Расчет металлической перемычки

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.

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.

О перемычках и их видах

Для начала давайте разберемся с тем, что такое перемычка. Это архитектурная деталь, которая устанавливается или наращивается на месте оконного или дверного перекрытия. Предназначение этой детали практически раскрыто – удержать слои кирпичной кладки от смещения в проем и, следовательно, всю стену от возможного разрушения.

Виды перемычек в кирпичных стенах:

• Сборные железобетонные элементы, устанавливаются при значительной нагрузке на проемы с целью возведения второго этажа, либо при применении тяжелых конструктивных решений в проекте;
• При небольшой нагрузке используются облегченные конструкции с применением металла. При этом можно использовать как арматуру, так и уголки и даже швеллер. Не отстают от требований строителей и производители, которые предлагают изделия, такие как кирпичные перемычки Baut, позволяющие провести кладку слоя кирпичей как горизонтально, так и вертикально;

Кирпичные перемычки Baut – надежное укрепление конструкции

• Отдельного рассмотрения заслуживает арочная кладка, которая является и перемычкой и элементом декорирования фасада. Техника, которая требует специальных строительных «лекал» и определенных навыков, хотя навыки приходят очень быстро, а в результате получается очень привлекательная форма, возведенная своими руками.

Железобетонные изделия в работе

Тяжелые перемычки, это, как правило, заводские изделия, которые монтируются на месте с помощью подъемных устройств, например кранов.

В этой линейке изделий существует своя градация, имеются:

• Брусковые перемычки;
• Балочные аналоги;
• Плитные изделия с шириной более 25 см;
• Фасадные железобетонные конструкции.

Кроме того существуют изделия несущие и ненесущие. Все различие будет состоять в том, что несущие обладают большей прочностью и способны выдерживать нагрузки второго этажа, или приравненные к ним, при том, что сама стена будет несущей.

Ненесущие изделия выдерживают себя любимых и несколько кладок кирпича до крыши. Естественно, что цена ненесущих перемычек будет ниже.

Кроме этого есть общие условия по изготовлению и монтажу, приемлемые для всего ряда изделий:

• Во всех изделиях имеется сварной металлический каркас представленный арматурой и тяжелая смесь бетона;
• Монтаж перемычек на кирпичные стены осуществляется только в том случае, если подготовленные места укладки находятся на одном уровне. В этом случае на стены укладывается раствор и с помощью крана перемычки водружаются на стационарные места, после чего снова проверяется горизонтальность укладки строительным уровнем.

Изделия могут быть различной формы.

К сведению!
Если вы выставляете перемычку из нескольких элементов, они должны быть уложены в одном положении, до достижения необходимой ширины пролета.
Это связано с тем, что разные грани изделия могут по-разному реагировать на нагрузку, при возведении же серьезной несущей конструкции дальнейшее поведение балок трудно предсказать.
И еще, существуют прописанные нормы СНиП на опирание перемычек на кирпичную стену.
Это важно, так как уменьшение этих параметров может привести к катастрофическим последствиям.
Так вот на сплошную стену перегородка заходит на глубину 25 см, на кирпичную перегородку между окнами – на 20 см.

• Конечно, допускается монтаж перемычек на кирпичные стены методом наращивания конструкции самостоятельно, на месте. В этом случае вам понадобится опалубка, которая представляет собой короб. При этом нижняя часть, или дно, полностью повторяет площадь проема, она прибивается к боковым частям, которые заходят на 20-25 см в конструкцию стены или перемычки (вспоминаем рекомендации СНиП).
  Сбоку конструкцию можно ограничить элементами кирпичной кладки. Для более четкого прилегания доски к стене, на слое подвязки в стене монтируются кирпичи так, чтобы с лицевой и внутренней стороны кирпич на половину выступать из общего ансамбля.
  То же делается и на следующей стене. При этом опалубка имеет естественные выступы для установки, доска будет стоять ровно, сверху набиваются планки, для того чтобы цементом не повело конструкцию, а снизу выставляются кирпичи, для удержания дна короба.
  В сам короб закладывается металлическая конструкция и заливается цементным раствором. Для более крепкой сцепки прутья арматуры можно завести в стыковочный слой раствора, бокового ограничителя (то есть, между кирпичами).
  И еще одна деталь. После того, как доморощенная балка выстоится боковые кирпичи можно аккуратно срезать болгаркой, а можно использовать для подвязки элементов декора окна.

Металл для поддержки

Очень часто, особенно при возведении одноэтажных строений, либо небольших дачных домиков, необходимость в тяжелых, железобетонных конструкциях отпадает. В этом случае подбор перемычек в кирпичных стенах осуществляется среди готовых металлических изделий.

В ход могут пойти и просто прутья арматуры, и металлический уголок, и швеллер, даже простые полосы металла неплохо справятся с этой задачей. Существует еще одно преимущество металлических подпорок – они очень быстро монтируются.

Но существует одно но. Необходимо провести расчет перемычки для кирпичных стен. Так как возможно со временем прогиб конструкции, что в свою очередь может заклинить или вообще разрушить установленное окно.

По уже не раз упомянутым СНиП, существуют достаточно жесткие критерии изгибов материала, которые допускаются. Металлические опоры должны прогибаться не более чем на 1/200 своей длины.

Совет!
Для проведения расчетов подбора материала в каждом конкретном случае существует методика, достаточно последовательно описанная во все тех же СНиП, ориентируйтесь на них, вы сможете провести расчет на возможности материала.

И о кирпиче

Не обязательно прибегать к установке железобетонных и металлических перемычек. Особенно это касается одноэтажных, небольших строений, дачных домиков и тому подобных строений.

Можно сотворить перемычку и с помощью обычного кирпича, при этом не имеет особого значения, какой кирпич вы используете для возведения стен. Это может быть и строительный кирпич и двойной силикатный кирпич М 150, перемычка будет сделана из того же, но одинарного кирпича.

Инструкция возведения предполагает следующие этапы:

• Возведение опалубки. В данном случае допускается упрощенная опалубка. Неплохо зарекомендовала себя конструкция, состоящая из двух видов труб разного диаметра.

Технология достаточно проста. В кладке оставляют борозды под трубы диаметра 48 мм. Сами же опоры это трубы диаметром 60 мм, в них вставляются обрезки трубы в 48 мм, при установке труба 60 подбирается под периметр окна, а отрезки 48 мм разводятся и заходят в подготовленные пазы в кладке.

Далее устанавливаются доски, на которых и будет возводиться вся конструкция, при этом верхняя часть доски выходит на один уровень с кирпичной кладкой.

Для нешироких дачных стен, можно выставить на столбики кирпичей, в оконном проеме, деревянную доску и осуществлять кладку кирпичей на ней;

• Далее осуществляется непосредственно кладка, в которой присутствуют некоторые технические нюансы достойные описания. Хотя для работ применяется обычный глиняный кирпич, но его кладка будет несколько отличаться от обычной кладки кирпича.
  Есть две техники названные клинчатой и лучковой. Они очень похожи между собой по укладке, но в первом случае кладка напоминает по внешнему виду клин между двумя параллельными линиями, во втором случае этот клин расположен между дугами, что внешне смотрится более интересно.
  В обоих случаях кирпич заводится с двух сторон от пятки к клину, количество кирпичей в конструкции нечетное.

Фото лучкового вида кладки.

Интересно знать!
При строительстве такого перекрытия в местах стыковок с конструкцией стены формируют так называемые пятки, это опоры для кирпича с подрезанным краем.
Сами кирпичи, от пятки до замка, устанавливаются с увеличением слоя раствора от 5 мм в нижней части до 25 мм в верхней, с обязательным плотным заполнением швов.
Замок – это тот же кирпич, который выставляется строго вертикально и является запирающим для двух дуг конструкции.

И еще!
Место замка определяется строго в середине набираемой перемычки с помощью обычного отвеса.
Для проемов более 2 метров, данный тип кладки не допускается.

Отдельно об арках

Арки – это поэзия кирпичных стен.

Здесь, технологии чем-то похожи на укладку уже описанных клинчатой и лучковой методик, но есть особенности:

• В данном случае сама опора делается в виде арки с необходимым радиусом кривизны. С этой целью можно использовать дерево, соорудив из него такой каркас, который прекрасно создаст изгиб необходимого радиуса кривизны. Единственное на что следует обратить внимание, это на то, чтобы тяжелый кирпич не подмял, и не деформировал дерево, а для этого сооружается усиление, в виде дополнительных ребер жесткости ;
• Укладка начинается с ровной горизонтальной поверхности стены с производством швов, позволяющих вести всю конструкцию арки с некоторым углом разворота, при этом нагрузка будет распределяться достаточно равномерно;
• Каждый кирпич должен устанавливаться на свое место с проверкой уровня укладки угольником и уже описанной толщиной швов;
• Запирательный кирпич устанавливается строго вертикально, замыкая всю конструкцию, также замком.

Для полной наглядности.

Обратите внимание!
При снятии опалубки кирпичи несколько опускаются вниз, и особенностью конструкции является то, что она при этом заклинивает сама себя.

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:

1. Вес деталей перемычки, а также собранной целиком конструкции в целом.
2. Вес будущей стены, возводимой над оконной выемкой.
3. 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).
4. 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.

Виды конструкций

Трудно найти помещение без окон и дверей. Но и окна, и двери, несмотря на свою важность, полезность, функциональность, — проблемные зоны для работников. Их установка требует наличия специально подготовленных проемов. Если речь идет об обычной стене, тогда кирпичи устанавливают рядами, нагрузка равномерная. В стене, где планируются окна либо дверь, требуется монтаж перемычек, которые уберегут стену от обрушения. При этом нагрузка на перемычку высокая — 1 куб.м кирпича вместе с раствором весит в среднем около 2 т.

Перемычки в кирпичных стенах бывают нескольких разновидностей:

Установка стальных перемычек в несущих стенах и в перегородках.

1. Металлические перемычки — облегченные сооружения, используемые при небольших нагрузках. Это может быть арматура, уголок, швеллер.
2. Кирпичные перемычки фирмы «Baut». С их помощью кладку кирпичей можно проводить горизонтально и вертикально.
3. Арочная кладка. Такое устройство — одновременно перемычка и составляющая фасадного декора. Ее установка требует специальных инструментов и навыков работы.
4. Железобетонное устройство сборного характера. Подобные элементы устанавливают при большой нагрузке на проемы. Зачастую это возведение 2 этажа, использование непростых конструкций в проекте.

Железобетонные перемычки могут быть разного вида:

Перемычки в кирпичных стенах также разделяют на несущие и ненесущие конструкции. Несущие элементы — высокопрочные изделия, способные выдерживать немалые нагрузки. Чаще всего их устанавливают при строительстве 2 этажа, на несущие кирпичные стены. Ненесущие элементы — способны выдержать кроме себя еще несколько рядов кирпича.

Общие требования к железобетонным перемычкам:

1. Обязательное наличие сварного арматурного каркаса и смеси бетона.
2. Сооружение подобных конструкций осуществляют только на горизонтальные, подготовленные места.
3. Согласно нормам СНиП перегородка на сплошную стену должна заходить на 25 см; а минимальное значение в кирпичной перегородке между окнами — 20 см.
4. Установку многоэлементных перемычек важно осуществлять в одном положении, до получения необходимой ширины пролета.

Железобетонные

Монтаж железобетонных перемычек выполняется с целью усиления проемов в несущих стенах. Перед выполнением работ производятся необходимые расчеты, по которым осуществляется подбор соответствующих типов перемычек. Монтажные работы выполняются в соответствии с рекомендованными правилами их установки (СНиП). Железобетонные конструкции устанавливаются на цементный раствор, глубина их опирания на каждом краю равна 25 см. Подгонять размер изделий с помощью резки не допускается. Если стена имеет большую толщину, проем перекрывается несколькими брусковыми перемычками. Их укладывают параллельно друг к другу.

Перемычки из кирпича

Перемычки кирпичные являются не только конструктивным, но и интересным архитектурным элементом здания. Нами было уже сказано, что их можно применять только там, где нет опирания плит перекрытия. Что касается проёмов шириной более двух метров, на которых перемычки из кирпича обычно не делают, то тут есть отличный выход из ситуации.

Консоли навесные с хомутами

Не так давно на отечественном рынке стройматериалов появились металлические консоли для устройства кирпичных перемычек. Как они выглядят, вы можете видеть на фото сверху. Консоли обычно используют при облицовке здания кирпичом.

Их монтируют к основной стене по верху проёма, а между собой соединяют полкой. С неё свисают хомуты, которые закладываются в вертикальные швы между кирпичами, и фактически армируют всю конструкцию. Консоли увеличивают прочность перемычки, и принимают на себя вес вышележащей кладки, что позволяет перекрыть и проём любой ширины.

Широкий проём, перекрытый кирпичом по навесным консолям

Это пока ещё новая технология, и думаем, что в маленьких городах и населённых пунктах, такие консоли не всегда найдёшь. Поэтому традиционные варианты устройства кирпичных перемычек пока ещё никто не отменял.

Конструкции кирпичных перемычек

Существует всего четыре варианта кирпичных перемычек, отличающихся по форме. Среди них рядовые и арочные перемычки, среди которых различают клинчатые, лучковые и сводчатые. Возведение рядовых и арочных конструкций имеет принципиальные различия.

Основные виды перемычек из кирпича: 1-рядовая, 2-клинчатая, 3-лучковая, 4-сводчатая

Особенности рядовых перемычек

Самые простые конструктивно — это перемычки рядовые. Они выкладываются из одинарного полнотелого кирпича — иногда высотой в пять-шесть горизонтальных рядов. Для устройства такой перемычки требуется соорудить опалубку, подпираемую временными стойками.

Рядовая перемычка на узком проёме

Выглядит это примерно так. На дно опалубки выкладывают слой раствора и утапливают в нём три арматурины диаметром 6 мм. Длина стержней должна быть такой, чтобы была возможность оставить свободные концы. Это нужно для того, чтобы ими можно было обогнуть ближайшие кирпичи в проёме.

Обустройство рядовой перемычки в опалубке

Как и в случае с навесными консолями, для этого можно приобрести готовую систему армирования перемычек. Состоит она из рамок, арматурных прутов и соединительных деталей с треугольными зубьями, загнутыми под 45 градусов. Они расположены в шахматном порядке, что даёт возможность качественно зафиксировать пруток.

Система армирования перемычек BAUT

Сама арматура оцинкована, что исключает возможность коррозии металла. Рамки предназначаются для того, чтобы можно было по своему усмотрению расширить армируемую площадь — это уже зависит от толщины стеновой кладки.

Кирпичные арки в проёме

Данный вид перемычек интересен уже тем, что выкладывают их из кирпича, имеющего форму клина. То есть, в сечении он представляет собой не прямоугольник, а трапецию. Как он выглядит, и какие имеет размеры, можно видеть на представленном фото.

Особых размерных вариаций тут нет — бывает только, что ширина более узкой стороны составляет не 45, а 55 мм. Как видите, клиновой кирпич отличается от кирпича обычного практически по всем параметрам.

Форма и размеры клинового кирпича

Выкладывают его тоже по опалубке — только это не прямая конструкция, а криволинейный шаблон, благодаря которому перемычка примет заданную форму. Кирпичи укладывают по разметке, на узкий торец. Разметка по шаблону делается для того, чтобы рассчитать количество клинышков так, чтобы их получилось нечётное количество.

Круглая арка над окном

Естественно, при этом нужно учитывать толщину швов. Они получаются разной толщины: снизу 0,5 см, сверху 2,5 см. Укладку кирпичей начинают от краёв перемычки к центру, с небольшим наклоном для создания распора. Благодаря клиновидной форме кирпича, из него очень удобно выкладывать арки различного типа.

Так как при их выкладке кирпич располагается вертикально, то ряды в кладке считают не как обычно, а по горизонтали. Нечётное количество элементов нужно для симметрии: по бокам одинаковые дуги – и один центральный (замковый) клин.

Арочные перемычки, вкупе с соответствующим обрамлением, необыкновенно украшают фасад

Очень важно, чтобы при ведении кладки швы заполнялись полностью, а иначе в перемычке может произойти сдвиг элементов, что сильно снизит прочность конструкции. Напоследок заметим, что для качественного возведения кирпичных перемычек нужна не просто инструкция в теории, а хороший мастер-класс.