Rama stalowa to technika budowlana wykorzystująca „szkieletową ramę” z pionowych stalowych słupów i poziomych belek dwuteowych, skonstruowanych w prostokątnej siatce w celu podparcia stropów, dachu i ścian budynku, które są przymocowane do ramy.Rozwój tej techniki umożliwił budowę wieżowca.
Walcowany „profil” stalowy lub przekrój słupów stalowych przyjmuje kształt litery „I”.Dwie szerokie półki słupa są grubsze i szersze niż półki belki, aby lepiej wytrzymać naprężenia ściskające w konstrukcji.Można również stosować kwadratowe i okrągłe kształtowniki rurowe ze stali, często wypełnione betonem.Belki stalowe są połączone ze słupami za pomocą śrub i łączników gwintowanych, a historycznie są połączone nitami.Środkowy „środnik” stalowej belki dwuteowej jest często szerszy niż środnik słupa, aby wytrzymać większe momenty zginające występujące w belkach.
Szerokie arkusze blachy stalowej można wykorzystać do pokrycia górnej części stalowej ramy jako formy „formy” lub formy falistej, pod grubą warstwą betonu i stalowych prętów zbrojeniowych.Inną popularną alternatywą jest podłoga z prefabrykowanych betonowych elementów stropowych z pewną formą posypki betonowej.Często w budynkach biurowych ostateczna powierzchnia podłogi jest zapewniona przez jakąś formę systemu podłóg podniesionych z pustą przestrzenią między powierzchnią chodzenia a podłogą konstrukcyjną, przeznaczoną na kable i kanały wentylacyjne.
Ramę należy chronić przed ogniem, ponieważ stal mięknie w wysokiej temperaturze, co może spowodować częściowe zawalenie się budynku.W przypadku słupów odbywa się to zazwyczaj poprzez obudowanie ich w jakiejś formie konstrukcji ognioodpornej, takiej jak mur, beton lub płyta gipsowo-kartonowa.Belki mogą być oblane betonem, płytą gipsowo-kartonową lub pokryte powłoką izolującą od ciepła ognia lub mogą być zabezpieczone ognioodporną konstrukcją stropową.Azbest był popularnym materiałem do ognioodporności konstrukcji stalowych do wczesnych lat 70-tych, zanim w pełni zrozumiano zagrożenia dla zdrowia związane z włóknami azbestu.
Zewnętrzna „skóra” budynku jest zakotwiczona do ramy przy użyciu różnych technik konstrukcyjnych i przy użyciu ogromnej różnorodności stylów architektonicznych.Cegła, kamień, żelbet, szkło architektoniczne, blacha i po prostu farba zostały użyte do pokrycia ramy, aby chronić stal przed warunkami atmosferycznymi.
Ramy stalowe formowane na zimno są również znane jako lekkie ramy stalowe (LSF).
Cienkie arkusze stali ocynkowanej można formować na zimno w stalowe kołki do stosowania jako konstrukcyjny lub niekonstrukcyjny materiał budowlany zarówno do ścian zewnętrznych, jak i działowych w projektach budownictwa mieszkaniowego, komercyjnego i przemysłowego (na zdjęciu).Wymiar pomieszczenia jest ustalany za pomocą poziomej szyny, która jest zakotwiczona do podłogi i sufitu, aby obrysować każde pomieszczenie.Pionowe kołki są rozmieszczone w torach, zwykle oddalone od siebie o 16 cali (410 mm) i mocowane u góry iu dołu.
Typowe profile stosowane w budownictwie mieszkaniowym to słupek w kształcie litery C i tor w kształcie litery U, a także wiele innych profili.Elementy ramy są zwykle produkowane w grubości od 12 do 25 gabarytów.Grube mierniki, takie jak 12 i 14, są powszechnie używane, gdy obciążenia osiowe (równoległe do długości elementu) są duże, na przykład w konstrukcjach nośnych.Średnio-ciężkie mierniki, takie jak szerokość 16 i 18, są powszechnie używane, gdy nie występują obciążenia osiowe, ale duże obciążenia boczne (prostopadle do elementu), takie jak słupki ścian zewnętrznych, które muszą wytrzymać obciążenia wiatrem wywołane huraganem wzdłuż wybrzeża.Lekkie mierniki, takie jak miernik 25, są powszechnie stosowane tam, gdzie nie występują obciążenia osiowe i bardzo małe obciążenia boczne, na przykład w budownictwie wewnętrznym, gdzie elementy służą jako ramy do rozbiórki ścian między pomieszczeniami.Wykończenie ściany jest zakotwiczone do dwóch boków kołnierza słupka o grubości od 1+1⁄4 do 3 cali (32 do 76 mm), a szerokość środnika wynosi od 1+5⁄8 do 14 cali (41). do 356 mm).Prostokątne sekcje są usuwane z sieci, aby zapewnić dostęp do okablowania elektrycznego.
Huty wytwarzają ocynkowaną blachę stalową, podstawowy materiał do produkcji profili stalowych formowanych na zimno.Blacha stalowa jest następnie walcowana w końcowe profile używane do obramowania.Blachy są ocynkowane (galwanizowane), aby zapobiec utlenianiu i korozji.Rama stalowa zapewnia doskonałą elastyczność projektowania dzięki wysokiemu stosunkowi wytrzymałości do masy stali, co pozwala na rozciąganie na duże odległości, a także jest odporne na obciążenia wiatrem i trzęsieniami ziemi.
Ściany o konstrukcji stalowej można zaprojektować tak, aby oferowały doskonałe właściwości termiczne i akustyczne – jednym ze szczególnych rozważań przy budowaniu z użyciem stali formowanej na zimno jest to, że mostki termiczne mogą wystąpić w całym systemie ściennym między środowiskiem zewnętrznym a wewnętrzną przestrzenią klimatyzowaną.Przed mostkami termicznymi można zabezpieczyć się, instalując warstwę izolacji przymocowanej zewnętrznie wzdłuż stalowego szkieletu – zazwyczaj określa się to mianem „przerwy termicznej”.
Odstęp między kołkami wynosi zwykle 16 cali na środku w przypadku ścian zewnętrznych i wewnętrznych domu, w zależności od projektowanych wymagań dotyczących obciążenia.W pomieszczeniach biurowych odstęp wynosi 24 cale (610 mm) na środku dla wszystkich ścian z wyjątkiem szybów wind i klatek schodowych.
Stosowanie stali zamiast żelaza do celów konstrukcyjnych było początkowo powolne.Pierwszy budynek o żelaznej ramie, Ditherington Flax Mill, został zbudowany w 1797 roku, ale dopiero w 1855 roku, kiedy opracowano proces Bessemera, produkcja stali stała się na tyle wydajna, że stal stała się powszechnie stosowanym materiałem.Tanie stale o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie oraz dobrej ciągliwości były dostępne od około 1870 r., ale kute i żeliwo nadal zaspokajało większość popytu na wyroby budowlane na bazie żelaza, głównie ze względu na problemy z produkcją stali z rud alkalicznych.Problemy te, spowodowane głównie obecnością fosforu, rozwiązał Sidney Gilchrist Thomas w 1879 roku.
Dopiero w 1880 roku rozpoczęła się era budownictwa opartego na niezawodnej miękkiej stali.Do tego czasu jakość produkowanej stali stała się w miarę stała.[1]
Budynek Home Insurance Building, ukończony w 1885 roku, był pierwszym, w którym zastosowano konstrukcję szkieletową, całkowicie usuwając funkcję nośną okładziny murowanej.W tym przypadku żelazne kolumny są jedynie osadzone w ścianach, a ich nośność wydaje się być drugorzędna w stosunku do nośności muru, zwłaszcza w przypadku obciążenia wiatrem.W Stanach Zjednoczonych pierwszym budynkiem o konstrukcji stalowej był Rand McNally Building w Chicago, wzniesiony w 1890 roku.
Czas publikacji: 06-06-2022