв.м дополнительно 100 кг/кв.м дадут утепление и стяжка. Так, с 6 м пустотными плитами перекрытия нагрузка составит 2400 кг/м. Погонная расчетная нагрузка составит 3167 кг/м. Максимальный изгибающий момент для перемычки, на которую влияет распределенная и сосредоточенная нагрузка, рассчитывается по формуле:

Мmax = (q * l 2 ) / 8 + (Q* l) / 4 = 1133,7 кг/м

Требуемый момент сопротивления: Wтреб = (1133,7 * 100)/ (2100 * 2) = 27,0 куб.см

Сделать перемычку можно из стальных горячекатаных уголков, неравнополочных или равнополочных, профильных труб. Для проема 1,5 м длиной и шириной в 2 кирпича 2 неравнополочных уголка 110*70*8 мм достаточно. Вместо 2 требуемых уголков можно применить 4 90*56*5,5. Опирание такой перемычки на стены должно быть не менее 250 мм. Изгибание:

f = (5 * q * L 4 ) / (384 * E * Iz), где

E — модуль упругости равен 2 * 10 10 кг/кв.м — для стали.

Iz — момент инерции, согласно сортаменту, по выбранному профилю.

Для перемычки из 2 уголков f = (5 * 3167 * 1,5 4 ) / (384 * 2 * 10 10 * 2 * 171,54 * 10 -8 ) = 0,003045 м. По требованиям «Нагрузки и воздействия» СНиП 2.01.07-85 максимальный прогиб для перемычек не должен быть больше 1/200 пролета. Согласно с нашим расчетом 150/200 = 0,75 см. Условие выдержано.

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 (Wтреб) и требуемый момент инерции ( Jтреб), 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.

Перемычки для усиления дверного проема: правила установки и расчета

Очень ответственным этапом при проектировании здания является расчет перемычки над дверным или оконным проемом. Для того чтобы выполнить эту задачу нужно заранее определить, какой именно тип укрепления будет использован в данном случае. Также важными показателями является примерная нагрузка, оказываемая сверху и габариты проема. Рассмотрим подробнее этот вопрос.

Предназначение перемычек

Для того чтобы понимать, насколько важно произвести правильный расчет дверной перемычки, нужно выяснить для чего она вообще нужна. Готовый проем с виду имеет обрамление из одного и того же материала, но если заглянуть глубже, становиться очевидным, что верхняя его часть имеет дополнительное укрепление, оно выглядит зачастую как поперечный элемент, заходящий вглубь кладки по бокам, это и есть перемычка. Ее устройство должно просчитываться в самом начале строительства.

Функции этого элемента трудно недооценить, к ним можно отнести следующие задачи:

  • Укрепление стеновой конструкции. Без усиления вся конструкция может завалиться, так как ей будет непросто выдержать колоссальную нагрузку при наличии пустоты снизу, особенно это актуально для несущих стен.
  • Формирование проема. Перемычка создает сам проем, так как является по сути его верхней частью, в кирпичных домах она даже может задавать его итоговую форму.
  • Создание основы для дальнейшего строительства. На данную конструкцию устанавливаются потолочные перекрытия и продолжение стены.

При необходимости в дальнейшем можно изменить форму проема, но важно учитывать расположение перемычки. Увеличить высоту проема в таком случае будет трудно. При расширении также придется продлевать укрепление в соответствии с новым проектом.

Укрепление стеновой конструкции — главная функция перемычки дверного проема

При строительстве дома одинаково важным является усиление проема в несущих стенах панельного, кирпичного, блокового или деревянного дома. Для этой цели могут применяться различные методы.

Основные разновидности

Для обустройства перемычки используются особо прочные материалы, они могут быть из той же категории, что и сама стена либо же кардинально отличаться от исходной конструкции. Главное условие – это обеспечение укрепления проема, а также равномерное распределение оказываемой нагрузки. Все это поможет откорректировать дальнейший расчет для конструкции в стене.

Для того чтобы укрепить проем в несущей стене панельного или любого другого дома могут использоваться такие материалы:

В зависимости от выбранного варианта установка перемычек над проемом отличается в технологическом плане. Также следует выделить в отдельную категорию кирпичные конструкции, их следует рассмотреть более подробно.

Основные разновидности перемычек для усиления дверного проема

Кирпичная

Кирпичная перемычка используется для обустройства проемов в несущей стене в домах из кирпича, обычно её применяют для небольших сооружений. Устройство такого типа конструкции основано на использовании особо прочного раствора, а также внедрении внутрь кладки металлических прутьев или труб.

Отличительная особенность данного типа конструкции – возможность создания эффектных арочных сводов. В этом случае кладка состоит из прямых и клиноподобных элементов. Швы должны располагаться перпендикулярно выставленному нижнему ярусу. Все стыки плотно заливаются раствором. Для того чтобы арка держала форму до полного высыхания раствора её дополнительно укрепляют деревянными распорками. Такая опалубка устанавливается заранее.

В форме арки возводится зачастую 2-3 ряда. Положение каждого из них определяется по специальному шаблону. Для корректировки отдельных элементов используют угольник и шнур. Равняться необходимо относительно центра и первого ряда.

Схема монтажа кирпичной перемычки

Железобетонная

Для усиления проема в несущей стене дома чаще всего используются железобетонные перемычки. Предварительно произведенный расчет позволяет определить какой именно элемент окажется наиболее подходящим в данном случае. Изготовить такое усиление проема можно непосредственно на месте, используя опалубку, арматуру и жидкий бетон.

Для ускорения процесса чаще всего применяются уже отлитые элементы. Для того чтобы закрепить их в несущей стене дополнительно рекомендуется использовать арматуру для укрепления боковин проема. Иными словами, металл закладывается на те участки, которые непосредственно контактируют с железобетонной деталью.

Основным требованием в этом случае является соблюдение правил установки. Перемычка должна полностью охватывать проем и заходить внутрь стенки примерно на 25 см. Точные требования определяются конкретным типом строения. Для каждого вида перемычки и его соотношения с шириной проема выведены особые стандарты.

В основном используются прямые изделия с металлическим наполнением. Однако, в отдельных случаях можно изготовить перемычку по заданному шаблону, которая будет повторять форму проема и при этом действовать, как усиление для несущей конструкции.

Схема выполнения железобетонной перемычки

Металлическая

Укрепить оконный или дверной проем с помощью бетона можно только при условии обязательного усиления несущей стены, некоторые дома можно оснастить более простыми металлическими конструкциями. Такие перемычки чаще всего представлены в виде уголкового профиля, они изготовляются из прочного металла, который способен выдержать давление и растяжение при огромной нагрузке на него. С помощью таких уголков очень удобно возводить усиление в кирпичной стене.

Для того чтобы установить такую деталь необходимо подогнать её под швы в кладке. По бокам стены необязательно усиливать арматурой. При этом достаточно завести уголок всего на 15-20 см вглубь стенки.

Сборные металлические перемычки могут использоваться практически для любых типов конструкций, их можно монтировать непосредственно на месте строительства, без осуществления предварительных расчетов.

Самый простой способ укрепления дверного проема — использование металлической перемычки

Расчет перемычки в стене

Точный расчет выполняется в процессе подготовки проекта. Для этого нужно учитывать специфику строительного материала, потенциальную нагрузку, оказываемую на проем и особенности самого сооружения. Основными параметрами для того чтобы произвести итоговый расчет усиления дверного проема в несущей стене являются:

  • прочность: 1,12 * сопротивление детали * сопротивление материала;
  • прогиб: нормативный момент * расчетная длина перемычки / (10 * момент инерции * модуль упругости материала) = 1/200;
  • нагрузка, в том числе от верхней кладки и перекрытий: толщина проема * ширину проема * высоту кладки * удельный вес материала;
  • момент сопротивления: расчетная нагрузка/8/расчетное сопротивление материала;
  • момент инерции: глубина опирания перемычки * момент инерции материала * расчетная длина детали / (10 * модуль упругости материала).

Расчет железобетонной перемычки в стене

Все параметры, необходимые для выполнения расчета следует находить по формулам в определенной последовательности. Данные для некоторых из них можно получить, проанализировав свойства используемых материалов и проектные данные для проема и дома в целом.

Опираясь на эти показатели можно получить итоговый результат, который и покажет все необходимые параметры для обустройства перемычки для проема несущей стенки дома. При соблюдении нормативов здание не будет проседать и будет вполне безопасным для его эксплуатации.

Рекомендуем посмотреть видео:

Читать еще:  Заливной утеплитель для стен
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector