Металлические каркасы являются основой многих промышленных сооружений. Они прочны и долговечны, выдерживают сильные нагрузки и не утяжеляют конструкцию. Скорость, простота монтажа и готовность к эксплуатации сразу после сборки позволяют значительно сократить время от проектирования до начала функционирования объекта. Относительно небольшой вес металлических элементов позволяет возводить надежные большепролетные и башенные конструкции, что затруднительно при использовании других материалов.
К основным элементам, из которых состоит металлический каркас, относятся колонны, фермы, подкрановые балки и система связей между ними.
Колонны
Металлическая колонна — вертикальная конструкция, подразделяющаяся на три основные составляющие: стержень, или ветвь, башмак (база) и оголовок.
Стержень колонны может быть сплошным, не имеющим просветов в стенках, или сквозным с решетчатой структурой.
По конструкции стержня колонны бывают:
- постоянного поперечного сечения;
- ступенчатые, состоящие из двух ветвей: основной несущей, на которую опираются фермы кровли, и подкрановой;
- раздельного типа, шатровые и подкрановые ветви которых принимают нагрузки самостоятельно, хотя и соединены между собой.
Башмак представляет собой стальную плиту, толщиной 40-75 мм, на которую опирается стержень. Башмак передаёт нагрузку от колонны на фундамент, к которому крепится с помощью анкеров.
Оголовок колонны служит опорой для вышележащих конструкций — балок и ферм и распределяет нагрузку на колонну равномерно по сечению стержня.
Колонны обеспечивают устойчивость всей конструкции, принимая и распределяя на фундамент общую массу перекрытий, стен и оборудования.
Фермы
Металлические стропильные фермы используются для сооружения перекрытий зданий с шириной пролёта от 18 до 36 метров и более. Фермой называется конструкция, состоящая из соединенных под разными углами металлических стержней, образующих решетку между двумя поясами.
По конфигурации верхнего пояса различают фермы:
- с параллельными поясами, применяемые в плоских покрытиях;
- треугольные, используемые в сооружениях с сильным уклоном кровли;
- полигональные, для обустройства рулонной кровли и крыш сложной конструкции.
Соединение фермы с колонной может быть жестким или шарнирным.
Подкрановые балки
Стальные подкрановые балки могут быть как сплошными, так и решетчатыми. Чаще используются сплошные балки, произведенные из двутаврового проката с симметричным или несимметричным сечением, длиной 6, 12 и 24 м. Также могут применяться сварные сплошные балки составного сечения. Решетчатые балки изготавливаются в виде ферм.
Связи элементов каркаса
Для соединения основных конструктивных элементов каркаса между собой применяются дополнительные металлические связи. Они способствуют равномерному распределению продольных и поперечных нагрузок между элементами для сохранения жесткости и устойчивости строительной конструкции.
Связи разделяются на вертикальные и горизонтальные, которые, в свою очередь, могут быть поперечными или продольными.
Связи, растяжки и распорки состоят из одиночных или спаренных прокатных профилей, преимущественно уголков и швеллеров.
Между собой элементы каркаса соединяются с помощью сварки, заклепок или болтов. Для этой цели в конфигурации деталей предусмотрены специальные отверстия, монтажные столики и косынки.
К металлическим каркасам применяются требования строительных нормативов, обеспечивающих безопасность и качество постройки, поэтому все элементы изготавливаются из класса стали не ниже марки Ст3 или Ст3 в сочетании с низколегированной.
Детали и блоки металлического каркаса могут быть как типовыми, так и нестандартными. Использование типовых элементов значительно сокращает время изготовления и расход металла, что удешевляет строительство в целом.
