Глубина опирания перемычек на кирпичную стену
Как подобрать железобетонные перемычки?
При возведении кирпичных стен неизбежно возникает необходимость установки над оконным проемом железобетонной перемычки. Они представляют собой железобетонные балки с различным сечением и длиной, изготовленные на заводе. Чтобы выбрать необходимый типоразмер изделия, необходимо произвести предварительные расчеты, которые будут учитывать такие данные как нагрузка на перемычку и ширина проема.
Сечение брусковых перемычек
Пример 1. Проем в кирпичной перегородке толщиной 120 мм размером 900 мм. Кладка в летних условиях.
Нагрузка на такую перемычку небольшая, для перегородок подходят три типа перемычек:
1ПБ10-1 (длиной 1030 мм), 1ПБ13-1 (длиной 1290 мм) и 1ПБ16-1 (длиной 1550 мм). Минимальная глубина опирания перемычки на стену 100 мм.
Определим длину перемычки: 900(проем) + 100(мин.опирание) + 100(мин.опирание) = 1100. Таким образом, нам подходит перемычка длиной 1290 мм марки 1ПБ13-1.
Пример 2. Самонесущая стена (перекрытие на нее не опирается) толщиной 250 мм, над проемом высота стены 900 мм, проем размером 1400 мм. Кладка в зимних условиях.
Так как ширина стены 250 мм, перемычек нужно две по ширине стены.
В зимних условиях на самонесущую перемычку берется нагрузка от высоты стены, равной расчетному пролету перемычки. Предварительно принимаем расчетный пролет равным 1400 + 2*100/3 = 1470 мм (здесь 100 мм – глубина опирания перемычки). По общепринятым правилам перевода распределенной нагрузки в сосредоточенную, положение сосредоточенной нагрузки будет в центре тяжести треугольника, т.е. на расстоянии 1/3 от края опоры. Отсюда деление глубины опирания на 3. Т.к. 1470 мм > 900 мм (высоты кладки над перемычкой), то в расчете будет участвовать величина 900мм.
Определим нагрузку на 1 погонный метр перемычки:
0,25*0,9*1,8*1,1/2 = 0,23 т/м = 230 кг/м (здесь 0,25 -ширина стены, 0,9-высота кладки над перемычкой, 1,8 т/м3 – вес кирпича, 1,1 – коэффициент надежности, 2 – количество перемычек), при этом собственный вес перемычки еще не был добавлен. С учетом того, что нужно будет учесть собственный вес перемычки, выберем нагрузку в таблице серии 300 кг/м. Выбираем перемычку с индексом 3(3Пб). Для этих перемычек минимальная глубина опирания 100 мм.
Определим наименьшую возможную длину перемычки: 1400 + 100 + 100 = 1600 мм.
Подбираем перемычку длиной 1940 мм 2ПБ19-3.
Нагрузка от собственного веса этой перемычки равна 81/1,94 = 42 кг/м(у нас в расчете запас 42 кг/м), таким образом, несущей способности 300 кг/м достаточно, чтобы выдержать нагрузку, равную 230 + 42 = 272 кг/м.
Пример 3. Несущая стена толщиной 380 мм с опиранием перекрытия пролетом 3 м с одной стороны, над проемом высота стены 900 мм, проем размером 1350 мм. Кладка в летних условиях.
Для этого варианта нужно подобрать две разные перемычки – несущую со стороны опирания перекрытия и менее мощную с другой стороны. Чем больше несущая способность перемычки, тем она дороже.
При кладке в летних условиях нагрузка от перемычки берется от 1/3 расчетного пролета перемычки. Но для несущей перемычки берется вся высота кладки – от верха перемычки до низа перекрытия, т.е. нагрузку будем рассчитывать от высоты 900 мм. А вот для ненесущей перемычки предварительно примем расчетный пролет равным 1350 + 2*100/3 = 1420 мм, тогда 1420/3 = 470 мм – высота кладки, от которой определим нагрузку для ненесущей перемычки.
Определим нагрузку на 1 погонный метр стены со стороны опирания перекрытия:
1,1*0,3*0,5*3 + 1,2*0,15*0,5*3 + 0,66*1,1*1,8*0,38*0,9 = 1,21 т/м = 1210 кг/м (здесь 1,1 и 1,2 – коэффициенты надежности, 0,3 – нагрузка от 1 кв. м перекрытия, 0,5*3 – половина пролета перекрытия, 0,15 – временная нагрузка, 0,66*1,1*1,8*0,38*0,9 – две трети нагрузки от веса стен, определяется как в примере 2). Ближайшая большая нагрузка в таблицах серии 2800 кг/м. Выбираем перемычку с индексом 27. Для этих перемычек минимальная глубина опирания 230 мм, ширина перемычки 250 мм.
Определим наименьшую возможную длину перемычки: 1350 + 230 + 230 = 1810 мм.
Подбираем перемычку длиной 1810 мм 5ПБ18-27. Нагрузка от веса этой перемычки равна 250/1,81 = 138 кг/м, итого нагрузка на перемычку 1210 + 138 = 1348 кг/м, что значительно меньше допустимой нагрузки 2800 кг/м – прочность обеспечена.
Нагрузка на 1 погонный метр стены со стороны, на которую перекрытие не опирается равна:
0,33*1,1*1,8*0,38*0,47 = 0,117 т/м = 117 кг/м (здесь 0,33 – 1/3 ширины стены). Ближайшая большая нагрузка 250 кг/м.
Выбираем перемычку с индексом 2, для нее глубина опирания 100 мм.
Определим наименьшую возможную длину перемычки: 1350 + 100 + 100 = 1550 мм.
Максимальная длина перемычек с индексом 2 равна 1480 мм, что меньше требуемой. Подбираем наиболее подходящую перемычку 2ПБ19-3 (длиной 1940 мм) или 3ПБ18-8 (длиной 1810 мм). Если добавить к полученной нагрузке 223 кг/м собственный вес любой из выбранных перемычек, мы убедимся, что их несущей способности достаточно.
Пример 4. Несущая стена толщиной 380 мм с опиранием перекрытия пролетом 6 м с одной стороны и 4,2 м с другой, над проемом высота стены 900 мм, проем размером 1200 мм. Кладка в зимних условиях.
В зимних условиях нагрузка берется от части стены, высота которой равна расчетному пролету перемычки. Т.к. ширина проема 1200 мм больше высоты стены над проемом 900 мм, то в расчете будет участвовать величина 900 мм.
Определим нагрузку на 1 погонный метр:
1,1*0,3*5,1 + 1,2*0,15*5,1 + 0,68 = 3,3 т/м = 3300 кг/м (здесь 1,1 и 1,2 – коэффициенты по надежности, 0,3 – собственный вес от 1 кв. м перекрытия, 5,1 = (6+4,2)/2 м – длина сбора нагрузки от перекрытия(на перемычку приходится только половина веса плиты), 0,15 – временная нагрузка(на плите у нас полезная нагрузка), 0,68 = 0,38*0,9*1,8*1,1 т/м – нагрузки от веса стены).
Подберем плитную перемычку. Нагрузка на нее без учета собственного веса 3300 кг/м.
Ближайшая большая нагрузка 7200 кг/м. Выбираем перемычку с индексом 71. Минимальная глубина опирания для таких перемычек 170 мм.
Определим длину перемычки: 1200 + 170 + 170 = 1540 мм. Подбираем плитную перемычку 3ПП16-71 длиной 1550 мм.
Узлы опирания несущих металлических балок на кирпичные стены.
● Проект зданий включает в себя процесс конструирования балочных перекрытий, связанный со множеством математических вычислений — расчёт монтажных соединений, компоновка опорных узлов балок, подбор сечений отдельных элементов, которые призваны обеспечивать работоспособность узлов.
● Выбор одного из представленных вариантов должен исходить из величины опорного давления под концом балки — т. е. опорная реакция является основополагающим фактором при выборе решения. Стальные балки перекрытия должны не просто быть уложены на несущие кирпичные стены, а должны опираться через железобетонные или стальные распределительные подушки. В число основных задач этих подушек входят:
— выравнивание давления под концами балок;
— предотвращение местного разрушения кирпичной кладки под опорными участками балок.
● Первые четыре узла (из шести) предполагают шарнирный способ опирания балок непосредственно на кирпичную стену через слой раствора толщиной в 15 мм. Опорное давление передаётся на кирпичную кладку через опорные металлические плиты толщиной 20 мм. Размеры опорных плит выбираются с таким расчётом, чтоб среднее давление под ними — т. е. на площади сжатия — не было больше величины расчётного сопротивления кирпичной кладки на жёстком цементном растворе. Несущая кирпичная стена должна быть выполнена из полнотелого кирпича с хорошими характеристиками по прочности.
• Если величина опорного давления превышает 10 тонн, то необходимая толщина железобетонной распределительной подушки уже должна составлять не менее 100 мм., причём сама подушка должна быть снабжена двумя армирующими сетками. В этом случае опорные узлы металлических балок должны быть обязательно жёсткими и категорически не допускается опирание балки перекрытий сразу на кирпичную стену. Руководством в этом вопросе являются требования СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции.
● Узел опирания №1 шарнирный. Толщина кирпичной стены b=380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,6 т. 
● Узел опирания №2 шарнирный. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=0,7-3,0 т. 
● Узел опирания №3 шарнирный. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=3,1-5,0 т. 
● Узел опирания №4 шарнирный. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=5,1-7,0 т. 
● Узел опирания №5 жёсткий. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=10,1-18,0 т. 
● Узел опирания №6 жёсткий. Толщина кирпичной стены b>380 мм. Предельное значение опорной реакции R=18,1-20,0 т. 
• Во всех узлах все фрикционные соединения элементов выполняются на анкерных болтах класса точности В, с классами прочности 5.8 и 8.8.
• Во всех узлах катеты всех угловых швов следует принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов. Минимальны значения указаны в таблице 38 СНиП II-23-81* Стальные конструкции.
