Кладка перемычек и арок.
В строительной кладке участок, который расположен над окном или дверью называется, в зависимости от конфигурации, перемычкой или аркой.
Перемычки бывают нескольких видов:
Перемычки сборные железобетонные. Используются в тех случаях, когда плита перекрытия кладется на стену, непосредственно на уровне верхней части будущего окна или двери вашего , и при этом нагрузка плиты приходится на стену.
Ненесущие или рядовые кирпичные перемычки. Применяются в тех случаях, когда нагрузка от плиты перекрытия приходится и на область будущего окна или двери, при этом ширина проемов может иметь не более 2 м. Здесь соблюдаются те же правила что и при обычной кладке , а именно, перевязка и горизонтальность выкладываемых рядов. Рекомендуемое количество рядов в такой кладке от 4 до 6, а ширина должна быть на 50 см шире проема.
Кладка рядовых перемычек: а -
фасад; б - разрез; в - кладка по дощатой опалубке; г -
кладка на инвентарных кружалах. 1 - арматурные стержни;
2 - доски; 3 - деревянные кружала; 4 - трубчатые
кружала.
Кладка ведется по опалубке, которая должна иметь прочную структуру. Опалубка опирается на края специально выпущенных кирпичей, которые после строительных работ срубаются.
Так же возможно установление опалубки в специально оставленные борозды, которые после снятия опалубки закладываются. В случае, когда ширина проема превышает полтора метра, возможна установка опалубки на специальную конструкцию.
На опалубку накладывается раствор марки не ниже 25 и не менее 2-3 см, в этот раствор вдавливаются заранее подготовленных не менее трех железных стрежней (арматур). Диаметр стрежней от 6 мм и заходить они должны в кладку стены на 25 см.
Клинчатые и лучковые перемычки. Выкладываются обычно из керамического кирпича, образовывая клинообразные швы. В нижней части шов должен быть от 5 мм и более, в верхней 25 мм и менее. Кладка ведется по опалубке, которая установлена заранее. Самые крайние кирпичи перемычки упираются на специально подготовленные камни, называемые пятой. Пята вытесывается из кирпича под определенным углом или изготавливается в заводских условиях. Не рекомендуются вести данный вид кладки при ширине проема более 2 м.
Количество рядов в клинчатых и лучковых перемычках должно быть кратное двум. Кладка заранее просчитывается и ведется сразу с двух сторон, сходясь в центре. Центральный ряд кладки называется замковым, он должен располагаться вертикально по отношению к опалубке.
Арочные перемычки и своды. Данный вид кладки имеет дугообразную форму, где каждый ряд кладки в арке должен располагаться перпендикулярно к опалубке.
Рисунок 35. Кладка перемычек: а - клинчатой; б - лучковой; в - арочной; г- швы кладки. 1 - направление опорной плоскости: 2 - замковый корпич; 3 - шнур; 4 - шаблон-угольник; 5 - клинья.
Перпендикулярность рядов определяется шнурком, закрепленным в центре кружала, на котором установлена опалубка. Способ возведения арочных перемычек и сводов аналогичен клинчатым и лучковым перемычкам. Возведение данного вида кладки допускается в проемах размер которых составляет от 3,5 до 4 м.
Требования к опалубке. Она должна иметь размеры, которые позволяют свободную распалубку и прочность, позволяющую выдерживать нагрузку в различных атмосферных условиях.
При арочной кладке от 5 до 20 суток, клинчатые - от 5 до 24 суток.
Требования к швам.
Все швы,
как продольные, так и поперечные, должны полностью
заполняться раствором, чтобы избежать сдвигов отдельных
кирпичей, а в последствие, и всей кладки.
Кладка
Следующая статья
| Смотрите на сайте | |||
| Домашняя мини-парилка | Простая теплица | Печь Шведка | Парники |
Арочные перемычки в отличие от прямолинейных, сооружаемых из стандартных элементов, выполняются индивидуально. Именно поэтому необходимо детально прорабатывать арку в проекте: указать точную форму, стрелы подъема и пролета, способ опоры, а также технологию изготовления.
Перемычки в виде арок известны архитекторам с древних времен. Арочные конструкции при оказании на них вертикальных нагрузок не испытывают нагрузок излома – в них только усиливается сжатие. Традиционным материалом для арочных перекрытий является натуральный камень и полнотелый кирпич. Сегодня, когда существует возможность использовать прочные прямые перемычки, арки стали играть только декоративную роль. Однако с архитектурной точки зрения арки были и остаются незаменимым приемом для украшения зданий в классическом стиле и не только.
Конструкции арок в наше время переживают некое возрождение. Их изготавливают из малоразмерных элементов, и надо сказать, что сегодня характер арок несколько отошел от традиций. Довольно долго арки выполняли из кирпича, как и всю стену. Арка всегда была несущая, но теперь она может применяться исключительно для украшения фасада. Такие арки нет смысла выполнять из полнотелого кирпича, ведь намного удобнее использовать облегченные элементы.
Саму идею арочной перемычки без преувеличения можно назвать гениальной. Набранная даже из обычных прямоугольных кирпичей она является целостной и обладает высокой несущей способностью. Арка может обрушиться только при неправильном расчете ее элементов. Если прочность на сжатие элемента, в частности кирпича, выше нагрузок сжатия, оказанных на него в арочной конструкции, то арка будет непоколебима.
Элементы арочной перемычкиСегодня наиболее популярными материалами для кладки арочных перемычек являются клинкерный или силикатный кирпич. Кстати, аналоги силикатного кирпича используются для строительства арок уже более века. Как известно, прочность силикатного кирпича постоянно повышается из-за перманентной химической реакции углекислого газа и кальция, которые присутствуют в данном материале. Силикатный кирпич хорошо сочетается с другими кладочными материалами, будь то керамика или ячеистобетонные блоки. При всем этом силикатный кирпич сравнительно недорог.
Выполнение арок
Кладочные элементы соединяются в арке традиционным цементно-известковым раствором. Шов между прямоугольными элементами имеет вид усеченного равнобедренного треугольника, основание которого направленно в сторону верхней дуги. Минимальная толщина шва арки составляет 0,5 мм, а максимальная 2 мм.
Проектируя арку, важно правильно рассчитать количество ее кирпичей. Оно зависит от ширины проема и толщины стены. Лучковая арка всегда имеет нечетное количество кирпичей, поскольку самый верхний замковый кирпич делит ее на две равные части. Например, для арки толщиной 12 см и шириной 150 см понадобится 21 кирпич. Если уменьшить количество кирпичей до 17, то ширина пролета составит уже 120 см.
Для изготовления кирпичной арки используют кружала – специальные опорные шаблоны, выполненные для конкретной арочной конструкции. Если ширина проема менее 120 см, то кружала удобно изготавливать из доски, обрезанной по дуге. Кружала с двух сторон опираются на временные деревянные подпорки (стойки). Для более широких проемов кружала изготавливают из нескольких скрепленных досок.Толщина арки и ее радиус
Перед началом кладки арки, кирпичи необходимо хорошо вымочить, чтобы они не втягивали много воды из раствора, т.к. от этого в швах могут образоваться полости. Для облегчения смывания раствора лицевую сторону (архивольт) клинкерного кирпича можно вскрыть водоотталкивающим составом. После установки кружал кладку арки ведут равномерно с обеих сторон, приближаясь к центру.
В опорных частях арки возникают максимальные распорные усилия, поэтому нужно уложить на раствор опорные кирпичи ложковой частью перпендикулярно распорным усилиям. Точно в вершине арки кладка должна сойтись с замковым камнем, который укладывается в последнюю очередь и на жесткий раствор. Замковый камень приходится вдавливать кладку значительными усилиями. Забивать его ударами нельзя, т.к. вибрация нарушит положение остальных элементов.
Кружала узкой аркиКружала, как было отмечено, опираются на временные стойки. Эти стойки нужно обязательно подклинивать, чтобы через час после завершения кладки немного ослабить клинья. Такой прием позволяет уплотнить раствор в швах, поскольку конструкция арки при ослаблении подпорок уже начнет работать на сжатие. Полностью выбить клинья из-под стоек можно будет не ранее, чем через 5-6 дней.
Железобетонные арочные перемычки в современных домах тоже достаточно популярны. Они бывают монолитными и из готовых сборных элементов. Такие арки изготавливаются быстрее кирпичных и не требуют особой щепетильности. Кроме того, с помощью железобетона можно выполнить арку, перекрывающую очень широкий проем. Монолитные арки могут иметь различную геометрию, которая недоступна аркам из мелких элементов. И, что немаловажно, такие арки относительно недороги. Наиболее трудным при их изготовлении является выполнение армирования.
Выполнять железобетонные арки можно двумя способами – в съемной и несъемной опалубке. В первом случае изготавливают герметичную опалубку необходимой формы и подпирают ее временными стойками. Рабочие стержни арки выгибаются точно по шаблону и соединяются в каркас при помощи вязальной проволоки и поперечных хомутов. После укладки арматурного каркаса в опалубку пускают бетон.
Очень часто монолитную арку объединяют с железобетонным поясом стены, чем обеспечивает совместную работу конструкций по восприятию нагрузок. В таком случае собирается общая опалубка, которая позволяет бетонировать одновременно обе конструкции. Важно также объединить и их арматурные каркасы.
На рабочие стержни арматуры нужно надеть дистанционные прокладки, которые обеспечат необходимый защитный 2-сантиметровый слой бетона с наружной стороны детали. Еще один важный момент – правильно рассчитанные опоры арки. Они не могут быть меньше 8 см, но чаще опоры заводятся на 15-20 см.
Бетонирование монолитной арки выполняется в непрерывном режиме. Бетонную смесь уплотняют штыкованием, но делать это нужно аккуратно, чтобы не нарушить положение элементов армирования. Опалубку можно будет разобрать уже через 10-14 дней после заливки бетона, но полную прочность деталь наберет только через 28 дней.
Арки, выполняемые в несъемной опалубке, изготавливаются при помощи U-образных объемных фасонных элементов из ячеистого бетона. Такое решение оправдано только для перекрытия проемов, ширина которых находится в районе 2,5 м. U-образные элементы стыкуются между собой клеевым раствором. В полость элементов опалубки укладывают арматурный каркас. После все это заливается бетоном. Сооруженная таким образом арка изначально имеет угловатую форму, поскольку состоит из прямых отрезков U-образных элементов, длина которых около 60 см. Однако ее легко скруглить на этапе отделочных работ. С помощью несъемной опалубки можно выполнить и более узкую арочную перемычку, но в таком случае нужно будет изготовить и подогнать друг к другу большое количество элементов, что сделать довольно трудно; к тому же, при этом образуется большое количество отходов.Арка из термоблоков
Несъемная опалубка также может быть выполнена из пенополистирольных термоблоков. Они легкие, хорошо режутся, и соединяются в замок. Арки из термоблоков выполняют, прежде всего, в стенах, возведенных по методу несъемной опалубки. Но в принципе ничто не мешает использовать термоблоки и для арок в станах из 
традиционных кладочных материалов. Над аркой из термоблоков необходимо установить горизонтальную прямую железобетонную перемычку (сердцевину). Проем складывают из термоблоков, начиная примерно с высоты 1,5 метра, но не заливают бетоном. После этого прорезают арочный проем необходимой геометрии. Дальше остается только закрыть нижнюю открытую часть блоков гибкой прокладкой, которая подпирается снизу уже вырезанным полукруглым сегментом. Паз для отсекающей прокладки можно вырезать только с одной стороны блоков, но так чтобы на противоположной стороне образовалась небольшая канавка, в которую вставится край дальний прокладки. Подпорные стойки можно будет убрать через 14 дней. Сразу после этого извлекают прокладку и удаляют подрезанную нижнюю часть. Это очень недорогой и простой способ изготовления арки.Имитация арки в стене из ячеистого бетона
Арку над дверью или узким окном в стене из любого кладочного материала можно создать при помощи подрезанных по дуге блоков из ячеистого бетона. Для этого вначале выполняют прямолинейную ж/б перемычку, а ниже нее крепят блоки из ячеистого бетона на крепкий клеевой раствор, возможно даже с анкнерованием. Такая конструкция называется комбинированной аркой из ячеистого бетона, но, по сути, является имитацией арки.
Внутри помещений арки сегодня используются редко, т.к. в интерьерах они вышли из моды. Однако некоторые дизайнеры все же включают их в проекты по желанию заказчиков. Выполнять их проще всего из гипсокартона. Такое решение не только легко реализуется, но и дает возможность при очередном ремонте очень просто изменить форму перемычки над дверью.
Арочные перемычки
Арочные перемычкиПеремычки над проемами можно делать из готовых элементов. Но арочные - приходится выполнять индивидуально. Поэтому в проекте арка должна быть разработана детально. После выбора ее формы, стрелы подъема и пролета нужно определиться с технологией изготовления. Арочные перемычки известны с древнейших времен. От вертикальной нагрузки в арочных конструкциях возникают только усилия сжатия, поэтому они не требуют дополнительного усиления. На протяжении многих веков их изготавливали из природного камня или полнотелого керамического кирпича. В настоящее время в связи с большим выбором строительных материалов практическое конструктивное достоинство арок не является актуальным. Сейчас более важен эстетический аспект, поэтому арки служат украшением фасада дома и придают ему определенный стиль.
Каменные перемычки
Конструкции арок с применением малоразмерных элементов переживают свой ренессанс, но их характер меняется. Когда-то из полнотелого кирпича возводили всю стену, в том числе и арочные перемычки. В наши дни кладку в конструкции арок применяют для украшения фасада. Поэтому вместо полнотелого кирпича охотнее выбирают более эффектный и более
Дорогой клинкерный кирпич. Вместо клинкерного кирпича можно использовать силикатный кирпич. Подобные ему известково-песчаные изделия используются для перемычек на протяжении сотни лет. Прочность этого материала повышается постоянно, благодаря непрерывной химической реакции углекислого газа с кальцием, входящим в его состав. Силикатный кирпич легко совместим с другими материалами, например, с ячеистым бетоном или керамикой - кладочные растворы идеально связывают их поверхности. При этом силикатный кирпич относительно дешев.
Как это выполняют. Для соединения кладочных элементов в арке применяют только традиционный цементно-известковый раствор. Минимальная толщина шва составляет 0,5 см, а максимальная - 2 см. Количество кирпичей в арочной перемычке зависит от ширины перекрываемого проема и толщины стены. В лучковую арку укладывают нечетное количество кирпичей, потому что замковый кирпич должен размешаться строго в вершине арки. Для арки толщиной 12 см и пролетом 150 см понадобится 21 кирпич, а при пролете 120 см-17.
До начала кладочных работ тщательно планируют расположение кирпичей в арке. Для проемов шириной до 120 см кружала (шаблон, на который опирают кирпичи при выполнении кладки арки) делают из доски, обрезанной по форме дуги арки. С двух сторон кружала опирают на временные стойки из бруса и с помощью клиньев ударами подгоняют их к нужному месту. Для арок больших пролетов кружала собирают и сбивают из нескольких досок. Перед началом работ по вьшолнению кладки кирпич обильно увлажняют.
Поверхности клинкерного кирпича, не соприкасающиеся с раствором, смазывают специальным 
водоотталкивающим составом, облегчающим смывание раствора, попавшего на поверхность видимой стороны арки. Кладка арки ведется с обеих сторон одновременно и равномерно. В опорных ее частях действуют большие усилия распора, поэтому важно уложить на раствор нижние, опорные кирпичи ложковой частью перпендикулярно действию усилий распора. Кладка должна заканчиваться точно в вершине арки. Последний замковый кирпич кладут на жесткий раствор, вдавливая его на место. Замковый кирпич досылать ударами нельзя. Через час после окончания кладки арки, клинья, подпирающие кружала, ослабляют. Это уплотняет раствор в швах, он сильнее прижимается к кирпичам, так устраняются пустоты в растворе, которые могут образоваться в результате оттягивания из него воды кирпичами. Через три-пять дней, после полного схватывания раствора в швах, осторожно выбивают клинья, и кружала вынимают из-под арки.
Железобетонные перемычки
В частных домах арочные перемычки из железобетона являются самыми популярными. Обычно их делают монолитными, но можно собирать из готовых фасонных элементов. это облегчает устройство арки и сокращает время работ. В традиционной опалубке. Совместная работа стали и бетона обеспечивает большую несущую способность перемычки, что позволяет перекрывать ею очень широкие проемы. К другим достоинствам монолитных арок относятся: доступность их материалов, низкая стоимость работ, отработанные несложные приемы выполнения монолитных железобетонных конструкций, свобода выбора формы арки и возможность применения такой перемычки в стенах из любого материала. Но армирование монолитной железобетонной арки трудоемко.
Как это выполняют. Монолитная железобетонная арка требует изготовления герметичной опалубки соответствующей формы, установки под нее временных стоек-подпорок. Рабочим стержням арматурного каркаса арки необходимо придать правильный изгиб, соединить их вязальной проволокой с поперечными хомутами. Затем, уложив арматурный каркас в опалубку, заполнить ее бетонной смесью. Железобетонную монолитную арку-перемычку часто объединяют с железобетонным поясом стены. Для этого собирают их общую опалубку, соединяют арматурные каркасы пояса и арки и одновременно бетонируют. Такое решение обеспечивает совместную работу этих элементов по восприятию нагрузок. Армирование арки состоит из верхних и нижних продольных стержней, соединенных поперечными хомутами. Необходимо не забыть о дистанционных прокладках в виде кружков, надетых на стержни рабочей арматуры. Они обеспечивают требуемый зазор для образования защитного слоя бетона толщиной 2 сантиметра. Важен и правильный размер опор арки на стену, который не может быть меньше 8-12 см. Но обычно размер опоры арки составляет 15-20 см. Бетон в опалубку укладывают без перерыва в работе и следят, чтобы не произошло расслаивания компонентов бетонной смеси. Уплотнение бетонной смеси штыкованием при помощи металлического стержня вьшолняют аккуратно, чтобы случайно не повредить армирование. Бетон в монолитной железобетонной арочной перемычке достигает своей полной прочности через 28 дней. Но разобрать опалубку можно уже через 10-14 дней.
В несъемной опалубке из фасонных элементов, выполненных из ячеистого бетона. Более простым способом устройства монолитной железобетонной арочной перемычки является использование вместо деревянной опалубки готовых фасонных (U-образных) элементов из ячеистого бетона. В их полость кладут арматуру и бетонную массу. Но такое решение рентабельно только для арочных перемычек над широкими проемами, у которых пролет будет около 2,5 м. В проемах небольшой ширины получение красивой линии дуги требует большего числа соответственно обрезанных фасонных элементов, что приводит к большому количеству 
отходов, которые негде применить. Как это выполняют. Фасонные элементы обрезают под нужным углом и, формируя дугу арки, соединяют между собой клеевым раствором, в их пустоты кладут арматуру с дистанционными подкладками или пластиковыми кружками для создания защитного слоя арматуры размером 2 см, затем укладывают и уплотняют бетон.
Фасонные элементы являются несъемной опалубкой. Стойки-подпорки под аркой не убирают в течение приблизительно 14 дней, это необходимо для схватывания бетона. Кладку стены в примыкании к арке ведут так же, как при перемычках из кирпича - элементы кладки подрезают по линии изгиба арки, а неровности заполняют раствором. В несъемной опалубке из термоблоков. Это очень простой способ с минимальными отходами. Термоблоки из пенополистирола легкие, их монтаж выполняется быстро, а соединяются они с помощью замков. Арку по такой технологии можно выполнять в стенах не только из пенополистирола, но и из других кладочных материалов. Для этого над аркой устраивают армированную прямолинейную перемычку - так называемую сердцевину.
Как это выполняют. Б проеме на высоте начала дуги арки (около 150 см от уровня пола), размещают термоблоки, опирая их в пролете проема на временные стойки-подпорки. Выше планируемой арки устанавливают фасонный элемент из пенополистирола - несъемную опалубку перемычки. В него помещают арматуру. Затем на боковую поверхность блоков, расположенных в верхней части проема, наносят линию дуги арки, по которой в блоках прорезают паз. Благодаря опорам вся конструкция держится на своем месте. В прорезанный паз вставляют металлическую прокладку, она предотвратит попадание бетона в пустоты блоков, находящихся ниже прорезанного паза (ниже дуги арки). После этого пустоты блоков над прокладкой заполняют бетоном, укладывая его в перемычку. Бетон, сползая по пустотам блоков под перемычкой, задерживается на прокладке. Так получается монолитная арочная перемычка. Спустя 14 дней убирают стойки-подпорки и удаляют блоки, расположенные ниже линии паза (под металлической прокладкой). Эти блоки в дальнейшем можно использовать.
Комбинированная арка из ячеистого бетона
Это самый легкий способ, имитирующий несущую арку. Вертикальную нагрузку здесь несет сборная перемычка. к которой снизу доклеивают блоки ячеистого бетона, подрезанные по определенной форме. Как это выполняют. По размеру проема подбирают нужные типовые перемычки, рассчитанные для стен из традиционного кирпича. Их применение в стенах из ячеистого бетона или поризованной керамики, для выравнивания рядов, требует уложить на перемычку обрезанные блоки или монолитный бетон, но можно использовать и обычный кирпич. Обрезанные блоки крепят на клею к нижней плоскости установленных в стену перемычек. В арке пролетом 120 см нужны два блока. Широкий проем требует больше блоков. Сначала планируют компоновку блоков, затем их подрезают ножовкой, а рубанком и шлифовальной теркой придают окончательную форму. Клей кладут и на стороны блоков, прилегающие к откосам проема. Блоки подпирают стойками на время схватывания клея (на 3 часа, а при низкой температуре - на 6 часов).
Кладка перемычек
Несущие сборные железобетонные перемычки применяют над проемами, на которые передается нагрузка от перекрытий. Если такой нагрузки нет, для перекрытий проемов шириной менее 2 м применяют железобетонные ненесущие или рядовые кирпичные перемычки в виде кладки на растворах повышенной прочности с арматурными стержнями, под кирпичами нижнего ряда. Вместо рядовых иногда делают клинчатые перемычки, которые служат в то же время архитектурными деталями фасада. При пролетах до 3,5…4 м возводят арочные перемычки. Кладку такого типа используют и для устройства сводчатых перекрытий (сводов).
При кладке перемычек все продольные и поперечные швы целиком заполняют раствором, так как такая кладка работает не только на сжатие, но и на изгиб. При слабом заполнении раствором вертикальных швов под влиянием нагрузок может происходить сдвиг отдельных кирпичей, а затем разрушение кладки.
Рядовые перемычки выкладывают из отборного целого кирпича с соблюдением горизонтальности рядов и правил перевязки. Высота рядовой перемычки 4…6 рядов кладки, длина на 50 см больше ширины проема. Для кладки применяют раствор марки не ниже 25.»Перемычки выкладывают с опалубкой из досок толщиной 40…50 мм.
Доски опалубки опирают на кирпичи, выпущенные из кладки; после снятия опалубки их срубают. Иногда концы опалубки вставляют в борозды на откосах проемов (после снятия опалубки борозды закладывают кирпичом). Если ширина проема больше 1,5 м, то под опалубку в середине подставляют стойку или опалубку опирают на деревянные кружала (доски, поставленные на ребро).
Кроме дощатой опалубки применяют инвентарные трубчатые опоры-кружала. Их делают из двух обрезков труб диаметром 48 мм, вставленных в третий отрезок трубы диаметром 60 мм. При кладке трубы кружала раздвигают так, чтобы концы трубы меньшего диаметра заходили внутрь борозд, оставленных в кладке. На каждый проем ставят два кружала; их можно применять в том случае, когда в проемы вставлены оконные или дверные блоки. При других типах кружал блоки можно поставить только после снятия опалубки перемычки.
Клинчатые и лучковые перемычки выкладывают из полнотелого керамического или силикатного кирпича с клинообразными швами, толщина которых внизу перемычки не менее 5 мм, вверху не более 25 мм.
До начала кладки перемычки возводят стену до уровня перемычки, выкладывая одновременно опорную ее часть (пяту) из подтесанного кирпича (шаблоном определяют направление опорной плоскости, т. е. угол ее отклонения от вертикали). Кладку ведут поперечными рядами по опалубке, поддерживаемой кружалами. На опалубке размечают ряды кладки с таким расчетом, чтобы число их было нечетным, учитывая при этом толщину шва. Центральный кирпич в нечетном центральном ряду называют замковым.
Клинчатые и лучковые перемычки выкладывают параллельно с двух сторон от пяты к замку таким образом, чтобы в замке они заклинивались центральным нечетным кирпичом. Направление швов контролируют шнуром, укрепленным в точке пересечения сопрягающихся линий опорных частей (пят). При пролетах более 2 м кладка клинчатых перемычек не допускается.
Арочные перемычки, арки и своды выкладывают в такой же последовательности, как и клинчатые перемычки. Швы между рядами должны быть перпендикулярны кривой линии, образующей нижнюю поверхность арки, и наружной поверхности кладки, уширенные наверху и суженные внизу. Расположение рядов кладки и разделяющих их постелей установлены в соответствии с первым правилом разрезки кладки, так как в арках и сводах усилие от нагрузки действует по касательной к кривой арки и постели рядов оказываются перпендикулярными направлению давлений. Арочные перемычки выкладывают по опалубке от пят к замку одновременно с обеих сторон.
Опалубка для кладки сводов и арок должна равномерно опускаться при распалубливании. Для этого под кружалами ставят клинья, при постепенном ослаблении которых опалубка опускается. Сроки выдерживания арочных и клинчатых перемычек в опалубке в зависимости от температуры наружного воздуха (летом) и марки кладочного раствора для арочных и клинчатых перемычек составляет 7. .20 сут, а рядовых -5…24 сут.
Для кладки арок, сводов и их пят следует применять растворы на портландцементе. Применение шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента, а также других видов цементов, медленно твердеющих при пониженных положительных температурах, не допускается.
Кладка сводов двоякой кривизны должна начинаться не ранее чем через 7 дней после окончания устройства их пят при температуре наружного воздуха не ниже 10 °С. При температуре воздуха от 10 до 5 °С этот срок увеличивается в 1,5 раза, а при температуре 5…1 °С - в 2 раза. Кладку арок и сводов с затяжками, в пятах которых установлены сборные железобетонные элементы или стальные каркасы, допускается начинать сразу после окончания устройства их пят. Грани примыкания смежных волн сводов двоякой кривизны выдерживаются на опалубке не менее 12 ч при температуре наружного воздуха не ниже 10 °С.
Возведение арок, сводов и их пят в зимних условиях допускается при среднесуточных температурах не ниже минус 15 °С на растворах с химическими добавками, обеспечивающими нарастание прочности растворов на морозе без прогрева. Волны сводов двоякой кривизны, возведенные при отрицательной температуре выдерживают на опалубке в течение трех суток, после чего они могут быть раскружалены, и опалубка передвинута.
При строительстве любого дома естественно устройство дверей и окон. Понятно, что все четыре стены дома не будут глухими – должны быть оставлены проемы для окон и дверей. Если ширина проема предполагается более 2 м, то их перекрывают железобетонными перемычками. Если ширина оконного или дверного проема предполагается менее2 м, то такой проем перекрывается рядовыми клинчатыми или кирпичными перемычками.
Рядовые кирпичные перемычки
Рядовая перемычка
Рядовая кирпичная перемычка это кладка на растворе марки 25 и выше (повышенной прочности). Она является продолжением кладки стены. Для восприятия растягивающих нагрузок от кладки перемычки используется арматура диаметром6 мм.
При кладке откосов проемов в них оставляют борозды, в которые устанавливаются концы опалубки. Опалубка обычно это доски толщиной 40-50 мм. При ширине проема более1.5 мопалубку хорошо опереть на деревянные стойки из брусьев.
На опалубке расстилается раствор толщиной 2-3 сми в него утапливают арматуру. Если арматура имеет гладкий профиль, то концы стержней загибают вокруг кирпича, если периодический – загибать концы нет необходимости.
Стержни арматуры должны заходить в кладку не менее, чем на25 см, при этом на каждые полкирпича укладывают один арматурный стержень.
После укладки перемычки опалубку снимают, а борозды закладывают кирпичом или раствором.
Если температура наружного воздуха 10 0 С и выше, то срок выдерживания рядовой кирпичной перемычки составляет 12 суток, если температура ниже – не менее 24 суток.
Клинчатые кирпичные перемычки
Устраивают также как и рядовые перемычки при ширине проема не более2 м. Могут быть из обыкновенного и клинообразного кирпича. При использовании обыкновенного кирпича, шов кладки делают клиновидным толщиной внизу на менее5 мм, а вверху – не более25 мм.
До начала кладки перемычки возводят стену до уровня перемычки, одновременно выкладывая пяту (опорную ее часть) из подтесанного кирпича. Направление опорной плоскости (угол ее отклонения) определяют шаблоном.
При выкладке клинчатой перемычки арматуру не используют, а выкладку ведут по предварительно установленной опалубке. На опалубке размечают ряды кладки таким образом, чтобы число их было нечетным. Центральный нечетный ряд кирпича называется замковым.
Кладку ведут поперечными рядами, укладывая кирпич на ребро от краев к середине перемычки и с наклоном у краев для образования распора (клина). кирпич должен входить в замковый ряд туго, плотно заклинивая перемычку.
Разновидностью клинчатых являются лучковые кирпичные перемычки.
лучковая перемычка
Арочные кирпичные перемычки
1 - стойки, поддерживающие опалубку, 2 - клинья, 3 - кружальная опалубка, 4 - шаблон-угольник, 5 - шнур, 6 - пята арки
Для устройства арочной перемычки необходимо подготовить специальную опалубку – кружалу с затяжкой, опирающейся на стойки. Под кружалами ставят клинья. Когда клинья ослабляют, опалубка опускается. Конструкция опалубки должна обеспечивать равномерное опускание ее при распалубливании
Кирпичи, уложенные в вершине арки, образуют замок. Швы между рядами кирпичей должны быть перпендикулярны кривой линии, образующей нижнюю поверхность арки, и наружной поверхности кладки. Для проверки кладки используют шаблон-угольник и шнур, закрепленный в центр арки.
Если используется обычный, а не клинчатый кирпич, то клинчатая форма придается швам кладки от5 мм книзу, до25 мм вверху.
Выдерживать арочные и клинчатые кирпичные перемычки в опалубке необходимо от 7 до 20 суток в зависимости от температуры наружного воздуха и марки раствора.
Насколько информация оказалась для Вас полезной?1. На первом этапе определяются геометрические параметры перемычки.
Например, если перемычка будет из лицевого кирпича и достаточно хорошо видна, лицевой кирпич стены также дополнительно отделываться не будет, то имеет смысл сначала определить, при каком радиусе (а арочные перемычки из кирпича или натурального камня как правило описываются уравнением окружности) работы по прирезке камня основной стены будут минимальными. Если арка будет простой, без ярко выраженного замка , то стрела подъема арки может приниматься кратной высоте кладочного ряда. Например, при возведении стен из кирпича высотой 65 мм, высота кладочного ряда составит примерно 77 мм или 0.077 м.
Примечание : Для арок со стрелой подъема, равной половине длины пролета, т.е. представляющих собой половину окружности, никаких особых расчетов геометрических параметров не требуется. Для арочных перемычек, центральная ось которых описывается не уравнением окружности, а параболой, эллипсом или комбинацией уравнений подбор геометрических параметров будет более сложным, но нам для нашего примера вполне достаточно рассмотреть арку, ось которой описывается уравнением окружности.
Рисунок 1 . Геометрические параметры арочной перемычки.
На рисунке 1 показана арочная перемычка над пролетом L = 2.35 м, стрела арки принята равной h = 4·0.077 = 0.308 м. Но для того, чтобы проектировать перемычку, нужно знать не просто длину пролета, а длину дуги окружности, другими словами - длину арки по низу. Так как по этой окружности будут выкладываться кирпичи, и чтобы не заниматься их подгонкой по размерам, особенно если таких арочных перемычек планируется сделать много, то длина арки должна быть приблизительно кратна 0.07-0.075 м. Знания, переданные нам древнегреческими геометрами, позволяют по высоте и длине пролета определить длину арки, но сначала придется определить угол а . Так как:
h = (L /2)(tg(a /4)) , (278.1.1)
что следует из геометрии прямоугольного треугольника, то
tg(a /4) = 2h/L = 2·0.308/2.35 = 0.26213 , (278.1.2)
а /4 = 14.688 о , следовательно а = 58.75 о .
Теперь мы можем определить значение радиуса окружности:
R = h /(1 - cos(a /2)) = 0.308/(1 - 0.871) = 2.395 м, (278.1.3)
Примечание : Вообще вывод данной формулы достаточно прост, но для тех, кто не понял, почему эта формула выглядит именно так, поясню. На рисунке 1 мы кроме всего прочего видим треугольник с гипотенузой R и катетом R - h (в данном случае второй катет равный L/2 , нас не интересует), также нам известен угол между гипотенузой и катетом - а/2 . Базовые знания по геометрии позволяют нам определить значение этого катета:
R - h = Rcos(a/2) (278.1.3.1)
Произведя ряд простейших преобразований с данной формулой, мы получим формулу (278.1.3). Но на всякий случай приведу весь ряд:
R - h - R = Rcos(a/2) - R - вычитаем из обеих частей уравнения R (278.1.3.2)
- h = Rcos(a/2) - R (278.1.3.3)
- h(-1) = (-1)(R Rcos(a/2) - R) - умножаем обе части уравнения на (-1) (278.1.3.4)
h = R - Rcos(a/2) (278.1.3.5)
h = R(1 - cos(a/2)) - в правой части уравнения выносим общий член за скобки (278.1.3.6)
h/(1 - cos(a/2)) = R(1 - cos(a/2))/(1 - cos(a/2)) - делим обе части уравнения на (1 - cos(a/2)) (278.1.3.7)
h/(1 - cosa/2) = R (278.1.3)
Почему так можно поступать с уравнениями , рассказывается отдельно.
И наконец можем определить длину дуги окружности:
m = ПRa /180 = 3.141·2.395·58.75/180 = 2.456 м , (278.1.4)
Так как арочная перемычка планируется симметричной, то для ее устройства нужно использовать нечетное число кирпичей. Например, если принять толщину растворного слоя в нижней точке 5 мм, то арку можно выложить из 2.456/0.07 = 35.08 кирпичей, а точнее из 35 кирпичей, а при толщине раствора в нижней точке 10 мм, то 2.456/0.075 = 32.74 кирпичей, а точнее из 33 кирпичей, при этом толщина растворного слоя в нижней точке должна составлять около 2.456/33 - 0.065 = 0.0094 м или 9.4 мм. Само собой добиваться такой точности при монтаже перемычки не нужно, достаточно следить, чтобы по ходу выкладывания перемычки не набегала большая погрешность.
Мне больше нравится вариант с 35 кирпичами. При таком варианте толщина растворного слоя в верхней части перемычки составит примерно 12.5 мм (так как радиус для верха перемычки составляет 2.395 + 0.25 = 2.645 м и соответственно увеличится и длина дуги окружности). При использовании 33 кирпичей толщина растворного слоя в верхней части арочной перемычки составит около 17 мм, что в общем-то тоже находится в допустимых пределах.
2. На этом расчет геометрических параметров арочной перемычки можно закончить и переходить к расчету на прочность.
2.1. Определение нагрузок на 1 погонный метр перемычки :
2.1.1 От веса кладки:
q 1 = p х b х h , (278.2.1)
где p в кг/м 3 - плотность материала, из которого выкладывается стена, в том числе цементно-песчаного раствора и штукатурки, если таковая планируется. Плотность цементно-песчаного раствора на обычном кварцевом песке - до 2200 кг/м 3 , что необходимо учитывать при работе с пустотелым кирпичом, керамическими, гипсовыми блоками и блоками из легких бетонов, но чтобы не тратить время на определение процентной доли раствора в кладке, можно просто умножить плотность используемого материала на 1.1 -1.2 или принять максимальное из нижеприведенных.
Для справки:
- Плотность полнотелого кирпича 1600 - 1900 (в зависимости от материала)
- Плотность пустотелого кирпича 1000 - 1450 (в зависимости от характера пустот)
- Плотность блоков из пенобетона, газобетона, ячеистого бетона 300- 1600 (более точно плотность ячеистых блоков можно определить по марке D)
- Плотность гипсовых блоков 900 -1200
Например:
- если стена над перемычкой будет выкладываться из обычного красного кирпича с использованием лицевого пустотелого кирпича, то для надежности можно принять значение p =1800-1900 кг/м 3 .
- Для гипсовых блоков p =1200
- Для блоков из легкого бетона - в зависимости от плотности бетона. Чтобы определить эту самую плотность, нужно взвесить 1 блок (или попытаться приблизительно определить вес блока, просто подняв его), а потом разделить вес на высоту, ширину и толщину блока. Например, если блок весит 20 кг и имеет размеры 0.3х0.6х0.1 м, то плотность блока будет 20/ (0.3х0.6х0.1) = 1111 кг/м 3 . Таким же образом можно определить и плотность кирпича.
- Во всех остальных случаях (особенно в том случае, если Вы не знаете плотность материала и не можете определить его плотность) p =1900
b - толщина стены в метрах, к примеру, для кирпичной стены в два кирпича следует принимать b = 0.51-0.55 м , для стен, не отделываемых мокрой штукатуркой b = 0.51 м, для стен, отделываемых мокрой штукатуркой только внутри помещений b = 0.53 м, для стен, отделываемых мокрой штукатуркой и внутри и снаружи b = 0.55 м, если стены изнутри будут утепляться или зашиваться сухой штукатуркой, то вес утеплителя и сухой штукатурки также следует учесть, но опять же для упрощения расчетов можно принять толщину стены b = 0.53 м .
h - высота кладки над перемычкой. И тут может возникнуть несколько вопросов: как быть, если высота кладки над перемычкой метров 10, а то и больше? неужели всю эту высоту кладки нужно учитывать? СНиП II-22-81 (1995) "Каменные и армокаменные конструкции" в таких случаях рекомендует рассчитывать перемычку на нагрузку от высоты кладки, равной 1/3 длины пролета. Такая рекомендация основана на особенностях передачи внутренних напряжений в разного рода пластинах, каковой с теоретической точки зрения стена и является. Я рекомендую для пущей надежности производить расчет на нагрузку от высоты кладки, равной 1/2 длины проема. Кроме все прочего такие рекомендации позволяют не учитывать то, что нагрузка от кладки неравномерно изменяется по длине перемычки и в идеале следовало бы рассчитывать конструкцию с учетом этих особенностей. Однако расчет с запасом позволяет этих дополнительных сложностей расчета избежать.
Если над расчетным проемом будет еще один проем, то высоту кирпичной кладки в этом случае можно принимать равной расстоянию между верхом нижнего проема и низом верхнего проема, опять же из соображений надежности. Если ширина простенков значительно меньше длины проема, то перемычку имеет смысл рассчитывать на нагрузку от всей высоты вышележащей стены, даже если это будет 10 м или больше, но в этом случае нужно проверить прочность кладки на касательные напряжения, да и вообще делать арочную перемычку на проемом, если ширина простенков меньше 1/3 длины проема, я бы не рекомендовал. В большинстве случаев достаточно рассчитывать на нагрузку от высоты кладки, равной 1/2 длины проема. В этом случае
Для проема L = 2.35 м для кирпичной стены толщиной в 2 кирпича нагрузка q 1 = 1900 х 0.53 х 0.5 х 2.35 = 1183.23 кг/м
2.1.2. От собственного веса арочной перемычки:
Проектируемая нами арочная перемычка имеет достаточно сложную геометрическую форму, однако с учетом того, что мы ранее приняли нагрузку от вышележащей кладки с хорошим запасом, достаточно приблизительно рассчитать нагрузку от собственного веса:
q 2 = р х b x h x m/L , (278.2.2)
так как мы приводим нагрузку от собственного веса к длине проема.
Для арочной перемычки со стрелой 0.308 м над проемом длиной L = 2.35 м q 2 = 1900 х 0.53 х 0.25 х 2.456/2.35 = 263.1 кг/м
2.1.3. От отделочных материалов стен.
Стены могут отделываться различными материалами: сухой или мокрой штукатуркой, керамической плиткой, натуральным или искусственным камнем, пластиковыми или алюминиевыми панелями и т.д. Нагрузки от этих и других отделочных материалов следует учитывать при расчете, если указанные материалы будут непосредственно крепиться к стене. Если стены просто будут штукатуриться с одной или с двух сторон, то тогда эта нагрузка уже учтена в пункте 2.1.1. Если пока не известно, чем именно будут отделываться стены, то можно умножить нагрузку от кладки (п.2.1.1) на поправочный коэффициент 1.2-1.3.
2.1.4. От конструкции перекрытия.
Если стена, в которой делается арочная перемычка, несущая, то нагрузку от балок или плит перекрытия также следует учитывать в том случае, если отметка низа перекрытия находится ниже отметки, соответствующей 1/3 длины проема. Проще говоря, если от верха рассматриваемой нами перемычки до низа перекрытия менее 2.35/3 = 0.78 м, то нагрузку от конструкции перекрытия следует учитывать. А я рекомендую это делать даже если расстояние от верха рассматриваемой перемычки до низа перекрытия менее 2.35/2= 1.175 м.
Помимо веса конструкции перекрытия следует учитывать также и временную нагрузку.
Для справки, расчетная нагрузка на 1 м2, перекрытия в зависимости от конструкции может составлять:
- Перекрытие по деревянным лагам или металлическим балкам - 400-600
- Перекрытие по железобетонным балкам - 500 - 700
- Перекрытие из готовых железобетонных плит - 700-1000
- Перекрытие из монолитной железобетонной плиты - нагрузка определяется расчетом .
Чтобы определить нагрузку от конструкции перекрытия, а также всего, что будет постоянно или временно на перекрытии находиться, нужно знать длину элементов перекрытия.
Для проема длиной L = 2.35 м для несущей стены с пустотными плитами перекрытия длиной 6 м нагрузка от плит перекрытия с учетом временной нагрузки q 4 = 800 х 0.5 х 6 = 2400 кг/м
Таким образом погонная расчетная нагрузка на перемычку составляет:
q = q 1 + q 2 + q 3 + q 4
Для рассматриваемого проема полная расчетная нагрузка q = 1183.23 + 263.1 + 2400 = 3846.3 кг/м
Как быть в случае, если будут использоваться не плиты перекрытия, дающие равномерно распределенную нагрузку, а балки, дающие условно сосредоточенную нагрузку, можно посмотреть отдельно .
2.2.1 Выбор расчетной схемы .
Тут нас ожидает первая засада. Потому как нашу арочную перемычку можно рассматривать как арку на двух шарнирных опорах с двумя горизонтальными связями. А это означает, что такая арка является один раз статически неопределимой. Потому как неизвестных реакций опор - четыре, а уравнений статического равновесия можно составить всего 3. Значит, для расчета такой перемычки необходимо знать помимо всего прочего еще и модуль упругости кирпичной кладки арки, а также момент инерции поперечных сечений. А если рассматривать арку как жестко защемленную, то степень статической неопределимости увеличится до 3. Однако задача проектировщика - не усложнять условие задачи, а упрощать. Если мы будем рассматривать нашу арку как трехшарнирную, т.е. с дополнительным шарниром в замке, то это позволит без особых проблем определить все опорные реакции и затем определить максимальные напряжения в поперечных сечениях арки. Такое допущение можно сделать на следующих основаниях:
Для арок определяющим является как правило не значение изгибающего момента, а продольной сжимающей силы. В этом главное отличие арок от прямолинейных балок. Более того, можно подобрать такую геометрическую форму арки, при которой изгибающий момент во всех поперечных сечениях арки будет равен 0.
Даже если мы ошиблись и в замке арки будет действовать изгибающий момент, то это в худшем случае может привести к образованию пластического шарнира из-за превышения расчетного сопротивления. Пластический шарнир не нарушит геометрическую неизменяемость арки, к тому же не препятствует передаче нормальных напряжений и приводит к более равномерному распределению напряжений по высоте сечения арки, таким образом нивелируя значение изгибающего момента, а потому вполне допустим.
Примечание : На сегодняшний день не существует единого метода расчета арочных двухшарнирных или жестко защемленных перемычек, тем не менее арочные перемычки из камня возводились с древнейших времен и успешно стоят до сих пор. Как древним строителям виадуков и мостов удалось постичь тонкости расчета арочных перемычек - загадка, но скорее всего прочность конструкций достигалась использованием максимально прочных материалов. А потому, если по ходу расчета возникнут сомнения в его правильности, то лучше для надежности принять максимально прочные кирпичи или кладочные камни и раствор. В любом случае, чем прочнее камни и раствор, тем меньше будет деформация арочной перемычки от действующих нагрузок.
2.2.2. Определение расчетных параметров.
Так как расчет будет производиться относительно оси, проходящей через центры тяжести поперечных сечений арки, то сначала следует более точно определить геометрические параметры оси:
Рисунок 2 . Расчетная схема арочной перемычки.
Радиус окружности, описываемой осью арки будет больше на половину длины кирпича и составит r = 2.395 + 0.125 = 2.52 м
Расчетная длина пролета также увеличится незначительно и составит l = L + 0.25sin(a/2) = 2.35 + 0.1226 = 2.472 м
Тогда стрела арки составит (согласно формулы (278.1.1)) f = (2.472/2)0.26213 = 0.324 м
2.3.1 Определение вертикальных опорных реакций
Так как нагрузка на нашу симметричную арку является равномерно распределенной, то
V A = V B = ql/2 = 3846.3·2.472/2 = 4754 кгс (149.1)
2.3.2 Определение горизонтальных опорных реакций
Так как на арку действует только вертикальная нагрузка, то горизонтальные опорные реакции будут равны по значению и противоположно направлены, а для определения одной из горизонтальных реакций достаточно составить уравнение моментов относительно дополнительно принятого нами шарнира - замка арки:
∑М С = V A l/2 - ql 2 /8 - H A f = 0 ,
H A = (V A l/2 - ql 2 /8)f = (4754·1.236 - 3846.3·2.472 2 /8)/0.324 = 9067.9 кгс .
Теперь самое время для определения максимальных внутренних напряжений в поперечных сечениях арки построить эпюры поперечных сил, изгибающих моментов и продольных усилий для нашей арки, для чего по хорошему следовало бы задействовать компьютер, которым вы в данным момент пользуетесь по прямому назначению, а именно для расчетов, так как необходимо решить некоторое множество уравнений. При этом, чем больше поперечных сечений будет рассматриваться, тем больше уравнений в итоге будет. Однако понимание основ сопромата позволяет свести количество решаемых уравнений к минимуму. Например для нашей арочной перемычки достаточно определить значения поперечных сил, изгибающего момента и продольных усилий для трех характерных сечений - в начале арки, посредине - где замок и в точке, расположенной посредине между началом арки и замком.
В точке А :
Q = V A cos(a/2) + H A sin(a/2) = 4754·0.8714 + 9067.9·0.4905 = 8590.8 кгс
N = V A sin(a/2) + H A cos(a/2) = 4754·0.4905 + 9067.9·0.8714 = 10233.65 кгс
В точке С (замок арки):
Q = V A - ql/2 = 0
М =0 (так как относительно этой точки мы и составляли уравнение моментов в п.2.3.2)
N = H A = 9067.9 кгс
В точке D (середина между началом и замком арки):
Для этой точки следует более точно определить координаты по осям х и у. Опять же даже начальные знания геометрии позволяют это сделать достаточно легко, далее подробности процесса определения координат не приводятся, нам же для дальнейших расчетов достаточно знать, что координаты точки D по оси х = 0.5776 м , по оси у = 0.2337 м , тогда
Q = V A cos(a/4) + H A sin(a/4) - qcos(a/4)х = 4754·0.9673 + 9067.9·0.2535 - 2221.45·0.9673·0.5776 = 5656.1 кгс
М =V A x - H A y - qx 2 /2 = 4754·0.5776 - 9067.9·0.2337 - 3846.3·0.5776 2 /2 = -14.8625 кгс·м
N = V A sin(a/4) + H A cos(a/4) - qsin(a/4)х = 4754·0.2535 + 9067.9·0.9673 - 2221.45·0.2535·0.5776 = 9651.25 кгс
Примечание: вообще-то для угол наклона касательной к горизонтали в точке D не будет равен α/4, но тем не менее будет близок к этому значению, которое мы и приняли для упрощения расчетов.
Как видим, значение изгибающего момента, возникающего в одном из поперечных сечений арки (в точке D), достаточно мало, а максимальные усилия возникают в начале и в конце арочной перемычки (в точках А и В), именно для этих сечений и нужно проверить прочность.
2.4. Определение максимальных напряжений .
И тут нас поджидает вторая засада, потому как расчет по теории сопротивления материалов в чистом виде можно производить только для поперечных сечений, в которых действует только один вид напряжений. В рассматриваемом нами поперечном сечении действует и поперечная сила и сжимающее усилие, а значит возникают касательные и нормальные напряжения, а на сегодняшний день нет точного ответа, как производить расчет в таких случаях. Напомню, на сегодняшний день существует как минимум 5 теорий прочности и формулы, предлагаемые этими теориями для таких случаев несколько отличаются. Но мы пойдем как всегда по пути наибольшего запаса и произведем расчет по третьей теории прочности согласно которой:
σ пр =(σ 2 +4т 2) 0.5 (278.4)
где σ - нормальное напряжение
σ = N/F = 10233.65/(0.51·0.25) = 80263.9 кг/м 2 или 8.026 кг/см 2
где F - площадь поперечного сечения нашей арочной перемычки
т = 1.5Q/F = 1.5·8590.8/(0.51·0.25) = 101068 кг/м 2 или 10.107 кг/см 2
σ пр = (8.026 2 + 4·10.107 2) 0.5 = 21.75 кг/см 2
2.5. Определение требуемого расчетного сопротивления
Ну а теперь все просто:
σ пр ≤ R (278.5)
где R - расчетное сопротивление кирпичной кладки
Теперь достаточно подобрать по таблице 1 соотношение марки кирпича и раствора.
Нашим условиям удовлетворяют кирпичи или камни марки М150 и выше, уложенные на раствор марки М100 и выше
Как уже говорилось, чем прочнее будет перемычка, тем меньше будут деформации, а значит лучше эстетический вид. Вот собственно и весь расчет.
Если подобрать кирпич и раствор не удалось из-за слишком большой нагрузки на перемычку, то следует уменьшить радиус перемычки. Чем меньше радиус перемычки, тем меньше будет значение горизонтальных опорных реакций и тем меньше будет составляющая касательных напряжений в начале перемычки. Кроме того, уменьшение радиуса перемычки приведет к уменьшению нагрузки, действующей от веса кладки на арочной перемычкой и от плит перекрытия. При стреле арки около 1/3-1/2 ширины проема такие нагрузки будут минимальными, что объясняется особенностями перераспределения напряжений в соответствующим образом нагруженной пластине, каковой в данном случае кирпичная стена и является. Впрочем расчет пластин - отдельная большая тема. Так как ширина простенков принята много большей, чем высота поперечного сечения арки, то дополнительного расчета опорных участков на прочность не требуется.
И еще, если вместо арочной перемычки сделать прямолинейную, например - из металлопроката, то для того, чтобы выдержать расчетную нагрузку, потребовались бы как минимум 3 швеллера или двутавра №12. При этом расчетный момент посредине перемычки составил бы около 2655 кгс·м, т.е. почти в 200 раз больше, чем полученный нами для сечения в точке D.
Примечание : Уменьшать расчетное сопротивление сжатию для кладки высшего качества не требуется, а вот какая у вас будет кладка, я не знаю, поэтому дальше уже сами. Но все равно - швы между кирпичами арки должны очень качественно заполняться раствором - это главное условие прочности и минимальной деформации арки под действием нагрузки.