A Todd Brady és Stephen H. Miller által tervezett CDTC hidegen alakított (CFSF) (más néven „light gage”) váz eredetileg a fa alternatívája volt, de több évtizedes agresszív munka után végre megtette a részét. Az ács által megmunkált fához hasonlóan az acéloszlopok és sínek vághatók és kombinálhatók összetettebb formák létrehozásához. Mindazonáltal egészen a közelmúltig nem történt valódi szabványosítás az összetevők vagy vegyületek között. Minden durva furatot vagy más speciális szerkezeti elemet egyedileg kell részleteznie a Record Engineer (EOR) által. A vállalkozók nem mindig követik ezeket a projektspecifikus részleteket, és hosszú ideig „másképp csinálják a dolgokat”. Ennek ellenére jelentős különbségek vannak a helyszíni összeszerelés minőségében.
Végső soron az ismertség elégedetlenséget szül, az elégedetlenség pedig innovációt inspirál. Az új keretelemek (a szabványos C-csapokon és U-síneken túl) nem csak fejlett formázási technikákkal állnak rendelkezésre, hanem előre megtervezhetők/jóváhagyhatók a speciális igényekhez a CFSF-szakasz tervezési és kivitelezési javítása érdekében. .
A szabványos, célirányosan épített, az előírásoknak megfelelő alkatrészek számos feladatot egységes módon hajthatnak végre, jobb és megbízhatóbb teljesítményt nyújtva. Leegyszerűsítik a részletezést, és olyan megoldást kínálnak, amelyet a vállalkozók könnyebben telepíthetnek megfelelően. Emellett felgyorsítják az építkezést és megkönnyítik az ellenőrzéseket, így időt és fáradságot takarítanak meg. Ezek a szabványosított alkatrészek a vágási, összeszerelési, csavarozási és hegesztési költségek csökkentésével a munkahely biztonságát is javítják.
A CFSF-szabványok nélküli bevett gyakorlat annyira elfogadott részévé vált a tájnak, hogy nehéz elképzelni nélküle a kereskedelmi vagy sokemeletes lakóépületeket. Ezt a széles körű elfogadottságot viszonylag rövid idő alatt sikerült elérni, és a második világháború végéig nem alkalmazták széles körben.
Az első CFSF tervezési szabványt 1946-ban tette közzé az American Iron and Steel Institute (AISI). A legújabb verzió, az AISI S 200-07 (észak-amerikai szabvány a hidegen alakított acélkeretekhez – Általános), ma már szabvány Kanadában, az Egyesült Államokban és Mexikóban.
Az alapvető szabványosítás nagy változást hozott, és a CFSF népszerű építési mód lett, legyen az teherhordó vagy nem teherhordó. Előnyei a következők:
Bármennyire is innovatív az AISI szabvány, mégsem kodifikál mindent. A tervezőknek és a kivitelezőknek még sok döntenivalójuk van.
A CFSF rendszer csapokon és síneken alapul. Az acéloszlopok a faoszlopokhoz hasonlóan függőleges elemek. Általában C-alakú keresztmetszetet alkotnak, a C „felső” és „alja” alkotja a csap (karima) szűk méretét. A vezetők vízszintes keretelemek (küszöbök és áthidalók), amelyek U-alakúak az állványok elhelyezésére. Az állványméretek általában hasonlóak a névleges „2×” fűrészáruéhoz: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ hüvelyk) „2 x 4” és 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ hüvelyk) „2×6”-nak felel meg. Ezekben a példákban a 41 mm-es méretet „polcnak”, a 89 mm-es vagy 140 mm-es méretet „hálónak” nevezzük, a melegen hengerelt acélból és a hasonló I-gerenda típusú elemekből ismert fogalmakat kölcsönözve. A pálya mérete megfelel a csap teljes szélességének.
Egészen a közelmúltig a projekthez szükséges erősebb elemeket az EOR-nek kellett részleteznie és a helyszínen összeszerelnie kombinált csapok és sínek, valamint C- és U-alakú elemek kombinációjával. A pontos konfigurációt általában a kivitelező rendelkezésére bocsátják, és még ugyanazon a projekten belül is nagyon eltérő lehet. A CFSF több évtizedes tapasztalata azonban elvezetett ezen alapformák korlátainak és a hozzájuk kapcsolódó problémák felismeréséhez.
Például egy csapfal alsó sínében felhalmozódhat a víz, amikor a csapot kinyitják az építés során. A fűrészpor, papír vagy más szerves anyagok jelenléte penészgombát vagy más nedvességgel kapcsolatos problémákat okozhat, beleértve a gipszkarton károsodását vagy a kártevők kerítés mögé vonzását. Hasonló probléma léphet fel, ha víz szivárog a kész falakba, és összegyűlik a páralecsapódástól, szivárgástól vagy kiömléstől.
Az egyik megoldás egy speciális, vízelvezetéshez fúrt lyukakkal ellátott sétány. Fejlesztés alatt állnak a továbbfejlesztett csapok kialakításai is. Olyan innovatív tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a stratégiailag elhelyezett bordák, amelyek keresztmetszetében hajlíthatók a nagyobb merevség érdekében. A csap texturált felülete megakadályozza a csavar „elmozdulását”, ami tisztább csatlakozást és egyenletesebb felületet eredményez. Ezek az apró fejlesztések, több tízezer tüskével megszorozva, óriási hatással lehetnek egy projektre.
Túllépés a csapokon és síneken A hagyományos csapok és sínek gyakran elegendőek egyszerű falakhoz, durva lyukak nélkül. A terhelés magában foglalhatja magának a falnak a súlyát, a rajta lévő felületeket és felszereléseket, a szél súlyát, és egyes falak esetében a tetőről vagy a fenti padlóról származó állandó és ideiglenes terhelést is. Ezek a terhelések a felső sínről az oszlopokra, az alsó sínre, onnan pedig az alapozásra vagy a felépítmény egyéb részeire (pl. beton pálya vagy szerkezeti acél oszlopok és gerendák) jutnak át.
Ha durva nyílás (RO) van a falban (például ajtó, ablak vagy nagy HVAC csatorna), akkor a nyílás feletti terhelést körülötte kell átvinni. A szemöldöknek elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy elbírja a terhelést egy vagy több úgynevezett csapból (és a hozzátartozó gipszkartonból) a szemöldök fölött, és átvigye az ajtófélfa csapokra (RO függőleges elemek).
Hasonlóképpen, az ajtófélfa oszlopokat úgy kell megtervezni, hogy nagyobb terhelést hordozzanak, mint a hagyományos oszlopok. Például a belső terekben a nyílásnak elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy elbírja a gipszkarton súlyát a nyíláson (azaz 29 kg/m2 [6 font per négyzetláb] [egy réteg 16 mm (5/8 hüvelyk) per egy óra fal.) vakolat oldalanként] vagy 54 kg/m2 [11 font per négyzetláb] kétórás szerkezeti fal esetén [oldalonként két réteg 16 mm-es vakolat]), plusz a szeizmikus terhelés és jellemzően a fal tömege. ajtó és tehetetlenségi működése. A külső helyeken a nyílásoknak ellenállniuk kell a szélnek, földrengésnek és hasonló terheléseknek.
A hagyományos CFSF kivitelben a fejlécek és küszöboszlopok a helyszínen készülnek a szabványos lécek és sínek erősebb egységgé kombinálásával. Egy tipikus fordított ozmózis elosztó, úgynevezett kazettás elosztó, öt darab összecsavarásával és/vagy hegesztésével készül. Két oszlopot két sín szegélyez, egy harmadik sín pedig felül van rögzítve úgy, hogy a lyuk felfelé nézzen, hogy az oszlop a lyuk fölé kerüljön (1. ábra). Egy másik típusú dobozcsukló csak négy részből áll: két csapból és két vezetőből. A másik három részből áll – két sávból és egy hajtűből. Ezeknek az alkatrészeknek a pontos gyártási módszerei nincsenek szabványosítva, de a vállalkozóktól, sőt a munkásoktól is eltérőek.
Bár a kombinatorikus termelés számos problémát okozhat, az iparban jól bevált. A tervezési fázis költsége magas volt, mert nem voltak szabványok, így a durva nyílásokat egyedileg kellett megtervezni és véglegesíteni. Ezeknek a munkaigényes alkatrészeknek a helyszínen történő vágása és összeszerelése szintén növeli a költségeket, pazarolja az anyagokat, növeli a telephelyi hulladékot és növeli a telephely biztonsági kockázatait. Ezenkívül minőségi és következetességi problémákat okoz, amelyek miatt a professzionális tervezőknek különös figyelmet kell fordítaniuk. Ez általában csökkenti a keret konzisztenciáját, minőségét és megbízhatóságát, és befolyásolhatja a gipszkarton felületének minőségét is. (Ezekre a problémákra lásd a „Rossz kapcsolat” részt.)
Csatlakozórendszerek A moduláris csatlakozások rackekhez való rögzítése esztétikai problémákat is okozhat. A moduláris elosztón lévő fülek által okozott fém-fém átfedés befolyásolhatja a fal felületét. Semmiféle belső gipszkarton vagy külső burkolat nem feküdhet a fémlemezen, amelyből a csavarfejek kinyúlnak. A megemelt falfelületek észrevehetően egyenetlen felületeket okozhatnak, és további korrekciós munkát igényelnek az elrejtésükhöz.
A csatlakozási probléma egyik megoldása, ha kész bilincseket használunk, azokat rögzítjük az ajtófélfa oszlopaihoz, és összehangoljuk az illesztéseket. Ez a megközelítés szabványosítja a kapcsolatokat és kiküszöböli a helyszíni gyártás okozta következetlenségeket. A bilincs kiküszöböli a fém átfedést és a kiálló csavarfejeket a falon, javítva a fal felületét. A szerelési munka költségeit is felére csökkentheti. Korábban az egyik munkásnak vízszintben kellett tartania a fejlécet, míg egy másik a helyére csavarta. A kliprendszerben egy dolgozó felszereli a kapcsokat, majd rápattintja a csatlakozókat a kapcsokra. Ezt a bilincset általában egy előre gyártott szerelvényrendszer részeként gyártják.
A több hajlított fémdarabból való elosztócsonk készítésének oka az, hogy valami erősebbet biztosítsanak, mint egyetlen síndarab, amely megtámasztja a falat a nyílás felett. Mivel a hajlítás merevíti a fémet, hogy megakadályozza a vetemedést, hatékonyan képezve mikronyalábokat az elem nagyobb síkjában, ugyanazt az eredményt lehet elérni egyetlen fémdarabbal, sok hajlítással.
Ez az elv könnyen megérthető, ha egy papírlapot enyhén kinyújtott kezekkel tartunk. Először a papír középen behajlik és elcsúszik. Ha azonban a hosszában egyszer összehajtjuk, majd letekerjük (hogy a papír V-alakú csatornát képezzen), kevésbé valószínű, hogy meghajlik és leesik. Minél több hajtást hajt végre, annál merevebb lesz (bizonyos határokon belül).
A többszörös hajlítási technika ezt a hatást úgy használja ki, hogy halmozott barázdákat, csatornákat és hurkokat ad az általános alakhoz. A „Közvetlen szilárdságszámítás” – egy új, gyakorlatias, számítógéppel segített elemzési módszer – felváltotta a hagyományos „effektív szélességszámítást”, és lehetővé tette az egyszerű formák megfelelő, hatékonyabb konfigurációkká való átalakítását, hogy jobb eredményeket érjünk el az acélból. Ez a tendencia számos CFSF rendszerben megfigyelhető. Ezek a formák, különösen, ha erősebb acélt használnak (390 MPa (57 psi) a korábbi ipari szabvány 250 MPa (36 psi) helyett), javíthatják az elem általános teljesítményét anélkül, hogy a méretben, súlyban vagy vastagságban kompromisszumot kellene kötni. válik. változások történtek.
A hidegen alakított acél esetében egy másik tényező is szerepet játszik. Az acél hidegmegmunkálása, például hajlítása megváltoztatja magának az acélnak a tulajdonságait. Az acél feldolgozott részének folyáshatára és szakítószilárdsága nő, de a képlékenység csökken. A legjobban működő alkatrészek kapják a legtöbbet. A hengeralakítás fejlődése szorosabb hajlításokat eredményezett, ami azt jelenti, hogy az ívelt élhez legközelebb eső acél több munkát igényel, mint a régi hengeralakítási eljárás. Minél nagyobbak és feszesebbek a hajlítások, annál több acélt erősítenek meg az elemben a hidegmegmunkálás, ami növeli az elem általános szilárdságát.
A normál U-alakú pályák két kanyarral, a C-csapok négy kanyarral rendelkeznek. Az előre megtervezett módosított W elosztó 14 ívet tartalmaz, amelyek a feszültségnek aktívan ellenálló fém mennyiségének maximalizálására szolgálnak. Ebben a konfigurációban az egyetlen darab lehet a teljes ajtókeret az ajtókeret durva nyílásában.
Nagyon széles nyílások (pl. 2 m [7 láb] felett) vagy nagy terhelés esetén a sokszög tovább erősíthető megfelelő W-alakú betétekkel. Több fémet és 14 hajlítást ad hozzá, így a teljes alakban a hajlítások száma 28-ra nő. A betétet a sokszög belsejébe helyezik fordított W-kkel, így a két W együtt durva X-alakzatot alkot. W lábai keresztlécként működnek. Felszerelték a hiányzó csapokat az RO fölé, amelyeket csavarokkal tartottak a helyükön. Ez attól függetlenül érvényes, hogy van-e erősítő betét beszerelve.
Ennek az előre kialakított fej/kapcsos rendszer fő előnyei a sebesség, a konzisztencia és a jobb felület. A tanúsított előregyártott áthidalórendszer választásával, például a Nemzetközi Gyakorlati Kódex Bizottság Értékelő Szolgálata (ICC-ES) által jóváhagyott rendszerrel, a tervezők a terhelési és faltípusú tűzvédelmi követelmények alapján határozhatják meg az alkatrészeket, és elkerülhetik az egyes munkák tervezését és részletezését. , időt és erőforrásokat takarít meg. (ICC-ES, International Codes Committee Evaluation Service, a Kanadai Szabványügyi Tanács [SCC] által akkreditált). Ez az előregyártás azt is biztosítja, hogy a redőnynyílások a tervek szerint, egyenletes szerkezeti szilárdsággal és minőséggel készüljenek, a helyszíni vágás és összeszerelés miatti eltérések nélkül.
A beépítési konzisztencia is javult, mivel a bilincsek előfúrt menetes furatokkal rendelkeznek, így könnyebb a számozás és az illesztések rögzítése a csapszegekkel. Megszünteti a fém átfedéseket a falakon, javítja a gipszkarton felületének síkságát és megakadályozza az egyenetlenségeket.
Ezenkívül az ilyen rendszerek környezeti előnyökkel is járnak. A kompozit alkatrészekhez képest az egyrészes elosztók acélfogyasztása akár 40%-kal is csökkenthető. Mivel ez nem igényel hegesztést, az ezzel járó mérgező gázok kibocsátása megszűnik.
Széles karimás csapok A hagyományos csapokat két vagy több tőcsavar összekapcsolásával (csavarozással és/vagy hegesztéssel) készítik. Bár erősek, saját problémáikat is előidézhetik. Sokkal könnyebb összeszerelni őket beszerelés előtt, különösen, ha forrasztásról van szó. Ez azonban megakadályozza a hozzáférést a Hollow Metal Frame (HMF) ajtónyíláshoz rögzített csaprészhez.
Az egyik megoldás az, hogy lyukat vágunk az egyik támasztóoszlopon, hogy a kerethez rögzítsük a tartószerkezet belsejéből. Ez azonban megnehezítheti az ellenőrzést, és további munkát igényelhet. Az ellenőrökről ismert, hogy ragaszkodnak ahhoz, hogy a HMF-et az ajtófélfa csap egyik felére rögzítsék, és megvizsgálják, majd a dupla csapszerelvény második felét a helyére hegesszék. Ez leállítja az ajtó körüli összes munkát, késleltetheti a többi munkát, és fokozott tűzvédelmet igényel a helyszíni hegesztés miatt.
Előregyártott széles vállú szegecsek (kifejezetten ajtófélfa szegecseknek) használhatók egymásra rakható csapok helyett, jelentős időt és anyagot takarítva meg. A HMF ajtónyílással kapcsolatos hozzáférési problémák is megoldottak, mivel a nyitott C oldal lehetővé teszi a zavartalan hozzáférést és az egyszerű ellenőrzést. A nyitott C-alak teljes szigetelést is biztosít, ahol a kombinált áthidaló és tartóoszlopok általában 102-152 mm-es (4-6 hüvelyk) hézagot képeznek a szigetelésben az ajtónyílás körül.
Csatlakozások a fal tetején A tervezés másik olyan területe, amely az innováció előnyeit élvezte, a fal tetején lévő csatlakozás a felső fedélzethez. Az egyik padlótól a másikig terjedő távolság idővel kissé változhat a fedélzet elhajlásában a különböző terhelési feltételek mellett. Nem teherhordó falaknál a csapok teteje és a panel között résnek kell lennie, ez lehetővé teszi a fedélzet lefelé mozgását anélkül, hogy a csapok összenyomódnának. A platformnak felfelé kell tudnia mozdulni a csapok eltörése nélkül. A hézag legalább 12,5 mm (½ hüvelyk), ami a ±12,5 mm-es teljes mozgástűrés fele.
Két hagyományos megoldás dominál. Az egyik az, hogy egy hosszú (50 vagy 60 mm-es (2 vagy 2,5 hüvelyk)) sínpályát rögzítenek a fedélzetre úgy, hogy a csapok hegyeit egyszerűen behelyezik a sínbe, nem rögzítik. A csapok elcsavarodásának és szerkezeti értékük elvesztésének megelőzése érdekében egy darab hidegen hengerelt csatornát helyeznek be a csapon lévő lyukon keresztül, 150 mm-re (6 hüvelyk) a fal tetejétől. fogyasztó folyamat Az eljárás nem népszerű a vállalkozók körében. A sarkok levágása érdekében egyes vállalkozók akár a hidegen hengerelt csatornáról is lemondanak azáltal, hogy csapokat helyeznek a sínekre anélkül, hogy azokat a helyükön tartják vagy kiegyenlítenék. Ez sérti az ASTM C 754 szabványos gyakorlatát az acél vázelemek beszerelésére menetes gipszkarton termékek előállításához, amely kimondja, hogy a csapokat csavarokkal kell a sínekhez rögzíteni. Ha ez az eltérés a tervtől nem észlelhető, az befolyásolja a kész fal minőségét.
Egy másik széles körben elterjedt megoldás a kétvágányú kialakítás. A szabványos sín a csapok tetejére van helyezve, és minden csap hozzá van csavarozva. Egy második, egyedi gyártású, szélesebb pálya van elhelyezve az első felett, és a felső fedélzethez csatlakozik. A szabványos sávok fel-le csúszhatnak az egyéni pályákon belül.
Erre a feladatra számos megoldást fejlesztettek ki, amelyek mindegyike tartalmaz speciális komponenseket, amelyek réses kapcsolatokat biztosítanak. A változatok közé tartozik a hornyolt sín típusa vagy a sín fedélzetre rögzítéséhez használt hornyolt klip típusa. Például rögzítsen egy hasított sínt a fedélzet alsó oldalához az adott fedélzet anyagának megfelelő rögzítési módszerrel. A hornyos csavarok a csapok tetejére vannak rögzítve (az ASTM C 754 szerint), lehetővé téve a csatlakozás fel-le mozgását körülbelül 25 mm-en (1 hüvelyk) belül.
Tűzfalban az ilyen lebegő kapcsolatokat védeni kell a tűztől. A betonnal töltött hornyolt acél fedélzet alatt a tűzgátló anyagnak ki kell töltenie a horony alatti egyenetlen teret, és meg kell őriznie tűzoltó funkcióját a fal teteje és a fedélzet közötti távolság változásával. Az ehhez a kötéshez használt alkatrészeket az új ASTM E 2837-11 szabványnak megfelelően tesztelték (Standard Test Method for Determining the Determination of the Tűzállóság a szilárd falfejes illesztési rendszerek között, amelyek a falelemek és a nem besorolt vízszintes alkatrészek közé vannak telepítve). A szabvány alapja az Underwriters Laboratories (UL) 2079, „Fire Testing for Building Connecting Systems”.
A fal tetején lévő dedikált csatlakozás előnye, hogy szabványos, kódengedélyezett, tűzálló szerelvényeket tartalmazhat. Egy tipikus felépítés az, hogy a tűzálló anyagot a fedélzetre helyezik, és néhány centiméterrel a falak teteje fölé akasztják mindkét oldalon. Ahogy a fal szabadon tud fel-le csúszni egy bevágásos lámpatestben, úgy a tűzkötésben is fel-le csúszhat. Ennek az alkatrésznek az anyaga lehet ásványgyapot, tűzálló cementált szerkezeti acél vagy gipszkarton, önmagában vagy kombinációban. Az ilyen rendszereket tesztelni kell, jóvá kell hagyni és fel kell tüntetni az olyan katalógusokban, mint az Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Következtetés A szabványosítás minden modern építészet alapja. Ironikus módon a hidegen alakított acélkereteknél kevés a szabványosított „szokásos gyakorlat”, és az ezeket a hagyományokat megtörő innovációk is szabványalkotók.
Ezeknek a szabványosított rendszereknek a használata megvédheti a tervezőket és a tulajdonosokat, jelentős időt és pénzt takaríthat meg, valamint javíthatja a helyszín biztonságát. Következetessé teszik az építkezést, és nagyobb valószínűséggel működnek rendeltetésszerűen, mint az épített rendszerek. A könnyedség, a fenntarthatóság és a megfizethetőség kombinációjával a CFSF valószínűleg növeli részesedését az építőipari piacon, kétségtelenül további innovációra ösztönözve.
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 díjnyertes író és fotós, aki az építőiparra szakosodott. A Chusid Associates kreatív igazgatója, egy tanácsadó cég, amely marketing és műszaki szolgáltatásokat nyújt építőipari termékek gyártóinak. Miller a www.chusid.com címen érhető el.
Jelölje be az alábbi jelölőnégyzetet annak megerősítéséhez, hogy szeretne részt venni a Kenilworth Media különféle e-mailes kommunikációjában (beleértve az e-hírleveleket, a digitális magazinok számát, az időszakos felméréseket és ajánlatokat* a mérnöki és építőipar számára).
*Nem adjuk el e-mail címét harmadik félnek, egyszerűen továbbítjuk Önnek az ajánlataikat. Természetesen mindig jogában áll leiratkozni az általunk küldött üzenetekről, ha a jövőben meggondolja magát.
Feladás időpontja: 2023.07.07