Стальные уголки – востребованный вид фасонного металлопроката. Используют их часто в качестве перемычек в строительной сфере, например, при строительстве зданий из кирпича и блоков. А еще стальные уголки выполняют несколько важных функций:
- повышают прочность дверных и оконных проемов;
- позволяют перераспределить нагрузку;
- защищают кладку от трещин.
Изготавливают строительные уголки из стали способом прокатки или сгибания. Готовые уголки отличаются сразу несколькими важными преимуществами:
- увеличенная прочность за счет конструкции (в местах сгиба);
- четкие контуры углов в сравнении со скругленными уголками;
- увеличенная толщина стенки (достигается при производстве).
Для получения катаных угловых профилей из стали используют стандартные сплавы, насыщенные углеродом. Для этой цели лучше подходит низколегированная сталь.
Виды стального уголка, используемого для изготовления металлических перемычек
Стальной уголок, используемый в строительстве, изготавливают двумя способами – прокаткой и гибкой. В конструкциях, предназначенных для восприятия серьезных нагрузок, обычно используют катаный уголок, поскольку для него характерны:
- повышенная прочность, благодаря утолщению на внутренней стороне угла;
- четкие контуры наружного угла, в то время как металлопродукция, полученная гибкой, имеет слегка скругленный наружный угол;
- большая толщина стенки: гнутая продукция обычно изготавливается тонкостенной, поскольку процесс гибки осуществляется без нагрева, и для работы с толстым прокатом требуется очень мощное дорогостоящее оборудование.
Для изготовления катаного углового профиля рядового назначения используют углеродистые стали обыкновенного качества, наиболее часто используется Ст3. Для металлоизделий, запланированных для применения в условиях повышенных нагрузок и/или в регионах с холодным климатом, применяют низколегированные стали, чаще всего 09Г2С.
По ширине полок различают равнополочный и неравнополочный уголок. Массовое распространение имеет продукция с равной шириной полок.
Как выполняется расчёт нагрузки
Технически перемычка в верхней части проёма — это обычная балка и расчёт для неё проводится аналогичным образом. Есть два главных требования, которым должна удовлетворять эта деталь:
- Участки стен, на которые перемычка опирается, должны адекватно воспринимать нагрузку.
- Остаточная деформация (прогиб) перемычки под нагрузкой не должна превышать допустимых значений для окон или дверей, установленных в проёме.
Всегда необходимо учитывать и самонесущие свойства стены. Очень часто при возведении каменной кладки проёмные перемычки выполняют свою функцию только первые 2–3 недели после их установки, а затем просто остаются в стенах без всякой надобности. Это относится к тем проёмам, над которыми сохраняется целик кладки, по высоте равный длине пролёта. Здесь перемычка не нужна вовсе — стена сама себя поддержит, при этом чем крупнее используемые для кладки блоки, тем меньшей высоты целик должен оставаться.
В других случаях расчёт перемычки ведётся по приложенной нагрузке, включающей:
- собственный вес перемычки;
- вес стены с учётом самонесущей способности (высоты кладки над проёмом);
- распределение веса стены (для летней кладки учитывается только 1/3 ширины над проёмом, для зимней — вся стена полностью);
- нагрузку, обусловленную опиранием балок или плит перекрытия на данный участок стены.
Также важны линейные размеры перемычки. Её ширина определяется толщиной стены, высота — требуемой несущей способностью. Длина перемычки соответствует ширине проёма плюс удвоенное значение глубины залегания: от 10 см для кирпичных стен и до 30 см для рыхлых пористых блоков.
В большинстве случаев для определения подходящей перемычки достаточно сделать выборку из таблиц со стандартными ЖБИ фабричного производства (серия 1.038 для стандартных и 1.225 для очень широких проёмов). Нужное изделие определяется по ширине проёма с учётом глубины закладки. Если искомая перемычка тоньше стены, таких нужно установить несколько, ну или как минимум две штуки.
Конечно, никто не настаивает на приобретении готовых изделий. Железобетонные перемычки вы вольны отлить самостоятельно, равно как заменить их на деревянные или стальные на своё усмотрение, предварительно выполнив расчёт перемычки на прогиб.
Преимущества применения стального уголка
Для изготовления перемычек применяются железобетонные монолитные и сборные перемычки – плитные, брусковые, балочные, сборные изделия из ячеистых бетонов. Однако для некоторых строительных конструкций подходят только перемычки из стального проката, в том числе – уголка.
Преимущества использования уголка:
- оперативный монтаж;
- возможность укладывать на металлические перемычки кирпичи и блоки сразу же после монтажа проката;
- прочность и надежность металлических изделий при условии правильного выбора сортамента, зависящего от типа кладки и запланированной нагрузки.
Особенности газобетона
Газобетон — это модный и востребованный строительный материал, используемый преимущественно в частном домостроении. Он относится к семейству ячеистых бетонов, пористых материалов со специфическими параметрами. В этой группе газобетон выделяется наиболее сбалансированным набором качеств, сделавших его лидером среди всех альтернативных видов. Причиной такого успеха стала состав — компоненты для изготовления газобетона те же, что и для обычного, традиционного материала. Использованы базовые составляющие — портландцемент и песок, к которым добавлены известь и алюминиевая пудра (газообразователь). При добавлении воды начинается химическая реакция (алюминиевая пудра и известь в присутствии воды), в ходе которой наблюдается активное выделение газа. Структура материала становится пористой, изобилующей мелкими (2-4 мм) пузырьками углекислого газа. В этом состоит принципиальное отличие газобетона от других ячеистых бетонов, представляющих собой смесь обычного бетона с пористыми гранулами из того или иного дополнительного компонента.
Поры газобетона делают его легким и теплым материалом, оптимальным для строительства частного дома. Однако, для возведения многоэтажных зданий или промышленных сооружений он не годится. Это стало одной из причин неприятия газобетона при его появлении на рынке. Строители привыкли работать с прочными и надежными материалами и отнеслись к газобетону как к обычному жесткому утеплителю. Только в 90-х годах прошлого века, когда началось активное строительство частных домов и коттеджей, газобетон снова заинтересовал застройщиков. Его рабочие качества оказались наиболее сбалансированными и позволяющими получить немалую экономию в ходе строительства и дальнейшей эксплуатации.
Достоинства и недостатки газобетона
Достоинствами газобетона являются:
- малый вес, дающий возможность уменьшить мощность и размер фундамента и снизить расходы на строительство;
- кладку газоблоков можно производить своими руками, без участия подъемной техники;
- низкая теплопроводность, обеспечивающая экономию на обогреве дома;
- ровная и точная геометрия блоков с минимальными допусками, обеспечивающая тонкошовную кладку (толщина швов 2-5 мм),
Эти достоинства (кроме геометрии блоков) свойственны и другим ячеистым бетонам. Однако, газобетон превосходит их по сочетанию параметров. Кроме этого, он дешевле других материалов, что для застройщиков становится важным критерием выбора.
Однако, у газобетона немало недостатков:
- низкая прочность и несущая способность. Это принципиальным образом отличает материал от традиционного бетона, способного выдерживать огромные нагрузки. Поры газобетона под давлением схлопываются, и материал проседает. Это недопустимо при выполнении серьезных и ответственных работ, поэтому, для газобетона введено ограничение по высоте построек (до 3 этажей);
- гигроскопичность. Это качество является общим для всех видов бетона. Однако, пористая структура здесь становится основным фактором риска — влага впитывается в массив и начинает накапливаться в порах. При понижении температуры она замерзает и начинает расширяться, разрушая газобетон изнутри подобно замедленному взрыву;
- неспособность сопротивляться разнонаправленным нагрузкам (изгиб и растяжение). Это общий недостаток бетонов, требующий армирования строительных конструкций.
Нередко достоинства материала одновременно становятся его недостатками. Например, низкая теплопроводность газобетона, обеспечивающая комфортный микроклимат и экономию на отоплении, часто становится причиной для возникновения вредных явлений — появления мостиков холода. Это участки, температура которых ниже, чем у остальной стены. Мостиками холода могут стать слишком толстые швы (отсюда важность точности и тщательности при укладке), элементы кладки из обычного бетона или металла, другие детали с высокой теплопроводностью. Появление такого участка — крайне нежелательное событие, поскольку на нем начинает осаждаться конденсат. Газобетон мокнет, и последствия этого процесса могут стать весьма печальными.
Применение стального уголка для перемычек над проемами в зданиях из газобетона или кирпичной кладки
Кирпичная кладка неплохо выдерживает собственный вес после набора марочной прочности кладочным цементно-песчаным раствором в тех случаях, когда проем имеет умеренную ширину и не несет нагрузку от перекрытия. Однако на период затвердевания раствора кирпичной кладке необходима поддержка, которую можно организовать с использованием стального углового проката.
При использовании уголка для усиления кирпичной стены над проемом соблюдают следующие условия:
- опора на кладку должна составлять не менее 200 мм с каждой стороны;
- если стены будут оштукатуриваться, то стальные уголки оборачивают штукатурной сеткой;
- прокат перед использованием окрашивают с внутренней и наружной сторон;
- зазоры между кирпичной кладкой и прокатом заполняют цементно-песчаным раствором марки не ниже М100.
Особенности применения углового проката для монтажа над проемами в стенах, выполненных из газобетона:
- Уголок врезают в тело блока, отступив от его края примерно на треть ширины. Запрещается размещать прокат с внутренней или наружной стороны стены.
- Над перемычкой блоки укладывают на клей с заполнением вертикальных швов клеевой смесью. После затвердевания клея образуется конструкция, по прочности не уступающая газобетонному блоку.
- После монтажа окон уголок с наружной стороны утепляют и оштукатуривают.
Заводские решения
Технология применения перемычек в частном домостроительстве имеет несколько принципиальных отличий от монтажа, принятого в современном и массовом строительстве с использованием ячеистых газобетонов. В настоящее время используется несколько видов перемычек, которые отличаются конструктивными особенностями и правилами применения.
Готовый вариант армированной газосиликатной перемычки по ГОСТ
Готовые заводские газосиликатные (газобетонные) перемычки являются обычными балками из газобетона с прямоугольным сечением и внутренним каркасом в виде арматуры, покрытой специальным антикоррозионным составом.
Стрелки на элементе указывают правильное направление выполнения монтажа.
Справка
Такой вариант принято считать самым простым и не требующим особых знаний для установки. В тоже время это решение является самым дорогим по стоимости.
Основными преимуществами являются:
- правильно армированные газобетоны не растрескиваются, не «плывут» и не разрушаются в процессе длительной эксплуатации;
- газобетонные перемычки относятся к высокопрочным конструкциям с малым весом, не оказывающим дополнительной нагрузки на возведенные стены и фундаментное основание;
- ячеистая структура газобетонной перемычки идентична структуре строительных блоков, поэтому не вызывает снижения показателей тепловой эффективности, и в результате не потребуется выполнять дополнительное утепление.
Основные размеры газосиликатных перемычек:
- Высота — 124 мм;
- Ширина — 115 мм, 150 мм, 175 мм;
- Длина — 1300-3000 мм.
Уточняйте на сайте производителей.
Конструкция из U-блоков
Наиболее популярным вариантом является обустройство сборно-заливных перемычек над окнами в стенках из ячеистого газобетона с несъемной опалубкой на основе U-образных элементов.
В приведенной по ссылке статье представлена информация о выпускаемых размерах этих элементов и о способе самостоятельного изготовления.
U-образные перемычки являются
сборными элементами. Они легко пилятся под необходимую длину с помощью ножовки по газобетону. В борозды изделий закладывается сварная арматурная каркасная конструкция, после чего монтаж производится над оконным или дверным проемом посредством деревянной опалубки. Железобетонные элементы изготавливаются с применением тяжелых смесей на основе бетонов и арматурных прутов.
Важно!
Если стены дома не планируется утеплять, не забудьте внутри конструкции разместить вставку из пенополистирола или другого утеплителя.
Железобетонные перемычки
Эти заводские изделия представляют собой балки из бетона с арматурой внутри.
По теплопроводности бетон заметно уступает газосиликату.
Если планируется утепление стен дома минеральной ватой, то эти балки использовать можно.
Но для стен без утеплителя железобетон будет являться мостиком холода.
В этом случае перемычки из газобетона, предложенные в первом варианте, смотрятся лучше.
Устройство металлической перемычки
Если нет возможности купить сборные перемычки, можно сделать металлические.
Кирпичная кладка после набора прочности раствором сама по себе отлично несет собственный вес (при умеренной ширине окна, конечно, и отсутствии нагрузки от перекрытия). Но на период строительства, пока раствор не набрал прочности, кирпичная кладка над проемом нуждается в поддержке. Также кладка нуждается и в дальнейшей поддержке в период эксплуатации, если проем в стене широкий или есть значительная нагрузка (от перекрытия или высокой стены над проемом).
Какие бывают перемычки?
Ну, во-первых, сборные. Их большим достоинством является высокая скорость монтажа, надежность и простота подбора (по альбомам типовых серий). Недостаток — нет завода — нет и перемычек.
Во-вторых, монолитные железобетонные. Такую перемычку нужно рассчитать, подобрать высоту и армирование, да и в изготовлении она сложнее — нужна опалубка, нужно эту опалубку подпереть, связать арматуру и качественно забетонировать. Плюсом является то, что все можно выполнить в условиях строительной площадки, нет зависимости от завода-изготовителя.
И в-третьих, перемычки из металлических прокатных профилей (уголков, швеллеров или двутавров).
Для подбора металлических элементов в качестве перемычек необходимо выполнить расчет и определить, достаточно ли прочности у подобранных элементов, а также, не будет ли прогиб перемычки больше допустимого.
где Мр — расчетный момент, который зависит от длины перемычки и нагрузки, а также от коэффициента надежности по нагрузке,
W — момент сопротивления металлического элемента (для перемычек, составленных из двух уголков или двух швеллеров момент сопротивления составного элемента равен сумме моментов сопротивления каждого из элементов), берется из справочников (например, страницы 408-412 из книги Васильев А.А. «Металлические_конструкции» ) ;
R — расчетное сопротивление стали.
1/200 = Мн*L/(10EI) (2),
где Мн — нормативный момент, который зависит от длины перемычки и нагрузки,
L — расчетная длина перемычки, равная ширине в чистоте плюс 1/3 длины опирания каждой стороны перемычки;
Е — модуль упругости стали;
I — момент инерции перемычки;
1/200 — максимально допустимый прогиб.
Обычно, если нужно подобрать металлический элемент, условия (1) и (2) преобразовывают следующим образом:
» W = Mp/(1,12*R) — минимально допустимый момент сопротивления перемычки;
I = 200Мн*L/(10Е) — минимально допустимый момент инерции.
Рассмотрим на примерах подбор перемычке для дверных и оконных проемов.
Исходные данные. Дверной проем в стене толщиной 250 мм, без опирания перекрытия. Высота кладки над перемычкой 900 мм. Ширина проема 1000 мм. Подобрать металлическую перемычку.
Глубина опирания и максимальная длина проема
В зависимости от конструкционных особенностей может варьироваться как технология монтажа, глубина опирания перемычек на газобетонные блоки, так и основные правила эксплуатации.
| Тип перемычки | Длина проёма максимальная | Опирание на кладку | Конструктивные особенности |
| Армированная несущая конструкция газобетонная | 174 см | 25 см | Не нуждается в дополнительном утеплении |
| Несущая конструкция из железобетона с применением несъёмной опалубки в виде U-образных блоков | 300 см | 25 см | Не нуждается в дополнительном утеплении |
| Монолитная железобетонная конструкция несущего типа | В соответствии с длиной балки | 35 см | Нуждается в дополнительном утеплении |
| Выполнение армированием | 120 см | Введение арматуры за проём на 0,5 м | Желательно осуществлять рядовое армирование над проёмами |
| Монолитная не несущая конструкция из железобетона | 200 см | 35 см | Нуждается в дополнительном утеплении |
| Конструкция не несущего типа на основе металлических уголков | 120 см | 20 см | Нуждается в заглублении в кладку |
Стальной уголок в качестве «спрятанной» перемычки
Вопрос задал:
Grigorash
В связи с использованием облицовочного кирпича естественно встал вопрос о перекрытии оконных и дверных проемов так, чтобы видом перемычек не портить облицовку. Строители рекомендуют использовать уголок, однако касательно размеров его мнения разошлись. Так какой же уголок нужно использовать для «потайных» перемычек для проемой шириной 700 мм, 900 мм, 1200 мм, 2200 мм, и одного проема 3000 мм? В наличии есть уголок 75х75х7 и 80х80х8, возможно ли его использование?
Заранее благодарю за ответы.
