16.8. Система з зовнішніми в’язевими фермами

Як різновидність коробчатої системи є будинки, у яких колони з’єднані потужними в’язями з зовнішнього боку стін будинку (рис.16.14). В цьому випадку каркас являє собою ферми, які добре сприймають як горизонтальні, так і вертикальні навантаження, і така система працює значно краще, ніж з внутрішніми в’язями, і може дати суттєву економію сталі. Недоліком її є те, що розкоси решітки, які при великій висоті будинку мають значні розміри, перетинають вікна приміщень. При цьому зовнішні колони можуть розміщуватись як вертикально, так і похило.

Рис. 16.14. Система з зовнішніми в’язевими фермами: 1-зовнішні в’язеві ферми

16.9. Основи компоновки каркасів багатоповерхових будинків

Компоновка каркасу, тобто вибір системи каркасу, розміщення колон і балок в плані та місць розміщення в’язів (якщо вони є), може бути різною і залежить від архітектурно-планувального рішення будинку.

Колони на плані необхідно розміщувати таким чином, щоб вони утворювали стандартні комірки і щоб відстані між ними підпорядковувались єдиному модулю. В цьому випадку можна досягти максимальної типізації елементів каркасу - колон і балок, а також елементів огороджувальних конструкцій, стін і перекриттів.

Крім того, відстані між колонами визначають витрати сталі на каркас: зі збільшенням кроку загальна вага колон зменшується, а вага балок збільшується, і навпаки. Отже, існує оптимальний крок колон, при якому загальні витрати сталі будуть мінімальними. Величина оптимального кроку залежить від висоти будинку - вона зменшується зі зменшенням висоти будинку.

В будинках висотою 30…40 поверхів оптимальний крок колон становить 4…6 м. Але виходячи з архітектурно-планувальних вимог крок може прийматися і більшим від оптимального.

Відстані між ригелями по висоті будинку визначаються прийнятою висотою поверхів. Бажано, щоб будівельна висота міжповерхових перекриттів не перевищувала 350…400мм, в протилежному випадку загальна висота будинку може бути невиправдано завищеною.

16.10. Конструкції елементів каркасу

Орієнтовні витрати сталі на елементи каркасів наступні: на колони витрачається приблизно 40…60% сталі; на ригелі – 30..40%; на всі інші елементи (в’язі, сходи, фахверк, ліфтові шахти) – 10…15%.

16.10.1. Колони

Колони є найбільш навантаженими елементами, потребують більших витрат сталі, ніж інші елементи, а тому правильний вибір типу перерізу колони є дуже важливим.

Розглянемо основні типи перерізу колон.

1. Для будинків висотою 30…40 поверхів найбільш ефективними є квадратні перерізи, зварені з чотирьох листів (рис.16.15). Вони рівностійкі в обох площинах, мають значні моменти та радіуси інерції і при невеликій розрахунковій довжині (відстані між поверхами) гнучкість їх мала і коефіцієнт поздовжнього згину наближається до 1. Товщина листів 40…60 мм, а розміри квадрата приблизно 400×400мм і більше.

Рис. 16.15. Поперечний переріз колони з чотирьох листів

2. Для будинків висотою більше 40 поверхів в нижніх частинах колон виникають дуже великі зусилля. В цьому випадку використовуються квадратні колони, набрані з товстих листів, які зварені поздовжніми швами (рис.16.16).

Рис. 16.16. Поперечний переріз колони з пакету листів

3. Широке застосування мають зварні двотаврові перерізи з товстими поясами і стінками завдяки технологічності їх виготовлення (рис.16.17). Недоліком такого перерізу є нерівностійкість в двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Рис. 16.17. Поперечний переріз колони зі зварного двотавра

4. Для будинків середньої висоти використовуються прокатні двотаври (рис.16.18) з широкими полицями (типу Ш), або колонні (типу К).

5. Для внутрішніх колон, до яких примикають перегородки, зручними є хрестоподібні перерізи (рис.16.19), які дозволяють сховати колону в товщині перегородок. Однак вони вимагають більших витрат сталі.

Рис. 16.18. Поперечний переріз колони з прокатного двотавра

Рис. 16.19. Поперечний переріз колони хрестового перерізу

6. Для верхніх поверхів, а також в будинках з невеликою висотою, використовуються колони, зварені з двох кутиків або швелерів, і трубчасті (рис.16.20).

Рис. 16.20. Поперечні перерізи колон для верхніх поверхів

По висоті будинку колони не повинні перериватись. Окремі відправні марки стикуються під час монтажу через два поверхи (рис.16.21). Для зручності монтажу стики розміщують на 500…1000 мм вище рівня міжповерхових перекриттів. В межах однієї відправної марки перерізи колон не змінюються. В місці стика торці колон фрезеруються і закріплюються за допомогою стяжних болтів.

Рис. 16.21. Розміщення стиків відправних марок колон