Подбор перемычек в кирпичных стенах

Перед тем как осуществить монтаж перемычек на кирпичные стены, необходимо понять некоторые важные нюансы. Во-первых, что такое перегородка и обязательно ли ее вообще использовать в строительстве?

Перемычкой считается элемент конструкции, который ложится над дверными и оконными проемами и несет нагрузку кирпичных стен. Если давление действует на кладку над проемами, то следует использовать железобетонные перегородки.

Когда воздействие отсутствует или нагрузка на кирпичи вне проема, то допустимо использовать не несущие железобетонные или кирпичные конструкции, обязательное условие – применение качественного раствора и арматуры между рядами кирпичей.

Нагрузка плиты ЖБ перекрытия на стену

Согласно регламенту СНиП, допускается чтобы плиты перекрытия опирались на стены по двум, трем или четырем сторонам. Выбор способа напрямую зависит не только от конструкции армирующего каркаса, но и разновидности изделий из железобетона. Например, для изделий марок ПБ допускается использование двух сторон опоры, тогда как ПК производятся для разных вариантов использования количества опор.

На 2 опоры

В этом случае опирание плиты перекрытия на стену происходит в двух местах. С учетом выполнения армирования в продольном направлении, изделие укладывают узкими сторонами.

На 3 опоры

Данный вариант подразумевает наличие трех точек опоры, то есть речь идет о П-образных пролетах, как правило расположенных в углах строений. Торцы плит для такого использования подвергаются усиленному армированию.

На 4 опоры

Как правило, ЖБИ подобного типа используют в сложных конструкциях, требующих чтобы оптимального распределения повышенных нагрузок, а также когда возводятся дополнительные надстройки. С учетом возможности опоры на 4 точки, армирование осуществляется по каждому из четырех торцов.

Арки и своды

Изогнутая перемычка из кирпича в виде арки или свода делается так же, как и кладка клинчатой конструкции. Швы от раствора в рядах должны располагаться перпендикулярно лицевой и нижней поверхностям арочной конструкции. Расположение швов должно быть клиновым, а по ширине швы должны быть широкими вверху, и сужающимися книзу, при этом все швы необходимо заполнять полностью, не оставляя воздушных пустот.

Верхняя часть свода бетонируется слоем раствора не меньше ¼ толщины кирпича, то есть, около 3–4 см. Контроль кладки и ровность растворных швов необходимо постоянно контролировать при помощи обычного отвеса и строительного шнура как по вертикали, так и по горизонтали. Опалубка делается разборной, и ее демонтаж не должен мешать самой конструкции арочной перемычки или своду. Разборка опалубки производится через 7–10 суток, то есть, после полного набора начальной прочности цементным раствором.

Более широкий подбор перемычек в кирпичных стенах можно осуществить, включив в перечень ЖБИ сборной конструкции, которые изготавливаются в промышленных условиях, и поэтому обладают заранее заложенными высокими прочностными характеристиками. Строительная перегородка из таких изделий может быть брускового типа с шириной опирания до 25 см (балки ПБ), в виде ж/б балки с выносной четвертью для опирания (балки ПГ), в виде узких бетонных плит шириной более 25 см (плиты марки ПП) и фасадные конструкции (ПФ плиты) для обустройства перекрытия четвертями. Как фасадный элемент опирания плиты ПФ позиционируют себя более практичными, но требуют дополнительного декорирования, особенно, если плиты укладываются на кирпичные стены.

Железобетонные элементы опирания нужно подбирать на проемы с арматурными конструкциями с Ø прутьев 0,4–0,6 см, и изготовленных из тяжелого бетона марки не ниже M 250. Степень нагрузки и глубина опирания классифицируют ж/б элементы на несущие (выдерживают дополнительные нагрузки, кроме веса кирпичной кладки) и ненесущие (выдерживают только вес собственно кладки и свой вес). Расчетная глубина опирания на стену, выложенную из кирпича ≤ 250 мм, опирание на внутренние перегородки ≤ 200 мм.

Перемычки из металла – преимущества и расчет

Существуют строительные конструкции, в которых обустроить сборные или кирпичные перемычки невозможно. В таких объектах идеально подходит перемычка металлическая, которой можно придать любую форму на месте или заранее. К тому же, применение металлических опорных элементов имеет множество своих преимуществ. Например, не нужно ждать, пока раствор наберет расчетную прочность, чтобы продолжать строительство – на металлическую перемычку можно нагружать вес остальной недостроенной конструкции сразу. Высокая скорость сборки – еще одно явное преимущество, как прочность и надежность. Для металлических элементов не нужно проводить предварительные расчеты на несущие нагрузки и глубину опирания: проводятся только расчеты на минимальное опирание перемычек на кирпичную стену с тем, чтобы конструкция не прогнулась. Но и этих вычислений и подбора конфигурации перемычки можно избежать, если использовать для перекрытия проемов двутавры или швеллера.

Читать еще: Имитация кирпичной стены своими руками из шпаклевки

Расчет перемычки из металла на прочность ведется по таким критериям:

M_p — переменная величина, зависящая от длины перекрытия и нагрузки на него;
W — сопротивление стальной конструкции, величина справочная;
R — сопротивление металла.

Величина изгиба металлической перемычки: М_hxL/(10xExI)=1/200;

M_h — переменная, зависящая от длины перекрытия и нагрузки на него;
L — длина перемычки;
I — инерционный момент;
Е — модуль упругости металла;
1/200 — предельный изгиб.

Как рассчитать перемычки для проемов окон и дверей — точный и упрощенный расчет

О том, как подобрать перемычки для кирпичных стен, будет рассказано ниже, и главное условие для выбора надежной металлической конструкции перемычки — точный расчет нагрузки от стены из кирпича на 1 погонный метр перемычки. Возьмем практический пример расчета перемычки для двери и окна (стены из кирпича):

Допустим, дверной проем имеет толщину 25 см (0,25 м) для кирпичной стены в один кирпич. Кладка над перемычкой будет продолжена на высоту 90 см (0,9 м) при ширине дверного проема 100 см (1 метр). Для подбора размеров и конструкции стальной перемычки нужно рассчитать нагрузку от верхней кладки на 1 погонный метр перекрытия.

Справка: удельная масса кирпича — 1800 кг/м 3 : q=0,25×0,9×1,8×1=410 кг/м.

Q — несущая нагрузка;
L — длина перекрытия;
200 — глубина опирания;
M_р = 650 кг/м;
L = 1000+2×200/3=113 см;
M_p = 73 кН/см.

Сопротивление по прочности: W=65/(1,12×21)=2,76 см 3 .

Инерционный момент: I = 200 М_нxL/(10xЕ)=7,85 см 4 .

Более простой метод расчета нагрузки на один погонный метр перемычки можно представить формулой: Q₁ = PxBxH;

P (кг/м 3 ) — плотность строительного материала перекрытия плюс плотность раствора. Справочная информация: раствора на цементе ≤ 2200, плотность кирпича без пустот ≤ 1900; плотность кирпича с пустотами ≤ 1450;
B (м) — ширина кирпичной стены;
H (м) — высота кирпичной кладки над перемычкой.

Расчет сопротивления по прочности и инерционного момента проводится по формуле: Q₂=NxP;

N — количество профиля для перекрытия;
P — масса перемычки на один погонный метр стального профиля (справочная величина).

Нагрузка на один погонный метр перекрытия составит: Q=1,1xР;

где 1,1 – постоянный коэффициент.

Для расчета сечения металлической балки, опирающейся на две точки опоры, предельный изгибающий момент находится по центру: М_max = (Qx1 м 2 )/8=19,6 кг/м;

Если отталкиваться от ширины проема в 1 метр, то сопротивление по прочности будет равным: W_треб=М_max/R_y=0,933 см 3 ;

где R_y — справочная величина, сопротивление металла ≤ 2100 кгс/см 2 .

Результат нужно разделить на количество металлических профилей в перемычке — их должно быть не менее двух. Следующий шаг — выбор типа профиля по значению, большему на 1,1, чем полученное при расчетах. Для условий, описанных выше (длина проема – 1 метр, ширина — полкирпича) хватит двух стальных уголков с одинаковыми сторонами размером 28x28x3 мм. Глубина опирания металлических уголков на стены — ≤ 250 мм.

При расчете параметров перемычек для несущих кирпичных стен используются почти такие же методики, за исключением вычисления нагрузки на перемычку и выбора требуемой расчетной схемы. Если перемычка одновременно служит как несущая балка над дверным или оконным проемом, то ее расчет можно выполнить ее как расчет для балки на шарнирах.

B (м) — ширина кирпичной стены, для нашего варианта — два кирпича, или 510 мм;
H (м) — высота кирпичной кладки над перемычкой, нагрузка на которую рассчитывается, как H=L/2. Например, при длине проема в полтора метра и ширине в два кирпича нагрузка на перемычку будет равна 755,3 кг/м. Для плит перекрытия средний удельный вес принимается в диапазоне 800-1000 кг/м 2 . Плиты с круглыми пустотными отверстиями имеют удельную массу ≤ 320 кг/м 2 , плюс добавочный вес от теплоизоляции и цементной стяжки — около дополнительно 100 кг/м 2 .

Читать еще: Нужен ли армопояс для кирпичного дома?

Предельный изгибающий момент для металлической перемычки с сосредоточенной и равномерно распределенной нагрузкой вычисляется по следующей формуле: М_max=(Qxl 2 )/8+(Qxl)/4=1133,7 кг/м. Сопротивление по прочности: W_треб=(1133,7×100)/(2100×2)=27 см 3 .

Материал для металлической перемычки может быть разным : стальной уголок горячего проката , разнополочные или равнополочные металлические уголки , профильные шовные и бесшовные трубы , но чаще всего используют б / у швеллер . Его можно найти или купить дешево и он удобнее в монтаже .

При длине дверного или оконного проема в 1,5 метра, и ширине проема в два кирпича достаточно использовать пару стальных уголков с разным размером полок, например, 110x70x8 мм. Вместо этих изделий можно использовать уголки другого размера, например, 490 x 56 x 55. Глубина опирания металлических уголков на стены — ≤ 250 мм.

Изгибающий момент рассчитывается по формуле: F=(5xQxL4)/(384xExI_z);

E — модуль упругости для стальных элементов со значением 2×1010 кг/м 2 ;
I_z — инерционный момент.

Для стальной перемычки, собранной из двух металлических уголков, изгибающий момент F = (5x3167x1,54)/(384x2x1010x2x171,54×10–8) = 0,003045 метра.

Согласно требований СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» максимальная величина изгиба для металлических перемычек не должна превышать 1/200 длины перегородки. По результатам примеров расчетов, приведенных выше, это значение равняется 150/200=0,75 см, что означает пригодность перемычки, выбранной с такими параметрами.

Выбор конструкции

Чаще всего над оконными, дверными проемами в кирпичном доме применяют готовые заводские железобетонные элементы — это типичная серия 1.038.1-1 или 1.225-2 (для больших пролетов). Для перемычек в кирпичных стенах используют армированные монолитные элементы из железобетона, металлические балки. Подбор перемычек проводят, ориентируясь на размеры самого пролета и степень нагрузки на стену в доме.

Серия железобетонных перемычек 1.038.1-1:

Для стен, на которые опирается перекрытие.
Для самонесущих стен.
В кирпичных стенах, толщина которых 120 мм.

Как расшифровывается 2ПБ18-8?

ПБ — маркировка изделия. Это элементы брусковые, которые бывают 120 мм и 150 мм в ширину. Их покупают по несколько штук, в зависимости от ширины стен, толщины самых перемычек. Также бывают конструкции марки ПП — плитные перемычки. Их ширина 380 мм либо 510 мм. С их помощью перекрытие проемов по ширине происходит полностью.

2 — обозначает размеры сечения элемента. 1ПБ имеет сечение 120 мм.на 65 мм;

2ПБ — 120 мм на 140 мм;

3ПБ — 120 мм на 220 мм;

4ПБ — 120 мм на 290 мм;

5ПБ — 250 мм на 220 мм.

Это расчет перемычек только брусковых, для плитных элементов есть своя градация.

18 — зашифрованная длина объекта — 1810 мм. Учитывая глубину опирания на стену с 2 сторон по 100 мм, этот элемент можно использовать для проема с максимальной шириной в 1610 мм.

8 — максимально возможная нагрузка для данной перемычки. В данном случае — это 8 кг/м. Такой элемент прекрасно справится с самонесущей стеной. Номер 1 — только для перегородок, с 27-го номера — это элементы для стен, на которые опираются перекрытия.

Для упрощения подбора нужной перемычки все они имеют свои обозначения (например, 2ПБ18-8), которые приведены в виде таблиц, где указаны важные характеристики — размеры, длина, вес, максимально возможная нагрузка на конструкцию.

Узлы опирания

Узел опирания плиты перекрытия на кирпичную стену представляет собой капитальный элемент постройки для ее прочной фиксации.

При создании узла необходимо соблюдать следующие условия:

при помощи сварки армирующие стержни плит и армопояса жестко соединяются между собой;
чтобы снизить теплопотери, используют специальные вкладыши, которыми закрывают пустые отверстия;
теплоизоляцию выполняют между перекрытием и кладкой;
торцы плиты к кладке примыкать вплотную не должны.

Для изготовления опорного элемента при достижении отметки низа потолка здания кладку производят только с наружной стороны, чтобы образовалась ниша для плиты. Дополнительно следует учесть такие рекомендации:

Если изделие монтируется на полкирпича (12 см), то для ниши добавляют 1 см. Это делают, чтобы перекрывающий элемент не упирался в слой кирпича.
На кирпич укладывают цементно-песчаную смесь, по качеству совпадающую с раствором для кладки.
Торцевые пустоты наглухо закрывают бетонными вкладышами, чтобы перекрытие не разрушалось при дальнейшем возведении стены сверху.

Читать еще: Опирание ригеля на кирпичную стену

В условиях строительной площадки, если отсутствуют заводские вкладыши-заглушки, применяют бетон М200 для заполнения пустот.

Для боковых опор нет жестких норм. Но в том случае, когда опирание происходит на боковую (длинную) сторону, следят за тем, чтобы нагрузка не попала на первую пустоту. Это может вызвать трещины и разрушение перекрытия.

Глубина заведения на стены

Все перекрытия, независимо от способа монтажа, можно укладывать на фундамент или несущие стены из кирпича, ж/б панелей, газобетона или пеноблоков.

Важно знать, на сколько можно опирать пустотное железобетонное изделие. Эта глубина зависит от материала, из которого возведены несущие конструкции:

кирпичные – от 9 до 12 см;
панельные – от 5 до 9 см;
газобетонные или пеноблочные – от 12 до 25 см.

Несоблюдение рекомендованной глубины укладки, чревато разрушением стен, из-за неправильно распределенных нагрузок. Недостаточная глубина приводит к раскрашиванию внутреннего слоя кладки и штукатурки, или к растрескиванию панелей. Излишнее расстояние, занятое под опору, приведет к разрушению внешней части стены.

Схема правильного и неправильного узла опирания на кирпичную стену:

Выдержка из СНИП

СП «Крупнопанельные конструктивные системы. Правила проектирования»

4.3.17 Глубину опирания сборных плит сплошного сечения на бетонные и железобетонные стены в зависимости от характера их опирания принимают не менее:

40 мм ― при опирании по контуру, а также двум длинным и одной короткой сторонам;
50 мм ― по двум сторонам и пролете 4,2 м и менее, а также по двум коротким и одной длинной сторонам;
70 мм ― по двум сторонам и пролете более 4,2 м.

Опирание многопустотных плит безопалубочного формования на стеновые панели производится по двум сторонам, то есть по балочной схеме с глубиной опирания не менее 80 мм для плит высотой 220 мм и менее, и не менее 100 мм для плит высотой более 220 мм.

Во всех случаях максимальная глубина опирания многопустотных плит безопалубочного формования принимается не более 150 мм.

Опирание по трем и более сторонам многопустотных плит безопалубочного формования (заведение продольной стороны плит в стены) не допускается.

Монтаж перекрытия в зданиях из пенобетона и газобетона

При укладывании пустотных плит перекрытия на основу из пенобетона необходимо учитывать его плотность. Она должна быть не ниже D500. Рекомендуется использование обычных пустоных плит. Но укладывать их нужно обязательно не на сами пеноблоки, а на кольцевой армированный пояс (армопояс).

При использовании бетонного перекрытия обязательным является устройство кольцевого армированного пояса.

Если опирание плиты на стену из ячеистого бетона не достигает 250 мм, применяется распределительный пояс. Он укладывается на всю длину опирания перекрытия. Делается из монолитного железобетона или выложенного в три ряда полнотелого кирпича, который армируются кладочной сеткой. Толщина такого пояса должна быть минимум 120 мм. Ширина должна равняться 250 мм. Глубину опирания следует соблюдать такой, как при постройке кирпичных домов, то есть минимальное расстояние должно быть 120 мм. В тандеме с плитами перекрытия такой пояс создает жесткую конструкцию, которая повышает сопротивляемость постройки аварийным воздействиям, температурным и усадочным деформациям.
Если ширина опирания более 120 мм, то распределительный пояс применять не обязательно. Достаточен будет армопояс из кольцевого анкера по внешнему периметру всех плит перекрытия.

При использовании в строительстве дома газосиликатных блоков, или, как их еще называют, газобеона, нужно учесть, что этот материал при всем своем сходстве с пенобетоном имеет меньшую плотность и теплопроводность при равной прочности. А если увеличить его плотность до плотности пенобетона, то он будет прочнее. И тем не менее рекомендации по укладыванию пустотных плит перекрытия будут теми же, что и для зданий из пенобетона. Глубина опирания рекомендуется такая же, как для зданий из кирпича: до 120 мм.