Добре, коли при виконанні робіт кладок є залізобетонні перемички. Інженери-технологи вже попрацювали, заклали в перемички арматуру потрібного перетину і вказали несучу здатність перемички в маркуванні (остання цифра перед буквою П, щоб визначити навантаження на погонний метр в кілограмах потрібно цю цифру помножити на 100). А ось для людей збираються робити перемичку з металевих куточків, швелерів або інших прокатних профілів, такого зручності немає. Я теж не сильно полегшу проблему підбору перетину так як замість великий всеосяжної таблиці наведу
Приклад спрощеного розрахунку металевої перемички.
Для людини, знайомого з опору матеріалів. в такому розрахунку нічого складного немає, але інших поняття: вигинає момент, розподілене навантаження, розрахунковий опір або момент опору - можуть напружувати. Нічого страшного в цьому немає, просто уявіть, що читаєте анотацію до новим лікам. Як і в медицині, так і в будівельній фізиці є свої терміни і поняття. Щоб формули не залишалися абстрактними, проведений розрахунок перетину металевої перемички для цегляної перегородки, а результати виділені коричневим кольором.
Розрахунок складається з кількох етапів. Спочатку визначається навантаження, яке діє на перемичку. Знаючи навантаження, можна визначити максимальний згинальний момент, що діє на поперечний переріз перемички, а знаючи максимальний згинальний момент, можна підібрати переріз перемички.
1. Визначення навантажень на 1 погонний метр перемички:
1.1 Від ваги кладки:
де p в кг / м 3 - щільність матеріалу, з якого викладається перегородка, в тому числі розчину і штукатурки. Щільність цементного розчину на звичайному кварцовому піску - до 2200, що теоретично потрібно враховувати при роботі з порожнистим цеглою, гіпсовими блоками і блоками з легких бетонів, але щоб не морочитися з визначенням частки розчину в кладці, можна просто помножити щільність матеріалу на 1.1 або прийняти максимальну з наведених нижче.
- Щільність повнотілої цегли 1600 - 1900
- Щільність саману 1000 - 1450
- Щільність блоків з пінобетону, газобетону, ніздрюватого бетону 300- 1600
- Щільність гіпсових блоків 900 -1200
- якщо стіна або перегородка над перемичкою буде викладатися з саману, то можна прийняти значення p = 1500
- Для гіпсових блоків p = 1200
- Для блоків з легкого бетону - в залежності від щільності бетону. Щоб визначити цю саму щільність, потрібно зважити 1 блок (або спробувати приблизно визначити вагу блоку, просто піднявши його), а потім розділити вага на висоту, ширину і товщину блоку. Наприклад, якщо блок важить 20 кг і має розміри 0.3х0.6х0.1 м, то щільність блоку буде 20 / (0.3х0.6х0.1) = 1111 кг / м 3. Таким же чином можна визначити і щільність цегли.
- У всіх інших випадках (особливо в тому випадку, якщо Ви не знаєте щільність матеріалу і не можете визначити його щільність) p = 1900
b - товщина стіни або перегородки в метрах, наприклад для цегляної перегородки в півцеглини слід приймати = 0.15 м, щоб врахувати шар штукатурки.
h - висота кладки над перемичкою, для цегляної стіни або перегородки з урахуванням цегли, які будуть укладатися на куточок, якщо перемичка буде з куточків.
Для отвору шириною 1.0 м для цегляної перегородки завтовшки в півцеглини навантаження q1 = 1900 х 0.15 х 0.5 х 1 = 142,5 кг / м
Примітка: Тут наводяться навантаження саме для перегородок, при розрахунку перемичок для несучих стін потрібно також враховувати навантаження від плит або балок перекриття. Такий розрахунок трохи складніший і тому викладений окремо.
1.2. Від власної ваги металевої перемички:
де n - кількість куточків, швелерів або інших профілів,
P - власна вага 1 погонного метра куточка або швелера, який визначається по сортаменту, тут є невелика заковика, бо як можна знати вагу прокатного профілю, якщо його перетин тільки визначається, але як правило для металевих перемичок вага перемички не перевищує 1-2% від ваги стіни або перегородки над перемичкою, а тому ця вага можна врахувати поправочних коефіцієнтів 1.1, що враховує всі невраховані моменти. Якщо Ви в чомусь сумніваєтеся можна прийняти значення коефіцієнта рівним 1.2 і навіть 1.5
Отже погонне розрахункове навантаження на перемичку складає:
Для отвору шириною 1.0 м для цегляної перегородки завтовшки в півцеглини повна розрахункове навантаження q = 1,1 х 142,5 = 157 кг / м
2. Підбір перерізу.
2.1. Максимальний згинальний момент для балки лежить на двох опорах, а в нашому випадку перемички, буде посередині балки:
Примітка: якщо кінці профілів будуть спиратися на простінки більш ніж на l / 3, то балку можна розглядати не як лежить на двох опорах, а як защемлення з двох сторін. в цьому випадку максимальний згинальний момент буде на опорах: Мmax = (q х l 2) / 12
Для отвору шириною 1.0 м для цегляної перегородки завтовшки в півцеглини Мmax = (157 х 1 2) / 8 = 19.6 кг. м
2.2 Необхідний момент опору:
де Ry - розрахунковий опір сталі. Ry = 2100 кгс / см2 (210 МПа)
Примітка: Взагалі-то розрахунковий опір залежить від класу міцності стали і може досягати значення 4400, але краще приймати 2100, як найбільш поширене.
Для отвору шириною 1.0 м для цегляної перегородки завтовшки в півцеглини Wтреб = (19.6 х 100) / 2100 = 0.933 см 3
2.3. Отримане значення потрібно розділити на кількість куточків, швелерів або інших профілів, які будуть використовуватися при влаштуванні перемички. По конструктивних міркувань краще використовувати кілька профілів, для цегляних перегородок як мінімум 2.
Для отвору шириною 1.0 м для цегляної перегородки завтовшки в півцеглини при використанні двох профілів Wтреб = 0.933 / 2 = 0.47 см 3
2.4. Ну а тепер все просто, дивимося в сортамент. спочатку вибираємо тип профілю, а потім дивимося, щоб значення було більше отриманого при розрахунку.
Для отвору шириною 1.0 м для цегляної перегородки завтовшки в півцеглини досить 2 рівнополичного куточків 28 х 28 х 3 мм
(По сортаменту для таких куточків Wz = 0.58 см 3), або 2 полками куточків 30 х 20 х 3 мм (по сортаменту для таких куточків Wz = 0.62 см 3) і навіть 1 нерівнополочні куточка 50 х 32 х 4 (по сортаменту для таких куточків Wy = 1.05 см3 і тут потрібно приймати саме по Wy. якщо куточок буде укладатися широкою стороною на цеглини).
Ну а далі все залежить від доступності такого профілю і зручності роботи з ним, якщо у продажу таких профілів немає, або працювати з ними незручно, то приймається будь-який інший профіль з великим перетином.
Спирати металеві перемички на стіни слід не менше ніж на 250 мм, а в сейсмонебезпечних районах не менше ніж на 400-500 мм.
Після підбору перетину по максимальному вигинає моменту бажано розрахувати прогин балки, для цього навіть є спеціальна формула:
де q - навантаження на перемичку певна в п.1
E - модуль пружності, для стали Е = 2 х 10 5 МПа або 2 х 10 10 кг / м 2
Iz - момент інерції по сортаменту для обраного профілю, помножений на 10 -8 для перекладу в метри (для 2 профілів це значення логічно множиться на 2)
Для перемички з 2 куточків 28х28х3 мм над прорізом 1.0 м в перегородці в півцеглини прогин f = (5 x 157 x 1 4) / (384 x 2 x 10 10 х 2 x 1.16 х 10 -8) = 0.0088 м або 9 мм
Як видно з вищенаведеного розрахунку, з конструктивних міркувань, щоб потім було зручніше ставити двері (та й спирати цегла буде зручніше) краще прийняти куточок 40х40х3 або будь-який інший більшого перетину. Для сорокового куточка прогин буде близько 2.5 мм. Таким чином перемичка, підібрана по прогину, матиме досить хороший запас по міцності і перевірки на стійкість не буде потрібно.
Якщо проводити більш точний і відповідно більш складний розрахунок, то навантаження на перемичку буде трохи менше і відповідно можна використовувати профілю меншого перетину. Якщо потрібно зробити 2-3 перемички, то з більш складним розрахунком не варто й возитися, економія грошей від цього буде невелика, ну а якщо перемичок потрібно зробити багато, тоді подивіться розрахунок металевої перемички для несучих стін і перегородок.