10. Каркасный несущий остов. Несущие конструкции. Принцип работы системы. Типы многоэтажных зданий, в которых целесообразно применять данную систему.
Жесткость и устойчивость многоэтажных каркасных зданий обеспечивают решением их несущих остовов по рамной, рамно-связевой или связевой схемам.
Несущий остов каркасного здания представляет собой систему, состоящую из несущих стоек или колонн, опирающихся на них перекрытий и покрытия и связей, обеспечивающих неизменяемость пространственной геометрической формы и устойчивость здания. Каркасный несущий остов, выполненный из сборного железобетона, применяется при строительстве жилых и общественных задний высотой до 25-30 этажей. Стальной каркас используют при строительстве высотных зданий (без ограничения этажности).
Применение каркасного несущего остова дает возможность резко снизить вес здания благодаря замене тяжелых несущих стен редко расставленными колоннами с легкими навесными стенами и перегородками. Одно из преимуществ каркасных несущих остовов – большая свобода объемно-планировочных решений. В состав каркасного несущего остова входят: фундаменты, вертикальные опоры (столбы, стойки или колонны) и горизонтальные элементы (ригели, балки, настилы перекрытий и покрытий) Важное значение для устойчивости многоэтажного каркасного здания имеют стены жесткости и ядра жесткости, в которых располагаются лестничные клетки, лифтовые шахты и другие подобные помещения.
11. Возможные схемы каркасного несущего остова: по типу горизонтальных несущих конструкций, по способу обеспечения пространственной жесткости.
Рамная схема несущего остова представляет собой систему колонн, ригелей и перекрытий, соединенных в конструктивных узлах в жесткую и устойчивую пространственную систему, воспринимающую горизонтальные (ветровые и другие) усилия. Пространственный каркас несущего остова при рамной схеме должен обладать необходимой жесткостью не только в одной плоскости, но и в перпендикулярном направлении, что достигается жестким решением всех узловых стыков вертикальных и горизонтальных элементов конструкций как в подпольном, так и в поперечном направлении.
Рамный каркас многоэтажного здания может быть выполнен в монолитном и сборном железобетоне или в стальных конструкциях, который в целях противопожарной безопасности объекта должны быть бетонированы. Рамный несущий остов очень трудоемок и требует повышенного расхода стали, а потому применяется редко, только при строительстве зданий, в которых не допускается установки поперечных и продольных перегородок или связей между колоннами на протяжении более 48-54 м по всей высоте здания.
Рамно-связевая схема несущего остова состоит из плоских рам, расположенных поперек здания и жестких связей или ж/б перегородок в продольном направлении. Плоские рамы обеспечивают только поперечную жесткость и устойчивость здания. Продольная устойчивость здания обеспечивается жесткими связями или стенками жесткости. Применяется при строительстве жилых зданий гостиничного типа, административных зданий высотой до 20-22 этажей.
Связевая схема каркасного несущего остова зданий отличается от рамной тем, что все горизонтальные усилия в ней в обоих направлениях через сплошные междуэтажные перекрытия передаются на жесткости диафрагмы – стенки или ядра жесткости. Рамы в этом случае рассчитываются только на вертикальные нагрузки. При этом сопряжения вертикальных и горизонтальных элементов конструкций могут иметь не только жесткое, но и шарнирное решение. Позволяет во всех этажах здания получить достаточно большие зальные помещения между связевыми стенами, что необходимо для зданий универмагов, торговых центров, проектных организаций, Научных учреждений и др.
Различают 4 типа конструктивных типа конструктивных каркасных систем по типу горизонтальных несущих конструкций: с поперечным расположением ригелей, с продольным, с перекрестным, с безригельным каркасом.