Встроенный каркас зданий с массивными стенами
В зданиях с несущими внутренними стенами концы балок перекрытий опираются на эти стены. При замене внутренних стен кирпичными столбами, либо металлическими колоннами для поддержания внутренних концов балок перекрытий по столбам, либо по колоннам укладывают прогоны.
Устойчивость столбов и колонн обеспечивается надежной связью в плоскости перекрытия со стенами через металлические балки перекрытий. При деревянных балках столбы или колонны в одном направлении связывали металлическими прогонами, а в перпендикулярном направлении ставили специальные балки.
Внутренний каркас может быть трех типов: 1) со столбами из каменной кладки (кирпича или бетонных камней); 2) монолитный железобетонный; 3) сборный индустриальный — с опорами из стали, чугуна, сборного железобетона или дерева.
Каркас с опорами из каменной кладки. Устройство кирпичных столбов выполнялось в зданиях с кирпичными и мелкоблочными стенами высотой до шести этажей ввиду их небольшой несущей способности.
Расстановка кирпичных столбов в плане в значительной мере определялась их несущей способностью; в зданиях шириной 10—11 м кирпичные столбы ставили в один ряд.
В зданиях шириной более 11 м кирпичные столбы обычно располагали в два ряда, что связано с уменьшением на них нагрузки.
В каркасе с кирпичными столбами применяли стальные прогоны, преимущественно двутавровые; разрезной и неразрезной конструкции; железобетонные как с жесткой, так и с гибкой арматурой, деревянные.
В многоэтажных кирпичных столбах металлические прогоны опирались обычно либо на металлическую пластину, либо на железобетонную подкладную плиту. Опорная часть металлического прогона на кирпичном столбе бетонировалась, сам прогон по требованиям пожарных норм оштукатуривался (рис. 2.17).
Рис. 2.17. Конструкция опирания прогона на кирпичную колонну:
а — металлического прогона; б — деревянного прогона; 1 — кирпичная колонна; 2 — металлический прогон; 3— подкладная железобетонная плита; 4 — металлическая сетка; 5 — штукатурка; б—металлический каркас; 7—многопустотная железобетонная плита; 8— наружная (внутренняя) кирпичная стена; 9— деревянный прогон; 10 — деревянная балка; 11 — железобетонная (металлическая) подкладная плита; 12—клин
Деревянные прогоны применяли в основном в жилых домах строительства 20-х — начала 30-х годов XX в.
Опирание на кирпичные столбы деревянных прогонов в основном осуществлялось с помощью консолей, либо в виде железобетонных плит, либо в виде отрезков швеллеров плашмя при прогоне из простых брусьев, а также из двух неравнобоких уголков при более мощных прогонах. Для создания необходимой связи концы прогона сквозь столб соединялись между собой отрезками полосового железа, а в зазор между столбом и торцом прогона забивался клин, чтобы прогоны служили распоркой между столбами и стенами.
Монолитный железобетонный каркас. Железобетонные колонны представляют собой столбы круглого, квадратного или прямоугольного сечения с гибкой или жесткой арматурой. Для железобетонных колонн с гибкой арматурой использовали стержни диаметром 16— 25 мм, связанные между собой через 20—25 см хомутами диаметром 6—8 см. Расстояние между колоннами монолитного железобетонного каркаса определялось, кроме планировочных соображений, экономичным пролетом прогонов и назначалось в пределах 450—550 см. При обычной ширине гражданских зданий чаще использовали вариант устройства колонн в два ряда.
При монолитных колоннах выполнялись монолитные прогоны с гибкой или жесткой арматурой.
Сборный железобетонный каркас. С переходом на индустриальное сборное строительство при капитальном ремонте старых жилых домов и в новом строительстве использовали встроенный железобетонный каркас. В новом строительстве использовали как полный встроенный каркас, так и неполный. При капитальном ремонте в основном применялся неполный встроенный каркас.
Пространственная жесткость здания при неполном каркасе обеспечивалась совместной работой существующих капитальных стен с каркасом и настилами перекрытия, для чего предусматривались: ан- керовка прогонов на колоннах и капитальных стенах; надежная связь стен с железобетонным настилом или плитами перекрытия с помощью заделки анкеров в стену через три настила и соединения их между собой на промежуточных опорах; замоноличивание швов между плитами и настилами перекрытий цементным раствором марки 100.
Сборный металлический каркас. Состоит из опор и прогонов. Опоры такого каркаса изготовлялись из стали или чугуна, а прогоны — из прокатного металла (двутавр, швеллер).
Стальные прогоны, выполняемые из различных прокатных профилей, соединялись между собой заклепками или сваркой.
Для внутреннего каркаса шести-, семиэтажных зданий колонны чаще всего устраивали из двух швеллеров, поставленных на расстоянии, достаточном для пропуска сквозь них прогонов.
Сечение колонн определялось по нормам проектирования в зависимости от нагрузки. Для распределения нагрузки от колонны на фундамент в нижней части колонны устраивался башмак. Чугунные колонны полностью отливались на заводе и достаточно просто собирались на месте постройки. Конструктивно они обычно состояли из подколонника, устанавливаемого на кирпичный либо бетонный фундамент (реже на бутовый), и ствола с оголовником, приспособленным для укладки прогонов и поэтажных распорок (связей).
Конструкция оголовника применялась трех типов: для разрезных однопролетных, неразрезных одиночных и спаренных прогонов.
Во избежание возведения сложного и дорогостоящего каркаса шаг колонн назначался с таким расчетом, чтобы прогоны и вспомогательные балки могли быть выполнены из прокатного металла, т. е. в пределах от 5 до 7 м в обоих направлениях. При пролетах более 7 м прогоны выполнялись составными.
Расстояние между колоннами более 10 м и менее 5 м почти не встречается, за исключением тех случаев, когда средняя часть здания отводилась под коридор; в этом случае расстояние между колоннами было 3—4 м.
Реже прогоны встроенного каркаса выполнялись из составных балок со сплошной стенкой или решетчатые.
Составные прогоны могут быть клепаными либо сварными. Для первого типа прогонов использовался уголковый профиль, для второго — листовое железо.
Металлические элементы сами по себе не являются огнестойкими, так как при нагревании до 500 °С они деформируются и теряют устойчивость, нередко вызывая при этом разрушение стен. Поэтому в зданиях, где внутренний каркас должен быть огнестойким, стальные прогоны и колонны защищены огнестойкой обделкой.
Наиболее часто возведенные металлоконструкции бетонировали. Такая обделка вполне надежна при толщине более 3 см. Обделка бетоном значительно удлиняла продолжительность работ, поэтому ее часто заменяли штукатуркой цементным раствором по сетке слоем 3 см, реже металлические стойки обкладывали кирпичом.
Менее надежна обделка из гипсовых плит; она также выполнялась толщиной не менее 3 см.