3.1.5. Конструктивні елементи каркасних систем

Каркас будівлі складається зі стійок і балок, що з’єднуються між собою (рис. 3.2). Стійки першого ярусу замонолічують у стакани збір­них фундаментів. На балки укладають панелі перекриттів і покриттів.

Стійками каркасу є колони, на які опираються балки-ригелі. Для обпирання ригеля в колонах передбачаються консолі. У середніх ря­дах каркасу встановлюють колони із двома консолями, у крайніх – з однією консоллю.

Стик ригеля з колоною виконують приварюванням опори ригеля в нижній частині до консолі колони й зварюванням у верхній частині спеціальних металевих накладок із закладною деталлю колони.

Рис. 3.2. Загальний вид основного вузла каркасу будівлі:

1 – колона; 2 – ребриста (сантехнічна) панель перекриття; 3 – багатопустотна панель перекриття; 4 – балка (ригель);

5 – монтажна накладка, що з’єднує ригель із колоною; 6 – монтажна накладка, що з’єднує плити

Стійки й ригелі утворюють раму каркасу – основний несучий еле­мент, який сприймає всі навантаження, що діють на будівлю. Відстань між осями колон називається прольотом рами, а між осями колон сусідніх рам – кроком каркаса. Звичайно каркас характеризують спо­лу­ченням розмірів прольоту й кроку, які називають сіткою колон (опор) каркаса. Наприклад, каркас із сіткою колон 6 × 12 м має проліт рам 6 м, а крок рам 12 м. Каркас із сіткою колон 9 × 6 м має проліт 9 м і крок 6 м. У першому випадку ригелі мають номінальну довжину 6 м, а плити 12 м, у другому – 9 і 6 м.

Елементи каркасу, з’єднані між собою, й утворять просторову сис­тему. Міцність і стійкість каркасної системи на дію горизонтальних і вертикальних навантажень забезпечується двома способами – за рам­ною або за в’язевою схемою. У рамній схемі стійкість і міцність про­сторової системи створюється жорсткими з’єднаннями (защем­лен­ня­ми) ригеля з колоною. Такі з’єднання (вузли) називається рамним. При гнучкому з’єднанні ригеля з колоною вузол називається шар­нір­ним, а каркас – в’язевим. У в’язевій схемі стійкість забезпечується спільною роботою вертикальних і горизонтальних діафрагм жорст­кості, що сприймають зусилля від горизонтального навантаження.

Каркас (колони й ригелі) сприймає тільки вертикальне наван­та­ження. Вертикальними діафрагмами жорсткості є внутрішні стіни бу­динку, міцність яких достатня для сприйняття діючих на них на­ван­тажень. Ці стіни можуть виконуватися зі збірних залізобетонних еле­ментів – діафрагм жорсткості, скріплених з колонами каркасу, а також із цегли або монолітного залізобетону. Такі діафрагми жорсткості розташовують у тих місцях, де за планувальною схемою необхідні стіни на всю висоту будівлі (це можуть бути поперечні стіни або стіни сходових кліток).

Горизонтальні діафрагми – це міжповерхові перекриття. Вони пе­редають горизонтальне навантаження на вертикальні діафрагми. Для того щоб перекриття працювало як діафрагма, панелі скріплюють між собою за допомогою сталевих скруток (між монтажними петлями) та бетонних шпонок, замонолічених у проміжках збірних панелей.

Рамні каркаси з жорсткими вузлами дають можливість широкого вибору планувальних рішень і можливість у період експлуатації змі­нювати розташування внутрішніх стін і перегородок будівлі. Однак такі конструкції каркасів мають складні вузли з’єднання й вимагають збільшених витрат матеріалів, трудомісткості й вартості виготовлення та монтажу.

В’язева схема каркасних будівель у порівнянні з рамною може бути дешевшою. Її перевагами слід вважати можливість скорочення типо­розмірів колон і ригелів, а також простіше виконання стикових вузлів.

Збірні залізобетонні елементи каркасу – індустріальні вироби. Їх уніфікований набір включає збірні залізобетонні колони, ригелі, па­нелі перекриттів, діафрагми жорсткості, а також фундаменти, сходи й стінові панелі. Номенклатура колон складається з одно- і двопо­вер­хо­вих елементів перетином 30 × 30 і 40 × 40 см для поверхів висотою 3,3; 3,6 або 4,2 м.