Головна / Продукція / Несучий каркас

Несучий каркас

Несучий каркас (основний каркас) являє собою конструкцію на основі рам змінного перерізу (колони і балки), на які діють основні навантаження.

Рама зі змінним перерізом

Геометрія рами змінного перерізу повторює епюру моментів (зусилля в елементі), оптимізуючи витрати металу на каркас і зменшуючи загальну вагу конструкції. За рахунок змінного перерізу колон і балок вага конструкції в середньому на 30-50% нижче, ніж вага конструкцій з постійним перетином, при аналогічній несучій здатності.

В металевих будівлях на основі рам постійного перетину, пропонованих українськими виробниками, використовуються гарячекатані елементи (колони і балки). Параметри перетину елементів є постійними і вибираються за максимальним зусиллям в елементі.
Оскільки, гарячекатані елементи мають постійний перетин, багато частин елемента, виділені на малюнку штрих-лініями синього кольору, знаходяться в областях низьких зусиль і перевищують проектні вимоги, що призводить до перевитрати сталі і, відповідно, збільшення ваги металоконструкції.

Рама з постійним переізом

Елементи основного каркаса виготовляються з високоякісної сталі ASTM А572М класу 345 і мають мінімальну межу текучості 345 Н/мм2. Поперечна жорсткість таких рам забезпечується за рахунок жорсткості вузлів з'єднання.

Основні елементи

 

Типи рам

Несучий каркас може бути представлений в 4 основних модификаціях:

  1. Рама с чистим прольотом (CS)
  2. Багатопрольотна рама (MS)
  3. Односхила рама (SS)
  4. Багатофронтона рама (MG)

Будівля з чистим прольотом (CS) і будівля з багатопрольотною рамою (MS) є найбільш поширеними типами ШЗС. Такі типи будівель є найбільш простими з точки зору проектування і найбільш економічними за ціною.
Оптимальним з цінової точки зору являється прольот 18-24 м. При збільшенні даного параметра більш доцільним буде поставити внутрішню колону.

Будівлі з односхилою покрівлею (SS)

Цей тип будівель найбільш економічний при прольотах менше 12 м. Їх раціонально використовувати:

  • При необхідності відведення дощової води уздовж однієї бічної стіни.
  • При необхідності реалізувати прибудову до вже існуючої будівлі (відсутня необхідність створення внутрішніх водостоків в місцях з'єднання будівель).

Для будівель ширше 12 м двосхила рама більш краща за своїми естетичними властивостями та економічною доцільністю.

Будівлі з односхилої покрівлею можуть бути як з прольотом без внутрішніх колон, так і багатопролітні.

Багатофронтона будівля (MG)

Представляє з себе два і більше з'єднаних будівлі із загальною колоною і боковою стіною. Даний тип рам застосовується при великій ширині будівлі, оскільки дозволяє зменшити висоту будівлі в коньку.

Однак рекомендується використовувати замість такої рами багатопролітні будівлі оскільки:

  • Необхідно організувати внутрішню водостічну систему в місцях стиках будівель. Під час експлуатації будівлі його необхідно регулярно обслуговувати - прогрівати, чистити водостоки. Установка внутрішньої дренажної системи - дорогий захід і при порушенні вільного струму води, може виникнути підтоплення.
  • У разі великих опадів існує ризик виходу води з водостоків, особливо в місцях стиків будівель. 

Багатофронтоні будівлі може бути як з внутрішніми колонами, так і без них.

Покрівельна система (RS)

При необхідності перекриття будь-якої площі можливе постачання покрівельної системи, яка монтується на підготовлені колони або стіни (як правило, з/б). Структура, на яку буде встановлена покрівельна система, повинна бути підготовлена до установки сталевих конструкцій (мати можливість установки анкерних болтів і т.п.)

Реалізація такого типу конструкцій має ряд проблем:

  • Не точні розміри з/б стін. При установці анкерних болтів, допустимі відхилення коливаються в межах 5 мм. В Україні таку точність з/б колон на практиці практично неможливо забезпечити.
  • Необхідно приділяти увагу місцям з'єднання бетону і сталевих елементів. Різниця висот і ширини може спричинити розгерметизацію з'єднання і протікання води.
  • Покрівельна система, у порівнянні зі стандартними рішеннями, не є економічним варіантом. Навантаження концентруються в балках, це вимагає створення потужних металомістких конструкцій.

Типи рам

 

Крім описаних типів конструкцій, можна проектувати і будівлі з декількома поверхами, в т.ч. перекриття (мезоніни).

Даний тип конструкцій часто використовується в будівлях , побудованих за технологією ШЗС . За допомогою мезоніну реалізуються АПК (вбудовано -прибудовані адміністративно-побутові комплекси).

Мезонін влаштовується таким чином:

До колон кріпляться основні балки (балки мезоніну) . Потім до них кріпляться другорядні балки (брус мезоніну) .

Також при необхідності поставляється несучий профільований лист, який виступає в якості незнімної металевої опалубки.

Підлога мезоніну стандартно являє собою монолітний з/б, який не входить в поставку.

Для оптимізації пристрою мезоніну можна використовувати пустотілі з/б плити, однак при проектуванні мезоніну, необхідно враховувати довжину даних плит.

Багаторівневий мезонін , платформи для внутрішнього обладнання , внутрішні проходи і сходові марші так само можуть бути пристосовані і спроектовані , якщо це зазначено в даних для прорахунку .

Всі елементи основного каркасу в стандартній комплектації поставляються із захисним шаром грунтовки товщиною 30 мкм. Колір грунтовки може бути червоним або сірим.

 

Описання комплекту будівлі

Несучий каркас

Найменування

Характеристика

Описання

Основні рами

Описання конструктивного рішення

Виконуються з зварних двотаврових профілів змінного перерізу з суцільною стінкою.

Попередня дробеструйная обробка

Так

Матеріал

Сталь ASTM A572M марка С345 (09Г2С – українське маркування)

Покриття (стандарт)

 

Грунтовка: 1 шар, загальною товщиною покриття не менше 50 мкм з вмістом антикорозійних добавок фосфату цинку

Покриття (під замовлення)

Цинк: 1 шар, загальною товщиною покриття не менше 80 мкм

Торцеві рами

Описання конструктивного рішення

Полегшена конструкція з зварних фахверкових стійок і зварного несучого ригеля

Попередня дробеструйная обробка

Так

Матеріал

Сталь ASTM A572M марка С345 (09Г2С – українське маркування)

Покриття (стандарт)

Грунтовка: 1 шар, загальною товщиною покриття не менше 50 мкм з вмістом антикорозійних добавок фосфату цинку

Покриття (під замовлення)

Цинк: 1 шар, загальною товщиною покриття не менше 80 мкм

Вітрові в'язі

Описання конструктивного рішення

Вітрові навантаження передаються на фундамент за допомогою діагональних зв'язків у покрівлі, між колонами бічних стін і між фахверковими колонами

Матеріал

ASTM - A475 – надміцні, клас A

Покриття (стандарт)

Грунтовка: 1 шар, загальною товщиною покриття не менше 50 мкм з вмістом антикорозійних добавок фосфату цинку

Покриття (під замовлення)

Цинк: 1 шар, загальною товщиною покриття не менше 80 мкм

Елементи кріплення

Комплект анкерних болтів

Описання

JIS G3101 – SS 400

Високоміцні болти

Описання

A325 M  тип 1 гальванічні

Болти середньої міцності

Описання

A325 M  тип 1 гаряча оцинковка

Другорядний каркас

Стінові та кровельні прогони

Описание конструктивного решения

Другорядний несучий каркас включає в себе прогони покрівлі і стін (Z і С-подібний холоднокатаний профіль), а також всі необхідні елементи для їх монтажу (кріплення, кронштейни розкоси і т.д.)

Матеріал

Сталь ASTM A572M марка С345 (09Г2С – українське маркування)

Покриття

цинк

 

Марки сталі

За механічними властивостями стали діляться на 3 групи:

  • Звичайної міцності (маловуглецеві);
  • Підвищеної міцності;
  • Високої міцності.

Механічні властивості сталі залежать від хімічного складу, виду термічної обробки і технології прокатки, і виражаються показниками тимчасового опору і межею текучості при розтягуванні.

Основні марки будівельних сталей і їх механічні характеристики:

Група міцності

Марка сталі*

Межа текучості, МПа

Межа міцності (тимчасовий опір), МПа

Звичайна

ВСт3кп**

ВСт3пс

ВСт3Гпс

ВСт3сп

185-285

365-390

Підвищена

ВСтТпс

09Г2

09Г2С***

14Г2

10Г2С1

15ЧСНД

14Г2АФ

10ХСНД

10ХНДП

295-390

430-540

Висока

16Г2АФ

18Г2АФпс

15Г2СФ т.о.

12Г2СМФ т.о.

12ГН2МФАЮ т.о.

Понад 440

 

Понад 590

 

* У таблиці наведені марки сталі згідно класифікації за ГОСТ (вітчизняна класифікація).

** Для виробництва металоконструкцій на вітчизняних заводах стандартно використовують сталь ВСт3кп (С245) - сталь звичайної міцності. Межа текучості цієї марки сталі складає 245 МПа. У країнах Північної Америки та Європи марка сталі С245 не застосовується в будівництві.

*** Для виробництва конструкцій Mammut використовується сталь ASTM A572M клас 345 (міжнародна класифікація, аналогом по українській маркуванні є сталь 09Г2С). Межа текучості цієї марки сталі складає 345 МПа.

Аналіз хімічного складу сталі 09Г2С і С245 (ВСт3кп):

Хімічні елементи

Марки сталі

Вплив хімічних елементів на характеристики сталі

Результати аналізу

09Г2С

(С345)

Mammut

С245

Укр. виробник

С

0,25

0,14-0,22

Вуглець. Підвищує міцність сталі, але знижує її пластичність і погіршує її зварюваність.

Міцність сталі 09Г2С вище за рахунок вмісту більшої кількості вуглецю (на 40% вище, ніж у С245).

Si

0,7

0,15

Кремній. Підвищує міцність сталі, її жорсткість і пружність, а також жаропрочность і кислостойкостью, але погіршує зварюваність.

Сталь 09Г2С по пружності, жароміцності і кислостойкостью перевищує С245 (вміст кремнію в сталі 09Г2С на 360% більше, ніж у С245).

Mn

1,3-1,7

0,3-0,6

Марганець. Підвищує міцність і в'язкість сталі, при цьому знижує шкідливий вплив сірки.

Наявність марганцю підвищує міцність сталі 09Г2С і знижує шкідливий вплив сірки порівняно зі сталлю С245 (вміст марганцю в сталі 09Г2С більш ніж на 300% вище).

Cr

0,4

0,3

Хром. Підвищує міцність сталі.

Міцність сталі 09Г2С вище за рахунок вмісту більшої кількості хрому (на 33% вище, ніж у С245).

S

0,035

0,05

Сірка. Є шкідливою добавкою. Сірка робить сталь красноломкость (схильної до утворення тріщин при температурі 800-1000 °С)

Більш високий вміст сірки в сталі С245 робить її красноломкость (вміст сірки в сталі С245 на 42% вище, ніж у 09Г2С). Шкідливий вплив сірки в сталі 09Г2С мінімізується за рахунок більшого вмісту марганцю.

P

0,035

0,04

Фосфор. Є шкідливою добавкою. Підвищує крихкість сталі, особливо при низьких температурах (хладоломкості), і знижує пластичність при підвищених температурах.

Холодноламкість сталі С245 вище, ніж у 09Г2С (вміст фосфору в сталі С245 на 15% вище, ніж у 09Г2С).

N

0,006

0,01

Азот. Сприяє старінню сталі і робить її крихкою, особливо при низьких температурах.

Старіння сталі С245 відбувається швидше за рахунок більшого вмісту азоту (на 66% вище, ніж у сталі 09Г2С).

Як видно з таблиці, хімічний склад сталі 09Г2С за всіма характеристиками перевершує сталь С245 (ВСт3кп).