Todd Brady ja Stephen H. Milleri disainitud CDTC külmvormitud (CFSF) raam (tuntud ka kui "valgusmõõtur") oli algselt alternatiiv puidule, kuid pärast aastakümneid kestnud agressiivset tööd täitis see lõpuks oma osa. Sarnaselt puusepaga viimistletud puidule saab terasposte ja roomikuid lõigata ja kombineerida, et luua keerukamaid kujundeid. Kuid kuni viimase ajani ei ole komponente ega ühendeid tegelikult standarditud. Iga töötlemata auk või muu spetsiaalne konstruktsioonielement peab olema kirjeinseneri (EOR) poolt eraldi üksikasjalikult kirjeldatud. Töövõtjad ei järgi alati neid projektispetsiifilisi üksikasju ja võivad pikka aega "teha asju teisiti". Sellele vaatamata on kohapealse kokkupaneku kvaliteedis olulisi erinevusi.
Lõppkokkuvõttes tekitab tuttavlikkus rahulolematust ja rahulolematus inspireerib uuendusi. Uued raamielemendid (lisaks standardsetele C-naastudele ja U-radadele) ei ole saadaval ainult täiustatud vormimistehnikate abil, vaid neid saab ka eelnevalt välja töötada/eelkinnitada konkreetsete vajaduste jaoks, et parandada CFSF-i etappi projekteerimise ja ehitamise osas. .
Spetsifikatsioonidele vastavad standardsed, eesmärgipärased komponendid suudavad järjepidevalt täita paljusid ülesandeid, pakkudes paremat ja usaldusväärsemat jõudlust. Need lihtsustavad detailide koostamist ja pakuvad lahendust, mida on töövõtjatel lihtsam õigesti paigaldada. Samuti kiirendavad need ehitamist ja muudavad kontrollimise lihtsamaks, säästes aega ja vaeva. Need standardsed komponendid parandavad ka tööohutust, vähendades lõike-, montaaži-, kruvikeeramis- ja keevituskulusid.
Tavapraktika ilma CFSF-i standarditeta on muutunud maastiku osaks niivõrd aktsepteeritud, et ilma selleta on raske ette kujutada äri- või kõrghoonete ehitamist. See laialdane tunnustus saavutati suhteliselt lühikese aja jooksul ja seda ei kasutatud laialdaselt enne Teise maailmasõja lõppu.
Esimese CFSF-i disainistandardi avaldas 1946. aastal Ameerika Raua- ja Teraseinstituut (AISI). Uusim versioon AISI S 200-07 (Põhja-Ameerika külmvormitud terasraamimise standard – Üldine) on nüüd standard Kanadas, USA-s ja Mehhikos.
Põhiline standardimine muutis palju ja CFSF-ist sai populaarne ehitusmeetod, olgu need siis kandvad või mittekandvad. Selle eelised hõlmavad järgmist:
Nii uuenduslik kui ka AISI standard on, ei kodifitseeri see kõike. Projekteerijatel ja töövõtjatel on veel palju otsustada.
CFSF-süsteem põhineb naastudel ja siinidel. Teraspostid, nagu puitpostid, on vertikaalsed elemendid. Tavaliselt moodustavad need C-kujulise ristlõike, kusjuures C-tähe "ülemine" ja "alumine" moodustavad naastu (selle ääriku) kitsa mõõtme. Juhikud on horisontaalsed raamielemendid (läved ja sillused), millel on U-kuju, et mahutada nagid. Riiuli suurused on tavaliselt sarnased nominaalse 2× saematerjaliga: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ tolli) on 2 x 4 tolli ja 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ tolli) võrdub "2 × 6". Nendes näidetes nimetatakse 41 mm mõõdet "riiuliks" ja mõõtmeid 89 mm või 140 mm nimetatakse "võrguks", mis laenab kuumvaltsitud terasest ja sarnastest I-tala tüüpi elementidest tuttavaid mõisteid. Rööbastee suurus vastab naastu üldlaiusele.
Kuni viimase ajani tuli projektiga nõutavad tugevamad elemendid EOR-i poolt üksikasjalikult täpsustada ja kohapeal kokku panna, kasutades kombineeritud naastud ja siinid, samuti C- ja U-kujulisi elemente. Täpne konfiguratsioon antakse tavaliselt töövõtjale ja isegi sama projekti raames võib see oluliselt erineda. CFSF-i aastakümnete pikkune kogemus on aga viinud nende põhivormide piirangute ja nendega seotud probleemide äratundmiseni.
Näiteks võib vesi koguneda naastseina alumisse siini, kui naast ehituse ajal avada. Saepuru, paberi või muude orgaaniliste materjalide olemasolu võib põhjustada hallitust või muid niiskusega seotud probleeme, sealhulgas kipsplaadi riknemist või kahjurite meelitamist tarade taha. Sarnane probleem võib tekkida siis, kui vesi imbub viimistletud seintesse ja koguneb kondensatsioonist, leketest või mahavalgumisest.
Üheks lahenduseks on spetsiaalne käigutee, kuhu on puuritud drenaaži jaoks augud. Samuti on väljatöötamisel täiustatud naastude kujundused. Neil on uuenduslikud omadused, nagu strateegiliselt paigutatud ribid, mis painduvad ristlõikes, et suurendada jäikust. Naastu tekstureeritud pind takistab kruvi "liikumist", mille tulemuseks on puhtam ühendus ja ühtlasem viimistlus. Need väikesed täiustused, korrutatuna kümnete tuhandete naeludega, võivad projektile tohutult mõjutada.
Naastudest ja siinidest kaugemale jõudmine Tavapärastest naastudest ja siinidest piisab sageli lihtsate seinte jaoks, millel puuduvad konarlikud augud. Koormused võivad hõlmata seina enda raskust, sellel olevaid viimistlusi ja seadmeid, tuule raskust ning mõne seina puhul ka püsivaid ja ajutisi koormusi ülaltoodud katuselt või põrandalt. Need koormused kanduvad ülemiselt siinilt sammastele, alumisele siinile ja sealt vundamendile või muudele pealisehitise osadele (nt betoontekk või konstruktsiooniterasest sambad ja talad).
Kui seinas on kare ava (RO) (näiteks uks, aken või suur HVAC-kanal), tuleb ava ülevaltpoolt tulev koormus selle ümber üle kanda. Sillus peab olema piisavalt tugev, et toetada silluse kohal olevalt ühelt või mitmelt nn naastudelt (ja kinnitatud kipsplaadilt) tulevat koormust ja kanda see lengi naastudele (RO vertikaalsed elemendid).
Samuti peavad uksepiida postid olema projekteeritud kandma suuremat koormust kui tavalised postid. Näiteks siseruumides peab ava olema piisavalt tugev, et kanda üle ava kipsplaadi raskust (st 29 kg/m2 [6 naela ruutjala kohta] [üks kiht 16 mm (5/8 tolli) kohta tund seina.) krohvi külje kohta] või 54 kg/m2 [11 naela ruutjala kohta] kahetunnise konstruktsioonseina puhul [kaks kihti 16 mm krohvi külje kohta]), millele lisandub seismiline koormus ja tavaliselt krohvi kaal. uks ja selle inertsiaalne töö. Väliskohtades peavad avad taluma tuult, maavärinat jms koormusi.
Traditsioonilises CFSF-i disainis valmistatakse päised ja lävepostid kohapeal, kombineerides standardsed liistud ja siinid tugevamaks üksuseks. Tüüpiline pöördosmoosi kollektor, tuntud kui kassettkollektor, valmistatakse viie tüki kokku kruvimise ja/või keevitamise teel. Kaht posti ääristavad kaks siini ja kolmas siin on ülaosas kinnitatud auguga ülespoole, et asetada post augu kohale (joonis 1). Teist tüüpi karbiühendused koosnevad ainult neljast osast: kahest naast ja kahest juhikust. Teine koosneb kolmest osast – kahest rajast ja juuksenõelast. Nende komponentide täpsed tootmismeetodid ei ole standardiseeritud, vaid erinevad töövõtjate ja isegi töötajate lõikes.
Kuigi kombinatoorne tootmine võib tekitada mitmeid probleeme, on see end tööstuses hästi tõestanud. Projekteerimisfaasi maksumus oli kõrge, kuna puudusid standardid, mistõttu tuli töötlemata avad individuaalselt kujundada ja viimistleda. Nende töömahukate komponentide lõikamine ja kokkupanek kohapeal suurendab ka kulusid, raiskab materjale, suurendab objekti jäätmeid ja suurendab töökoha ohutusriske. Lisaks tekitab see kvaliteedi ja järjepidevuse probleeme, mille pärast peaksid professionaalsed disainerid eriti muret tundma. See kipub vähendama raami konsistentsi, kvaliteeti ja töökindlust ning võib mõjutada ka kipsplaadi viimistluse kvaliteeti. (Nende probleemide näiteid vaadake jaotisest "Halb ühendus".)
Ühendussüsteemid Moodulühenduste kinnitamine riiulitele võib põhjustada ka esteetilisi probleeme. Moodulkollektori sakkide põhjustatud metalli ja metalli kattumine võib mõjutada seina viimistlust. Ükski sisemine kipsplaat või välisvooder ei tohi asetseda tasasel metalllehel, millest kruvipead välja ulatuvad. Kõrgendatud seinapinnad võivad põhjustada märgatavaid ebaühtlaseid viimistlusi ja nende peitmiseks on vaja täiendavat parandustööd.
Üheks lahenduseks ühendusprobleemile on kasutada valmisklambreid, kinnitada need lengi postide külge ja kooskõlastada liitekohad. See lähenemisviis standardib ühendused ja kõrvaldab kohapealsest valmistamisest põhjustatud ebakõlad. Klamber välistab metallist kattumise ja seinale väljaulatuvad kruvipead, parandades seina viimistlust. Samuti võib see poole võrra vähendada paigaldamise tööjõukulusid. Varem pidi üks töötaja päist horisontaalselt hoidma, teine aga kruvis selle paika. Klambrisüsteemis paigaldab töötaja klambrid ja seejärel klõpsab konnektorid klambrite külge. Seda klambrit toodetakse tavaliselt kokkupandava kinnitussüsteemi osana.
Mitmest painutatud metallitükist kollektorite valmistamise põhjus on pakkuda midagi tugevamat kui üks rööpmetükk, mis toetaks seina ava kohal. Kuna painutamine muudab metalli jäigaks, et vältida väändumist, moodustades efektiivselt mikrokiire elemendi suuremas tasapinnas, saab sama tulemuse saavutada ka ühe metallitüki ja paljude painutustega.
Seda põhimõtet on lihtne mõista, kui hoiate paberilehte veidi väljasirutatud kätes. Esiteks voltib paber keskelt ja libiseb. Kui see aga üks kord kogu pikkuses kokku voltida ja seejärel lahti rullida (nii et paber moodustaks V-kujulise kanali), on väiksem tõenäosus, et see paindub ja kukub. Mida rohkem volte teete, seda jäigem see on (teatud piirides).
Mitu painutustehnika kasutab seda efekti, lisades üldkujule virnastatud sooned, kanalid ja silmused. „Otsene tugevusarvutus“ – uus praktiline arvutipõhine analüüsimeetod – asendas traditsioonilise „efektiivse laiuse arvutamise“ ja võimaldas lihtsaid kujundeid teisendada sobivateks ja tõhusamateks konfiguratsioonideks, et saada terasest paremaid tulemusi. Seda suundumust võib näha paljudes CFSF-süsteemides. Need kujundid, eriti kui kasutatakse tugevamat terast (390 MPa (57 psi) senise tööstusstandardi 250 MPa (36 psi) asemel), võivad parandada elemendi üldist jõudlust ilma, et see kahjustaks suurust, kaalu või paksust. muutuda. muutusi on toimunud.
Külmvormitud terase puhul tuleb mängu veel üks tegur. Terase külmtöötlemine, näiteks painutamine, muudab terase enda omadusi. Terase töödeldud osa voolavuspiir ja tõmbetugevus suurenevad, plastilisus aga väheneb. Kõige rohkem saavad need osad, mis töötavad kõige rohkem. Rullvormimise edusammud on toonud kaasa tihedamad painded, mis tähendab, et kumerale servale kõige lähemal asuv teras nõuab rohkem tööd kui vana rullvormimisprotsess. Mida suuremad ja tihedamad on painded, seda rohkem tugevdatakse elemendis olevat terast külmtöötlemisel, suurendades elemendi üldist tugevust.
Tavalistel U-kujulistel roomikutel on kaks kurvi, C-naastudel neli kurvi. Eeltöödeldud modifitseeritud W-kollektoril on 14 painutust, mis on paigutatud nii, et maksimeerida aktiivselt pingele vastupidava metalli kogust. Üksik detail selles konfiguratsioonis võib olla kogu ukseraam ukseraami jämedas avauses.
Väga laiade avade (st üle 2 m [7 jalga]) või suure koormuse korral saab polügooni täiendavalt tugevdada sobivate W-kujuliste sisestustega. See lisab rohkem metalli ja 14 painutust, mis viib painde koguarvuni üldkujus 28-ni. Vahetükk asetatakse ümberpööratud W-ga polügooni sisse, nii et kaks W-d moodustavad kokku krobelise X-kuju. W jalad toimivad risttaladena. Nad paigaldasid RO kohale puuduvad naastud, mida hoiti kruvidega paigal. See kehtib olenemata sellest, kas tugevdav sisestus on paigaldatud või mitte.
Selle eelvormitud pea/klambrisüsteemi peamised eelised on kiirus, järjepidevus ja parem viimistlus. Valides sertifitseeritud kokkupandava sillusesüsteemi, näiteks sellise, mis on heaks kiidetud rahvusvahelise tegevusjuhendi komitee hindamisteenistuse (ICC-ES) poolt, saavad disainerid määrata komponendid, mis põhinevad koormuse ja seina tüüpi tulekaitsenõuetel ning vältida iga töö kavandamist ja üksikasjalikku koostamist. , säästes aega ja ressursse. (ICC-ES, Rahvusvahelise koodide komitee hindamisteenistus, akrediteeritud Kanada Standardinõukogu [SCC] poolt). See eelvalmistus tagab ka selle, et rulooavad on ehitatud nii, nagu projekteeritud, ühtlase konstruktsioonikindluse ja -kvaliteediga, ilma kohapealse lõikamise ja montaaži tõttu tekkivate kõrvalekalleteta.
Paigaldamise järjepidevus on samuti paranenud, kuna klambritel on eelnevalt puuritud keermestatud augud, mis hõlbustab lengi naastudega vuukide nummerdamist ja paigutamist. Kõrvaldab metallide ülekatted seintel, parandab kipsplaadi pinna tasasust ja hoiab ära ebatasasused.
Lisaks on sellistel süsteemidel kasu keskkonnale. Võrreldes komposiitkomponentidega saab ühes tükis kollektorite terasekulu vähendada kuni 40%. Kuna see ei nõua keevitamist, on sellega kaasnevad mürgiste gaaside emissioonid välistatud.
Laia ääriku naastud Traditsioonilised naastud valmistatakse kahe või enama naastu ühendamise (kruvimise ja/või keevitamise) teel. Kuigi need on võimsad, võivad nad tekitada ka oma probleeme. Enne paigaldamist on neid palju lihtsam kokku panna, eriti kui tegemist on jootmisega. See aga blokeerib juurdepääsu õõnsa metallraami (HMF) ukseava külge kinnitatud naastudele.
Üks lahendus on lõigata ühte püstpostist auk, mis kinnitatakse püstiku seest raami külge. See võib aga muuta kontrolli keeruliseks ja nõuda lisatööd. On teada, et inspektorid nõuavad HMF-i kinnitamist uksepiida tihvti ühe poole külge ja selle ülevaatamist ning seejärel topeltpoldi koostu teise poole keevitamist. See peatab igasuguse töö ukseava ümber, võib muud tööd edasi lükata ja nõuab kohapealse keevitamise tõttu suuremat tulekaitset.
Virnastatavate naastude asemel saab kasutada kokkupandavaid laiade õlgadega naastreid (spetsiaalselt projekteeritud lengi naastudena), mis säästab oluliselt aega ja materjali. Samuti on lahendatud HMF-i ukseavaga seotud juurdepääsuprobleemid, kuna avatud C-külg võimaldab katkematut juurdepääsu ja hõlpsat kontrollimist. Avatud C-kuju tagab ka täieliku isolatsiooni, kus kombineeritud sillused ja lengipostid tekitavad tavaliselt 102–152 mm (4–6 tolli) isolatsioonivahe ukseava ümber.
Ühendused seina ülaosas Teine disainivaldkond, mis on uuendustest kasu saanud, on seina ülaosa ühendus ülemise tekiga. Kaugus ühest korrusest teise võib aja jooksul veidi varieeruda, kuna teki läbipaine varieerub erinevates laadimistingimustes. Mittekandvate seinte puhul peaks naastude ülaosa ja paneeli vahele jääma tühimik, see võimaldab tekil allapoole liikuda ilma naastud muljumata. Samuti peab platvorm saama üles liikuda ilma naastud lõhkumata. Kliirens on vähemalt 12,5 mm (½ tolli), mis on pool kogu liikumistolerantsist ±12,5 mm.
Domineerivad kaks traditsioonilist lahendust. Üks on pika roomiku (50 või 60 mm (2 või 2,5 tolli)) kinnitamine teki külge, naastude otsad on lihtsalt rööbastee sisse sisestatud, mitte kinnitatud. Naastude väändumise ja oma konstruktsiooniväärtuse kaotamise vältimiseks sisestatakse seina ülaosast 150 mm (6 tolli) kaugusel naastus oleva augu kaudu külmvaltsitud kanali tükk. tarbiv protsess Protsess ei ole töövõtjate seas populaarne. Püüdes nurki lõigata, võivad mõned töövõtjad isegi külmvaltsitud kanalist loobuda, asetades siinidele naastud, ilma et neid saaks paigal hoida või tasandada. See rikub ASTM C 754 standardpraktikat terasraamide paigaldamisel keermestatud kipsplaaditoodete tootmiseks, mis sätestab, et naastud tuleb siinide külge kinnitada kruvidega. Kui seda kõrvalekallet disainist ei tuvastata, mõjutab see valmis seina kvaliteeti.
Teine laialt kasutatav lahendus on kaherajaline disain. Standardne rööbastee asetatakse naastude peale ja iga naast kinnitatakse selle külge. Teine, eritellimusel valmistatud laiem rööbastee asetatakse esimese kohale ja ühendatakse ülemise tekiga. Tavaradu saab libiseda kohandatud radade sees üles ja alla.
Selle ülesande jaoks on välja töötatud mitu lahendust, mis kõik sisaldavad spetsiaalseid komponente, mis pakuvad piludega ühendusi. Variatsioonid hõlmavad piludega raja tüüpi või piludega klambri tüüpi, mida kasutatakse raja kinnitamiseks teki külge. Näiteks kinnitage piludega rööp teki alumisele küljele, kasutades selleks konkreetse tekimaterjali jaoks sobivat kinnitusmeetodit. Piluga kruvid on kinnitatud naastude ülaosale (vastavalt ASTM C 754-le), võimaldades ühendusel liikuda üles-alla umbes 25 mm (1 tolli) piires.
Tulemüüris peavad sellised ujuvad ühendused olema tule eest kaitstud. Betooniga täidetud soonega terasteki all peab tuleaeglustav materjal suutma täita soone all oleva ebatasasuse ruumi ja säilitama oma tulekustutusfunktsiooni, kui vahemaa seina ülaosa ja teki vahel muutub. Selle vuugi jaoks kasutatud komponendid on testitud vastavalt uuele standardile ASTM E 2837-11 (Standard Test Method for Determining the Fire Resistance of Solid Wall Head Joint Systems Installed Between Sein Components and Non-Rated Horisont Components). Standard põhineb Underwriters Laboratories (UL) 2079, "Fire Testing for Building Connecting Systems".
Seina ülaosas oleva spetsiaalse ühenduse kasutamise eeliseks on see, et see võib sisaldada standardiseeritud, koodikinnitusega tulekindlaid kooste. Tüüpiline ehitus on asetada tulekindel materjal tekile ja riputada mõlemal küljel paar tolli kõrgemale seinte ülaosast. Nii nagu sein saab libisemisseadmes vabalt üles-alla libiseda, võib see libiseda üles-alla ka tuleühenduses. Selle komponendi materjalid võivad sisaldada mineraalvilla, tulekindlat tsementeeritud konstruktsiooniterasest või kipsplaati, mida kasutatakse eraldi või kombinatsioonis. Sellised süsteemid peavad olema testitud, heaks kiidetud ja loetletud kataloogides, nagu Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Kokkuvõte Standardimine on kogu kaasaegse arhitektuuri alus. Irooniline on see, et külmvormitud terasraamide puhul on "standardpraktika" vähe standarditud ja neid traditsioone rikkuvad uuendused on samuti standardite loojad.
Nende standardsüsteemide kasutamine võib kaitsta disainereid ja omanikke, säästa oluliselt aega ja raha ning parandada töökoha ohutust. Need toovad ehitusse järjepidevuse ja töötavad tõenäolisemalt nii, nagu ette nähtud, kui ehitatud süsteemid. Kerguse, jätkusuutlikkuse ja taskukohasuse kombinatsiooniga suurendab CFSF tõenäoliselt oma osa ehitusturul, ärgitades kahtlemata edasist innovatsiooni.
Todd Brady is President of Brady Construction Innovations and inventor of the ProX manifold roughing system and the Slp-Trk wall cap solution. He is a metal beam specialist with 30 years of experience in the field and contract work. Brady can be contacted by email: bradyinnovations@gmail.com.
Stephen H. Miller, CDT on auhinnatud kirjanik ja fotograaf, kes on spetsialiseerunud ehitustööstusele. Ta on ehitustoodete tootjatele turundus- ja tehnilisi teenuseid pakkuva konsultatsioonifirma Chusid Associates loovdirektor. Milleriga saab ühendust aadressil www.chusid.com.
Märkige allolev ruut, et kinnitada oma soovi olla kaasatud erinevatesse Kenilworth Media meilisõnumitesse (sh e-uudiskirjad, digitaalsed ajakirjad, perioodilised uuringud ja pakkumised* inseneri- ja ehitustööstusele).
*Me ei müü teie e-posti aadressi kolmandatele isikutele, vaid edastame teile nende pakkumised. Loomulikult on teil alati õigus meie saadetavatest teadetest loobuda, kui muudate oma meelt tulevikus.
Postitusaeg: juuli-07-2023