Le système structurel des bâtiments se compose d'éléments de construction interconnectés. Tous les composants verticaux et horizontaux fonctionnent ensemble et assurent la stabilité, la rigidité et la résistance des structures érigées. Les structures horizontales prennent en charge les charges domestiques et opérationnelles et les transfèrent à un cadre de support vertical. Les éléments de la charpente du bâtiment contrecarrent les forces du vent, perçoivent les charges de l'activité humaine, supportent le poids des composants horizontaux et transmettent les impacts à la fondation et à la fondation.
Eléments porteurs horizontaux
Ces structures sont représentées dans la structure par des éléments longs en plan. Le système structurel des bâtiments suppose que les dalles, les sections monolithiques, les poutres, les barres transversales et les fermes sont conçues à partir de béton, de métal et de bois, en fonction de la charge requise et des dimensions de la portée.
Initialement, à l'aube de l'ère de la construction, les plafonds horizontaux étaient construits sur le principe des poutres de support avec platelage en matériau de revêtement. Mais la conception moderne des bâtiments et des structuresutilise des dalles creuses en béton armé, nervurées, en forme de U, creuses, qui combinent simultanément dans leur travail les traverses de support et la zone appropriée pour le fonctionnement.
Transmission des charges des éléments horizontaux
Il est effectué selon le schéma, lorsque l'impact est transféré à tous les éléments verticaux porteurs ou réparti sur les murs rigides structuraux, les diaphragmes, les connexions entre les racks ou les colonnes sélectionnés à cet effet. Pour les structures industrielles, le schéma de conception prévoit une méthode combinée de transfert des charges avec la répartition des efforts horizontaux sur les raidisseurs et proportionnellement entre les composants verticaux.
Les dalles de plancher sont appelées diaphragmes raidisseurs porteurs, elles combinent la répartition horizontale des charges et leur transfert aux éléments verticaux. Les dalles en béton armé nivellent la surface de la pièce et transfèrent les forces, grâce à la liaison rigide avec les structures verticales.
L'utilisation du béton armé est due au fait que, selon les exigences de sécurité incendie, les dalles des immeubles de grande hauteur doivent être en matériau incombustible. La justification économique du coût de fabrication des panneaux de plancher a permis de les utiliser en grande quantité dans des bâtiments de tout type. Les dalles de la structure du bâtiment sont préfabriquées, monolithiques ou préfabriquées monolithiques.
Variété d'éléments porteurs verticaux
Conformément au type d'éléments verticaux qui collectent les forces, le schéma structurel des bâtiments est divisé enquatre types principaux:
- le système plan ne contient que des murs et des raidisseurs;
- châssis et cadre, constitués de tiges et de composants de fermeture (diaphragme et mur);
- tige, pouvant accueillir toute la hauteur des tiges internes du bâtiment de section creuse volume-spatial;
- Système de coque utilisant des solutions volumétriques externes sous la forme d'une coque de type fermé avec des éléments minces.
Systèmes industriels constructifs et technologiques de bâtiments
Les bâtiments résidentiels ont leurs propres caractéristiques typologiques, ils comprennent des éléments porteurs verticaux situés dans le plan des murs. L'utilisation de colonnes comme structures principales déjà au stade initial du développement industriel a permis de distinguer quatre schémas de conception:
- avec placement transversal des barres transversales de support;
- avec poutres porteuses longitudinales;
- avec un système croisé pour disposer les éléments longs;
- sans utiliser de poutres dans la conception.
La conception de bâtiments et de structures selon la méthode industrielle a permis non seulement de rendre le travail des sols plus interconnecté, mais également d'élargir le nombre de types d'éléments porteurs verticaux. Plus récemment, une solution constructive utilisant des raidisseurs de type fermé a été utilisée. Ces éléments sont généralement situés dans la partie centrale du bâtiment, de sorte qu'il est pratique d'y placer des gaines de ventilation, des ascenseurs et des vide-ordures. Les grands bâtiments nécessitent une installationplusieurs raidisseurs.
Le schéma structurel sous forme de coques porteuses est une jeune solution architecturale. Son apparence peut imiter une abondance de prismes, de cylindres, de pyramides ou d'autres formes géométriques tridimensionnelles.
Choisir une solution constructive
Le schéma de construction est une caractéristique statique généralisée du bâtiment, non destinée à déterminer le matériau de production et la méthode de construction. Par exemple, une construction plate murale sans cadre fonctionne efficacement en même temps lorsqu'elle est faite de brique, de bois, de béton, de béton cellulaire et de nombreux autres matériaux modernes.
Le système structurel combiné des bâtiments décrit une variante de la solution de conception pour la composition et le type de disposition des principaux éléments longitudinaux et transversaux dans différentes directions. Son type est choisi au stade de la conception initiale, en tenant compte des exigences opérationnelles technologiques avancées et d'une solution rationnelle d'aménagement de l'espace.
En plus de ces aspects, lors du choix d'un schéma de conception, tenez compte de la nature de la répartition des forces horizontales et de leur interaction avec les éléments verticaux du cadre. Les systèmes structurels des bâtiments industriels sont déterminés en tenant compte de l'influence de la solution architecturale et du type de bâtiment. Le choix du projet est influencé par le nombre d'étages du bâtiment et les conditions de construction en termes d'ingénierie et de géologie.
Application de diverses solutions constructives dans la conception de maisons et de bâtiments
Solution de cadre avec cadre spatialCette option est utilisée dans la construction de bâtiments résistants aux cataclysmes sismologiques et d'immeubles de grande hauteur sur neuf étages, ainsi que dans d'autres bâtiments dans des conditions normales. Il s'agit du principal système de conception de bâtiments développé, rarement utilisé dans la construction de logements en raison d'un coût économique déraisonnable.
Le type de solution spatiale sans cadre est utilisé dans la construction de bâtiments résidentiels, utilisé pour concevoir des gratte-ciel jusqu'à 30 étages. Le système constructif volumétrique des bâtiments se compose d'éléments porteurs constitués de blocs tridimensionnels autoportants placés les uns sur les autres. Les soi-disant pôles fonctionnent en conjonction, grâce à une connexion solide entre eux à l'aide d'éléments connectés rigides ou flexibles.
Solution de construction cadre-diaphragme
Le système fait référence à des schémas combinés avec un cadre incomplet et est basé sur la distribution des fonctions d'équilibre stationnaire entre les produits porteurs de tiges et de murs. Les systèmes structurels des immeubles de grande hauteur sont construits sur le principe du transfert des charges horizontales aux diaphragmes des murs verticaux, tandis que les forces verticales se produisant dans le cadre agissent sur les éléments de barre. La plupart des immeubles de grande hauteur à ossature de panneaux de type résidentiel sont érigés à l'aide de cette méthode dans des conditions de construction normales et dans des zones à risque sismologique.
Frame-block solution spatiale
Basé sur le travail conjoint des blocs etles éléments de cadre et les structures volumétriques agissent comme des éléments porteurs ou articulés. À l'aide de blocs de béton armé, ils remplissent l'espace dans le treillis du cadre porteur. Les éléments chargés sont installés les uns sur les autres sur des plates-formes horizontales du cadre, qui sont disposées sur 3 à 5 étages. Un tel système a fait ses preuves dans les immeubles de plus de 12 étages.
Les exigences architecturales et économiques déterminent le schéma de cadre lors du choix d'un projet. Les éléments de grande longueur sont conçus de manière à ne pas empiéter sur la solution de planification, tandis que les traverses de plafond ne dépassent pas de la surface dans les bâtiments résidentiels. La disposition transversale des pannes est typique des immeubles de grande hauteur à structure cellulaire régulière en plan (hôtels, auberges), tandis que le pas des traverses porteuses alterne avec des murs et des cloisons. La disposition longitudinale des poutres chargées longues est utilisée dans les projets de construction résidentielle de type appartement.
Le cadre sans poutres est utilisé dans la construction de bâtiments résidentiels, si l'utilisation de structures préfabriquées en béton armé n'est pas pratique en raison du manque de grandes associations industrielles dans la région. Le système sans poutre se caractérise par une faible fiabilité et un coût élevé; il est utilisé dans la construction de structures en vrac préfabriquées monolithiques et combinées en utilisant la méthode des planchers surélevés et des coffrages glissants.
Construire des systèmes de construction
Ce concept caractérise une solution constructive dans une solution technologique complexe pour la méthode de construction d'une structure et le choix du matériau pour les éléments et nœuds utilisés. constructifles systèmes de construction sont conçus avec des murs porteurs en petits blocs, briques, pierre naturelle, céramique ou béton. Les systèmes sont divisés en préfabriqués et traditionnels.
Modèle de construction traditionnel
Le système est basé sur la pose manuelle des murs. Parlant de la méthode de construction industrielle, il convient de noter que la construction d'éléments de fermeture reste du schéma traditionnel. Toutes les autres parties du bâtiment, telles que les plafonds, les escaliers, les poutres, les colonnes et autres, sont adoptées par l'industrie à partir du projet préfabriqué, ce qui élève la construction traditionnelle à un niveau élevé de l'industrie.
L'avantage du système traditionnel est que les petites dimensions des pierres du mur permettent de construire des maisons de différentes formes et hauteurs. Les murs en briques fonctionnent de manière fiable pendant longtemps, ont un seuil de résistance au feu élevé, la maçonnerie avant ne nécessite pas de plâtrage. Les inconvénients comprennent une plus grande intensité de travail et la dépendance des caractéristiques de résistance à la technologie du fabricant et à la compétence du maçon.
Système complet
Selon ce schéma, des projets de maisons sont réalisés, dont la construction repose sur l'installation de grands éléments préfabriqués (panneaux, blocs) en brique, céramique, béton armé. Les objets entièrement assemblés sont construits selon les systèmes:
- à partir de gros blocs;
- à l'aide de panneaux;
- avec plaques murales suspendues sur le cadre;
- à partir de blocs groupés;
- de béton monolithique.
Grand blocsystème de construction
Ces types de systèmes de construction structurels sont utilisés dans la construction de bâtiments résidentiels jusqu'à 22 étages. De grands blocs horizontaux sont placés selon le type de maçonnerie avec habillage des coutures. Les avantages d'un système à gros blocs sont la simplicité et la rapidité d'installation des éléments, la possibilité d'utiliser divers matériaux. Un nombre limité de tailles nécessite un petit investissement, tandis qu'une variété de formes sont construites.
Structures de structure de panneau
Selon ce schéma, les maisons d'une hauteur de 14 à 30 étages sont conçues, respectivement, dans les régions sismiques et dans des conditions ordinaires. La structure du mur est constituée de panneaux séparés posés les uns sur les autres sans enduire les joints de mortier de ciment. Leur stabilité est assurée par le soudage des pièces encastrées, et pendant le fonctionnement par une liaison solide des liaisons et des joints. L'utilisation du système réduit l'intensité de la main-d'œuvre jusqu'à 40 %, le coût de construction jusqu'à 7 %, réduit la masse totale du bâtiment de 20 à 30 %.
Solution cadre-panneau du projet
Les bâtiments sont érigés avec une ossature porteuse en métal ou en béton préfabriqué et encadrée de panneaux articulés de divers matériaux. Il est permis de construire des bâtiments de ce type jusqu'à 30 étages. Il est principalement utilisé dans les bâtiments publics, car dans la construction de logements, il est inférieur au panneau en termes d'indicateurs économiques et techniques.
Construction de blocs 3D
Cette méthode de construction appartient aux types industriels et consiste en l'installation d'éléments spatiaux en béton armé pesant jusqu'à 25 tonnes, contenant en volumeune pièce (cuisine, chambre, salle de bain, etc.) Les blocs sont construits sans habiller les coutures. Cette méthode permet de réduire l'intensité de travail de 15 % supplémentaires par rapport à la méthode du panel. La production de blocs de grands panneaux est 15 % plus chère que celle des panneaux. Ils construisent des maisons basses dans les zones sismiques et des maisons de 16 étages dans des conditions normales.
Systèmes de construction monolithiques
Ils sont utilisés pour les immeubles de grande hauteur. Les systèmes structurels des bâtiments monolithiques comprennent des structures dans lesquelles tous les éléments et composants porteurs sont fabriqués en béton armé. Les schémas combinés d'une maison monolithique préfabriquée impliquent la collecte de charges sur le cadre à partir d'éléments préfabriqués en béton. Les bâtiments monolithiques sont conçus sans cadre, tandis que les bâtiments monolithiques préfabriqués sont construits avec ou sans cadre.
Les méthodes industrielles dans ce domaine incluent la construction utilisant du béton dans les coffrages:
- glissant;
- volume réglable;
- panelboard large.
L'érection de bâtiments monolithiques sur la charpente est réalisée par les méthodes:
- levage au sol;
- départ des étages.
Le système monolithique correspond en force aux types de bâtiments préfabriqués et est largement utilisé dans les zones où les matériaux locaux peuvent être activement utilisés et aucun investissement dans le développement de la base de production.
