+7 812 945-06-58
+7 911 094-26-46
+7 911 726-47-41
Время работы: Пн-Пт 09-21
 


Получать новости

Проектирование

КАРКАСНЫЕ СИСТЕМЫ

Для расчета стоимости конструкций Вы можете отправить свой макет >>>

Основными типами каркасов зданий павильонного типа, описанными ниже, являются:

1. Колонные каркасы
-балочные опоры
-опоры-фермы
-опоры с затяжками
2. Арочные каркасы
3. Круговые каркасы
4. Прочие каркасы
 
Внутри этих типов существует много вариантов, различающихся как в отношении формы поперечного разреза, так и сочленений и различных деталей. 

ПКФ «Деревянные конструкции» производит арки и пролеты до 36-38 метров.
 
Оптимизация каркаса и оболочки
 
С точки зрения архитектурного проектирования для оптимизации каркаса и оболочки главным фактором является назначение здания и связанные с этим – возможно, меняющиеся – условия его использования. Здание в первую очередь должно отвечать своему основному назначению, при необходимости и в изменяющихся условиях. Выбор типа каркаса существенно влияет не только на функциональные качества здания, но и на стоимость строительства, так как правильно выбранное решение обеспечивает также экономичность возведения оболочки. Для оптимизации каркаса и оболочки необходима совместная работа архитектора и конструктора-проектировщика, а при необходимости также использование опыта поставщика деталей для здания.

Рекомендуемые размеры пролетов и типы каркасов:

Длина пролета

Тип каркаса

< 30 м

балочные опоры

25-65 м

опоры-фермы

15-50 м

опоры с затяжками

40-100 м

арочные каркасы

10-30 м

рамочные каркасы

Выбор типа каркаса зависит не только от размеров здания. Для легкоатлетических, футбольных и многофункциональных залов требуются обычно большие площади без колонн, в связи с чем конструкция из колонных опор и балок оказывается недостаточной, и тогда выбирается более солидный вариант. Если колонны могут размещаться не только вдоль наружных стен, а внутри здание может состоять не из одного нефа, то и при больших размерах здание может быть выполнено с применением системы колонны-балки.

 

С точки зрения архитектуры зданий павильонного типа центральной задачей является выбор формы поперечного разреза. Разрез часто имеет прямоугольную форму или близкую к ней, если в качестве опоры для крыши используются прямые балки или покатые двухскатные балки, невысокие арочные или односкатные балки. Для тех видов зданий, где нужна стандартная высота, такое решение хорошо подходит и может оказаться оптимальным также с точки зрения сохранения тепла. Но всегда есть смысл сравнить и преимущества, предоставляемые другими формами поперечного разреза. В зависимости от конкретного случая такими факторами могут быть, например:
 
- возможность обеспечить большую высоту в центре для залов, предназначенных  для игр с мячом;
- возможность использования боковых более низких частей здания;
- удовлетворение потребностей в вентиляции или размещении оборудования в центральной части;   
- обеспечение верхнего освещения;
- устройство нескольких уровней, балконов, трибун;
- интерьерные и архитектурные требования.

Безригельно-стоечные каркасы

Безригельно-стоечным каркасам, как правило, придается т.н. «мачтовая жесткость», по крайней мере в поперечном направлении. В торцовых частях здания устанавливаются т.н. «ветровые» колонны, которые закрепляются либо жестко, либо на шарнирах. Ветровая нагрузка на торцы здания через конструкции верхнего перекрытия или с помощью специальной решетки, встроенной в верхнее перекрытие, передается на основные колонны каркаса, которым придается дополнительная жесткость в продольном направлении, например, с помощью ветровых решеток.
В безригельно-стоечных каркасах на основных колоннах устанавливаются опоры перекрытия, которыми являются, как правило, балки, решетки, фермы с затяжками или арки. Межэтажное перекрытие опирается на стены или на специальный колонно-балочный каркас.
Для безригельно-стоечных каркасов наиболее эффективны пролеты длиной 6 – 8 м, в торцах – 5 – 8 м. С точки зрения использования деталей каркаса и стен выгоднее всего, чтобы количество основных стоек было кратно трем, а в торцах – кратно двум.
Для безригельно-стоечных каркасов стойки обычно делаются из клееной древесины или из клееной фанеры. Основания стоек крепятся к фундаменту болтами, либо с помощью сварки. Верхний край фундамента поднимается над уровнем готового пола по крайней мере на 100 мм.
Опоры перекрытия крепятся с помощью шиповых соединений по бокам стоек, либо с помощью стальных полосок. При наклоне опор перекрытия в сторону противоположных стен можно получить в центре другую, чем повсюду, высоту.
При безригельно-стоечных каркасах членение наружных стен может быть сравнительно свободным. В двух пролетах между опорами членение ограничивается наличием решетки жесткости. 


 
Рис 1. Деревянное здание павильонного типа с балками в форме бумеранга. Рекомендуемая длинна пролета 10-20 м.

 
Рис 2. Здание павильонного типа, выполнено с применением балок в форме бумеранга, вид снаружи.

Балочные опоры
 
Балочные опоры бывают по форме:
-прямые
-двухскатные, распорные и односкатные
-в форме бумеранга
 
Наибольшая длина пролета для прямой и двухскатной балки зависит от технологических причин: наибольшая возможная высота балки составляет ок. двух метров, так что длина пролета, исходя из нагрузки, составляет примерно 26 – 30 м.
Пожаростойкость массивной балки сама по себе большая, и ее несложно повысить путем увеличения ширины и/или высоты балки.  
Балки из клееной фанеры могут быть массивными, или иметь в
разрезе форму буквы I или коробчатую. Из-за простоты формы особенно рекомендуемым решением опоры верхнего перекрытия для зала с одним или несколькими нефами и длиной пролета 15-25 м. является двухскатная балка. Для залов с несколькими нефами наклон может быть выполнен и с помощью прямых балок, установленных наклонно в сторону стен.

Решетчатые опоры (фермы)

Решетчатые опоры изготавливаются из клееного дерева или из клееной фанеры. В сопряжениях со стержнями используются двух-, четырех-, или шестисегментные стальные пластины или шиповые нагели. Опорная реакция фермы передается колоннам через посредство стальных деталей. Детали сопряжения остаются внутри деревянной конструкции, в связи с чем здание по пожарной безопасности относится к классу R30. Требования класса R60 достигаются путем увеличения боковых размеров колонн в соответствии с пунктом 6.4.
Верхний пояс фермы может быть закругленным или представлять собой ломаную линию. Ферма обычно крепится к колоннам за верхний пояс.
Ферму можно частично собрать на стройплощадке, в таком случае транспортировка не будет ставить ограничений для ее размеров.

Рис 3. Деревянный павильон с применением решетчатых конструкций. Рекомендуемая длинна пролета 20-65 м.


 
Рис 4. Павильон, выполнен с применением решетчатых конструкций, вид снаружи.

Фермы с затяжками

Фермы с затяжками – это тот тип опор, у которых верхний пояс сплошной, а в качестве нижнего пояса выступает тяговая штанга без диагональных стержней. Верхний пояс рассчитывается как на нормальное усилие, так и на момент изгиба. Верхний пояс может быть в форме арки, ломаной линии или треугольника.

Фермами с затяжками могут быть:
- балочные фермы
- промежуточные стропильные фермы
- арочные фермы

Арочный верхний пояс фермы с затяжками выполняется из клееного дерева. Формы крыши с прямыми скатами можно изготавливать из клееного дерева или из клееной фанеры. Верхний пояс может быть цельным или состоять из двух частей, и из-за крупных размеров при больших пролетах фермы обычно собираются на стройплощадке.
Тяговые штанги могут быть выполнены из металла или из дерева; преимуществом дерева является хорошая огнестойкость (R30) и меньшая трудоемкость при монтаже. Деревянные тяги сплачиваются и сочленяются с помощью шиповых нагелей. Тяговые штанги скрепляются с верхним поясом с помощью деревянных и стальных штанг, задачей которых является передача собственной массы тяговой штанги и возможных нагрузок от подвешивания дальше.
Прогиб тяговой штанги учитывается при расчете конструкции. Обычно тяговая штанга предварительно напрягается по крайней мере на величину силы растяжения от постоянной нагрузки; деревянной тяге придается дополнительная жесткость путем предварительного подъема фермы.


Рис 5. Деревянный павильон, выполненный с применением арочных конструкций с затяжкой. Рекомендуемая длинна 25-50 м.


 
Рис 6. Павильон, выполнен с применением арочных конструкций с затяжкой, вид снаружи.


Арочные каркасы
 
Арочный каркас представляет собой конструкцию, которая опирается прямо на основание, укрепленное в горизонтальном направлении. Основания либо крепятся между собой с помощь тяг, либо к наклонным сваям, либо закрепляются непосредственно в скальной породе. Жесткость горизонтального крепления оказывает влияние на размеры арки. При применении тяг рекомендуется применять предварительное напряжение, которое соответствует по меньшей мере усилию, производимому постоянной нагрузкой. 
Арка может быть выполнена из массивного клееного дерева, либо в виде решетки. Арка обычно проектируется с двумя или тремя шарнирами. Цокольные шарниры конструируются из стальных 
частей; шарнир в своде в зависимости от нагрузки может быть выполнен из дерева.
Арки опираются непосредственно на основные пилоны. Из-за их больших размеров они часто выходят за линию цоколя, поэтому снаружи их надо утеплять. Цокольные шарниры арок следует размещать внутри здания. 
Торцовые балки при арочном каркасе выполняются в виде изогнутых многопроемных балок, которые опираются на ветровые пилоны. Арочному каркасу придается дополнительная жесткость с помощью решетки или другой жесткой конструкции, помещаемой в одном или двух промежутках между арками. 

Рис 7. Деревянный павильон с арочным каркасом. Рекомендуемая длинна 40-100 м.

 
Рис 8. Здание павильонного типа с арочным каркасом, вид снаружи.


Рамочные каркасы 

Рамочный каркас представляет собой конструкцию, в которой каркас стены и крыши соединены между собой жестким углом таким образом, что на основание распространяется горизонтальное 
усилие в том числе и от вертикальной нагрузки. Горизонтальное усилие принимается благодаря тому, что противоположные части фундамента связываются друг с другом с помощью тяг или путем 
закрепления фундамента в скальном основании или с помощью наклонных свай. 

Рамочные каркасы могут иметь следующий вид:
 
– трехшарнирная рама с закругленными углами 
- трехшарнирная рама с острыми углами 
- трехшарнирная рама с решетчатыми углами. 
Трехшарнирная рама с закругленными углами выполняется из 
изогнутого клееного дерева, острые углы можно сделать отдельно 
из клееного дерева или из пиломатериалов.
Балка остроугольной рамы из клееной фанеры крепится к пилону с помощью шипового соединения. 
Рама с решетчатыми углами состоит из деревянной балки, из деревянной косой опоры и металлической или деревянной тяги. Обычно такая рама собирается на стройплощадке. 

 
Рис 9. Деревянный павильон выполненный с применением рамочной остроугольной трехшарнирной конструкции. Рекомендуемая длинна 15-25 м.

 
Рис 10. Здание с остроугольным рамочным каркасом, вид снаружи.


Прочие виды каркасов
 
Несущая конструкция решетчатого купола может состоять, например, из стержней сжатия, распределенных в виде сети и соединенных между собой стальными деталями. Стержни выполняются из клееной фанеры или из клееного дерева.
В сжатых конструкциях нагрузка от крыши, работающей как оболочка, передается на поддерживающую ее кольцевую конструкцию, от которой нагрузка передается дальше на вертикальную конструкцию. Оболочка может быть образована из плит или из слоев пиломатериалов, и в ней могут быть усиления в виде ребер жесткости, с помощью которых учитываются колебания поверхности момента в случаях несимметричной нагрузки.
В конструкциях оболочного типа следует обращать внимание на напряжения и изменения формы из-за влажностных колебаний дерева.
Конструкция каркаса может быть образована также верхними концами рассредоточено размещенных колонн, которыми поддерживается крестообразно опертая решетчатая балочная конструкция крыши.

 
Рис 11. Деревянный павильон с балочными опорами с затяжкой (опоры в виде буквы А, относятся к фермам с затяжками). Рекомендуемая длинна 15-30 м.

 
Рис 12. Деревянный павильон с балочными опорами с затяжкой (опоры в виде буквы А, относятся к фермам с затяжками), вид снаружи.

 

Рис 13. С помощью купального решения достигается большая длина пролета.

© 2013 ООО «ЛВЛ Проект Плюс»