Ο χαλύβδινος σκελετός είναι μια τεχνική δόμησης με ένα «σκελετό πλαίσιο» από κάθετες χαλύβδινες κολώνες και οριζόντιες δοκούς I, κατασκευασμένες σε ορθογώνιο πλέγμα για τη στήριξη των δαπέδων, της οροφής και των τοίχων ενός κτιρίου που είναι όλα προσαρτημένα στο πλαίσιο.Η ανάπτυξη αυτής της τεχνικής κατέστησε δυνατή την κατασκευή του ουρανοξύστη.
Το "προφίλ" από έλαση χάλυβα ή η διατομή των χαλύβδινων στηλών παίρνει το σχήμα του γράμματος "I".Οι δύο φαρδιές φλάντζες μιας στήλης είναι παχύτερες και πιο φαρδιές από τις φλάντζες μιας δοκού, για να αντέχουν καλύτερα τη θλιπτική τάση στη δομή.Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν τετράγωνα και στρογγυλά σωληνοειδή τμήματα χάλυβα, συχνά γεμάτα με σκυρόδεμα.Τα χαλύβδινα δοκάρια συνδέονται με τις κολώνες με μπουλόνια και συνδετήρες με σπείρωμα και ιστορικά συνδέονται με πριτσίνια.Ο κεντρικός «ιστός» της χαλύβδινης δοκού I είναι συχνά ευρύτερος από έναν ιστό υποστυλώματος για να αντιστέκεται στις υψηλότερες ροπές κάμψης που εμφανίζονται στις δοκούς.
Τα φαρδιά φύλλα από χαλύβδινο κατάστρωμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη της κορυφής του χαλύβδινου πλαισίου ως «φόρμα» ή κυματοειδές καλούπι, κάτω από ένα παχύ στρώμα σκυροδέματος και ράβδους ενίσχυσης από χάλυβα.Μια άλλη δημοφιλής εναλλακτική λύση είναι ένα δάπεδο από προκατασκευασμένες μονάδες δαπέδου από σκυρόδεμα με κάποια μορφή επικάλυψης από σκυρόδεμα.Συχνά στα κτίρια γραφείων, η τελική επιφάνεια του δαπέδου παρέχεται από κάποια μορφή συστήματος υπερυψωμένου δαπέδου με το κενό μεταξύ της επιφάνειας βάδισης και του δομικού δαπέδου να χρησιμοποιείται για καλώδια και αγωγούς διαχείρισης αέρα.
Το πλαίσιο πρέπει να προστατεύεται από τη φωτιά γιατί ο χάλυβας μαλακώνει σε υψηλή θερμοκρασία και αυτό μπορεί να προκαλέσει μερική κατάρρευση του κτιρίου.Στην περίπτωση των υποστυλωμάτων αυτό γίνεται συνήθως με το περίβλημά τους σε κάποια μορφή πυρίμαχης κατασκευής όπως τοιχοποιία, σκυρόδεμα ή γυψοσανίδα.Οι δοκοί μπορούν να επενδυθούν σε σκυρόδεμα, γυψοσανίδα ή να ψεκαστούν με επίστρωση για μόνωση από τη θερμότητα της φωτιάς ή να προστατευθούν με πυρίμαχη κατασκευή οροφής.Ο αμίαντος ήταν ένα δημοφιλές υλικό για την πυροπροστασία χαλύβδινων κατασκευών μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1970, πριν γίνουν πλήρως κατανοητοί οι κίνδυνοι για την υγεία των ινών αμιάντου.
Το εξωτερικό «δέρμα» του κτιρίου είναι αγκυρωμένο στο πλαίσιο χρησιμοποιώντας μια ποικιλία κατασκευαστικών τεχνικών και ακολουθώντας μια τεράστια ποικιλία αρχιτεκτονικών στυλ.Τούβλα, πέτρα, οπλισμένο σκυρόδεμα, αρχιτεκτονικό γυαλί, λαμαρίνα και απλά χρώματα έχουν χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη του σκελετού για την προστασία του χάλυβα από τις καιρικές συνθήκες.
Τα χαλύβδινα πλαίσια ψυχρής διαμόρφωσης είναι επίσης γνωστά ως ελαφριά χαλύβδινα πλαίσια (LSF).
Λεπτά φύλλα γαλβανισμένου χάλυβα μπορούν να μορφοποιηθούν εν ψυχρώ σε χαλύβδινα στηρίγματα για χρήση ως δομικό ή μη δομικό δομικό υλικό τόσο για εξωτερικούς όσο και για διαχωριστικούς τοίχους σε οικιστικά, εμπορικά και βιομηχανικά κατασκευαστικά έργα (εικόνα).Η διάσταση του δωματίου καθορίζεται με μια οριζόντια διαδρομή που είναι αγκυρωμένη στο πάτωμα και την οροφή για να σκιαγραφεί κάθε δωμάτιο.Τα κατακόρυφα μπουλόνια είναι διατεταγμένα στις ράγες, συνήθως σε απόσταση 16 ιντσών (410 mm) μεταξύ τους και στερεώνονται στο επάνω και στο κάτω μέρος.
Τα τυπικά προφίλ που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κατοικιών είναι το μπουλόνι σχήματος C και το κομμάτι σχήματος U, και μια ποικιλία άλλων προφίλ.Τα μέλη πλαισίωσης παράγονται γενικά σε πάχος από 12 έως 25 gauge.Βαριά μετρητές, όπως 12 και 14 gauge, χρησιμοποιούνται συνήθως όταν τα αξονικά φορτία (παράλληλα με το μήκος του μέλους) είναι υψηλά, όπως στη φέρουσα κατασκευή.Οι μετρητές μεσαίου βάρους, όπως 16 και 18 μετρητές, χρησιμοποιούνται συνήθως όταν δεν υπάρχουν αξονικά φορτία αλλά βαριά πλευρικά φορτία (κάθετα προς το μέλος) όπως εξωτερικοί τοίχοι που πρέπει να αντιστέκονται σε φορτία ανέμου κατά μήκος των ακτών.Οι μετρητές φωτός, όπως το 25 gauge, χρησιμοποιούνται συνήθως όπου δεν υπάρχουν αξονικά φορτία και πολύ ελαφριά πλευρικά φορτία, όπως σε εσωτερικές κατασκευές όπου τα μέλη χρησιμεύουν ως πλαίσιο για την αποσύνθεση των τοίχων μεταξύ των δωματίων.Το φινίρισμα του τοίχου είναι αγκυρωμένο στις δύο πλευρές φλάντζας του καρφιού, το οποίο ποικίλλει από 1+1⁄4 έως 3 ίντσες (32 έως 76 mm) σε πάχος και το πλάτος του ιστού κυμαίνεται από 1+5⁄8 έως 14 ίντσες (41 έως 356 mm).Τα ορθογώνια τμήματα αφαιρούνται από τον ιστό για να παρέχουν πρόσβαση για την ηλεκτρική καλωδίωση.
Τα χαλυβουργεία παράγουν γαλβανισμένη λαμαρίνα, το βασικό υλικό για την κατασκευή προφίλ χάλυβα ψυχρής μορφοποίησης.Στη συνέχεια, το φύλλο χάλυβα διαμορφώνεται σε ρολό στα τελικά προφίλ που χρησιμοποιούνται για το πλαίσιο.Τα φύλλα είναι επικαλυμμένα με ψευδάργυρο (γαλβανισμένα) για την αποφυγή οξείδωσης και διάβρωσης.Το χαλύβδινο πλαίσιο παρέχει εξαιρετική ευελιξία σχεδιασμού λόγω της υψηλής αναλογίας αντοχής προς βάρος του χάλυβα, που του επιτρέπει να εκτείνεται σε μεγάλες αποστάσεις και επίσης να αντιστέκεται σε φορτία ανέμου και σεισμού.
Οι τοίχοι με χαλύβδινο σκελετό μπορούν να σχεδιαστούν για να προσφέρουν εξαιρετικές θερμικές και ακουστικές ιδιότητες – ένα από τα συγκεκριμένα ζητήματα κατά την κατασκευή με χρήση χάλυβα ψυχρής διαμόρφωσης είναι ότι μπορεί να συμβεί θερμική γέφυρα σε όλο το σύστημα τοίχου μεταξύ του εξωτερικού περιβάλλοντος και του εσωτερικού κλιματιζόμενου χώρου.Η θερμογέφυρα μπορεί να προστατευτεί με την εγκατάσταση ενός στρώματος εξωτερικά σταθερής μόνωσης κατά μήκος του χαλύβδινου σκελετού – που συνήθως αναφέρεται ως «θερμοδιακοπή».
Η απόσταση μεταξύ των καρφιών είναι συνήθως 16 ίντσες στο κέντρο για εξωτερικούς και εσωτερικούς τοίχους σπιτιού ανάλογα με τις σχεδιασμένες απαιτήσεις φόρτωσης.Στις σουίτες γραφείου η απόσταση είναι 24 ίντσες (610 mm) στο κέντρο για όλους τους τοίχους εκτός από τα φρεάτια του ανελκυστήρα και τις σκάλες.
Η χρήση χάλυβα αντί για σίδηρο για δομικούς σκοπούς ήταν αρχικά αργή.Το πρώτο κτίριο με σκελετό σιδήρου, το Ditherington Flax Mill, είχε κατασκευαστεί το 1797, αλλά μόνο μετά την ανάπτυξη της διαδικασίας Bessemer το 1855, η παραγωγή χάλυβα έγινε αρκετά αποτελεσματική ώστε ο χάλυβας να είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό.Οι φτηνοί χάλυβες, που είχαν υψηλές αντοχές σε εφελκυσμό και θλίψη και καλή ολκιμότητα, ήταν διαθέσιμοι από το 1870 περίπου, αλλά ο σφυρήλατος και ο χυτοσίδηρος συνέχισαν να ικανοποιούν το μεγαλύτερο μέρος της ζήτησης για δομικά προϊόντα με βάση το σίδηρο, κυρίως λόγω προβλημάτων παραγωγής χάλυβα από αλκαλικά μεταλλεύματα.Αυτά τα προβλήματα, που προκλήθηκαν κυρίως από την παρουσία φωσφόρου, επιλύθηκαν από τον Sidney Gilchrist Thomas το 1879.
Μόλις το 1880 ξεκίνησε μια εποχή κατασκευής βασισμένης σε αξιόπιστο μαλακό χάλυβα.Μέχρι εκείνη την ημερομηνία, η ποιότητα των παραγόμενων χάλυβων είχε γίνει αρκετά σταθερή.[1]
Το Κτίριο Ασφάλισης Κατοικίας, που ολοκληρώθηκε το 1885, ήταν το πρώτο που χρησιμοποίησε την κατασκευή σκελετού σκελετού, αφαιρώντας εντελώς τη φέρουσα λειτουργία της τοιχοποιίας του.Στην περίπτωση αυτή οι σιδερένιες κολώνες είναι απλώς ενσωματωμένες στους τοίχους και η ικανότητα μεταφοράς φορτίου τους φαίνεται να είναι δευτερεύουσα σε σχέση με την ικανότητα της τοιχοποιίας, ιδιαίτερα για φορτία ανέμου.Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το πρώτο κτίριο με σκελετό από χάλυβα ήταν το κτήριο Rand McNally στο Σικάγο, που ανεγέρθηκε το 1890.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-06-2022