Čelični okvir je građevinska tehnika sa „kosturnim okvirom“ od vertikalnih čeličnih stupova i horizontalnih I-greda, izgrađenih u pravokutnoj mreži za podupiranje podova, krova i zidova zgrade koji su svi pričvršćeni za okvir.Razvoj ove tehnike omogućio je izgradnju nebodera.
Valjani čelični "profil" ili poprečni presjek čeličnih stupova ima oblik slova "I".Dvije široke prirubnice stupa su deblje i šire od prirubnica na gredi, kako bi bolje izdržale tlačno naprezanje u konstrukciji.Mogu se koristiti i kvadratni i okrugli cevasti profili od čelika, često ispunjeni betonom.Čelične grede su spojene na stupove vijcima i navojnim spojnicama, a povijesno spojene zakovicama.Centralna „mreža“ čelične I-grede je često šira od mreže stuba kako bi se oduprla većim momentima savijanja koji se javljaju u gredama.
Široki čelični limovi se mogu koristiti za pokrivanje gornjeg dijela čeličnog okvira kao "forma" ili valovitog kalupa, ispod debelog sloja betona i čeličnih armaturnih šipki.Još jedna popularna alternativa je pod od montažnih betonskih podnih jedinica sa nekim oblikom betonskog preliva.Često u poslovnim zgradama, završnu površinu poda obezbjeđuje neki oblik sistema podignutih podova s prazninom između površine za hodanje i strukturalnog poda koja se koristi za kablove i kanale za rukovanje zrakom.
Okvir treba zaštititi od požara jer čelik omekšava na visokoj temperaturi i to može uzrokovati djelomično urušavanje zgrade.U slučaju stupova to se obično radi tako što se oni oblože u neku formu otporne na vatru kao što je zidanje, beton ili gipsane ploče.Grede mogu biti obložene betonom, gipsanim pločama ili poprskane premazom za izolaciju od topline vatre ili se mogu zaštititi vatrootpornom stropnom konstrukcijom.Azbest je bio popularan materijal za vatrootpornost čeličnih konstrukcija sve do ranih 1970-ih, prije nego što su zdravstveni rizici azbestnih vlakana bili u potpunosti shvaćeni.
Vanjska „koža“ zgrade je usidrena za okvir korištenjem različitih tehnika gradnje i slijedeći veliki izbor arhitektonskih stilova.Cigla, kamen, armirani beton, arhitektonsko staklo, lim i jednostavno boja su korišteni za pokrivanje okvira kako bi se čelik zaštitio od vremenskih prilika.
Hladno oblikovani čelični okviri poznati su i kao laki čelični okviri (LSF).
Tanki limovi od pocinčanog čelika mogu se hladno oblikovati u čelične klinove za upotrebu kao strukturalni ili nestrukturni građevinski materijal za vanjske i pregradne zidove u stambenim, poslovnim i industrijskim građevinskim projektima (na slici).Dimenzija prostorije određena je horizontalnom stazom koja je usidrena za pod i plafon kako bi ocrtala svaku prostoriju.Vertikalni klinovi su raspoređeni u šine, obično razmaknuti 16 inča (410 mm) i pričvršćeni na vrhu i na dnu.
Tipični profili koji se koriste u stambenoj izgradnji su klin u obliku slova C i kolosijek u obliku slova U, te niz drugih profila.Elementi okvira se uglavnom proizvode u debljini od 12 do 25 gauba.Teški gabariti, kao što su 12 i 14, obično se koriste kada su aksijalna opterećenja (paralelno s dužinom elementa) velika, kao što je u nosivoj konstrukciji.Srednje teški mjerači, kao što su 16 i 18, obično se koriste kada nema aksijalnih opterećenja, već velikih bočnih opterećenja (okomito na element) kao što su vanjski zidni stubovi koji moraju odoljeti uraganskim opterećenjima vjetra duž obala.Lagani mjerači, kao što je mjerač 25, obično se koriste tamo gdje nema aksijalnih i vrlo laganih bočnih opterećenja, kao što je u unutrašnjoj konstrukciji gdje elementi služe kao okvir za odlaganje zidova između prostorija.Završna obrada zida je usidrena na dvije prirubničke strane stuba, koji varira od 1+1⁄4 do 3 inča (32 do 76 mm) debljine, a širina mreže se kreće od 1+5⁄8 do 14 inča (41 do 356 mm).Pravokutni dijelovi su uklonjeni s mreže kako bi se omogućio pristup električnim instalacijama.
Željezare proizvode pocinčani čelični lim, osnovni materijal za proizvodnju hladno oblikovanih čeličnih profila.Čelični lim se zatim valjanjem oblikuje u konačne profile koji se koriste za uokvirivanje.Listovi su pocinčani (pocinčani) kako bi se spriječila oksidacija i korozija.Čelični okvir pruža odličnu fleksibilnost dizajna zbog visokog omjera čvrstoće i težine čelika, što mu omogućava da se proteže na velike udaljenosti, a također je otporan na opterećenja vjetra i potresa.
Zidovi sa čeličnim okvirom mogu biti dizajnirani tako da nude izvrsna toplinska i akustička svojstva – jedno od specifičnih razmatranja kada se gradi od hladno oblikovanog čelika je da se toplinski mostovi mogu pojaviti preko zidnog sistema između vanjskog okruženja i unutrašnjeg klimatizovanog prostora.Toplotni mostovi se mogu zaštititi postavljanjem sloja vanjske fiksirane izolacije duž čeličnog okvira – koji se obično naziva 'termički prekid'.
Razmak između klinova je obično 16 inča u sredini za vanjske i unutrašnje zidove kuće, ovisno o dizajniranim zahtjevima opterećenja.U kancelarijskim apartmanima razmak je 24 inča (610 mm) u sredini za sve zidove osim za liftove i stepeništa.
Upotreba čelika umjesto željeza u konstrukcijske svrhe u početku je bila spora.Prva zgrada sa željeznim okvirom, Ditherington Flax Mill, izgrađena je 1797. godine, ali tek je razvojem Bessemerovog procesa 1855. proizvodnja čelika postala dovoljno efikasna da čelik bude široko korišten materijal.Jeftini čelici, koji su imali visoku vlačnu i tlačnu čvrstoću i dobru duktilnost, bili su dostupni od oko 1870. godine, ali kovano i liveno željezo i dalje je zadovoljavalo većinu potražnje za građevinskim proizvodima na bazi željeza, uglavnom zbog problema proizvodnje čelika iz alkalnih ruda.Ove probleme, uzrokovane uglavnom prisustvom fosfora, riješio je Sidney Gilchrist Thomas 1879. godine.
Tek 1880. godine počinje era konstrukcije zasnovane na pouzdanom mekom čeliku.Do tog datuma kvalitet čelika koji se proizvodi je postao razumno dosljedan.[1]
Zgrada kućnog osiguranja, završena 1885. godine, bila je prva koja je koristila konstrukciju skeletnog okvira, potpuno uklonivši funkciju nosivosti svoje zidane obloge.U ovom slučaju, željezni stupovi su samo ugrađeni u zidove, a njihova nosivost izgleda sekundarna u odnosu na kapacitet zida, posebno za opterećenja vjetrom.U Sjedinjenim Državama, prva zgrada sa čeličnim okvirom bila je Rand McNally Building u Čikagu, podignuta 1890.
Vrijeme objave: Jun-06-2022