Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Горизонтальные конструкции — перекрытия и покрытия здания — воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти нагрузки и воздействия черед фундаменты основанию.
Горизонтальные несущие конструкции высотных зданий, как правило, однотипны, и обычно представляют собой жесткий несгораемый диск — железобетонный (монолитный, сборно-монолитный, сборный) либо сталежелезобетонный.
Вертикальные несущие конструкции более разнообразны. Различают стержневые (каркасные) несущие конструкции, плоскостные (стеновые, диафрагмовые), внутренние объемно-пространственные стержни полого сечения на высоту здания (стволы жесткости), объемно-пространственные наружные конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения. Соответственно примененному виду вертикальных несущих конструкций различают четыре основные конструктивные система высотных зданий — каркасную (рамную), стеновую (бескаркасную, диафрагмовую), ствольную и оболочковую.
Несущие и самонесущие стены: В чем разница?
Основные системы ориентированы на восприятие всех силовых воздействий одним типом несущих элементов. Так, например, при стержневых конструкциях узлы сопряжения колонн с ригелями должны быть жесткими (рамными) в обоих направлениях, чтобы обеспечить восприятие вертикальных и горизонтальных воздействий.
Наряду с основными, широко применяют и комбинированные конструктивные системы. В этих системах вертикальные несущие конструкции компонуют, сочетая разные виды элементов. К их числу относятся системы: каркасно-диафрагмовая со связями в виде стен — диафрагм жесткости, с неполным каркасом (несущие наружные стены и внутренний каркас), каркасно-ствольная, ствольно-стеновая, ствольно-оболочковая и др.
В комбинированной системе могут сочетаться несколько типов вертикальных несущих элементов (плоскостных, стержневых, объемно-пространственных) и схем их работы. При таких сочетаниях полностью или частично дифференцируется восприятие нагрузок и воздействий (например, горизонтальных — стенами жесткости, а вертикальных — каркасом). Соответственно количество возможных вариантов комбинированных систем весьма обширно.
Стеновая система на протяжении столетий была основной для зданий любого назначения, в высотном строительстве применяется редко и преимущественно для жилых зданий и гостиниц. Самое высокое из построенных зданий стеновой системы — 47-этажный жилой дом «Конкордия Хаус» в Кёльне имеет поперечно-стеновую конструктивную систему (шаг стен 4,5 м) и выполнено с монолитными железобетонными несущими внутренними стенами и перекрытиями. Малый объем использования стеновой системы и ориентация на применение ее только в жилище можно объяснить тривиальным восприятием системы в поперечно-стеновом варианте с сопутствующими ему ограничениями свободы планировки.
🔥❗ НЕСУЩИЕ СТЕНЫ для перекрытий и крыши. Разбор рабочих проектов.
Фундаменты высотных зданий проектируют на базе результатов предпроектных тщательных и всесторонних инженерно-геологических и инженерно-гидрологических изысканий. Эти изыскания дают основания для предварительной оценки несущей способности основания, его осадок и их неравномерности, общей устойчивости основания и проводятся по предусмотренным действующими нормативными документами методикам.
Помимо этого, изыскания дают основания для прогнозирования вероятности развития опасных процессов в основании (карстово-суффозных, оползневых и др.). Неблагоприятный прогноз может служить основанием для отказа от выбранной площадки строительства по требованиям безопасности или из-за высокой стоимости мероприятий по понижению интенсивности влияния этих процессов.
Изыскания позволяют выявить возможное влияние строительства высотного здания на окружающую застройку. В первом периоде — при эскалации колоссальных объемов грунта (глубина котлована может превысить 10 м). В период эксплуатации — из-за влияния осадки основания под нагрузкой высотным зданием. Эти обстоятельства диктуют как выбор проектного защитного решения, так и постоянный мониторинг инженерно-геологических процессов, динамики движения подземных вод, деформаций основания в процессе эксплуатации здания.
В международной практике для устройства фундаментов высотных зданий примеряют достаточно широкий спектр конструктивных решений, а именно: буровые опоры глубокого заложения, забивные сваи-стойки и висячие сваи, свайно-плитные конструкции, монолитные плитные и коробчатые, ленточные фундаменты. Во всех случаях класс бетона фундаментов применяется не ниже В25.
Массивные свайные, буронабивные фундаменты, глубокого заложения под отдельные опоры применяют при соответствующей конструктивной системе при которой концентрация нагрузок до 50-100 тыс.тонн приходится на отдельные редко расположенные опоры, как например, в зданиях оболочковой системы с несущей оболочкой в виде раскосной макрофермы. Глубина заложения таких фундаментов в соответствии с грунтовыми условиями может составлять до 30-40 м.
При недостаточной несущей способности, плита фундамента может быть эффективно дополнена мощными буронабивными опорами и превратиться в свайно-плитный фундамент, повышающий взаимодействие здания с основанием. Однако применение такого конструктивного варианта допустимо лишь при отсутствии в основании высоко расположенных водоносных пластов.
Конструкции внутренних стен и колонн высотных зданий по существу технического решения мало отличаются от применяемых в зданиях высотой до 75 м. Наиболее существенное отличие заключается в увеличении их сечений как по требованиям увеличения несущей способности, так и по резко возросшим требованиям к пределу огнестойкости (до REI 180 в зданиях высотой до 100 м и до REI 240 в более высоких зданиях).
Соответственно высоким требованиям к несущей способности вертикальных несущих конструкций для них применяют бетон класса по прочности на сжатие не менее ВЗО (в нижних этажах — В50 и В75), допускается изменение размеров сечений по высоте, предусматривается двухстороннее симметричное армирование.
Применение бетонов высоких классов по прочности на сжатие (В50, В75) для колонн с гибкой арматурой позволяет существенно уменьшать их сечение.
Для наиболее нагруженных элементов используются сталежелезобетонные конструкции с жесткой арматурой из прокатных или сварных элементов, дополненной гибкой арматурой по контуру. Процент армирования колонн принимают в пределах от 1 до 7 %, стен — до 0,5%.
Радикальное увеличение несущей способности колонн дает переход к колоннам из трубобетона. В таких колоннах стальная оболочка из круглой стальной трубы, заполненной бетоном высокой прочности, создает обжатие бетонного ядра, служа одновременно вертикальной и горизонтальной арматурой колонн.
За счет вертикального и горизонтального обжатия бетонного ядра, несущая способность колонны увеличивается вдвое (по сравнению с железобетонной из бетона того же класса) с соответствующим уменьшением размеров поперечного сечения.
Колонны из трубобетона широко внедрены в строительство высотных зданий преимущественно в Юго-Восточной и Восточной Азии.
Высокие прочностные свойства трубобетонных колонн позволяют пересмотреть рекомендации по выбору конструктивных систем.
Процент армирования трубобетонных колонн составляет 4-5%, не превышая, таким образом процента армирования железобетонных колонн с жесткой арматурой.
Стволы жесткости представляют собой наиболее специфичную для высотного строительства внутреннюю вертикальную несущую конструкцию. Она присуща большинству высотных зданий различных конструктивных систем: ствольных, каркасно-ствольных, ствольно-стеновых и оболочково-ствольных.
Самый распространенный вариант конструкции — центрально расположенный монолитный железобетонный ствол. В зависимости от нагрузки (этажности) толщина стен ствола в нижнем ярусе может достигать 60-80 см, а в верхних сокращаться до 20—30 см. Минимальный класс бетона для вертикальных несущих конструкций В 30, но в нижних этажах высотных зданий приемлемо применение высокопрочных бетонов классов В50 и В60.
В конструктивно-планировочном отношении удачна относительно редко принимаемая конструкция ствола открытого профиля, например крестообразного сечения. Она исключает трудоемкое и металлоемкое устройство многочисленных надпроемных перемычек, необходимых в стволах закрытого сечения, и упрощает установку лифтов. Ограничение в их применении оправдано только в особо высоких сооружениях, когда жесткость ствола открытого сечения может оказаться недостаточной.
Стальные конструкции стволов представляют собой в большинстве случаев решетчатую систему, обетонируемую после монтажа. Исключения из этого правила встречаются крайне редко, когда ствол имеет не только несущие, но и архитектурно-композиционные функции.
Конструктивные решения перекрытий подчинены требованиям пожарной безопасности, обеспечения их прочности и минимальной деформативности в плоскости (на горизонтальные), из плоскости (на вертикальные нагрузки и воздействия).
Первое требование ограничило вариантность конструкций перекрытий по их материалу: они должны быть несгораемыми и, соответственно, железобетонными.
Основные варианты железобетонных перекрытий — монолитная плоская или ребристая плита, монолитная с оставляемой сборной железобетонной опалубкой, сборная из многопустотных, сплошных или ребристых настилов.
В зарубежной практике основным вариантом перекрытия является сталежелезобетонная конструкция из стальных балок и монолитной железобетонной плиты по профилированному стальному настилу, который служит одновременно несъемной опалубкой и отчасти армированием плиты. Этот вариант конструкции перекрытия, как правило, проектируют с подвесным потолком, который скрывает в интерьере стальные балки и создает пространство для разводки многочисленных коммуникаций — электрических, вентиляционных и др. А сам потолок может способствовать улучшению акустического режима помещении при выполнении его из звукопоглощающих материалов.
Однако в отечественных условиях складывается неблагоприятная обстановка для расширенного внедрения сталежелезобетонной конструкции перекрытий в связи с предусмотренным МГСН 4.19-2005 требованием увеличения предела огнестойкости перекрытий в зданиях выше 100 м до REI 240. Это потребует омоноличивания стальных балок. Не способствует таким высоким противопожарным требованиям также система стальных подвесок и каркаса подвесных потолков.
В зависимости от конструктивной системы здания наружные стены проектируют несущими и ненесущими. При этом несущие стены конструируются различно в зависимости от того, являются ли они несущей оболочкой здания или образованы пилонами ствольно-стеновой системы.
На конструирование наружных стен в целом влияют нормативные требования к огнестойкости, тепловой защите и несущей способности.
Если для несущих стен, как и для колонн, регламентированы пределы огнестойко¬сти по несущей способности в REI 180 и REI 240 в зависимости от высоты здания, то для ненесущих — только по целостности — в REI 60.
Назначение тепловой защиты для глухой части наружных стен дифференцировано в зависимости от их высоты.
Несущие стены участвуют в работе конструктивной системы здания на все виды силовых воздействий и воспринимают переменные по высоте здания ветровые нагрузки, включая их пульсационную составляющую.
Родоначальницей оболочковой стеновой несущей конструкции является стальная безраскосная пространственная многоэтажная многопролетная рама (решетка) из сварных стержней коробчатого сечения, примененная в зданиях-близнецах WTC в Нью-Йорке.
ОБ УНИВЕРСИТЕТЕ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НИУ МГСУ)
до 1993 года МИСИ им. В.В. Куйбышева
Источник: mgsu.ru
Классификация конструктивных систем
Конструктивной системой называется совокупность взаимосвязанных конструкций, которые обеспечивают прочность, жёсткость и устойчивость здания. Наряду с термином «конструктивная система» в технической литературе в том же значении используется также термин «конструктивная схема». Последний термин предпочтительно применять для характеристики схемы расположения несущих конструкций, например: продольная, поперечная конструктивная схема.
Несущие конструкции здания разделяются на опорные, пролетные и комбинированные. И именно тип опорных и пролетных несущих конструкций определяет конструктивную систему здания.
Опорные конструкции воспринимают и передают фундаментам усилия от собственного веса, опирающихся на них пролетных конструкций, технологического оборудования и архитектурных деталей. К опорным конструкциям зданий относятся несущие стены, каркасы, стволы (ядра жесткости) и оболочки.
Пролетные конструкции используются для перекрытия внутренних и наружных помещений здания. Основные типы пролетных конструкций: балки, ригеля, арки, плиты перекрытий и покрытий, своды, купола, оболочки, лестничные площадки и марши. К пролетными конструкциям также относятся перемычки над проемами в стенах, но они не влияют на тип конструктивной системы. Поэтому при их классификации учитываются только те пролетные конструкции, которые перекрывают помещений здания.
Комбинированные конструкции одновременно являются опорными и пролетными конструкциями. Например, оболочки, перекрывающие большие зальные помещения (выставочных помещений, крытых стадионов и т. п.) и опирающиеся непосредственно на фундаменты, являются характерным примерами комбинированных конструкций здания.
Многоэтажные здания, как правило, имеют жесткие в собственной плоскости перекрытия. Конструктивные особенности таких перекрытий не существенно влияют на особенности совместной пространственной работы несущей системы здания. Поэтому конструктивные системы таких зданий, в основном, определяются типом опорных несущих конструкций.
Одноэтажные здания, в отличие от многоэтажных, имеют самые разнообразные типы пролётных конструкций (балки, плиты, арки, своды, купола, оболочки) но, как правило, всего два типа опорных конструкций (каркасы и стены). Поэтому конструктивную систему одноэтажного здания в основном определяет тип пролетной конструкции его покрытия.
Рис.1. Основные конструктивные схемы зданий и сооружений
Пространственная система, образованная конструкциями, способными воспринимать все действующие на здание или сооружение силовые нагрузки и воздействия (статические и динамические), обеспечивать его прочность, жесткость и устойчивость, представляет собой конструктивную схему.
Конструктивные элементы здания или сооружения, воспринимающие основные нагрузки (напор ветра, вес снега, находящихся в здании людей, технологического оборудования, давление грунта на подземные части здания и т. п.), называются несущими конструкциями.
По характеру этих нагрузок различают несущие конструкции:
— работающие на сжатие (колонны, отдельные опоры, фундаменты, стены, несущие стеновые панели, арочные конструкции и др.);
— работающие преимущественно на изгиб (панели и балки перекрытий, стропильные и мостовые фермы, ригели рам и др.); работающие в основном на растяжение (мембраны, подвески, оттяжки и т. д. ).
В зависимости от характера восприятия и передачи нагрузок несущие конструкции делятся на горизонтальные и вертикальные.
Вертикальные несущие конструкции воспринимают воздействующие на здание все виды нагрузок и передают их последовательно вниз через ниже расположенные конструкции, вплоть до основания (фундамента).
Горизонтальные несущие конструкции воспринимают поэтажные нагрузки и вместе с собственной массой передают их вертикальным несущим конструкциям.
Существует несколько способов передачи горизонтальных нагрузок. Горизонтальные нагрузки могут быть равномерно распределены между вертикальными несущими конструкциями, либо передаваться на специальные вертикальные элементы жесткости (диафрагмы, связи, стволы жесткости). Возможно и промежуточное решение с распределением горизонтальных нагрузок в различных пропорциях между вертикальными несущими конструкциями и элементами жесткости.
Горизонтальные несущие конструкции зданий массового строительства, как правило, однотипны и обычно представляют собой железобетонные диски. В отличие от горизонтальных, вертикальные несущие конструкции разнообразны. К ним относятся плоскостные элементы (стены, диафрагмы жесткости), стержневые элементы сплошного сечения (стойки каркаса), объемно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки), внутренние объемно-пространственные полые стержни на высоту здания в виде стволов (ядер) жесткости, внешниеобъемно-пространственные несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения.
Тип вертикальной несущей конструкции определяет тип конструктивной системы здания. Различают основные, комбинированные и смешанные конструктивные системы. Основных систем пять: бескаркасная (стеновая), каркасная, объемно-блочная, ствольная и оболочковая. В пределах одной конструктивной системы пространственное положение вертикальных несущих конструкций может меняться. Вариант конструктивной системы по признаку размещения в пространстве (продольного, поперечного, перекрестного) вертикальных несущих конструкций называется конструктивной схемой здания.
В зависимости от геометрической формы несущие конструкции подразделяют на:
— линейные (балки, колонны, стержневые системы);
— плоскостные (плиты, панели, настилы);
— пространственные (оболочки, своды, объёмные элементы).
Несущие конструкции здания (сооружения) в совокупности образуют его несущий остов, который должен обеспечивать пространственную неизменяемость, прочность, жёсткость и устойчивость здания (сооружения).
Выбор конструктивной схемывлияет на объёмно-планировочное решение здания и определяет тип его основных конструкций.
Бескаркасная (стеновая) конструктивная схема является основной в строительстве зданий мелкоячеистой объемно-планировочной структуры: квартирных жилых домов, общежитий, гостиниц, спальных корпусов домов отдыха, больниц и др.
Преимущество данной схемы — повышенная пространственная жесткость конструкции здания. Горизонтальные нагрузки воспринимаются и передаются основанию пространственной структурой из несущих стен и перекрытий.
Каркасная конструктивная система является основной в проектировании производственных и сельскохозяйственных зданий, а также общественных зданий и жилых зданий повышенной этажности По сравнению с бескаркасной эта система имеет ряд преимуществ. Так, замена протяженных несущих стен на редко расставленные колонны обеспечивает значительное снижение массы здания и максимальную свободу планировочного решения. Основным преимуществом полнокаркасных зданий является четкое разграничение функций между каркасом, воспринимающим все нагрузки и стенами, являющимися только ограждениями.
Вертикальные несущие конструкции в каркасной схеме — стержневые (колонны). Их соединения с горизонтальными несущими элементами (ригелями, балками, фермами) могут быть жесткими и шарнирными. Способ соединений определяет характер работы каркасов под нагрузкой. Исходным для всех типов каркасов является рамный.
б — однопролётная одноярусная;
в — многопролётная одноярусная;
г — однопролётная двухярусная;
д -многопролётная многоярусная
е — монолитный каркас.
Наибольшее распространение в строительстве получил стоечно-балочный каркас, основу которого составляют многоэтажные рамы, образованные колоннами и ригелями, и соединенными жесткими (неподвижными) узлами.
Объемно-блочная конструктивная система уже давно не применяется на практике. Прямым олицетворением такой конструкции могут стать отдельно стоящие железобетонные модули индивидуальных гаражей.
Для строительства высотных зданий может применяться ствольная конструктивная система башенного типа. Вертикальным несущим элементом, воспринимающим все вертикальные и горизонтальные нагрузки, является жесткий сердечник — ствол центрального лестнично-лифтового узла. Стены стволов монтируют из отдельных панелей, жестко соединенных друг с другом и с фундаментом, либо выполняют монолитными. Применяются перекрытия консольного типа.
Рис.4. Оболочковая
Оболочковая конструктивная система или система с несущими наружными объемно-пространственными жесткостными конструкциями используется редко — в зданиях высотой до 100 и более этажей.
В основном варианте системы несущая часть здания представляет собой наружную оболочку — вертикальную пространственную замкнутую конструкцию, жестко заделанную в фундамент или в конструкции подземных этажей, которая воспринимает все вертикальные и горизонтальные нагрузки на здание. Поперечную жесткость оболочки обеспечивают жесткие конструкции перекрытий. Наиболее часто применяется оболочка в виде безраскосной пространственной рамы из стоек и поэтажных ригелей.
Современные способы оптимизации пространственных покрытий в виде единых (монолитных) пространственных систем позволяют расширить область применения оболочек, одновременно улучшить их архитектурную выразительность.
Как уж часто практикуется, принимаются комбинированные варианты – каркасно-ствольные системы, рамно-связевые каркасы
6 а)
б)
Рис.5. Комбинированные конструктивные системы: а) — каркасно-связевая (каркасно-диафрагмовая) система; б) — каркасно-ствольная система; 3 — колонна; 4 — ригель; 5 — перекрытие; 6 — связь (диафрагма) жесткости; 7 * ствол (ядро) жесткости; 8 — жесткий стык; 9 — гибкий (шарнирный) стык
Стены
Определение: стены – протяженные по длине вертикальные плоские конструкции, образующие пространственные объемы здания или сооружения в пределах уровня этажа в виде отсеков, помещений.
По характеру статической нагрузки наружные стены подразделяют на:
— несущие, которые, кроме собственного веса, воспринимают и передают нагрузки от конструкций выше расположенных этажей (стен, перекрытий, покрытий, давление ветра и др.) на ниже расположенные стены и на фундамент;
— самонесущие, осуществляющие несущую нагрузку только от собственного веса всех конструкций стен по вертикали здания и опирающиеся на фундамент, а также обеспечивающие устойчивость (жесткость) каркаса здания, в том числе и от ветровой нагрузки;
— ненесущие (в т. ч. навесные), воспринимающие собственный вес только в пределах одного этажа и передающие его на каркас или другие опорные конструкции здания.
Внутренние стены могут быть несущими или ненесущими (последние, называются перегородками, предназначены только для разделения помещений, их устанавливают непосредственно на перекрытии). Во внутренних стенах часто устраивают каналы и ниши для вентиляции, газоходов, водопроводных и канализационных труб и т. д.
Ненесущие стены, вес которых должен быть минимален, изготовляют из многослойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем, панелей из особо лёгких бетонов, асбестоцементных панелей.
По способу возведения стены подразделяют на:
— сборные из готовых элементов заводского изготовления (из блоков и панелей);
— монолитные — обычно бетонные, возводимые в передвижной или скользящей опалубке;
Перекрытия
Перекрытия– горизонтальные комплексные конструкции, разделяющие здание на этажи.
В состав междуэтажных перекрытий входят несущие элементы, плита перекрытия, выполняющая функции пола или потолка. В состав чердачных, подвальных и других типов перекрытий дополнительно включают различные прослойки.
Перекрытие — внутренняя горизонтальная ограждающая конструкция здания. Различают перекрытия: междуэтажные, чердачные, подвальные, цокольные, над проездами и др.
Перекрытия воспринимают и передают на стены и другие вертикальные опоры нагрузки от находящихся на них людей, оборудования, перегородок, мебели и т. п.; одновременно выполняют роль горизонтальных диафрагм жёсткости здания.
По конструктивной схеме различают балочные и безбалочные перекрытия. В состав балочных входят балки (ригели) и опирающиеся на них плиты.
В состав схем балочных перекрытий входят, как правило, железобетонные ригели и панели. Тип панелей по конструктивному исполнению и размерам определяется назначением здания и величинами пролетов. Наиболее часто встречающимися панелями являются: сплошные и многопустотные, имеющие гладкую поверхность как сверху, так и снизу; ребристые и коробчатые с длинномерными размерами.
А) б) в)
Рис.6. Типы панелей перекрытий:
а — сплошная панель; б — многопустотная панель; в — ребристая панель
В безбалочных перекрытиях плиты опираются непосредственно на стены или колонны.
В современной технологии строительного производства все большее применение находит технология изготовления монолитных перекрытий, при которой укладка бетонной смеси осуществляется в опалубку — форму, соответствующую размерам и конфигурации будущего перекрытия.
Допускается изготавливать монолитные плиты, перекрывающие всю площадь помещения и опирающиеся по контуру на несущие стены помещения, а также на выступающие консольные опоры (капители) несущих колонн (безбалочная схема).
При больших пролетах и применения более массивных, в том числе с повышенными показателями предела огнестойкости, для обеспечения несущей способности монолитной плиты используют обычную балочную конструктивную схему.
Крыши
Крыши — наружные венчающие здание несущие и ограждающие конструкции, в состав которых входят несущие элементы, паро- и теплоизоляционные слои, а также гидроизоляция -наружная оболочка кровли для защиты от атмосферных воздействий.
По архитектурно-конструктивным решениям, крыши классифицируют на совмещенные и чердачные.
Чердак (определение) —пространство между поверхностью крыши (покрытия), наружными стенами и перекрытием верхнего этажа для обеспечения вентиляции, примыканий, безопасного перемещения и эксплуатации техническим персоналом (прил.Б СП 17.13330.2011).
Конструктивно чердачные помещения имеют покатую крышу, как правило, двухскатную со значительным уклоном, вследствие чего использование рулонных, тем более на битумной основе, практически не представляется возможным. Поэтому наиболее широкое применение находят штучные материалы и волнистые листы: черепица, кровельные плитки волнистые, хризотилцементные, цементо-волокнистые, стальные, медные и алюминиевые листы.
Рис. 7 Конструктивные схемы сборных железобетонных и металлических (ферм) чердачных покрытий
Основанным видом несущей конструкции покрытия (крыши) являются не сколько известные нам фермы из железобетона или металла, но и их разновидность в виде стропил и других вспомогательных узлов и связей.
Рис.8 Двускатная крыша с деревянными стропилами
В соответствии с пунктами 6.2.1, 6.3.1, 6.4.2, 6.4.11, 6.4.18, 6.4.22, 7.3, 7.4 СП 17.13330.2011, в качестве основания под кровлю используются сплошные настилы или обрешетки из обрезных досок хвойных пород, фанеры, ориентированно-стружечные плиты по деревянным стропилам.
Следует отметить, что в соответствии с табл.21 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности, несущие конструкции чердачных помещений в оценке их огнестойкости и установлении степени огнестойкости здания в целом не участвуют.
Особенность бесчердачных крыш — совмещение всех слоев в единой конструкции. Совмещенными крышами называют пологие бесчердачные покрытия, в которых крыша совмещена с конструкцией чердачного перекрытия и нижняя поверхность является потолком помещения. Чаще всего совмещенные покрытия выполняют из железобетонных элементов.
Источник: poznayka.org
Несущая система
Несущая система — важнейший элемент любого ТС. Она воспринимает все нагрузки, действующие на машину. Кроме того, несущая система является остовом ТС, к ней скрепятся все основные агрегаты и узлы (двигатель, механизмы трансмиссии, движитель через подвеску и т. д.).
Несущая система любого ТС должна быть достаточно прочной и жесткой при наименьшей массе, обладать высокой надежностью и необходимой технологичностью в производстве, быть достаточно коррозионностойкой, способствовать повышению проходимости машины и понижению ее центра тяжести, позволять наиболее удобно и экономно размещать и закреплять все монтируемые на ней агрегаты и узлы, а также допускать значительные ходы подвески.
Несущие системы колесных машин должны также допускать поворот управляемых колес на большие углы. Кроме общих требований к несущим системам отдельных типов ТС могут предъявляться дополнительные (специальные) требования. Например, необходимо, чтобы кузова легковых автомобилей имели форму, создающую минимальное сопротивление воздуха во время движения, и способствовали обеспечению безопасности и комфорта для водителя и пассажиров, а корпуса военных бронированных машин были пуле- и снарядостойкими.
Различают следующие типы несущих систем ТС: рамы, корпуса, кузова, металлоконструкции прицепов и полуприцепов.
Рамы в качестве несущих элементов используются в основном на грузовых автомобилях общетранспортного и многоцелевого назначения, колесных тягачах и длиннобазных шасси, а также на тракторах и ТС со специальными движителями. Кроме того, рамы имеют некоторые автобусы, гусеничные транспортеры, тягачи и легковые автомобили высшего класса. Рамы относительно просты по конструкции, технологичны в производстве и ремонте, универсальны (например, на одну и ту же раму можно установить различные кузова).
По конструкции рамы подразделяются на три типа: лонжеронные, хребтовые и комбинированные.
Наиболее широко распространены лонжеронные рамы (рис. а—в), состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), нескольких поперечных балок (траверс), местных усилителей (там, где это необходимо) и переходных элементов (косынки, накладки и др.).
Лонжероны чаще всего представляют собой тонкостенные балки открытого поперечного сечения. Типичными сечениями являются швеллер (см. рис. а), двутавр и Z-образный профиль (рис. в). Иногда лонжероны имеют замкнутый профиль поперечного сечения (прямоугольник или квадрат). У наиболее распространенных лонжеронов швеллерного типа отношение высоты поперечного сечения к ширине полки составляет 2,8…3,5, а толщина стенки — 5… 10 мм. Балки лонжеронов обычно штампуют из стального листа, реже выполняют из стандартного проката.
Штампованные лонжероны легче и могут иметь переменный профиль по длине рамы (см. рис. а), благодаря чему достигается их повышенная равнопрочность. У большинства рам грузовых автомобилей наибольшее сечение лонжерона находится в средней части, а наименьшее — по краям.
Рис. Конструкции лонжеронных (а, в), хребтовых (г) и комбинированных (д, е) рам
Поперечины, соединяющие лонжероны друг с другом, перпендикулярны к ним (см. рис. а, в) или имеют в плане Х-образную форму (см. рис. б). Их сечения могут быть открытыми или замкнутыми.
Как и лонжероны, поперечины обычно штампуют из стального листа и устанавливают по мере возможности регулярно в местах крепления кронштейнов рессор, двигателя и топливных баков, в местах установки оси балансирной тележки и т. д. В рамах автомобилей общетранспортного назначения высота профилей поперечин близка к высоте лонжеронов, что приближает эти конструкции к рамам плоского типа. С увеличением грузоподъемности ТС высота профилей лонжеронов существенно возрастает. Для установки агрегатов используются объемы, заключенные между лонжеронами в пределах их высоты. Поперечины в этом случае уже не выполняются равновысокими с лонжеронами. Размеры сечений поперечин существенно уменьшаются, а их число увеличивается (см. рис. в).
Лонжероны с поперечинами соединяются преимущественно с помощью клепки в холодном состоянии, реже — сварки. Сварные рамы более жесткие. Их недостатками являются сложность ремонта и наличие после сварки остаточных напряжений. Поперечины крепятся к полкам или стенкам лонжеронов. Возможно также их крепление и к полкам, и к стенкам одновременно.
Хребтовые рамы могут быть разъемными и неразъемными. Чаще всего применяются разъемные рамы. Они имеют одну центральную продольную балку, обычно трубчатого сечения (рис. г). Эта балка составлена из картеров агрегатов трансмиссии (коробка передач, главные передачи) и патрубков, соединяющих эти картеры.
Патрубки и картеры соединяются друг с другом с большой точностью при помощи призонных шпилек и болтов. Кроме центральной продольной балки хребтовая рама имеет поперечно расположенные кронштейны с лапами, служащими опорами для крепления кабины, грузовой платформы, двигателя и других агрегатов.
Хребтовые рамы имеют следующие преимущества по сравнению с лонжеронными: меньшая масса и материалоемкость машины, так как картеры агрегатов трансмиссии используются в качестве несущих элементов; более высокая крутильная жесткость, что особенно важно для эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях полноприводных многоосных автомобилей; возможность на основе одних и тех же агрегатов и узлов создавать автомобили с разным числом осей и различной базой. К недостаткам таких рам относятся затрудненный доступ к механизмам трансмиссии при обслуживании и ремонте, необходимость использования высокопрочных легированных сталей, повышенная коцструктивная сложность трансмиссии и подвески, высокие требования к точности изготовления и сборке.
Комбинированные рамы (рис. д, е) содержат элементы как лонжеронных, так и хребтовых рам, т. е. имеют центральную балку, лонжероны и поперечинй. Центральная балка обычно располагается в средней части рамы, а.лонжероны с поперечинами — по краям.
Корпуса в качестве несущих систем применяются чаще всего на гусеничных транспортерах и тягачах, бронированных колесных и гусеничных машинах, а также на .амфибийных машинах. Существует большое разнообразие конструкций корпусов. Они различаются по размерам, форме, применяемым материалам, способам соединения элементов корпуса и другим параметрам. Конструкция корпуса зависит от назначения машины, области ее применения, типов сухопутного и водоходного (у амфибийных машин) движителей и т. д.
Корпуса могут быть открытыми и закрытыми. У открытых корпусов профиль поперечного сечения открытый (корытообразный), у закрытых — замкнутый. По конструктивной схеме различают корпуса с несущей рамой и несущие.
Корпуса с несущей рамой применяются на колесных машинах, обладающих плавучестью. У них все основные нагрузки воспринимаются рамой (к ней крепятся все агрегаты и движители), а сам корпус, обеспечивая машине герметичность, плавучесть и остойчивость, испытывает лишь гидростатические и гидродинамические воздействия при движении по воде. Несущий корпус представляет собой единую пространственную несущую конструкцию, воспринимающую все нагрузки.
Несущие корпуса подразделяются на два типа:
- бескаркасные
- каркасные
Бескаркасные корпуса применяются там, где сама обшивка обеспечивает необходимую прочность и жесткость. Такие корпуса представляют собой жесткие сварные коробки из толстых стальных листов. Ими оборудуют бронированные, а также некоторые небронированные машины малой и средней грузоподъемности.
Весьма перспективный материал для несущих бескаркасных корпусов — трехслойные панели типа «сандвич». Внешние, слои таких панелей образованы из тонких листов достаточно плотного материала (обычно алюминиевые сплавы или стеклопластик); внутренний, более широкий слой выполнен из материала с малой плотностью (пенополиуретан). Корпус, изготовленный из панелей типа «сандвич» и отличающийся малой массой в сочетании с высокой прочностью и жесткостью, способен эффективно уменьшать вибрацию и противостоять коррозии.
Несущий корпус каркасного типа включает в себя пространственный стержневой каркас и тонкую листовую обшивку. Каркас состоит из продольных и поперечных балок, вертикальных и наклонных стоек, раскосов и т.д. Элементы каркаса выполняются, как правило, из тонкостенных гнутых профилей и труб круглого или прямоугольного сечения. Листы обшивки приваривают снаружи к элементам каркаса, обеспечивая корпусу герметичность и необходимое водоизмещение (у амфибийных машин). Для увеличения местной жесткости обшивочные листы могут иметь зиги.
Кузова в качестве несущих систем применяются на легковых автомобилях и автобусах. Их конструкции весьма сложны и многообразны. Кузова, как правило, сочетают в себе пространственный каркас, выполненный из штампованных стальных элементов, и обшивку в виде тонкостенных разнопрофильных оболочек. Соединение элементов кузова осуществляется чаще всего с помощью точечной сварки.
По назначению кузова подразделяют на:
- грузовые
- пассажирские
- грузопассажирские
- специальные (для размещения различного мобильного оборудования)
По характеру воспринимаемых нагрузок различают следующие типы кузовов: несущие (без рамы), полунесущие (они жестко соединены с рамой и воспринимают часть нагрузки, действующей на ТС) и разгруженные (с рамой соединены не жестко, а через упругие прокладки).
В зависимости от типа ТС применительно к кузовам может использоваться и другая классификация. Например, по общей структуре и визуальному восприятию кузова легковых автомобилей могут быть одно-, двух- и трехобъемными.
Металлоконструкции прицепов и полуприцепов имеют сходство с рамами, У прицепов малой и средней грузоподъемности рамы, как правило, плоские. Прицепы, предназначенные для перевозки тяжеловесных грузов (трейлеры), имеют низкую грузовую платформу. Их металлоконструкции чаще всего выполняются пространственными. Полуприцепы имеют рамы глагольного типа (ступенчатые). Это связано с необходимостью понизить уровень грузовой платформы при относительно высоком расположении тягово-сцепного устройства.
Для изготовления рам используют в основном углеродистые и низколегированные стали. Они относительно дешевы и более технологичны в производстве, чем высоколегированные. Кроме того, эти стали легче поддаются гибке и холодной штамповке. Низколегированные стали свариваются хуже, чем углеродистые, и поэтому применяются главным образом в клепаных конструкциях.
Корпусные несущие системы изготавливают из разнообразных материалов, чаще всего из углеродистых сталей. Могут использоваться также легкие сплавы (например, алюминиевые) и пластмассы, которые, уменьшают массу корпуса и повышают его коррозионную стойвдсть.
Для изготовления кузовов легковых автомобилей и автобусов массовых моделей применяются в основном низкоуглеродистые специальные стали. Детали кузова (крылья, арки колес, днище), подверженные сильной коррозии, часто выполняют из оцинкованной стали. В последнее время для изготовления кузовов автомобилей все шире используютря алюминиевые сплавы и пластмассы.
Металлоконструкции прицепов и полуприцепов собирают преимущественно с помощью сварки, что обусловливает выбор материалов для их изготовления. В этом случае чаще всего используют углеродистые стали.
Источник: ustroistvo-avtomobilya.ru