Nosná konstrukce objektu zajišťuje jeho prostorovou stabilitu a přenáší zatížení sbíraná nadzemní částí přes podzemní část do podkladu – zeminy schopné je absorbovat.
Konstrukční systém budovy určuje výběr souboru jejích hlavních prvků, které vnímají všechna zatížení působící na budovu a zajišťují její pevnost.
Konstrukční systém nadzemní části rámu je charakteristický především typem hlavních nosných svislých konstrukcí. Může být homogenní nebo kombinovaný
Homogenní systémy zahrnují:
tyč – rámové systémy vertikálních regálů – sloupy a nosníky je spojující v horizontální rovině – příčníky s tuhými (rámovými) uzly nebo stěnami – tuhostní membrány schopné absorbovat vodorovné síly v budovách do výšky 12 pater;
plošné – stěnové systémy z monolitických stěn nebo prefabrikovaných panelů;
objemové – blokové systémy objemových železobetonových prvků polorozponových nebo stavebních rozponů dlouhých.
Kombinované systémy zahrnují:
rámové panelové systémy s vnějšími panelovými stěnami lemujícími rám umístěný uvnitř;
panelové blokové systémy s objemovými prvky a vnitřními příčnými nebo vnějšími podélnými nosnými stěnami;
systémy rám-panel-dřík s monolitickými věžovými prvky, které tvoří jádro tuhosti výškové budovy o 12 a více podlažích. Monolitická šachta je spojena s rámem nebo nosnými panely. Systémy rám-panel-dřík mají větší nosnost a tuhost.
Konstrukční systém nadzemní části skeletu občanských staveb se vyznačuje třemi hlavními znaky: typem hlavních svislých nosných konstrukcí, geometrickým uspořádáním jejich půdorysného umístění a statickou funkcí obvodových stěn.
Jádrové systémy se vyznačují sloupovitými základy; pro rovinnou – pásku; pro sudové systémy s monolitickými věžovými prvky používanými ve výškových budovách – desk.
Nosné konstrukce absorbují zatížení vznikající v objektu a působící na něj zvenčí (od konstrukcí samotné budovy, zařízení, sněhu, větru, osob); uzavírací – určené k izolaci vnitřních objemů v budovách a konstrukcích od vnějšího prostředí nebo od sebe navzájem, s přihlédnutím k regulačním požadavkům na pevnost, tepelnou izolaci, hydroizolaci, parotěsnou zábranu, vzduchovou propustnost, zvukovou izolaci, průsvitnost. Ty uzavírací konstrukce, které mohou absorbovat zatížení na ně přenášená, jsou klasifikovány jako ty, které kombinují nosnou a uzavírací funkci. Takové konstrukce musí splňovat příslušné požadavky na únosnost, dále na tepelnou vodivost, vlhkost a vzduchovou propustnost a zvukovou izolaci.
Mezi hlavní konstrukční prvky budov (1) patří: základy, stěny, podlahy, příčky, střecha, schodiště, okna, dveře.
Základ je nosný díl, přes který se přenáší zatížení ze stavby do země – základ. Základ se nazývá přirozený, když je půda pod základnou základu v přirozeném stavu; Pokud je půda dříve uměle zpevněna, pak se takový základ nazývá umělý. Základy jsou vystaveny spodní vodě, často agresivní a proměnlivým teplotám, proto se pro stavbu základů používají materiály s vysokou pevností, odolností proti vodě a mrazu: železobeton, beton, suť. V hromadné výstavbě se základy pro stěny budov obvykle konstruují pomocí prefabrikovaných konstrukcí: železobetonových desek a bloků. Typicky se základy s rovnou základnou dělí na základy pásové, které se zakládají pod zdmi, nebo základy sloupové – ve formě pravoúhlých, lichoběžníkových a jiných typů jednotlivých podpěr pro samostatně stojící sloupy nebo pilíře. Existují i pilotové základy, kdy stavba spočívá na dřevěných, betonových nebo železobetonových pilotách zapuštěných do země.
Stěny podle účelu a umístění v objektu se dělí na vnější a vnitřní. Vnější stěny 5 (1) chrání prostory před vnějším prostředím a chrání je před atmosférickými vlivy, vnitřní 7 – oddělují jednu místnost od druhé. Vnější i vnitřní stěny vnímají zatížení budovy větrem, poskytují zvukovou a tepelnou izolaci prostor, chrání je před vnějšími klimatickými vlivy.
Stěny mohou být nosné, samonosné i nenosné. Nosné stěny jak vnímají a přenášejí do základů zatížení nejen svou vlastní hmotností, ale i jinými konstrukcemi (stropy, střechy, schodiště), a také zatížení větrem. Samonosné stěny přenášejí zatížení do základů pouze vlastní tíhou. Podlahy nebo jiné stavební konstrukce na takových stěnách nespočívají.
Stěny, které zvenčí pouze obepínají prostory budov a přenášejí svou váhu v každém podlaží na jiné nosné konstrukce, se nazývají nenosné. Stejné stěny, zavěšené na svislých konstrukcích rámu budovy, se běžně nazývají kloubové.
Horní část vnější stěny, vyčnívající za rovinu stěny, se nazývá římsa. Odsazení římsy, tedy vzdálenost od stěny k okraji římsy, se určí dle projektu. Zároveň je zohledněna potřeba chránit stěny před vodou stékající ze střechy a architektonické prvky budovy. Budovy se stěnami bez říms mají parapet 13, který je obvodovou částí střechy.
Mezipodlažní stropy 6 kombinují obvodovou a nosnou funkci a rozdělují budovu podle výšky na podlaží. 9. podlaží nad horním podlažím jsou podkroví. Podlahy v kamenných budovách jsou vyrobeny z prefabrikovaných železobetonových panelů, v nízkopodlažních budovách – někdy z dřevěných trámů, ke kterým jsou připevněny stropní díly z překližky, dřevotřískových desek nebo sádrokartonových desek.
V bezrámových budovách slouží stěny jako hlavní svislé nosné prvky, v rámových budovách – jednotlivé podpěry (sloupy, pilíře), u budov s neúplným rámem – jak stěny, tak jednotlivé podpěry.
Střecha kombinuje uzavírací a nosné funkce a slouží k ochraně budovy před srážkami a odstranění za její hranice; sestává ze železobetonových panelů podepřených na vnějších a vnitřních stěnách a položených se sklonem pro organizaci odvodnění. Mezi střešními panely a půdními podlahami vzniká prostor, který se nazývá podkroví 10. U nízkopodlažních budov je střecha tvořena dřevěnými krokvemi, podél kterých je vyroben opláštění z prken, na které je zhotovena střešní krytina. azbestocementových a jiných plechů nebo střešních plechů.
Nosné konstrukce vícepodlažní rámové budovy
Rám každé budovy se skládá z nosných a uzavíracích konstrukcí. Nosné konstrukce zahrnují konstrukce, které přenášejí hlavní zatížení.
Rámové budovy mají vysokou ekonomickou účinnost, jejich hlavní nosné prvky jsou železobetonové nebo kovové, takže obvodové konstrukce musí splňovat pouze tepelné parametry. Rámové budovy mají také široké možnosti pro realizaci různých plánovacích řešení. Široká rozteč sloupů může být přerušena příčkami a vytvořit jemnou síťovou strukturu mnoha samostatných místností nebo ponechat prostorné sály či sály, do kterých se vejde galerie či výstava.
Flexibilita plánování bude přitom důležitá zejména u vícepodlažní budovy, protože každé patro může mít jedinečné přizpůsobení volného prostoru potřebám nájemce nebo majitele.
Mezi hlavní prvky rámu vícepodlažní budovy patří:
- sloupy, které přebírají zatížení z rámu budovy, zařízení a přenášejí je do základů;
- pylony;
- tuhost kmeny;
- membrány;
- základy, které nesou zatížení z rámu budovy, přes základy se přenáší do země;
- podkrokevní a příhradové vazníky, které vnímají zatížení z povlaku a přenášejí ho na sloupy;
- podlahové desky, které výškově rozdělují budovu na úrovně.
Příhradový vazník je nosná konstrukce, která je určena k podepření vazníků ve středních řadách sloupů ve vícepolových budovách.
Skladba nosných konstrukcí v budovách se bude velmi lišit. V průmyslových budovách se používají vazníky a v obytných a veřejných budovách – příčky a nosníky, které mohou blokovat vzdálenost mezi sloupy. Unikátní jsou vícepodlažní budovy, které mají výšku více než 100 metrů. Každá unikátní stavba vyžaduje velké množství dodatečných výpočtů a zdůvodnění, v některých případech neexistují normy, které by jasně upravovaly určitá řešení, proto jsou vypracovány speciální technické podmínky.
Obrázek 1. Rámová budova. Author24 – online výměna studentských prací
Mrakodrapy jsou budovy vyšší než 150 metrů a supervysoké mrakodrapy budovy vyšší než 300 metrů (takové budovy jsou nejčastěji železobetonové).
Hlavním principem návrhu vícepodlažní budovy je volit racionální řešení, která sníží spotřebu energie, zvýší komfort a sníží dopad na životní prostředí. Architektura vícepodlažních budov, jejich prostorové a konstrukční řešení musí splňovat všechny požadavky legislativy, technických předpisů a norem.
Statická a strukturální analýza
Vícepodlažní rámové budovy mohou být použity pro různé účely, mohou být umístěny pro výrobu, bydlení, komerční prostory. A jako materiál konstrukcí lze zvolit kov, železobeton a dřevo.
Zvažte postup pro navrhování nosných konstrukcí vícepodlažní kovové budovy:
- analýza počátečních dat;
- shromažďování nákladů, trvalé a dočasné;
- výpočet a návrh nosníků;
- výpočet a návrh centrálně stlačovaných sloupů;
- výpočet střešních vazníků;
- výpočet stlačených ohybových prvků.
Jakýkoli výpočet se skládá ze sestavení návrhového schématu, sběru zatížení, stanovení sil, výběru průřezů a kontroly vybraných průřezů. Statický výpočet kovových konstrukcí se provádí podle metody mezních stavů. Tedy takový stav konstrukce, ve kterém přestává splňovat požadavky na ni. Existují dvě skupiny mezních stavů, v první skupině jsou uvažovány případy, kdy se konstrukce stane zcela nevhodnou pro další provoz, do druhé skupiny patří mezní stavy, kdy se konstrukce stane nevhodnou pro běžný provoz v důsledku deformací a posunů.
Mnoho architektonických kanceláří se podílí na vývoji projektů rámových budov. Pokud výška budovy nepřesahuje 75 metrů, pak všechny požadavky naleznete v předpisech. Pokud jde o unikátní objekt, ne každý projektant si s takovým úkolem poradí, unikátní stavby vyžadují nestandardní řešení a kreativní přístup.
