Стоманената рамка е строителна техника с „скелетна рамка“ от вертикални стоманени колони и хоризонтални I-образни греди, конструирани в правоъгълна мрежа за поддържане на подовете, покрива и стените на сграда, които са прикрепени към рамката.Развитието на тази техника направи възможно изграждането на небостъргача.
Валцованият стоманен „профил“ или напречно сечение на стоманени колони има формата на буквата „I“.Двата широки фланеца на колона са по-дебели и по-широки от фланците на греда, за да издържат по-добре на напрежението на натиск в конструкцията.Могат също да се използват квадратни и кръгли тръбни профили от стомана, често запълнени с бетон.Стоманените греди са свързани към колоните с болтове и крепежни елементи с резба и исторически свързани с нитове.Централната „паяжина“ на стоманената I-греда често е по-широка от мрежата на колоната, за да устои на по-високите моменти на огъване, които възникват в гредите.
Широки листове стоманена палуба могат да се използват за покриване на горната част на стоманената рамка като „форма“ или гофрирана форма, под дебел слой бетон и стоманени армировъчни пръти.Друга популярна алтернатива е под от сглобяеми бетонни подови настилки с някаква форма на бетонна покривка.Често в офис сгради крайната подова повърхност се осигурява от някаква форма на повдигната подова система, като празнината между повърхността за ходене и структурния под се използва за кабели и въздуховоди за обработка на въздуха.
Рамката трябва да бъде защитена от пожар, тъй като стоманата се размеква при висока температура и това може да доведе до частично срутване на сградата.В случая на колоните това обикновено се прави чрез обвиването им в някаква форма на огнеустойчива конструкция като зидария, бетон или гипсокартон.Гредите могат да бъдат облицовани с бетон, гипсокартон или напръскани с покритие, за да се изолират от топлината на огъня, или могат да бъдат защитени от огнеупорна таванна конструкция.Азбестът беше популярен материал за огнеустойчиви стоманени конструкции до началото на 70-те години на миналия век, преди рисковете за здравето от азбестови влакна да бъдат напълно разбрани.
Външната „кожа“ на сградата е закотвена към рамката, като се използват различни строителни техники и следва огромно разнообразие от архитектурни стилове.Тухли, камък, стоманобетон, архитектурно стъкло, ламарина и просто боя са използвани за покриване на рамката, за да предпазят стоманата от атмосферните влияния.
Студено формованите стоманени рамки са известни също като леки стоманени рамки (LSF).
Тънки листове от поцинкована стомана могат да бъдат студено формовани в стоманени шипове за използване като структурен или неструктурен строителен материал както за външни, така и за преградни стени както в жилищни, търговски, така и в промишлени строителни проекти (на снимката).Размерът на стаята се определя с хоризонтална релса, която е закотвена към пода и тавана, за да очертае всяка стая.Вертикалните шипове са подредени в релсите, обикновено на разстояние 16 инча (410 mm) една от друга, и са закрепени отгоре и отдолу.
Типичните профили, използвани в жилищното строителство, са C-образна шпилка и U-образна релса, както и различни други профили.Рамковите елементи обикновено се произвеждат с дебелина от 12 до 25 габарита.Тежки габарити, като 12 и 14 габарит, обикновено се използват, когато аксиалните натоварвания (успоредни на дължината на елемента) са високи, като например при носеща конструкция.Средно-тежки габарити, като например 16 и 18 габарит, обикновено се използват, когато няма аксиални натоварвания, но тежки странични натоварвания (перпендикулярни на елемента), като например шпилки за външни стени, които трябва да устоят на ураганни натоварвания от вятър по бреговете.Леки габарити, като например 25 габарит, обикновено се използват, когато няма аксиални натоварвания и много леки странични натоварвания, като например при вътрешна конструкция, където елементите служат като рамка за премахване на стени между помещения.Стенното покритие е анкерирано към двете страни на фланеца на шпилката, чиято дебелина варира от 1+1⁄4 до 3 инча (32 до 76 mm), а ширината на лентата варира от 1+5⁄8 до 14 инча (41 до 356 мм).Правоъгълните секции се отстраняват от мрежата, за да осигурят достъп за електрически кабели.
Стоманодобивните заводи произвеждат поцинкована стоманена ламарина, основният материал за производството на студено формовани стоманени профили.След това стоманената ламарина се оформя на руло в крайните профили, използвани за рамкиране.Листовете са поцинковани (поцинковани) за предотвратяване на окисление и корозия.Стоманената рамка осигурява отлична гъвкавост на дизайна поради високото съотношение на якост към тегло на стоманата, което й позволява да се простира на дълги разстояния и също така да издържа на натоварване от вятър и земетресение.
Стените със стоманена рамка могат да бъдат проектирани така, че да предлагат отлични топлинни и акустични свойства – едно от специфичните съображения при строителство със студено формована стомана е, че може да възникне топлинен мост през стенната система между външната среда и вътрешното климатизирано пространство.Топлинните мостове могат да бъдат защитени чрез инсталиране на слой от външно фиксирана изолация по протежение на стоманената рамка – обикновено наричано „топлинно прекъсване“.
Разстоянието между шиповете обикновено е 16 инча в центъра за външни и вътрешни стени на дома в зависимост от проектираните изисквания за натоварване.В офисните апартаменти разстоянието е 24 инча (610 мм) в центъра за всички стени, с изключение на асансьори и стълбищни кладенци.
Използването на стомана вместо желязо за структурни цели първоначално беше бавно.Първата сграда с железни рамки, Ditherington Flax Mill, е построена през 1797 г., но едва с развитието на процеса Bessemer през 1855 г. производството на стомана става достатъчно ефективно, за да може стоманата да бъде широко използван материал.Евтини стомани, които имат висока якост на опън и натиск и добра пластичност, са налични от около 1870 г., но ковано желязо и чугун продължават да задоволяват по-голямата част от търсенето на строителни продукти на основата на желязо, главно поради проблемите при производството на стомана от алкални руди.Тези проблеми, причинени главно от наличието на фосфор, са решени от Сидни Гилкрист Томас през 1879 г.
Едва през 1880 г. започва ерата на строителството, базирано на надеждна мека стомана.Към тази дата качеството на произвежданите стомани е станало сравнително постоянно.[1]
Сградата за жилищно застраховане, завършена през 1885 г., е първата, която използва конструкция от скелетна рамка, премахвайки напълно носещата функция на нейната зидана облицовка.В този случай железните колони са просто вградени в стените и тяхната товароносимост изглежда е второстепенна спрямо капацитета на зидарията, особено за натоварване от вятър.В Съединените щати първата сграда със стоманени рамки е сградата Rand McNally в Чикаго, построена през 1890 г.
Време на публикуване: 6 юни 2022 г