Устройство стальных колонн
Для устройства стальных колонн и стальных ригелей в качестве несущих конструкций применяют нормированные строительные стали в виде прокатных и трубчатых профилей.
Стальные колонны
Для стальных колонн в обычном строительстве из кирпичной кладки или в бетонном строительстве могут применяться как стальные прокатные профили, так и пустотелые трубчатые профили (рис. «Устройство опорной части стальной рамы»). Они могут воспринимать большие усилия сжатия от перекрытий или стен, их легко устанавливать, и они обеспечивают быстрое возведение здания. Перед установкой к концам колонн привариваются верхние и опорные плиты. Затем вся колонна окрашивается для защиты от коррозии. Если колонны должны воспринимать большие нагрузки, например, в случае усиления фундаментов, то профили могут быть усилены в головной части и на опорах стальными листами жесткости. Часто трубчатые профили, как стройные сжатые элементы или угловые стойки, усиливаются под опорными балками при больших выносах крыши далеко выступающими балконами. Наиболее ходовые размеры трубчатых стоек поставляются предварительно изготовленными.
Стальные балки перекрытия
Стальные балки из прокатных профилей применяются в виде I-образных профилей для стальных балочных перекрытий, сталебетонных рис. «Металлическая колонна из трубчатых профилей». Колонны из трубчатых перекрытий или стальных балок-перемычек, профилей.
В стальных балочных перекрытиях обычно укладываются тонкие и высокие двутавровые профили на определенном расстоянии друг от друга и промежутки заполняют бетоном. Эти промежутки для лучшего распределения нагрузки часто выполняются в виде сводов или трапецеидальных складок. Кроме того, между балками могут укладываться опалубочные плиты из легкого бетона или керамики, которые после этого заливаются бетоном. Если при больших пролетах конструкция перекрытия должна иметь по возможности малый собственный вес, то железобетонные плиты перекрытий, например, как сборные элементы, укладываются на двутавровые балки. Их потом придется заливать бетоном только в районе стыков. При этом железобетонные плиты перекрытия должны иметь минимальную толщину 5 см (рис. «Перекрытие по стальным балкам»).
В случае связанных сталебетонных перекрытий стальные балки и плиты перекрытий соединяются друг с другом. При этом связь осуществляется, например, с помощью перевернутых болтов, нижняя часть которых приваривается к верхней полке ригеля.
При этом достигается значительное снижение веса стальных балок, а также значительное уменьшение прогибов перекрытий (рис. «Стальные балки, связанные с монолитным бетонным перекрытием»). Эти конструкции перекрытий могут выполняться в монолитном бетоне как плитные перекрытия, или как сборные перекрытия с соответствующей заливкой швов.
При мероприятиях по перестройке, усилению фундаментов или над большими проемами стальные балки применяются как перемычки. При этом необходимо тщательно подготавливать опоры как элементы распределения нагрузки. В соответствии с толщиной стены на нее укладываются один или несколько стальных двутавровых профилей, которые между полками закладываются кирпичом или заливаются бетоном (рис. «Перемычка из стальных балок»).
Стальной каркас здания
Устройство стен в здании со стальным каркасом зависит, как правило, от использования здания и от художественных требований к ним. При этом обычная закладка кирпичом несущего каркаса все чаще заменяется крупноразмерными стеновыми панельными системами или стальными стеновыми элементами в виде сэндвичей. Последние, как правило, монтируются перед колоннами. Наружные стены должны надежно передавать действующие на их плоскости ветровые нагрузки на примыкающий несущий каркас. Если это необходимо, они должны удовлетворять также требованиям по тепло-, шумо- и пожарозащите. Толщину стены необходимо согласовывать с величиной профилей стального каркаса, и она должна составлять минимум 11,5 см. В стальном каркасном строительстве промежутки между стойками могут быть закрыты целиком или частично. При этом говорят о стенах заполнения, которые могут состоять из кирпичной кладки и из других материалов.
Примыкания кладки к стальным элементам должны быть выполнены таким образом, чтобы обеспечивалась возможность для движения стального каркаса, не причиняя разрушения кладке. Поэтому между кладкой и стальным элементом должны устраиваться деформационные швы, заполняемые упругими прокладками. Для связи кладки со стальным каркасом, а также для обеспечения жесткости кладки, в ложковые швы кладки вставляются анкеры, арматурные стержни или плоская сталь. Заполнение кладкой может быть выполнено однослойным и двухслойным (рис. «Стеновые заполнения»).
При закладке кирпичом каркаса нельзя превышать допустимые наибольшие площади заполнения. Они составляют, например, при высоте здания до 8,00 м и толщине стены 24 см от 25 до 36 м2.
Защита стальных конструкций
Защита стальных конструкций производится с помощью покрытий или металлизации. Покрытия состоят из нескольких взаимосвязанных слоев, которые наносятся покраской, погружением или распылением. Сюда относится грунтовка и отделочное покрытие. В качестве грунтовки применяют, например, хромат цинка, а в качестве отделочного покрытия — алюминиевый порошок или железную слюду. Покрытия наносятся только на соответствующим образом подготовленные поверхности. Последние должны быть свободны от загрязнений, пыли, масел, ржавчины и окалины. Металлизация, как долговечная защита от коррозии, производится с помощью огневого оцинкования. Огневое оцинкование производится в цинковых ваннах при температурах около 450 °С. Оно требует наличия металлической белой поверхности, которая должна быть свободна от жира и прочих загрязнений. В цинковой ванне на поверхности стали образуются слои сплава железа и цинка. Для того чтобы достичь еще большей защиты от коррозии, оцинковку можно покрыть еще каким-нибудь покрытием.
