Il sistema strutturale degli edifici è costituito da elementi costruttivi interconnessi. Tutti i componenti verticali e orizzontali lavorano insieme e forniscono stabilità, rigidità e resistenza delle strutture erette. Le strutture orizzontali assumono carichi domestici e operativi e li trasferiscono su un telaio di supporto verticale. Gli elementi della struttura dell'edificio contrastano le forze del vento, percepiscono i carichi dell'attività umana, sopportano il peso dei componenti orizzontali e trasmettono gli impatti alla fondazione e alla fondazione.
Membri portanti orizzontali
Queste strutture sono rappresentate nella struttura da elementi a pianta lunga. Il sistema strutturale degli edifici presuppone che lastre, sezioni monolitiche, travi, traverse e capriate siano progettate in cemento, metallo, legno, a seconda del carico richiesto e delle dimensioni della campata.
Inizialmente, agli albori dell'era delle costruzioni, i soffitti orizzontali venivano costruiti secondo il principio delle travi di sostegno con il piano di calpestio del materiale di copertura. Ma il design moderno di edifici e struttureutilizza lastre per solai cave, nervate, a forma di U, in cemento armato, che combinano contemporaneamente nel loro lavoro le traverse di supporto e l'area adatta per l'operazione.
Trasmissione carichi da aste orizzontali
Viene eseguito secondo lo schema, quando l'impatto è trasferito a tutti gli elementi verticali portanti o distribuito a pareti strutturali rigide, diaframmi, connessioni tra cremagliere o colonne selezionate a tale scopo. Per le strutture industriali, lo schema progettuale prevede un metodo combinato di trasferimento dei carichi con la distribuzione delle forze orizzontali sugli irrigidimenti e proporzionalmente tra le componenti verticali.
I solai sono indicati come diaframmi di irrigidimento portanti, combinano la distribuzione orizzontale dei carichi e il loro trasferimento agli elementi verticali. Le lastre in cemento armato livellano l'area nella stanza e trasferiscono le forze, a causa del rigido collegamento con le strutture verticali.
L'uso del cemento armato è dovuto al fatto che, secondo i requisiti di sicurezza antincendio, le lastre dei grattacieli devono essere di materiale non combustibile. La giustificazione economica del costo di produzione dei pannelli per pavimenti ha permesso di utilizzarli in grandi quantità in edifici di qualsiasi tipo. Le lastre nella struttura dell'edificio sono prefabbricate, monolitiche o prefabbricate monolitiche.
Varietà di elementi portanti verticali
A seconda del tipo di elementi verticali che raccolgono le forze, lo schema strutturale degli edifici è suddiviso inquattro tipi principali:
- Il sistema planare contiene solo pareti e irrigidimenti;
- telaio e telaio, costituiti da asta e componenti di chiusura (diaframma e parete);
- stelo, che accoglie l'intera altezza dei tondini interni dell'edificio a sezione cava volume-spaziale;
- Sistema a conchiglia che utilizza soluzioni volumetriche esterne sotto forma di conchiglia di tipo chiuso con elementi sottili.
Sistemi industriali costruttivi e tecnologici degli edifici
Gli edifici residenziali hanno caratteristiche tipologiche proprie, comprendono elementi portanti verticali posti nel piano delle pareti. L'utilizzo delle colonne come strutture principali già nella fase iniziale dello sviluppo industriale ha permesso di distinguere quattro schemi progettuali:
- con posizionamento trasversale delle traverse di supporto;
- con travi portanti longitudinali;
- con un sistema incrociato per disporre gli elementi lunghi;
- senza utilizzare travi nel progetto.
La progettazione di edifici e strutture secondo il metodo industriale ha consentito non solo di rendere più interconnessi i lavori dei solai, ma anche di ampliare il numero delle tipologie di elementi portanti verticali. Più recentemente è stata utilizzata una soluzione costruttiva che utilizza irrigidimenti di tipo chiuso. Questi elementi si trovano solitamente nella parte centrale dell'edificio, in modo che sia conveniente posizionare pozzi di ventilazione, ascensori e scivoli della spazzatura lì. I grandi edifici richiedono l'installazionepiù irrigidimenti.
Lo schema strutturale sotto forma di gusci portanti è una soluzione architettonica giovane. Il suo aspetto può imitare un'abbondanza di prismi, cilindri, piramidi o altre forme geometriche tridimensionali.
Scegliere una soluzione costruttiva
Lo schema costruttivo è una caratteristica statica generalizzata dell'edificio, non intesa a determinare il materiale di produzione e il metodo di costruzione. Ad esempio, una costruzione piatta a parete senza cornice funziona efficacemente allo stesso tempo quando è realizzata in mattoni, legno, cemento, calcestruzzo espanso e molti altri materiali moderni.
Il sistema strutturale combinato degli edifici descrive una variante della soluzione progettuale per la composizione e il tipo di disposizione degli elementi principali longitudinali e trasversali in diverse direzioni. La sua tipologia viene scelta in fase di progettazione iniziale, tenendo conto delle avanzate esigenze tecnologiche operative e di una razionale soluzione di pianificazione degli spazi.
Oltre a questi aspetti, quando si sceglie uno schema di progettazione, tenere conto della natura della distribuzione delle forze orizzontali e della loro interazione con gli elementi verticali del telaio. I sistemi strutturali degli edifici industriali sono determinati tenendo conto dell'influenza della soluzione architettonica e del tipo di edificio. La scelta del progetto è influenzata dal numero di piani dell'edificio e dalle condizioni costruttive in termini ingegneristici e geologici.
Applicazione di varie soluzioni costruttive nella progettazione di case ed edifici
Soluzione frame con frame spaceQuesta opzione viene utilizzata nella costruzione di edifici resistenti al cataclisma sismologico e grattacieli su nove piani, nonché in altri edifici in condizioni normali. Questo è il principale sistema di progettazione degli edifici sviluppato, usato raramente nella costruzione di alloggi a causa dell' alto costo economico irragionevole.
Il tipo di soluzione spaziale frameless viene utilizzato nella costruzione di edifici residenziali, utilizzato per progettare grattacieli fino a 30 piani. Il sistema costruttivo volumetrico degli edifici è costituito da elementi portanti costituiti da blocchi tridimensionali autoportanti sovrapposti. I cosiddetti poli funzionano in congiunzione, grazie ad un forte collegamento tra loro mediante elementi raccordati rigidi o flessibili.
Soluzione costruttiva telaio-diaframma
Il sistema si riferisce a schemi combinati con un telaio incompleto e si basa sulla distribuzione delle funzioni di equilibrio stazionario tra i prodotti portanti dell'asta e delle pareti. I sistemi strutturali dei grattacieli sono costruiti sul principio del trasferimento dei carichi orizzontali sui diaframmi verticali delle pareti, mentre le forze verticali che si verificano nel telaio agiscono sugli elementi della barra. La maggior parte dei grattacieli di tipo residenziale con struttura a pannelli viene eretta utilizzando questo metodo in normali condizioni di costruzione e in aree a rischio sismologico.
Soluzione spaziale frame-block
Basato sul lavoro congiunto di blocchi eelementi a telaio e strutture volumetriche fungono da elementi portanti o incernierati. Con l'aiuto di blocchi di cemento armato, riempiono lo spazio nel reticolo del telaio portante. Gli elementi caricati sono installati uno sopra l' altro su piattaforme orizzontali del telaio, che sono disposte su 3-5 piani. Un tale sistema si è dimostrato efficace negli edifici sopra i 12 piani.
I requisiti architettonici ed economici determinano lo schema del telaio nella scelta di un progetto. Gli elementi lunghi sono progettati in modo da non interferire con la soluzione progettuale, mentre le traverse del soffitto non sporgono dalla superficie negli edifici residenziali. La disposizione trasversale degli arcarecci è tipica dei grattacieli a pianta cellulare regolare (alberghi, ostelli), mentre il gradino delle traverse portanti si alterna a muri e tramezzi. La disposizione longitudinale delle travi a carico lungo viene utilizzata nei progetti di edilizia residenziale di tipo appartamento.
Il telaio senza travi viene utilizzato nella costruzione di edifici residenziali, se l'uso di strutture prefabbricate in cemento armato è impraticabile a causa della mancanza di grandi associazioni industriali nella regione. Il sistema beamless, caratterizzato da bassa affidabilità ed alto costo, trova impiego nella realizzazione di strutture prefabbricate sfuse monolitiche e combinate con il metodo del solaio sopraelevato e della cassaforma scorrevole.
Sistemi edilizi
Questo concetto caratterizza una soluzione costruttiva in una soluzione tecnologica complessa per il metodo di costruzione di una struttura e la scelta del materiale per gli elementi e i nodi utilizzati. costruttivoi sistemi costruttivi sono progettati con pareti portanti in blocchi, mattoni, pietra naturale, ceramica o cemento. I sistemi si dividono in prefabbricati e tradizionali.
Modello di costruzione tradizionale
Il sistema si basa sulla posa manuale delle pareti. Parlando del metodo di costruzione industriale, va notato che la costruzione degli elementi di contenimento rimane dello schema tradizionale. Tutte le altre parti dell'edificio, come soffitti, scale, travi, colonne e altro, sono state adottate dall'industria dal progetto prefabbricato, che eleva la costruzione tradizionale a un livello elevato del settore.
Il vantaggio del sistema tradizionale è che le ridotte dimensioni delle pietre del muro consentono di costruire case di varie forme e altezze. I muri in mattoni funzionano in modo affidabile per lungo tempo, hanno un'elevata soglia di resistenza al fuoco, la muratura frontale non richiede intonacatura. Gli svantaggi includono una maggiore intensità di manodopera e la dipendenza delle caratteristiche di resistenza dalla tecnologia del produttore e dall'abilità del muratore.
Sistema completo
Secondo questo schema, vengono eseguiti progetti di case, la cui costruzione si basa sull'installazione di grandi elementi prefabbricati (pannelli, blocchi) in mattoni, ceramica, cemento armato. Gli oggetti completamente assemblati sono costruiti secondo i sistemi:
- da grandi blocchi;
- utilizzando i pannelli;
- con piastre da parete appese sul telaio;
- da blocchi collettivi;
- dal cemento monolitico.
Grande bloccosistema di costruzione
Questi tipi di sistemi costruttivi strutturali sono utilizzati nella costruzione di edifici residenziali alti fino a 22 piani. Grandi blocchi orizzontali sono posizionati in base al tipo di muratura con medicazione delle cuciture. I vantaggi di un sistema a blocco grande sono la semplicità e la velocità di installazione degli elementi, la possibilità di utilizzare vari materiali. Un numero limitato di dimensioni richiede un piccolo investimento, mentre viene costruita una varietà di forme.
Strutture della struttura del pannello
Secondo questo schema, le case con un' altezza da 14 a 30 piani sono progettate, rispettivamente, in regioni sismiche e in condizioni ordinarie. La struttura muraria è costituita da pannelli separati posati uno sopra l' altro senza rivestire le fughe con m alta cementizia. La loro stabilità è garantita dalla saldatura delle parti incorporate e durante il funzionamento da una forte connessione di legami e giunti. L'uso del sistema riduce l'intensità del lavoro fino al 40%, il costo di costruzione fino al 7%, riduce la massa totale dell'edificio del 20-30%.
Soluzione frame-panel del progetto
Gli edifici sono eretti con un telaio portante in metallo o calcestruzzo prefabbricato e incorniciati con pannelli incernierati di vari materiali. È consentito costruire edifici di questo tipo fino a 30 piani. Viene utilizzato principalmente negli edifici pubblici, poiché nell'edilizia abitativa è inferiore al pannello in termini di indicatori economici e tecnici.
Costruzione di blocchi 3D
Questo metodo di costruzione appartiene ai tipi industriali e consiste nell'installazione di elementi spaziali in cemento armato del peso fino a 25 tonnellate, contenenti in volumeuna stanza (cucina, camera, bagno, ecc.) I blocchi sono costruiti senza ravvivare le cuciture. Questo metodo consente di ridurre l'intensità del lavoro di un altro 15% rispetto al metodo panel. La produzione di blocchi di pannelli di grandi dimensioni è del 15% più costosa rispetto ai pannelli. Costruiscono case basse in aree sismiche e case di 16 piani in condizioni normali.
Sistemi costruttivi monolitici
Sono usati per grattacieli. I sistemi strutturali degli edifici monolitici comprendono strutture in cui tutti gli elementi portanti e i componenti sono realizzati in cemento armato. Gli schemi combinati di una casa monolitica prefabbricata prevedono la raccolta di carichi sul telaio da elementi prefabbricati in calcestruzzo. Gli edifici monolitici sono progettati senza telaio, mentre gli edifici monolitici prefabbricati sono costruiti con o senza telaio.
I metodi industriali in quest'area includono la costruzione utilizzando il calcestruzzo nelle casseforme:
- scorrevole;
- volume regolabile;
- pannello grande.
L'erezione di edifici monolitici sul telaio viene eseguita con i metodi:
- sollevamento del pavimento;
- partenza dei piani.
Il sistema monolitico corrisponde in forza ai tipi di edifici prefabbricati ed è ampiamente utilizzato nelle aree in cui i materiali locali possono essere utilizzati attivamente e nessun investimento nello sviluppo della base produttiva.
