Каркас — несущая конструкция сооружения¶
Каркас — несущая конструкция сооружения, образованная связанными между собой элементами (балками, стойками, фермами, ригелями), воспринимающими внешние нагрузки и передающими их на фундамент или основание. В отличие от конструкций сплошного сечения, каркас работает за счёт совместного взаимодействия отдельных стержней, что позволяет создавать крупнопролётные и высотные здания при относительно малом расходе материала. Термин применяется также в машиностроении, судостроении, авиации и судостроении для обозначения основы, несущей обшивку или агрегаты.
¶История
Идея каркасного строительства зародилась в древности: каркасы из брёвен использовались в традиционном деревянном зодчестве Северной Европы и Руси. Широкое распространение каркас получил в XIX веке с развитием металлического домостроения. В 1850-х годах в Чикаго после пожара 1871 года началось массовое строительство высотных зданий на стальном каркасе — так называемый «чикагский каркас», ставший основой современного небоскрёба. В России первые металлические каркасы появились в конце XIX века при строительстве промышленных зданий, мостов и вокзалов; особое развитие технология получила в 1920-е годы в конструктивизма — проектах Ивана Леонидова, братьев Весниных и других архитекторов.
¶Виды каркасов
По материалу различают:
- Деревянные — из бруса, досок, клеёных конструкций; применяются в малоэтажном и загородном строительстве.
- Металлические — из стальных профилей, балок, ферм; используются в промышленных, общественных и высотных зданиях.
- Железобетонные — из монолитного или сборного железобетона; наиболее распространены в массовом жилищном строительстве.
- Комбинированные — сочетание разных материалов (например, стальные колонны и железобетонные перекрытия).
По конструктивной схеме каркасы делятся на рамные (с жёсткими узлами), ферменные (с шарнирными узлами), арочные и подвесные.
¶Устройство и работа
Основные элементы каркаса:
| Элемент | Функция |
|---|---|
| Стойки (колонны) | Воспринимают вертикальные нагрузки, передают их на фундамент |
| Балки, ригели | Работают на изгиб, связывают стойки |
| Фермы | Перекрывают пролёты, работают на растяжение и сжатие |
| Связи, распорки | Обеспечивают устойчивость и пространственную жёсткость |
Нагрузки на каркас делятся на постоянные (вес конструкций), временные (снег, ветер, полезная нагрузка) и особые (сейсмические, взрывные). Расчёт каркаса выполняется по предельным состояниям — деформациям и разрушению — в соответствии с СП (сводами правил) и СНиП, действующими в РФ.
¶Применение
Каркасная система лежит в основе современного высотного строительства: каркасные небоскрёбы достигают высоты более 800 м (Бурдж-Халифа, Дубай). В промышленном строительстве каркасы позволяют создавать бесцеховые здания с пролётами до 100 м и более. В судостроении каркас — система шпангоутов и стрингеров, образующих основу корпуса; в авиации — силовой каркас планера, воспринимающий аэродинамические нагрузки. В машиностроении каркасами называют несущие рамы станков, двигателей и оборудования.
¶См. также
- Каркасно-панельное домостроение
- Модульный каркас
- Силовой каркас
¶Источники
- СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
- СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»
- ГОСТ 21507-2013 «Защита строительных конструкций от коррозии»
- Кузьмин Р.Е. «Конструкции зданий и сооружений»
- Соколов Н.Н. «Конструкции зданий»