Каркас (конструкція)

Складається з прямо- або криволінійних елементів (наприклад, у будинках — з колон, балок, ферм, арок тощо), скріплених між собою. Виготовляють каркаси переважно з металу (наприклад, сталеві каркаси будинків, арматурні каркаси залізобетонних конструкцій і виробів), залізобетону або деревини.

За способом забезпечення загальної жорсткості та стійкості каркаси поділяються на рамні, в яких вузли сполучень елементів конструюються жорсткими у вигляді рам, здатних сприймати згинальні моменти і поперечні сили від вітрових навантажень та власні ваги; в'язеві — з шарнірними або частково защемленими вузлами, де вітрові навантаження сприймаються жорсткими горизонтальними і вертикальними діафрагмами і рамно-в'язеві, у яких в одному напрямі встановлено рами, в іншому — в'язі[2].

Дерев'яний каркас у процесі спорудження

Каркасні будівлі — будівлі з тримальними рамами (каркасом), що повністю сприймають вертикальні та горизонтальні навантаження. Елементи рам, що взаємодіють (колони, стовпи та ригелі) опираються осьовим навантаженням, перерізуючим силам і згинальним моментам[3].

Каркаси будівель складаються, в основному, з колон і ригелів що спираються на них, ферм, на які укладаються елементи, які утворюють перекриття і покриття. Крім повних каркасів, що сприймають всі діючі навантаження і власну вагу конструкцій будівлі, зустрічаються також будівлі з неповним (внутрішнім) каркасом, без колон біля зовнішніх стін, які в цьому випадку разом з каркасом є тримальними конструкціями.[4]

Каркаси розраховуються на навантаження від власної ваги конструкцій будівлі, на корисні навантаження, навантаження від снігу, від вітру і в необхідних випадках на сили, що виникають при сейсмічних впливах і нерівномірних осадках фундаментів. Жорсткість вузлів з'єднання збірних рамних каркасів досягається зварюванням сталевих закладних частин або замонолічуванням випусків арматури, зварених між собою.

Застосування каркасів в поєднанні з легкими огороджувальними конструкціями стін і перегородок з ефективних матеріалів сприяє зниженню ваги будівель в порівнянні з будівлями, що мають масивні стіни. Будинки з каркасів вимагають меншої витрати залізобетону, ніж великопанельні, але при цьому зростає витрата конструкційної сталі.

Металевий рамний каркас корпуса перегонового автомобіля

Дерев'яний каркас байдарки

Каркаси будівель виконують із залізобетону, конструкційної сталі, алюмінієвих сплавів, деревини.

Монолітні залізобетонні та сталеві каркаси знаходять застосування в промислових і унікальних громадських будівлях — великих цехах, виставкових павільйонах, стадіонах тощо; дерев'яні каркаси використовуються в малоповерхових проектах будинків і тимчасових спорудах. Каркаси в будівлях також використовуються у формі конструктивної основи великих засклених стінових огороджень.

Збірні залізобетонні каркаси розрізняють за способом обпирання горизонтальних елементів на колони, який буває:

• Консольний — ригелі спираються на консолі, що випускаються з колон, або уступи і гнізда, що залишаються в колонах.
• Платформний — ригелі спираються на торці одноповерхових колон.

При платформному обпиранні стики колон поєднуються з вузлами обпирання, при консольному — стики колон можуть бути і в межах поверху, а колони можливі багатоярусні. Застосовуються також каркаси, ригелі яких входять до складу великопанельних елементів перекриттів на кімнату (безригельні каркаси).

Каркасно-панельні конструкції — будівельні конструкції, що складаються з несучих елементів каркаса й огороджувальних конструкцій, виготовлених з панелей. Вони поділяються на дві конструктивні схеми: з повним каркасом і з внутрішнім каркасом[2].

Будівлі, споруджені за схемою «повний каркас» конструктивно є просторовим каркасом, який утворюється при допомозі зовнішніх опорних стійок-колон і ребристих панелей перекриття. До стійок каркаса кріпляться панелі стін і внутрішніх перегородок, які є тримальними[2].

У будівлях типу «внутрішній каркас» зовнішні опорні колони відсутні, а тримальну функцію виконують внутрішні колони і панелі зовнішніх стін на які спираються плити перекриттів[2].

Прогони каркасно-панельних будівель становлять 5,6 м або 6 м. Уздовж будівлі колони рознесені з кроком 3,2 м або 3,6 м. Висота поверхів таких будівель становить 2,8 м при двоповерховій розрізці колон. З'єднання ригелів і колон зварне. Колони мають консолі, що проходять наскрізь і виготовляються із сталевого двотавра. Ригелі опираються на ці консолі, своєю нижньою частиною, виконаною з підрізкою[5].

В каркасних будівлях висотою 12 поверхів і вище крок між поперечними рамами може становити 6 м, що дозволяє вільніше проводити планування приміщень[5].

Висота поверхів у багатоповерхових будівлях, залежно від їхнього призначення може мати такі значення[5]:

• адміністративні будівлі, медичні і навчальні заклади — 3,3 м;
• житлові будівлі та готелі — 2,8 м;
• конструкторські бюро, торговельні центри, лабораторні корпуси — 3,6 м або 4,2 м.

• Каркас; Каркасно-панельна конструкція // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 106-107. — ISBN 978-966-7407-83-4.
• Каркас // Энциклопедия техники. Строительство / В. А. Кучеренко. — М. : Советская энциклопедия, 1964.
• Печенов А. Н. Расчёт и конструирование многоэтажных каркасно-панельных зданий. К.: Будівельник, 1972. — 192 с.