Стальные каркасы представляют собой пространственную конструкцию, которая состоит из колонн, бортовых балок и обвязок, прогонов и балок междуэтажных перекрытий (в многоэтажных зданиях), балок или ферм покрытий и ветровых связей.
Роль ветровых связей в металлических каркасах одноэтажных зданиях выполняют обвязочные и подкрановые балки, фермы покрытий, а также система горизонтальных и вертикальных элементов, устанавливаемых между колоннами и фермами.
Рис. 1. Элементы стального каркаса
а — одноветвевая двутавровая колонна; б — двухветвевая колонна; е — башмак стальной колонны; г — деталь опирания стальной колонны на фундамент; д — схема стального фахверка (фасад торцовой стены и часть плана цеха); е — фахверк продольной стены; ж — деталь выносной стенки в 1/2 кирпича; а — полувыносная стенка в 1 кирпич; и — выносная стенка в 1 кирпич; 1 — колонна; 2 — башмак; 3 — фундаментная балка; 4 — стальные анкера; 5 — бетонный фундамент; 6 — стойки фахверка; 7 — окна; 8 — несущий ригель
Стальные колонны (рис. 1, а и б) в металлических каркасах обычно представляют собой конструкцию из прокатных элементов (швеллеров, двутавров, уголков и листов), связанных между собой накладками при помощи сварки.
В месте опирания колонны на фундамент устраивается башмак (уширение), прикрепляемый к нему анкерными болтами (рис. 1, в); части стальных колонн и башмаков, расположенные ниже уровня пола и соприкасающиеся с грунтом, во избежание коррозии должны быть обетонированы (рис. 1, г).
Для опирания наружных стен подобно тому, как это устраивается в железобетонных каркасах; между фундаментами колонн укладываются монолитные или сборные балки, верх которых располагается на 50 мм ниже уровня пола так, что башмаки колонн оказываются заглубленными на 500—600 мм в землю.
Передача нагрузок от мостовых кранов на колонны осуществляется двумя способами.
Если колонна имеет постоянное по высоте сечение, нагрузка передается на стержень колонны посредством консолей, на которые опираются подкрановые балки. Такие колонны металлического, стального каркаса применяются при кранах грузоподъемностью 15—20 т. При кранах большей грузоподъемности оказывается неизбежным переход к ступенчатым колоннам переменного по высоте сечения с передачей нагрузки от подкрановой балки на уступ колонны.
Стальной каркас применяется в исключительных, экономически обоснованных, случаях. В статическом отношении он может быть осуществлен как в виде рамной системы, так и связевой. Связи в стальном каркасе выполняются в виде стальных стержней-раскосов или железобетонных диафрагм (горизонтальных и вертикальных).
Места расположения связей должны быть увязаны с температурными швами в отношении обеспечения зданию возможности иметь горизонтальные температурные деформации. Форма раскосных связей увязывается с расчетной схемой каркаса и архитектурной композицией ограждения (расположением и формой проемов).
Элементы каркаса выполняются из прокатных профилей или сварными из листовой стали.
Для придания каркасу огнестойкости и защиты его от коррозии его элементы должны быть защищены кирпичной кладкой или обетонены.
Рис. 2. Схемы постановки наружного ограждения в каркасном здании
с — при монолитном каркасе; б — при сборном каркасе; в — деталь ограждения при монолитном железобетонном каркасе; г — то же, при стальном каркасе; / — бортовая балка; 2 — консоль; 3 — наружная грань стойки; 4 — наружная грань балки; 5 — облицовочный кирпич; 6 — керамические блоки; 7 — плитная теплоизоляция; 8 — труба отопления; 9 — шлакобетонные камни;10 — стальная колонна
В наружных стенах, кроме того, стойки и ригели покрываются антикоррозийным лаком. Все элементы каркаса отепляются с наружной стороны эффективными теплоизолирующими материалами.
Перекрытия выполняются из железобетона. Если они являются диафрагмами жесткости, они делаются монолитными или сборно-монолитными, жестко связанными с основными элементами каркаса
