Rama ze stali

Nie mylić z systemem strukturalnym .
Osiedle mieszkaniowe o konstrukcji stalowej
Prostokątna rama stalowa lub „rama obwodowa” budynku Willis (po prawej) kontrastuje z ramą diagridową przy 30 St Mary Axe (w środku) w Londynie.

Rama stalowa to technika budowlana z „ ramą szkieletową ” składającą się z pionowych stalowych słupów i poziomych belek dwuteowych , zbudowaną w prostokątnej siatce w celu podparcia podłóg, dachu i ścian budynku, które są przymocowane do ramy. Rozwój tej techniki umożliwił budowę wieżowca .

Pojęcie

Walcowany „ profil ” lub przekrój słupów stalowych przyjmuje kształt litery „ I ”. Dwa szerokie kołnierze słupa są grubsze i szersze niż kołnierze belki , aby lepiej znosić naprężenia ściskające w konstrukcji. Można również zastosować kwadratowe i okrągłe profile rurowe ze stali, często wypełnione betonem. Belki stalowe są połączone ze słupami za pomocą śrub i gwintowanych łączników, a historycznie połączone nitami . Centralna „środnik” stalowej belki dwuteowej jest często szerszy niż środnik słupa, aby wytrzymać wyższe momenty zginające występujące w belkach.

Szerokie arkusze blachy stalowej można wykorzystać do pokrycia górnej części stalowej ramy jako „formy” lub formy falistej , poniżej grubej warstwy betonu i stalowych prętów zbrojeniowych . Inną popularną alternatywą jest podłoga z prefabrykowanych betonowych elementów stropowych z jakąś formą betonowej nawierzchni. Często w budynkach biurowych ostateczna powierzchnia podłogi jest zapewniana przez jakąś formę systemu podłóg podniesionych z pustą przestrzenią między powierzchnią do chodzenia a podłogą konstrukcyjną używaną do kabli i kanałów wentylacyjnych.

Rama musi być chroniona przed ogniem, ponieważ stal mięknie w wysokiej temperaturze, co może spowodować częściowe zawalenie się budynku. W przypadku słupów odbywa się to zwykle poprzez obudowanie ich jakąś formą konstrukcji ognioodpornej, takiej jak mur, beton lub płyta gipsowo-kartonowa. Belki mogą być obudowane betonem, płytami gipsowo-kartonowymi lub natryskiwane powłoką izolującą je od ciepła pożaru lub mogą być chronione przez ognioodporną konstrukcję stropową. Azbest był popularnym materiałem do ognioodpornych konstrukcji stalowych do wczesnych lat 70. XX wieku, zanim w pełni zrozumiano zagrożenia dla zdrowia związane z włóknami azbestu.

Zewnętrzna „powłoka” budynku jest zakotwiczona w ramie przy użyciu różnych technik konstrukcyjnych i zgodnie z ogromną różnorodnością stylów architektonicznych . Cegły , kamień , żelbet , szkło architektoniczne , blacha i po prostu farba zostały użyte do pokrycia ramy w celu ochrony stali przed warunkami atmosferycznymi.

Ramy stalowe formowane na zimno

Zobacz też: Kadrowanie (konstrukcja)
Ściany działowe wewnętrzne wykonane ze stali zimnogiętej

Ramy stalowe formowane na zimno są również znane jako lekkie ramy stalowe (LSF).

Cienkie blachy ze stali ocynkowanej można formować na zimno w stalowe słupki do stosowania jako konstrukcyjny lub niekonstrukcyjny materiał budowlany do ścian zewnętrznych i działowych w projektach budownictwa mieszkaniowego, komercyjnego i przemysłowego (na zdjęciu). Wymiary pomieszczenia są ustalane za pomocą poziomej prowadnicy, która jest zakotwiczona w podłodze i suficie, aby obrysować każde pomieszczenie. Pionowe kołki są rozmieszczone w szynach, zwykle w odstępach 16 cali (410 mm) od siebie i mocowane u góry iu dołu.

Typowymi profilami stosowanymi w budownictwie mieszkaniowym są słupki w kształcie litery C i szyny w kształcie litery U oraz wiele innych profili. Elementy ramy są zwykle produkowane w grubości od 12 do 25 grubości . Grube mierniki, takie jak 12 i 14, są powszechnie stosowane, gdy obciążenia osiowe (równoległe do długości elementu) są wysokie, na przykład w konstrukcjach nośnych. Średnio-ciężkie mierniki, takie jak 16 i 18, są powszechnie stosowane, gdy nie ma obciążeń osiowych, ale duże obciążenia boczne (prostopadłe do elementu), takie jak słupki ścian zewnętrznych, które muszą wytrzymać obciążenia wiatrem o sile huraganu wzdłuż wybrzeży. Lekkie grubościomierze, takie jak 25, są powszechnie stosowane tam, gdzie nie występują obciążenia osiowe i bardzo niewielkie obciążenia boczne, na przykład w budownictwie wewnętrznym, gdzie elementy służą jako obramowanie ścian między pomieszczeniami. Wykończenie ściany jest zakotwiczone do dwóch kołnierzy bokach kołka, która waha się od 1 + 1 ⁄ 4 do 3 cali (32 do 76 mm) grubości, a szerokość wstęgi waha się od 1 + 5 ⁄ 8 do 14 cali (41 do 356 mm). Prostokątne sekcje są usuwane z wstęgi, aby zapewnić dostęp do okablowania elektrycznego.

Huty produkują blachę stalową ocynkowaną, która jest podstawowym materiałem do produkcji profili stalowych giętych na zimno. Blacha stalowa jest następnie formowana rolkowo w końcowe profile używane do obramowania. Blachy są ocynkowane (ocynkowane), aby zapobiec utlenianiu i korozji . Stalowe ramy zapewniają doskonałą elastyczność projektową dzięki wysokiemu stosunkowi wytrzymałości do masy stali, który pozwala na rozpiętość na duże odległości, a także odporność na obciążenia wiatrem i trzęsieniami ziemi.

Ściany o konstrukcji stalowej można zaprojektować tak, aby oferowały doskonałe właściwości termiczne i akustyczne — jednym ze szczególnych czynników, które należy wziąć pod uwagę przy budowaniu ze stali formowanej na zimno, jest to, że w systemie ścian mogą wystąpić mostki termiczne między środowiskiem zewnętrznym a klimatyzowaną przestrzenią wewnętrzną. Przed mostkami termicznymi można zabezpieczyć się, instalując wzdłuż stalowej ramy warstwę zewnętrznej izolacji – zwykle określanej jako „przegroda termiczna”.

Odstęp między kołkami wynosi zwykle 16 cali na środku ścian zewnętrznych i wewnętrznych domu, w zależności od zaprojektowanych wymagań dotyczących obciążenia. W apartamentach biurowych odstęp wynosi 24 cale (610 mm) na środku wszystkich ścian z wyjątkiem wind i klatek schodowych.

Historia

Wykorzystanie stali zamiast żelaza do celów konstrukcyjnych było początkowo powolne. Pierwszy budynek o konstrukcji żelaznej, Ditherington Flax Mill , został zbudowany w 1797 roku, ale dopiero po opracowaniu procesu Bessemera w 1855 r. produkcja stali stała się wystarczająco wydajna, aby stal była szeroko stosowanym materiałem. Tanie stale, które miały wysoką wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie oraz dobrą ciągliwość, były dostępne od około 1870 r., Ale żelazo kute i żeliwo nadal zaspokajało większość popytu na wyroby budowlane na bazie żelaza, głównie z powodu problemów z produkcją stali z rud alkalicznych. Problemy te, spowodowane głównie obecnością fosforu, zostały rozwiązane przez Sidneya Gilchrista Thomasa w 1879 roku.

Dopiero w 1880 roku rozpoczęła się era budownictwa opartego na niezawodnej stali miękkiej. Do tego czasu jakość produkowanej stali stała się dość spójna.

Budynek Home Insurance , ukończony w 1885 roku, był pierwszym, w którym zastosowano konstrukcję szkieletową, całkowicie usuwając funkcję nośną jego okładziny murowanej. W tym przypadku żelazne kolumny są po prostu osadzone w ścianach, a ich nośność wydaje się być drugorzędna w stosunku do nośności muru, szczególnie w przypadku obciążenia wiatrem. W Stanach Zjednoczonych pierwszym budynkiem o konstrukcji stalowej był Rand McNally Building w Chicago, wzniesiony w 1890 roku.

Royal Insurance Building w Liverpoolu , zaprojektowany przez Jamesa Francisa Doyle'a w 1895 r. (Wzniesiony w latach 1896–1903), był pierwszym w Wielkiej Brytanii, w którym zastosowano stalową ramę.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Steel_frame&oldid=1122953830 ”