Перемычки для оконных и дверных проёмов: расчёт, изготовление своими руками

Перемычки для оконных и дверных проёмов: расчёт, изготовление своими руками

Устройство проёмов — довольно щекотливая тема, об этот камень споткнулся в своей практике не один строитель. Сегодня мы поделимся информацией о том, как рассчитывать и монтировать перемычки оконных и дверных проёмов в зависимости от типа и материала стен.

Виды железобетонных перемычек.

Прежде чем приступить к расчетам, давайте немного ознакомимся с видами самих перемычек. Чтобы понимать, какие варианты вам доступны, следует открыть сайт любого производителя ЖБИ и посмотреть, какие виды перемычек железобетонных присутствуют в их номенклатуре. Перейдя по ссылке, вы увидите длинный список типоразмеров с их характеристиками. Чтобы научиться быстро ориентироваться в нем, следует научиться расшифровывать маркировку. Сделаем это на примере перемычки 2ПБ 16-2:

• 2ПБ – эта часть маркировки означает принадлежность изделия к какому-то виду и типу сечения. В данном случае – перемычка брусковая второго типа сечения.
  • Брусковые перемычки (ПБ) могут иметь ширину 120 или 250 мм, что делает необходимым использование сразу нескольких изделий в случаях, когда толщина перегородки превышает 120 мм. Производят также плитные перемычки (ПП), ширина которых бывает 380 и 510 мм.
  • Второй тип сечения (2ПБ) имеет размеры 120х140 мм. Другие типы имеют следующие габариты: 1ПБ – 120х65 мм, 3ПБ – 120х220 мм, 4ПБ – 120х290 мм, 5ПБ – 50х220 мм.
• 16 – эта часть шифра говорит о длине изделия, которая равняется 1550 мм. Размер выражен в дециметрах и округлен.
• 2 – последняя цифра условного обозначения означает нагрузку, на прием которой рассчитана перемычка. В данном случае это 200 кг/м. Приблизительно понимать эти данные следует так: перемычки с индексом нагрузки 1 обычно используют для перегородок; индекс 8, говорит о том, что такие изделия с легкостью справляются с самонесущими стенами; индексом 27 обладают перемычки, применяемые в стенах, на которые опираются перекрытия.

Теперь, зная разнообразие железобетонных перемычек, можно переходить непосредственно к расчету.

Перегородка из кирпича

Опалубка будет удерживаться непосредственно на кладке, при ее демонтаже выступающие камни стесывают. Если ширина проема больше 1,5 м, то короб ложится на деревянные кружала, установленные на ребро. Помимо деревянной конструкции опалубки, также используют опоры из труб, такую конструкцию достаточно легко собрать.

Для этого берут пару кусков трубы диаметром 5 см и закрепляют в большую диаметром 6 см, во время монтажа перегородки из кирпича конструкцию раздвигают в разные стороны, чтобы концы меньших труб входили в саму кладку. На каждый проем следует устанавливать минимум по два кружала, затем из красного кирпича делают кладку лучковых или клинчатых перегородок со швами в виде клиньев.

Сначала выкладывают опорную пяту

Кладка перегородок из кирпича: а — вид спереди, б — сечение перегородки, в —перемычка на опалубке из дерева, г —конструкция на кружалах из труб; 1 — арматура, 2 — доска, 3 —кружала из доски, 4 —кружала Огаркова.

Толщина швов должна быть сверху до 25 мм, а внизу примерно 5-7 мм. Перед тем, как выкладывать перемычки в проёме, важно возвести стены по всему периметру до их уровня. Изначально стоит выложить опорную кирпичную пяту, только после этого произвести установку самой перегородки.

Перед монтажом опорной плоскости следует подготовить необходимый шаблон, потом по изготовленной опалубке выполняют кладку поперечными рядами. Ее важно производить так, чтобы их количество по горизонтали было нечетным. Центральный ряд из кирпича считается замковым, расположен он строго в вертикальном положении.

Кладка клинчатых или лучковых перегородок осуществляется таким образом, чтобы с каждой стороны от пяты к центральному замку ряд завершался центральным кирпичом, затем проверяют правильное расположение швов с помощью веревки, ее закрепляют в местах опорных частей на кирпичной стене.

Если ширина проема больше 2 м, то запрещается проводить кладку клинчатой перемычки, так как они могут обвалиться.

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:

1. Для стен, на которые опирается перекрытие.
2. Для самонесущих стен.
3. 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.

Современные строительные технологии предлагают несколько вариантов решения задачи перекрытия проёмов, при этом наиболее популярным способом остаётся монтаж железобетонных перемычек заводского изготовления. Это зачастую и удобнее, и проще.

Однако при проведении строительного контроля кладки стен и перегородок из кирпича и стеновых блоков около 20% всего количества выявляемых дефектов относится именно к некачественно исполнению монтажа перемычек. Все разновидности таких ошибок и нарушений при монтаже оконных или дверных проёмов можно условно разделить на три характерные группы.

Входной контроль качества перемычек

Зачастую в качестве перемычек используют то, что оказалось под рукой, лишь бы подходило по длине и перекрывался проём. Кроме длины, перемычки должны соответствовать проекту по несущей способности, рабочей высоте, толщине, армированию и классу бетона.

На их поверхности не должно быть крупных сколов, обнажения арматуры, трещин шириной раскрытия свыше 0,2 мм (фото 1). Обязательна маркировка изделий, соответствующая проекту и наличие отметки ОТК завода-изготовителя (фото 2).

На серьёзных стройках монтаж перемычек как достаточно ответственный процесс и вовсе подлежит обязательному освидетельствованию с оформлением Акта на скрытые работы с приложением правильно оформленного паспорта качества на изделия. Ведь от качества таких строительных конструкций напрямую зависит надёжность постройки и даже жизнь и здоровье будущих жильцов.

Качество подготовки стен к монтажу перемычек

Часто неопытные строители отмеряют низ перемычек дверных проёмов от плиты или чернового пола и (или) без учёта порога.

В результате после заливки стяжки и устройства «чистого» пола стандартный дверной блок попросту не вмещается в проём, что приводит к дополнительным тратам заказчика.

Нередко встречаются и ошибки строителей в виде «промашек» с отметками низа перемычек, когда стены не «выгнаны» до нужной отметки или перемычки расположены в разных уровнях.

Особенно это критично, когда окна расположены в одном помещении и заказчику приходится дополнительно раскошелиться на этапе отделочных работ, чтобы нивелировать эту разницу при оштукатуривании откосов.

Но всё это второстепенные факторы, затрагивающие лишь косметическую сторону постройки. Куда опаснее другие виды строительных дефектов, напрямую касающиеся надёжности конструкций.

Наиболее распространённая ошибка самодеятельных частных строителей или нанятых «диких» бригад заключается в некачественной подготовке стен к этапу монтажа перемычек. Вскоре после строительства такое приводит к появлению на стенах нового дома характерных дефектов в виде трещин.

Поэтому необходимо своевременно, уже при устройстве первого этажа, распределить концентрированные нагрузки, которые обязательно возникнут в местах опирания перемычек на стены.

Для кладки из ячеистых блоков (газоблок, пенобетон, арболит, полистиролбетон, шлакоблок и т.д.), в местах опирания перемычек устанавливаются бетонные опорные подушки, либо выкладывается несколько рядов полнотелого кирпича (фото 3-5).

Если этого не сделать, происходит разрушение низкопрочного материала под воздействием сосредоточенной нагрузки (фото 6, 7).

В стенах из облегчённых керамических блоков под опирание перемычек также выкладывается ряд полнотелого кирпича, либо подкладывается толстая стальная пластина на растворе, либо просто слой жёсткого раствора на марку выше обычного.

Часто в местах опирания перемычек большого пролёта, например под панорамное остекление, вся кладка дополнительно армируется кладочной сеткой (фото 8-10).

Контроль качества монтажа перемычек на стены

Некачественный монтаж, а попросту — откровенный брак часто выражается в отсутствии растворной постели под опорной частью перемычки, которая устанавливается «насухо», что в принципе недопустимо.

Бывает, нерадивые каменщики укладывают перемычку с недостаточной или разной длиной опирания. Например, 400 мм с одной и всего 100 мм с другой стороны, хотя по проекту и нормам должно быть не менее 250 мм (фото 11-12). Нередки случаи монтажа перемычки с недостаточным опиранием перемычек (фото 13).

При устройстве кирпичных или арматурных перемычек необходимо проверить, чтобы гладкая арматура загибалась крючком и заходила для опирания в стену не менее чем на 250 мм. Здесь также нельзя укладывать арматуру «насухо». Возможно проявление прогибов арматуры и трещин в кладке (фото 14-16).

Арматура обязательно должна размещаться в слое раствора толщиной не менее 30 мм по опалубке (фото 17-20).

По окончании монтажных работ кирпичные (арматурные) перемычки, также как и монолитные, выдерживается в опалубке, в зависимости от температуры воздуха от 5 до 24 дней.

Рекомендации по контролю качества монтажа перемычек

Дальнейшую работу можно продолжать только после демонтажа и правильной установки перемычек в соответствии со строительными нормативами. Вовремя исправленная ошибка станет гарантией надёжности и долговечности будущего дома.

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

Исходные данные

Тип 1

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

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

• Вариант 1 — перемычка воспринимает нагрузку от всей толщины стены.

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

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

с. пуст. — силикатный пустотелый.

с. полн. — силикатный полнотелый.

к. пуст. — керамический пустотелый.

к. полн. — керамический полнотелый.

керам. бетон — керамзитобетон.

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

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

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

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

  Широко используется разновидность перемычек при строительстве частных кирпичных домов. Такие конструкции имеют много недостатков, среди которых:

  • способны справляться с высокой нагрузкой;
  • малая долговечность;
  • гниют.

  Единственным преимуществом считается низкая стоимость изделия. Глубина опирания перемычек не должна быть меньше 15 см на каждом краю. В последнее время деревянные перегородки используются только в каркасных домах.

  Варианты обустройства перемычек

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

  Как известно железобетонные плиты перекрытия опираются на две стороны.

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

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

  

  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.

  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 .

  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.