Из этой статьи вы узнаете, чем различаются оконные и дверные проёмы, имеющие разные формы верхней части. Мы расскажем о преимуществах и недостатках разных видов перемычек, а также приведём примеры из истории, которые повлияли на внешний вид древних зданий.
Форма верхней части оконного или дверного проёма — перемычки, менялась в зависимости от назначения здания и его архитектуры. Размер и образ всего здания задают тон более мелким элементам — окнам, дверям, крыльцам, фронтонам, цоколю. Особенно это касается культовых и исторических сооружений — церквей и храмов, музеев и крепостей.
Перемычка проёма не только конструктивное, но и интерьерное решение, особенно в старинной архитектуре или её имитации. Мы рассмотрим основные виды перемычек.
Проём с инородной перемычкой
Мелкоштучная кладка имеет одно отрицательное качество — отдельные элементы (кирпичи) невозможно соединить в длину или ширину. Для этого в кирпичную или каменную кладку включают инородные (отличные от материала кладки) материалы, которые имеют хорошие показатели однородности и способны выдерживать линейные нагрузки в свободном или защемлённом состоянии. Перемычка проёма остаётся прямой, воспринимая нагрузки от стен верхних этажей. Из-за концентрации нормальных нагрузок* в центральной части прямая горизонтальная перемычка работает на изгиб.
* Нормальные нагрузки — нагрузки, перпендикулярные плоскости касания.
Заводская железобетонная перемычка
Самый популярный вид этого конструктивного элемента. Распространена из-за преимуществ бетона — дешевизна, обилие материала, массовое производство мелких бетонных изделий. Удобна в работе при возведении любого типа зданий с проёмами не более трёх метров шириной. Готовые перемычки различаются по сечению и длине. При небольшом сечении возможна установка вручную, что делает её пригодной для частного строительства.
Монолитная железобетонная перемычка
Устраивается по месту — бетон укладывают в опалубку с каркасом, установленную прямо в проёме. Даёт хорошее дополнительное сцепление опорных стен. Часто бывает сопряжена с армопоясом. Основное преимущество — возможность изготовить своими руками. Недостаток — в 50% случаев используется бетон и каркасы ненадлежащего качества.
Стальной профиль
Это может быть изделие практически любого сечения. Самые популярные — уголок, швеллер, двутавр, короб. Металл хорошо держит нагрузки на растяжение, но его стоимость относительно высока. Главное преимущество — лёгкость изделия и простота монтажа. Недостаток — высокая цена и мостик холода, обусловленный высокой теплопроводностью металла.
Видео о стальных перемычках с комментариями
Деревянная перемычка
Атавизм, который всё же имеет место при отсутствии возможности установки вариантов, указанных выше. Достоинство — дешевизна. Недостаток — все проблемы с деревом и малый срок службы (для каменного здания). Перемычка из дерева в основном применена в массовой частной застройке 40—80-х годов, когда вместо цемента использовали глиняные составы.
Перемычки из кирпича
В этом случае перемычка понимается как ряд камня, ограничивающий проём сверху. Каменная кладка имеет большую массу и перемычка должна выдерживать её, поэтому кладка верха проёмов была в прежние времена уделом особых мастеров. Их работу можно увидеть и сейчас на зданиях возрастом от 80 до 1000 лет. Эти методы были в ходу до изобретения дешёвых и удобных материалов — стального профиля и штучного железобетона.
Клинчатая перемычка
Этот вид кладки применяют и сейчас на небольших и средних (до 2 м) проёмах. В этом случае камень (кирпич) ставят на ребро под углом к центральной вертикали. Участок держит нагрузку за счёт распорных усилий, которые передаются на несущие стены. Расположение под углом обеспечивает постоянное сжимающее усилие, которое и не даёт перемычке рассыпаться. Камень укладывается на заранее подготовленную опалубку с разметкой.
Арочная перемычка
Длина арки больше в 1,5 раза по сравнению с прямой перемычкой, что даёт максимально эффективное распределение удельной нагрузки. Правильная геометрия любой арочной конструкции даёт оптимальное распределение нагрузки, что позволяет строить подземные сооружения — тоннели, метро, канализационные сооружения.
Лучковая или сегментная перемычка
Самая надёжная из всех цельнолинейных форм*. Разновидность арочной перемычки, точнее, её сегмент. Имеет свод, радиус которого значительно больше, чем половина расстояния между опорами (как в классической «правильной» арке). Кладётся так же, как и клинчатая и арочная, но опалубка имеет заданную форму. Обладает большей несущей способностью из-за большей длины и площади перемычки (соответственно, меньше удельной нагрузки на 1 см2).
По своей сути кирпичная перемычка — та же кладка, только с изменённой структурой, которая лучше распределяет нагрузку. Общие преимущества таких форм — отсутствие инородных элементов (лучшая связка массива кладки) и мостиков холода. Недостаток — сложность исполнения и срок выдержки перед распалубливанием. Также их выделяет оригинальный внешний вид. Все описанные виды кирпичных перемычек активно применяются при строительстве каминов, печей, барбекю. Это прекрасное решение внешнего виды каменного очага или топочного портала.
* Цельнолинейная форма — вид элемента, грань которого представляет собой линию, не прерванную внутренним или наружным углом, ступенью или разрывом.
Испытания перемычек на видео
Свод
В архитектуре зданий своды стоят особняком, т. к. назвать их дверными или оконными проёмами в полной мере и в традиционном понимании нельзя. Скорее это формы простенков, вообще не имеющие перемычек. Свод, благодаря своей форме, разрезает стену по высоте на две части. Соответственно, распределяется и нагрузка, причём усилие на грани свода прилагается уже не нормальное, а касательное. Напряжение не сосредотачивается в области верха проёма, как во всех описанных случаях, а рассеивается и передаётся по несущим стенам на фундамент. Это объясняет, почему грани сводов такие крутые, иногда почти вертикальные.
Самый яркий пример сводчатой архитектуры — величественные готические храмы. Высота сводов в них может достигать десятков метров. Именно оптимальное распределение нагрузки стало залогом невероятной долговечности этих сооружений, многим из которых более 900 лет.
Производные сводчатого окна
Существует две популярные разновидности, в основу которых положены идеи древней архитектуры. Они представляют собой нечто среднее между аркой и сводом.
Термальное (Диоклетианово) окно
Своё название оно получило от Диоклетиановых терм (бань), где впервые было применено. Компоновка проёма представляет собой арочный свод с опорами на горизонтальной грани, разделённый на три сектора. То есть арочная перемычка имеет дополнительные опоры. Предположительно эти опоры были нужны для конструктивной надёжности на больших пролётах. С развитием строительных материалов внешний вид окна сохранился лишь из соображений внешнего вида (дополнительные опоры не требуются).
Венецианское окно
Развитая идея термального окна представляет собой проём, разделённый вертикальными колоннами (столбами) на три части. В центральной верхней части — арочная перемычка, крайние части имеют горизонтальный верх, который служит опорной площадкой для колонн. Венецианское окно можно встретить в огромных формах — проходные порталы и опорные элементы старинных мостов. Их строили как часть величественных замков из-за неповторимого внешнего вида.
Разумеется, любой из вышеперечисленных видов проёмов можно воссоздать и сегодня. Надёжность и несущая способность железобетона позволяет не задумываться о нагрузках от кладки кирпича на малоэтажном строительстве.
Имея достаточный запас средств и желание, можно повторить любой архитектурный элемент, используя современные технологии — силиконовые и полиуретановые формы для лепнины, стальные каркасы и фигурное бетонное литьё. Самое надёжное и оригинальное, на наш взгляд, решение — арочная перемычка. О том, как создать её своими руками, мы расскажем в одной из следующих статей.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
