המערכת המבנית של מבנים מורכבת ממרכיבי בניין מחוברים זה לזה. כל הרכיבים האנכיים והאופקיים פועלים יחד ומספקים יציבות, קשיחות וחוזק של המבנים שהוקמו. מבנים אופקיים לוקחים על עצמם עומסים ביתיים ותפעוליים ומעבירים אותם למסגרת תומכת אנכית. האלמנטים של מסגרת הבניין מנוגדים לכוחות הרוח, קולטים את העומסים מפעילות האדם, נושאים את משקלם של הרכיבים האופקיים ומעבירים את ההשפעות אל היסוד והיסוד.
חברי נושא אופקי
מבנים אלה מיוצגים במבנה על ידי אלמנטים בעלי תוכנית ארוכה. המערכת המבנית של מבנים מניחה כי לוחות, חתכים מונוליטיים, קורות, מוטות רוחביים ומסבכים מתוכננים מבטון, מתכת, עץ, בהתאם לממדי העומס והטווח הנדרשים.
בתחילה, עם שחר עידן הבנייה, נבנו תקרות אופקיות על עיקרון של קורות תמיכה עם דק מחומר החיפוי. אבל עיצוב מודרני של מבנים ומבניםמשתמש בבטון מזוין לוחות רצפת שוקת חלולים, מצולעים, בצורת U, המשלבים בו זמנית בעבודתם את המוטות התומכים והאזור המתאים לפעולה.
שידור עומסים מחברים אופקיים
זה מתבצע על פי התוכנית, כאשר ההשפעה מועברת לכל האלמנטים האנכיים הנושאים או מופצת לקירות קשיחים מבניים, דיאפרגמות, חיבורים בין מתלים או עמודים שנבחרו למטרה זו. עבור מבנים תעשייתיים, תכנית התכנון מספקת שיטה משולבת להעברת עומסים עם חלוקת כוחות אופקיים על ההקשחים ובאופן פרופורציונלי בין הרכיבים האנכיים.
לוחות רצפה מכונים דיאפרגמות קשיחות נושאות עומס, הם משלבים את החלוקה האופקית של העומסים והעברתם לאלמנטים אנכיים. לוחות בטון מזוין מיישרים את השטח בחדר ומעבירים כוחות, עקב החיבור הנוקשה עם מבנים אנכיים.
השימוש בבטון מזוין נובע מכך שעל פי דרישות בטיחות אש, לוחות של בניינים רבי קומות חייבים להיות עשויים מחומר בלתי דליק. ההצדקה הכלכלית לעלות ייצור לוחות הרצפה אפשרה להשתמש בהם בכמויות גדולות במבנים מכל סוג. הלוחות במבנה הבניין הם טרומיים, מונוליטיים או מונוליטיים טרומיים.
מגוון אלמנטים נושאי עומס אנכיים
בהתאם לסוג האלמנטים האנכיים האוספים כוחות, התוכנית המבנית של הבניינים מחולקת לארבעה סוגים עיקריים:
- מערכת מישורית מכילה רק קירות וקשיחים;
- מסגרת ומסגרת, המורכבת ממוט ורכיבים תוחמים (דיאפרגמה וקיר);
- גזע, מתאים לכל גובה הבניין מוטות פנימיים של חתך חלול נפח-מרחבי;
- מערכת מעטפת המשתמשת בפתרונות נפח חיצוניים בצורת מעטפת מסוג סגור עם אלמנטים דקים.
מערכות קונסטרוקטיביות וטכנולוגיות תעשייתיות של בניינים
לבנייני מגורים יש מאפיינים טיפולוגיים משלהם, הם כוללים אלמנטים נושאי עומס אנכיים הממוקמים במישור הקירות. השימוש בעמודים כמבנים עיקריים כבר בשלב הראשוני של הפיתוח התעשייתי איפשר להבחין בארבע תוכניות עיצוב:
- עם מיקום רוחבי של מוטות צולבים תומכים;
- עם קורות נושאות אורכיות;
- עם מערכת צולבת לסידור אלמנטים ארוכים;
- ללא שימוש בקורות כלשהן בעיצוב.
תכנון מבנים ומבנים לפי השיטה התעשייתית איפשר לא רק להפוך את עבודת הקומות למקושרת יותר, אלא גם להרחיב את מספר סוגי האלמנטים נושאי העומס האנכיים. לאחרונה, נעשה שימוש בפתרון קונסטרוקטיבי באמצעות קשיחים מסוג סגור. אלמנטים אלו ממוקמים לרוב בחלקו המרכזי של הבניין, כך שנוח להציב בו פירי אוורור, מעליות ומזרני אשפה. מבנים גדולים דורשים התקנהמגבשים מרובים.
התכנית המבנית בצורת קונכיות נושאות עומס היא פתרון אדריכלי צעיר. המראה שלו יכול לחקות שפע של מנסרות, גלילים, פירמידות או צורות גיאומטריות תלת מימדיות אחרות.
בחירת פתרון בונה
סכימת הבנייה היא מאפיין סטטי כללי של הבניין, לא נועד לקבוע את חומר הייצור ושיטת הבנייה. לדוגמה, בנייה שטוחה ללא מסגרת פועלת ביעילות בו-זמנית כשהיא עשויה מלבנים, עץ, בטון, בטון מוקצף וחומרים מודרניים רבים אחרים.
המערכת המבנית המשולבת של מבנים מתארת גרסה של פתרון העיצוב להרכב וסוג הסידור של האלמנטים האורכיים והרוחביים העיקריים בכיוונים שונים. סוגו נבחר בשלב התכנון הראשוני, תוך התחשבות בדרישות התפעוליות הטכנולוגיות המתקדמות ובפתרון רציונלי לתכנון חלל.
בנוסף להיבטים אלה, בעת בחירת סכמת עיצוב, קח בחשבון את אופי חלוקת הכוחות האופקיים ואת האינטראקציה שלהם עם אלמנטים של מסגרת אנכית. מערכות מבניות של מבני תעשייה נקבעות תוך התחשבות בהשפעת הפתרון האדריכלי וסוג הבניין. בחירת הפרויקט מושפעת ממספר הקומות של הבניין ומתנאי הבנייה מבחינה הנדסית וגיאולוגית.
יישום פתרונות קונסטרוקטיביים שונים בתכנון בתים ומבנים
פתרון מסגרת עם מרחב מסגרתאפשרות זו משמשת בבניית מבנים עמידים לאסון סיסמולוגי ובניינים רבי קומות על פני תשע קומות, וכן במבנים אחרים בתנאים רגילים. זוהי מערכת עיצוב הבניין המפותחת העיקרית, המשמשת לעתים רחוקות בבניית דיור עקב עלות כלכלית בלתי סבירה.
הסוג חסר המסגרת של פתרון מרחבי משמש בבניית בנייני מגורים, המשמשים לתכנון גורדי שחקים עד 30 קומות. המערכת הקונסטרוקטיבית של בלוק נפח של מבנים מורכבת מאלמנטים נושאי עומס המורכבים מגושים תלת מימדיים התומכים בעצמם המונחים זה על גבי זה. מה שנקרא מוטות פועלים בשילוב, הודות לחיבור חזק אחד עם השני באמצעות אלמנטים מחוברים קשיחים או גמישים.
פתרון לבניית מסגרת-דיאפרגמה
המערכת מתייחסת לתוכניות משולבות עם מסגרת לא שלמה והיא מבוססת על חלוקה של פונקציות שיווי משקל נייחות בין תוצרי מיסב מוט וקיר. מערכות מבניות של בניינים רבי קומות בנויות על עיקרון של העברת עומסים אופקיים לדיאפרגמות קיר אנכיות, בעוד כוחות אנכיים המתרחשים במסגרת פועלים על אלמנטי המוט. רוב הבניינים רבי-קומות עם מסגרת פאנלים מסוג מגורים מובנים בשיטה זו בתנאי בנייה רגילים ובאזורים מסוכנים סיסמולוגיים.
פתרון מרחבי חסימת מסגרות
מבוסס על עבודה משותפת של בלוקים ואלמנטים של מסגרת, ומבנים נפחיים פועלים כאלמנטים נושאי עומס או צירים. בעזרת בלוקים מבטון מזוין, הם ממלאים את החלל בסריג המסגרת התומכת. אלמנטים טעונים מותקנים זה על גבי זה על פלטפורמות אופקיות של המסגרת, אשר מסודרות דרך 3-5 קומות. מערכת כזו הוכיחה את עצמה בבניינים מעל 12 קומות.
דרישות אדריכליות וכלכליות קובעות את ערכת המסגרת בעת בחירת פרויקט. אלמנטים ארוכים מתוכננים כך שאינם פוגעים בפתרון התכנוני, בעוד שסורגי התקרה אינם בולטים מהמשטח בבנייני מגורים. הסידור הרוחבי של הפורלינים אופייני לבניינים רבי קומות בעלי מבנה סלולרי קבוע בתכנית (מלונות, אכסניות), בעוד המדרגה של המוטות הנושאות מתחלפת בקירות ומחיצות. הסידור האורך של קורות עמוסות ארוכות משמש בפרויקטים של בניין מגורים מסוג דירות.
המסגרת חסרת הקורות משמשת בבניית מבני מגורים, אם השימוש במבני בטון מזוין טרומיים אינו מעשי בגלל היעדר איגודי תעשייה גדולים באזור. המערכת חסרת הקורות מאופיינת באמינות נמוכה ובעלות גבוהה, היא משמשת בבניית מבנים מונוליטיים ומשולבים בתפזורת בשיטת הרמת רצפות וטפסות הזזה.
בניין מערכות בניין
קונספט זה מאפיין פתרון קונסטרוקטיבי בפתרון טכנולוגי מורכב לשיטת בניית מבנה ובחירת החומר לאלמנטים ולצמתים בהם נעשה שימוש. בּוֹנֶהמערכות בניין מתוכננות עם קירות נושאי עומס עשויים בלוקים קטנים, לבנים, אבן טבעית, קרמיקה או בטון. המערכות מחולקות למוכנות ומסורתיות.
תבנית בנייה מסורתית
המערכת מבוססת על הנחת קירות ידנית. אם כבר מדברים על שיטת הבנייה התעשייתית, יש לציין כי הבנייה של אלמנטים סגורים נותרה מהתכנית המסורתית. כל שאר חלקי המבנה, כגון תקרות, מדרגות, קורות, עמודים ואחרים, מאומצים על ידי התעשייה מהפרויקט הטרומי, שמעלה את הבנייה המסורתית לרמה גבוהה של התעשייה.
יתרון השיטה המסורתית הוא שהמידות הקטנות של אבני הקיר מאפשרות לבנות בתים בצורות ובגבהים שונים. קירות לבנים מופעלים בצורה מהימנה במשך זמן רב, יש להם סף עמידות בפני אש גבוה, הבנייה הקדמית אינה דורשת סיוד. החסרונות כוללים עוצמת עבודה רבה יותר ותלות של מאפייני חוזק בטכנולוגיה של היצרן ובמיומנות של הלבנה.
מערכת מלאה
לפי תכנית זו, מבוצעים פרויקטים של בתים, שבנייתם מבוססת על התקנת אלמנטים טרומיים גדולים (פנלים, בלוקים) העשויים מלבנים, קרמיקה, בטון מזוין. חפצים בהרכבה מלאה בנויים לפי מערכות:
- מבלוקים גדולים;
- באמצעות לוחות;
- עם לוחות קיר תלויים על המסגרת;
- מבלוקים בכמות גדולה;
- מבטון מונוליטי.
גוש גדולמערכת בניין
סוגים אלה של מערכות בנייה מבניות משמשות בבניית בנייני מגורים בגובה של עד 22 קומות. בלוקים אופקיים גדולים ממוקמים על פי סוג הלבנים עם הלבשה של תפרים. היתרונות של מערכת בלוקים גדולים הם הפשטות ומהירות ההתקנה של אלמנטים, היכולת להשתמש בחומרים שונים. מספר מוגבל של גדלים דורש השקעה קטנה, בעוד שמגוון צורות נבנות.
מבני מבנה לוח
לפי תכנית זו, בתים בגובה של 14 עד 30 קומות מתוכננים, בהתאמה, באזורים סייסמיים ובתנאים רגילים. מבנה הקיר מורכב מפנלים נפרדים המותקנים אחד על גבי השני מבלי לחבוש את החיבורים בטיט מלט. היציבות שלהם מובטחת על ידי ריתוך של חלקים משובצים, ובמהלך הפעולה על ידי חיבור חזק של קשרים ומפרקים. השימוש במערכת מפחית את עוצמת העבודה עד 40%, עלות הבנייה עד 7%, מפחית את המסה הכוללת של הבניין ב-20-30%.
פתרון פאנל מסגרת של הפרויקט
בניינים מוקמים עם מסגרת נושאת עומס עשויה מתכת או בטון טרומי וממוסגרות בלוחות צירים מחומרים שונים. מותר לבנות מבנים מסוג זה עד 30 קומות. הוא משמש בעיקר במבני ציבור, שכן בבניית דיור הוא נחות מפאנל מבחינת אינדיקטורים כלכליים וטכניים.
בניית בלוק תלת-ממד
שיטת בנייה זו שייכת לסוגים תעשייתיים ומורכבת מהתקנת אלמנטים מרחביים של בטון מזוין במשקל של עד 25 טון, המכילים בנפחחדר אחד (מטבח, חדר, שירותים וכו') הבלוקים בנויים ללא הלבשת התפרים. שיטה זו מאפשרת להפחית את עוצמת העבודה בעוד 15% בהשוואה לשיטת הפאנל. הייצור של בלוקים עם פאנלים גדולים יקר ב-15% מהפנלים. הם בונים בתים נמוכים באזורים סייסמיים ובתים בני 16 קומות בתנאים רגילים.
מערכות בניין מונוליטיות
הם משמשים לבניינים רבי קומות. מערכות מבניות של מבנים מונוליטיים כוללים מבנים שבהם כל האלמנטים והרכיבים הנושאים עומס נעשים באמצעות בטון מזוין. תוכניות משולבות של בית מונוליטי טרומי כוללות איסוף של עומסים על המסגרת מאלמנטים בטון טרומיים. מבנים מונוליטיים מתוכננים ללא מסגרת, בעוד מבנים מונוליטיים מוכנים בנויים עם או בלי מסגרת.
שיטות תעשייתיות באזור זה כוללות בנייה באמצעות בטון בטפסות:
- sliding;
- ניתן להתאמה;
- לוח גדול.
הקמה של מבנים מונוליטיים על המסגרת מתבצעת בשיטות:
- הרמת רצפה;
- יציאה של קומות.
המערכת המונוליטית תואמת בחוזקה לסוגי מבנים טרומיים, ונמצאת בשימוש נרחב באזורים שבהם ניתן להשתמש בחומרים מקומיים באופן פעיל וללא השקעה בפיתוח בסיס הייצור.
