Сталевий каркас — це техніка будівництва з «скелетним каркасом» із вертикальних сталевих колон і горизонтальних двотаврових балок, сконструйованих у вигляді прямокутної сітки для підтримки підлоги, даху та стін будівлі, які прикріплені до каркасу.Розвиток цієї техніки зробив можливим будівництво хмарочоса.
Прокатний сталевий «профіль» або поперечний переріз сталевих колон приймає форму літери «І».Дві широкі полки колони товщі та ширші, ніж полки на балці, щоб краще протистояти напрузі стиску в конструкції.Також можна використовувати квадратні та круглі трубчасті профілі зі сталі, часто заповнені бетоном.Сталеві балки з'єднані з колонами за допомогою болтів і різьбових кріплень, а історично з'єднані заклепками.Центральне «полотно» сталевої двотаврової балки часто ширше, ніж полотно колони, щоб протистояти вищим згинальним моментам, які виникають у балках.
Широкі листи сталевої настилу можна використовувати для покриття верхньої частини сталевої рами у вигляді «форми» або гофрованої форми під товстим шаром бетону та сталевих арматурних стрижнів.Іншою популярною альтернативою є підлога зі збірних бетонних блоків підлоги з певною формою бетонного покриття.Часто в офісних будівлях остаточна поверхня підлоги забезпечується певною формою системи фальшпідлоги з порожнечею між поверхнею для ходьби та структурною підлогою, яка використовується для кабелів і повітропроводів.
Каркас потрібно захищати від вогню, тому що сталь розм’якшується при високій температурі і це може призвести до часткового руйнування будівлі.У випадку колон це зазвичай робиться шляхом обшивки їх певною формою вогнестійкої конструкції, такої як кладка, бетон або гіпсокартон.Балки можуть бути облицьовані бетоном, гіпсокартоном або покриті покриттям, щоб ізолювати їх від тепла вогню, або їх можна захистити вогнестійкою конструкцією стелі.Азбест був популярним матеріалом для вогнезахисту сталевих конструкцій до початку 1970-х років, поки не було повністю зрозуміло ризики для здоров’я азбестових волокон.
Зовнішня «шкіра» будівлі кріпиться до каркасу за допомогою різних будівельних технік і дотримується величезної різноманітності архітектурних стилів.Цегла, камінь, залізобетон, архітектурне скло, листовий метал і просто фарба використовувалися для покриття каркасу, щоб захистити сталь від погоди.
Холодноформовані сталеві каркаси також відомі як полегшені сталеві каркаси (LSF).
Тонкі листи оцинкованої сталі можуть бути холодно сформовані в сталеві шпильки для використання як конструкційний або неконструкційний будівельний матеріал як для зовнішніх, так і для перегородок у житлових, комерційних і промислових будівельних проектах (на фото).Розміри кімнати встановлюються за допомогою горизонтальної доріжки, яка прикріплена до підлоги та стелі, щоб окреслити кожну кімнату.Вертикальні шпильки розташовані на рейках, зазвичай на відстані 16 дюймів (410 мм) одна від одної, і закріплені вгорі та внизу.
Типовими профілями, що використовуються в житловому будівництві, є C-подібні шпильки та U-подібні доріжки, а також ряд інших профілів.Елементи каркаса зазвичай виготовляють товщиною від 12 до 25 калібру.Важкі калібри, такі як калібр 12 і 14, зазвичай використовуються, коли осьові навантаження (паралельні довжині елемента) великі, наприклад, у несучих конструкціях.Середньо-важкі калібри, такі як калібр 16 і 18, зазвичай використовуються, коли немає осьових навантажень, але великі бічні навантаження (перпендикулярні елементу), такі як шпильки зовнішніх стін, які повинні протистояти ураганним вітровим навантаженням уздовж узбережжя.Легкі калібри, такі як калібр 25, зазвичай використовуються там, де немає осьових навантажень і дуже легкі бічні навантаження, наприклад, у внутрішніх конструкціях, де елементи служать каркасом для стін між кімнатами.Оздоблення стіни кріпиться до двох боків фланця шпильки, товщина якої коливається від 1+1⁄4 до 3 дюймів (32–76 мм), а ширина полотна коливається від 1+5⁄8 до 14 дюймів (41 до 356 мм).Прямокутні секції знімаються з полотна, щоб забезпечити доступ до електропроводки.
Металургійні комбінати виробляють оцинковану листову сталь, основний матеріал для виробництва холодноформованих сталевих профілів.Потім листову сталь формують у кінцеві профілі, які використовуються для каркасу.Листи оцинковані (оцинковані) для запобігання окисленню та корозії.Сталевий каркас забезпечує чудову гнучкість конструкції завдяки високому відношенню міцності до ваги сталі, що дозволяє їй протягуватись на великі відстані, а також протистояти вітровим і сейсмічним навантаженням.
Стіни зі сталевим каркасом можуть бути сконструйовані таким чином, щоб мати відмінні теплові та акустичні властивості. Одним із конкретних міркувань при будівництві з використанням холодноформованої сталі є те, що через стінову систему між зовнішнім середовищем і внутрішнім кондиціонованим простором може виникнути тепловий міст.Від утворення теплових мостів можна захистити, встановивши шар зовнішньої фіксованої ізоляції вздовж сталевого каркасу, який зазвичай називають «термічним розривом».
Відстань між шпильками зазвичай становить 16 дюймів по центру для зовнішніх і внутрішніх стін будинку залежно від проектних вимог до навантаження.В офісних приміщеннях відстань по центру становить 24 дюйми (610 мм) для всіх стін, за винятком ліфтів і сходових колодязів.
Використання сталі замість заліза для конструкційних цілей спочатку було повільним.Перша будівля із залізним каркасом, Ditherington Flax Mill, була побудована в 1797 році, але лише після розробки бесемерівського процесу в 1855 році виробництво сталі стало достатньо ефективним, щоб сталь стала широко використовуваним матеріалом.Дешеві сталі, які мали високу міцність на розтягнення та стиск і добру пластичність, були доступні приблизно з 1870 року, але кований та чавун продовжували задовольняти більшу частину попиту на будівельні вироби на основі заліза, головним чином через проблеми виробництва сталі з лужних руд.Ці проблеми, викликані в основному наявністю фосфору, були вирішені Сіднеєм Гілкрістом Томасом у 1879 році.
Лише в 1880 році почалася ера будівництва на основі надійної м’якої сталі.До цієї дати якість сталі, що виробляється, стала досить стабільною.[1]
Будівля Home Insurance Building, завершена в 1885 році, була першою, у якій використано каркасну конструкцію, повністю позбувшись несучої функції її облицювання.У цьому випадку залізні колони просто вбудовані в стіни, і їхня несуча здатність, здається, є вторинною щодо потужності кладки, особливо щодо вітрових навантажень.У Сполучених Штатах першою будівлею зі сталевим каркасом була будівля Ренда Макнеллі в Чикаго, зведена в 1890 році.
Час публікації: 6 червня 2022 р