Стеновой каркас (фахверк)

Различают три типа стен промышленных зданий:

  • тонкие стены в 1/2 кирпича или из волнистой асбофанеры;
  • каркасные стены из блоков в 1 или 1,5 кирпича либо из других стеновых блоков, а также из железобетонных плит (панелей);
  • самонесущие стены из блоков в 1,5 — 2 кирпича или из других стеновых блоков (при ослаблении проемами не более 50 — 60%), а также из железобетонных панелей.

Тонкие стены применяются в горячих цехах металлургических и других заводов. Для их укрепления сооружается стальной каркас из горизонтальных ригелей и вертикальных стоек, который и воспринимает вес стены, а также горизонтальную нагрузку от ветра.


Стеновой каркас тонкой стены

Стеновой каркас тонкой стены

Стеновой каркас тонкой стены


На фигуре а показан такой каркас, разбивающий кладку на отдельные поля, где кирпич играет только роль заполнителя. Площадь поля стены в 1/2 кирпича обычно принимают не более 9 — 12 м2, окаймляя его рамкой из швеллеров или двутавров № 14. Поле лучше делать вытянутым вверх, чем в горизонтальном направлении.

Такое поле хорошо воспринимает горизонтальную ветровую нагрузку, передавая ее через стойки и ригели на колонны. Ригели, находящиеся над проемами, кроме горизонтальных нагрузок, воспринимают также и вертикальную нагрузку от веса стены; поэтому сечение их делают жестким в обоих направлениях. Нижние отсеки стены опираются на железобетонные рандбалки, которые укладывают на фундаменты.

Толстые каркасные стены из блоков в 1 или 1,5 кирпича или другого материала широко применяются в отапливаемых промышленных зданиях, особенно в высоких сооружениях. На фигуре показаны типы сечений ригелей таких стен.


Стеновой каркас толстой стены

Стеновой каркас толстой стены


На ригель действует не весь вес стены, находящейся над ним, а только часть, так как внутри кладки образуется самонесущий свод. Поэтому ригели рассчитывают на условную треугольную нагрузку (заштрихованная часть на фигуре ниже).

По величине изгибающего момента такая нагрузка эквивалентна загружению ригеля равномерно распределенной нагрузкой от кладки высотой 0,6 b; крепление ригеля к колонне рассчитывается на полную опорную реакцию А, равную половине веса окаймленного поля стены. Крепление ригелей к колоннам, как правило, осуществляют на черных болтах.


Расчетная схема ригеля

Расчетная схема ригеля


Самонесущие стены устанавливаются на фундамент или ранд-балку и воспринимают весь свой собственный вес, причем риге ли над проемами опираются непосредственно на стену, которая прикрепляется к колоннам нам при помощи подвижных в вертикальном направлении скоб, заложенных в стену.

В кирпичных самонесущих стенах горизонтальные ветровые нагрузки могут передаваться на колонны при помощи заложенных в кладку горизонтальных ригелей. Ригели устраивают подвижными и прикрепляют к колоннам гибкими элементами, чтобы, стена имела возможность свободной осадки.

Стойки торцового фахверка обычно имеют двутавровое сечение. Они воспринимают вертикальную нагрузку от стены и изгибаются в горизонтальном направлении под действием ветра.

Горизонтальная ветровая нагрузка передается стойками внизу на рандбалку или фундамент, а вверху на горизонтальную ветровую ферму, входящую в систему связей по нижним поясам стропильных ферм.


Опирание стоек торцового фахверка

Опирание стоек торцового фахверка


В случае несовпадения расположения стоек торцового фахверка с узлами связевой фермы устанавливают распределительные балки (обычно из швеллера), которые передают горизонтальные давления от стоек в узлы фермы. На фигуре б показана деталь примыкания стойки к узлу фермы при помощи листовых шарниров, передающих горизонтальную нагрузку и не препятствующих свободной осадке ферм.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов