Перемычка и сообразность ее использования в различных ситуациях
В различных конструктивных решениях имеются свои плюсы и минусы, конструктор же должен подобрать оптимальный вариант по экономичности и трудоёмкости. В этой статье мы вкратце рассмотрим возможные варианты решения этих задач в отношении использования различных перемычек.
Как известно, нагрузку на перемычку составляет условно вес стены и вышележащих конструкций в пределах перекрываемого проёма равномерно распределённый по всей балке. По исследованиям Б. Н. Жемочкина это правильно в случае когда высота кладки(мы будем рассматривать кирпичную кладку) над проёмом менее половины пролёта при упругой характеристике К>0,1 или менее четверти пролёта при К<0,1. В остальных же случаях эпюра нагрузок принимает «треугольный» вид с максимальными нагрузками по краям проёма, основной же вес от вышележащих конструкций всегда распределяется на простенки по бокам от проёма:
Таким образом, при достаточной высоте стены над проёмом можно обойтись без перемычки, т.к. из-за распределения нагрузки на простенки, рядовая кладка работает на растяжение и «стремится к арке». Конечно эти растяжения могут образовать трещины:
Но вероятность этого предотвращается подбором качественного раствора и соответствующей укладки кирпича. Так же можно полностью убрать эту проблему проведя армирование поверх первого ряда над проёмом.
И собственно сама технология проста, пусть и требует некоторых трудозатрат и дополнительного времени. Перед её устройством надо установить временную опору над проёмом (мы можем часто увидеть на стройке металлические уголки, довольно тонкие деревянные перемычки и т.п., которые в большинстве случаев не несут нагрузку после затвердения раствора) и возвести заранее просчитанную рядовую перемычку. После затвердения раствора мы имеем полноценную монолитную перемычку и можем продолжать монтаж вышележащих конструкций.
При желании по той же технологии можно монтировать балки, но надо учитывать все трудозатраты и как поведёт рядовая балка при изгибающих нагрузках и т.д.Далее хочу рассмотреть ж/б балки. Расставляя перемычки в типовом строительстве, расчёт сводится к шарнирным опорам. И, как известно от опор зависит армирование балки и соответственно расход материала, что существенно при крупных постройках.
При шарнирных опорах балка работает на растяжение и понизу устанавливается арматура, с увеличением нагрузки - её сечение увеличивается. Кода же балка защемлена - нагрузка распределяется более равномерно и требуется дополнительно установить арматуру по верху балки, она будет иметь основную нагрузку, соответственно с увеличением нагрузки сечение верхней арматуры будет увеличиваться, в то время когда напряжение в нижней арматуре существенно не изменится.
Для наглядности можно взять произвольную перемычку с различными нагрузками и защитным слоем арматуры 35мм, бетон лёгкий В7,5:
Из данных примеров видно что при малых пролётах и нагрузках нет различия в расходе арматуры и проще использовать обычно закреплённую на шарнирах балку, тк будет затрачено меньше трудозатрат на монтаж и меньше бетона на опорные выступы балки. При увеличении ширины проёма и нагрузки на перемычку защемлённое крепление перемычки будет экономить на армировании.
Про металлические балки можно сказать только то, что они имеют ту же несущую способность при меньших габаритах и весе, чем остальные конструкции и рассматривать нужно отдельно каждый конкретный случай монтажа. И конечно при защемлении балки из-за более распределённой нагрузки расход металла будет меньшим, чем при шарнирных опорах. От различных конструктивных особенностей объекта можно подобрать то или иное сечение и устроить соответствующую защиту стали.
В заключении надо сказать, что в повседневном строительстве при наличии крана гораздо удобнее использовать уже готовые ж/б перемычки предварительно подобранные проектировщиком по месту их монтажа без потерь на лишний материал. При отсутствии же на стройплощадке крана можно сделать более экономичное решение возведя рядовую кладку, это чаще используется в частном строительстве(дачи, коттеджи и т.п.). Металлические же перемычки легки в применении при реконструкциях и перепланировках, т.к. легки и удобны в монтаже.
Автор статьи: Конник А. А.
Списки литературы: СНиП 2.03.01-84*, СНиП II-23-81*, «Расчёт рандбалок и перемычек» Б. Н. Жемочкин, расчёт был произведён программно.