CC BY
925
ВЫПОЛНЕНИЕ ПЕРЕМЫЧЕК ПРОЕМОВ В СТЕНАХ ИЗ КИРПИЧА И ЯЧЕИСТЫХ БЛОКОВ
PERFORMANCE OF STRAIGHT ARCHES IN WALLS OF BRICK
AND CELLUAR UNITS
A.H. Малахова A.N. Malakhova
ГОУ ВПО МГСУ
В статье представлен обзор конструктивных решений перемычек проемов в стенах из кирпича и ячеистых блоков. Анализируются современные тенденции выполнения перемычек. Приведен пример расчета монолитной арочной перемычки с использованием программного комплекса ЛИРА.
The article provides an overview of construction solutions of straight arches in walls of brick and cellular units. There were analyzed the current trends of performance of straight arches. The article is illustrated with an example of the calculation of a monolithic straight arches using of system Lira software.
Перемычки проемов в стенах из каменных материалов могут быть сборными или монолитными, иметь прямолинейное или арочное очертание, выполняться рядовыми или включать в себя металлические профили.
плита
перекрытий
{
Рис. 1. Конструктивное решение сборных железобетонных перемычек: а) - без опирания на стену несущих элементов перекрытия (1- марка перемычки 9ПБ21-8, размеры 2070x120x190, несущая способность 8 кН/м, номер перемычки 9 по ГОСТ 948- 84), б) - с отпиранием на стену несущих элементов перекрытия (2 - марка перемычки 10ПБ21-27)
На рис. 1 приведено конструктивное решение сборных железобетонных перемычек. Подбор перемычек по ГОСТ 948-84 [1] выполняется по ширине проема (с учетом минимальной глубины опирания перемычек на стену - 250 мм) и требуемой в соответствии с собранными нагрузками несущей способностью перемычек. В вертикальных швах перемычек наружных стен укладывается эффективный утеплитель. Однако суммарной толщины утеплителя 20 - 30 мм может быть недостаточно для обеспечения требуемой теплозащиты стены в зоне перемычек.
Современными тенденциями в выполнении перемычек проемов являются стремление к обеспечению теплозащитных характеристик стен в зоне перемычек близких к теплозащитным свойствам глухих участков наружных стен, использование в конструктивном решении перемычек фигурных элементов каменной кладки и лотковых (Ц-образных) элементов в кладке стен из ячеистых блоков.
В отличие от сборных монолитные перемычки должны быть рассчитаны. При выполнении расчета Перемычка рассматривается как однопролетная статически определимая балка, нагруженная, как правило, равномерно распределенной нагрузкой. Расчет выполняется по алгоритму СП 52-101-2003 [2]. Нагрузка на перемычку определяется в соответствии с указаниями СНиП 11-22-81* [3].
Рис. 2. Конструктивное решение рядовой и стальной перемычек: а) - рядовая перемычка, выполненная прокладкой над дверным проемом внутренней стены арматурных стержней (1) в слое кладочного раствора (2), б) - стальная обетонированная перемычка над проемом гаражных ворот из двутаврового (3) и уголковых профилей (4) с использованием фасонного лицевого кирпича (5) марки ФЛ-1 по каталогу Голицынского кирпичного завода)
При небольших нагрузках и пролетах перемычки могут выполняться как рядовые посредством прокладки над проемами арматурных стержней в слое кладочного раствора (смотри рис. 2а). Рядовые перемычки вместе с арочными и клинчатыми относятся к каменным перемычкам, расчет которых ведется по рекомендациям, приведенным в [4]. Рядовые, арочные и клинчатые перемычки позволяют не ослаблять стены в зоне перемычек в отношении теплозащитных характеристик.
Напротив, при больших нагрузках и пролетах применяются стальные перемычки. На рис.2б приведена стальная обетонированная перемычка из прокатных профилей. При устройстве стальной перемычки использован фасонный лицевой
кирпич. Применение фасонных элементов при лицевой кладке наружной и внутренней поверхностей стены позволяет полностью закрыть несущие элементы стальной перемычки.
бетон ВЮ
О
каркпс
Рис. 3. Конструктивное решение перемычек в стенах из ячеистых блоков:
1 - стеновые ячеистые блоки Hebel 600x250x300; класс бетона по прочности В3,5; марка бетона
по плотности D600,
2 - лотковые (U-образные) блоки Hebel для монолитной перемычки; класс бетона по прочности
В10; марка бетона по плотности D700
Конструктивное решение перемычек над проемами в стенах из ячеистых блоков Hebel приведено на рис. 3. Для организации перемычек в номенклатуру стеновых блоков Hebel включены лотковые (U-образные) блоки, которые выступают в качестве оставляемой опалубки монолитной железобетонной перемычки. Лотковые ячеистые блоки Hebel закрывают снаружи монолитную перемычку и усиливают в зоне перемычки теплозащитные характеристики стены.
растяжение
1 Тин
Рис. 4. Продольное усилие N в стержневых элементах обрамления проема
Кроме применения для обрамления арочного проема каменной перемычки можно использовать криволинейную монолитную перемычку.
ВЕСТНИК 1/2011
Л !__.и у-!,; л- л я ■ :. .. - .Д—Е-
Рис.5. Напряженное состояние в пластинчатых элементах (кирпичной кладке) фронтона: а) - усилия сжатия кладки в вертикальном направлении (Ы2) в кН/м, б) - усилия сжатия (растяжения) кладки в горизонтальном направлении (Ых) в кН/м
На рис. 4 и 5 показано напряженное состояние кирпичной кладки и элементов обрамления арочного проема в кладке фронтона здания: криволинейной монолитной перемычки и затяжки.
Расчет выполнен с использованием программного комплекса ЛИРА. При проведении расчета кирпичная кладка фронтона моделировалась с использованием пластинчатых элементов, а обрамление проема - стержневых.
Радиус арочного проема составляет 1,25 м. Стропильная система здания передает нагрузку собственного веса, веса кровли и снеговую на продольные несущие стены. Нагрузкой при расчете фронтона является собственный вес кирпичной кладки и элементов обрамления проема.
На рис. 4 приведены продольное усилие N в стержневых элементах обрамления проема. В криволинейной перемычке возникают сжимающие усилия -11,4 кН, в затяжке - растягивающие усилия - 1,7 кН.
Для размещения утеплителя перемычка-брус по ширине разделяется на два элемента. Размеры поперечного сечения одного бруса при толщине стены 510 мм составляет 220x220 мм. Армирование принимается конструктивное. Площадь поперечного сечения продольное арматуры с учетом минимального процента армирования |д%=0,5% составляет А8= 22x22x0,005=2,45 см2 - 401ОА4ОО (А8=3,14
1/2П11 ВЕСТНИК
_угогт_мгсу
см2). Поперечные стержни вязаного каркаса 06А24О должны устанавливаться с шагом Б=15ё=15х10=150 мм. Для уменьшения расчетной длины сжатого бруса обрамления оконного проема выпуски поперечной арматуры каркаса должны заводиться в швы кладки. Затяжка выполняется укладкой в слой кладочного раствора арматурных стержней 06А24О (четыре стержня по ширине стены). Растягивающее усилие, воспринимаемое арматурным стержнем 06А24О, составляет
К=К8хЛ8=215000х0,28х0,0001=6,02 кН. Арматурные стержни должны быть заведены за грань оконного проема на 500 мм.
На рисунке 5 показано напряженное состояние кирпичной кладки фронтона. Под действием приложенной нагрузки кирпичная кладка фронтона в основном испытывает сжатие, кроме подоконной зоны кладки фронтона, где возникают растягивающие напряжения в поперечном направлении. Вертикальные сжимающие усилия (N2) составляет 51,9 кН/м, горизонтальные сжимающие усилия (Ых) - 14,8 кН/м. Для кладки фронтона применен кирпич М125 на цементном растворе М100. Максимально допустимые сжимающие усилия составляют - 0,9x2000x0,51=918 кН/м [3].
В подоконной зоне кирпичной кладки фронтона в пределах десяти рядов кладки (0,75 м) возникают растягивающие усилия. Максимальное значение растягивающих усилий - 10,6 кН/м. Допустимое значение растягивающих усилий составляет 0,16x1000x0,51=81,6 кН [3].
Литература
1. ГОСТ 948-84. Перемычки железобетонные для зданий с кирпичными стенами.
2. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. - М., 2005, 53с.
3. СНиП II-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции. - М., 2007, 40 с.
4. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81). - М., 1987, с. 73-75.
The literature
1. GOST 948-84. Straight arches for reinforced concrete buildings with brick walls.
2. SP 52-101-2003. Concrete and reinforced concrete structures without prestressing reinforcement. - M., 2005, 53p.
3. SNIP II-22-81 *. Stone and reinforced construction. - M., 2007, 40 p.
4. Hand book for designing of brick and reinforced masonry structures (for SNIP II-22-81). - M., 1987, pp. 73-75.
Ключевые слова: Перемычки, конструктивные решения, подбор сборных перемычек, расчет монолитных перемычек, применение программного комплекса ЛИРА.
Keywords: Straight arches, construction solutions, selection of prefabricated straight arches, the calculation of solid straight arches, the application of system Lira software.
E-mail автора: malahov@gnext.ru.
Рецензент: А.И.Бедов кандидат технических наук профессор кафедры ЖБК МГСУ
