Okvir CDTC hladno oblikovan (CFSF) (znan tudi kot "light gauge"), ki sta ga oblikovala Todd Brady in Stephen H. Miller, je bil prvotno alternativa lesu, vendar je po desetletjih agresivnega dela končno odigral svojo vlogo. Tako kot mizarsko obdelan les je tudi jeklene stebre in tire mogoče rezati in kombinirati, da ustvarite bolj zapletene oblike. Vendar do nedavnega ni bilo prave standardizacije komponent ali spojin. Vsako grobo luknjo ali drug poseben strukturni element mora posebej podrobno opisati inženir (EOR). Izvajalci ne upoštevajo vedno teh podrobnosti, specifičnih za projekt, in lahko dolgo časa "delajo stvari drugače". Kljub temu obstajajo precejšnje razlike v kakovosti montaže na terenu.
Navsezadnje poznavanje rodi nezadovoljstvo, nezadovoljstvo pa navdihuje inovativnost. Novi okvirni členi (poleg standardnih C-Studs in U-Tracks) niso na voljo samo z uporabo naprednih tehnik oblikovanja, ampak jih je mogoče tudi vnaprej načrtovati/predhodno odobriti za posebne potrebe za izboljšanje stopnje CFSF v smislu načrtovanja in konstrukcije. .
Standardizirane, namensko izdelane komponente, ki ustrezajo specifikacijam, lahko dosledno opravljajo številne naloge, kar zagotavlja boljše in zanesljivejše delovanje. Poenostavljajo detajle in zagotavljajo rešitev, ki jo izvajalci lažje pravilno namestijo. Prav tako pospešijo gradnjo in olajšajo preglede ter prihranijo čas in težave. Te standardizirane komponente prav tako izboljšujejo varnost na delovnem mestu z zmanjšanjem stroškov rezanja, sestavljanja, vijačenja in varjenja.
Standardna praksa brez standardov CFSF je postala tako sprejet del pokrajine, da si brez nje težko predstavljamo komercialno ali visoko stanovanjsko gradnjo. To splošno sprejetje je bilo doseženo v razmeroma kratkem času in je bilo široko uporabljeno šele ob koncu druge svetovne vojne.
Prvi standard oblikovanja CFSF je leta 1946 objavil Ameriški inštitut za železo in jeklo (AISI). Najnovejša različica, AISI S 200-07 (severnoameriški standard za hladno oblikovane jeklene okvirje – splošno), je zdaj standard v Kanadi, ZDA in Mehiki.
Osnovna standardizacija je naredila veliko razliko in CFSF je postal priljubljen način gradnje, ne glede na to, ali so bili nosilni ali nenosilni. Njegove prednosti vključujejo:
Čeprav je standard AISI inovativen, ne kodificira vsega. Projektanti in izvajalci se morajo še veliko odločiti.
Sistem CFSF temelji na čepih in vodilih. Jekleni stebri so tako kot leseni stebri navpični elementi. Običajno tvorijo prečni prerez v obliki črke C, pri čemer "zgornji" in "spodnji" del C tvorita ozko dimenzijo čepa (njegove prirobnice). Vodila so vodoravni elementi okvirja (pragovi in preklade), ki imajo obliko U za namestitev regalov. Velikosti regalov so običajno podobne nominalnemu lesu "2×": 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ palcev) je "2 x 4" in 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ palca) je enako "2×6". V teh primerih se dimenzija 41 mm imenuje "polica" in dimenzija 89 mm ali 140 mm se imenuje "mreža", pri čemer so si izposojeni koncepti, znani iz vroče valjanega jekla in podobnih elementov tipa I-nosilca. Velikost steze ustreza celotni širini čepa.
Do nedavnega je moral močnejše elemente, ki jih je zahteval projekt, podrobno določiti EOR in sestaviti na kraju samem s kombinacijo kombiniranih čepov in tirnic ter elementov v obliki črke C in U. Natančna konfiguracija se običajno zagotovi izvajalcu in tudi znotraj istega projekta se lahko zelo razlikuje. Vendar so desetletja izkušenj CFSF vodila do spoznanja omejitev teh osnovnih oblik in težav, povezanih z njimi.
Na primer, voda se lahko nabere v spodnji tirnici stene čepa, ko se čep odpre med gradnjo. Prisotnost žagovine, papirja ali drugih organskih materialov lahko povzroči plesen ali druge težave, povezane z vlago, vključno s propadanjem suhih zidov ali privabljanjem škodljivcev za ograje. Podobna težava se lahko pojavi, če voda prodre v dokončane stene in se zbira zaradi kondenzacije, puščanja ali razlitja.
Ena od rešitev je poseben prehod z izvrtanimi luknjami za drenažo. V razvoju so tudi izboljšani dizajni čepov. Imajo inovativne lastnosti, kot so strateško postavljena rebra, ki se upognejo v prerezu za dodatno togost. Teksturirana površina čepa preprečuje, da bi se vijak »premikal«, kar ima za posledico čistejšo povezavo in bolj enakomeren zaključek. Te drobne izboljšave, pomnožene z več deset tisoč skoki, imajo lahko velik vpliv na projekt.
Več kot čepi in tirnice Tradicionalni čepi in tirnice pogosto zadostujejo za preproste stene brez grobih lukenj. Obremenitve lahko vključujejo težo same stene, zaključkov in opreme na njej, težo vetra, pri nekaterih stenah pa tudi trajne in začasne obremenitve s strehe ali nadstropja. Te obremenitve se prenesejo z zgornje tirnice na stebre, na spodnjo tirnico in od tam na temelje ali druge dele nadgradnje (npr. betonski krov ali konstrukcijske jeklene stebre in nosilce).
Če je v steni groba odprtina (RO) (kot so vrata, okno ali velik kanal HVAC), je treba obremenitev nad odprtino prenesti okoli nje. Preklada mora biti dovolj močna, da prenese obremenitev enega ali več t.i. čepov (in pritrjenih suhomontažnih plošč) nad preklado in jo prenese na podbojne čepe (RO vertikalni členi).
Podobno morajo biti podboji zasnovani tako, da prenesejo večjo obremenitev kot običajni stebri. Na primer, v notranjih prostorih mora biti odprtina dovolj močna, da prenese težo suhih zidov čez odprtino (tj. 29 kg/m2 [6 lbs na kvadratni čevelj] [en sloj 16 mm (5/8 palcev) na uro stene.) na stran ometa] ali 54 kg/m2 [11 funtov na kvadratni čevelj] za dvourno konstrukcijsko steno (dva sloja 16 mm ometa na stran]), plus potresna obremenitev in tipična teža vrata in njihovo inercialno delovanje. Na zunanjih lokacijah morajo biti odprtine odporne proti vetru, potresu in podobnim obremenitvam.
V tradicionalni zasnovi CFSF so stebri za glavo in pragove izdelani na mestu z združevanjem standardnih letvic in tirnic v močnejšo enoto. Tipičen razdelilnik z reverzno osmozo, znan kot kasetni razdelilnik, je izdelan z vijačenjem in/ali varjenjem petih kosov skupaj. Dva stebra sta obdana z dvema tirnicama, tretja tirnica pa je pritrjena na vrhu z luknjo obrnjeno navzgor, da se steber postavi nad luknjo (slika 1). Druga vrsta škatlastega spoja je sestavljena iz samo štirih delov: dveh čepov in dveh vodil. Drugi je sestavljen iz treh delov – dveh stez in lasnice. Natančne proizvodne metode za te komponente niso standardizirane, ampak se razlikujejo med izvajalci in celo delavci.
Čeprav lahko kombinatorna proizvodnja povzroči številne težave, se je v industriji dobro izkazala. Stroški inženirske faze so bili visoki, ker ni bilo standardov, zato je bilo treba grobe odprtine načrtovati in dokončati individualno. Rezanje in sestavljanje teh delovno intenzivnih komponent na gradbišču prav tako povečuje stroške, odpadne materiale, povečuje količino odpadkov na gradbišču in povečuje varnostna tveganja na gradbišču. Poleg tega povzroča težave s kakovostjo in doslednostjo, zaradi katerih bi morali biti poklicni oblikovalci še posebej zaskrbljeni. To ponavadi zmanjša konsistenco, kakovost in zanesljivost okvirja, vpliva pa lahko tudi na kakovost končne obdelave suhomontažnih plošč. (Glejte »Slaba povezava« za primere teh težav.)
Priključni sistemi Pritrjevanje modularnih povezav na regale lahko povzroči tudi estetske težave. Prekrivanje kovine s kovino, ki ga povzročijo jezički na modularnem razdelilniku, lahko vpliva na zaključek stene. Notranja suhomontažna ali zunanja obloga ne sme ležati ravno na kovinski plošči, iz katere štrlijo glave vijakov. Dvignjene stenske površine lahko povzročijo opazne neenakomerne zaključke in zahtevajo dodatna korekcijska dela, da jih skrijete.
Ena od rešitev težave s povezavo je uporaba že pripravljenih sponk, ki jih pritrdite na stebre podboja in uskladite spoje. Ta pristop standardizira povezave in odpravlja nedoslednosti, ki jih povzroča izdelava na kraju samem. Objemka odpravlja kovinsko prekrivanje in štrleče glave vijakov na steni, kar izboljša zaključek stene. Prav tako lahko prepolovi stroške dela za namestitev. Prej je moral en delavec držati glavo vodoravno, medtem ko jo je drugi privijal na svoje mesto. V sistemu s sponkami delavec namesti sponke in nato zaskoči priključke na sponke. Ta objemka je običajno izdelana kot del montažnega sistema priključkov.
Razlog za izdelavo razdelilnikov iz več kosov upognjene kovine je zagotoviti nekaj močnejšega od enega kosa tirnice za podporo stene nad odprtino. Ker upogibanje utrdi kovino, da se prepreči zvijanje, in učinkovito oblikuje mikrožarke v večji ravnini elementa, je enak rezultat mogoče doseči z uporabo enega samega kosa kovine z veliko krivinami.
To načelo je enostavno razumeti, če držite list papirja v rahlo iztegnjenih rokah. Najprej se papir prepogne na sredini in zdrsne. Če pa ga enkrat prepognemo po dolžini in nato odvijemo (tako da papir tvori kanal v obliki črke V), je manj verjetno, da se bo upognil in padel. Več gub kot naredite, bolj tog bo (v določenih mejah).
Tehnika večkratnega upogibanja izkorišča ta učinek z dodajanjem zloženih utorov, kanalov in zank celotni obliki. »Neposredni izračun trdnosti« – nova praktična računalniško podprta metoda analize – je nadomestil tradicionalni »izračun efektivne širine« in omogočil pretvorbo preprostih oblik v ustrezne, učinkovitejše konfiguracije za boljše rezultate iz jekla. Ta trend je mogoče opaziti v številnih sistemih CFSF. Te oblike, zlasti pri uporabi močnejšega jekla (390 MPa (57 psi) namesto prejšnjega industrijskega standarda 250 MPa (36 psi)), lahko izboljšajo celotno zmogljivost elementa brez kakršnega koli kompromisa glede velikosti, teže ali debeline. postati. prišlo je do sprememb.
V primeru hladno oblikovanega jekla pride v poštev še en dejavnik. Hladna obdelava jekla, kot je krivljenje, spremeni lastnosti jekla samega. Meja tečenja in natezna trdnost obdelanega dela jekla se povečata, vendar se duktilnost zmanjša. Deli, ki delajo največ, dobijo največ. Napredek pri valjanju je privedel do tesnejših krivin, kar pomeni, da jeklo, ki je najbližje ukrivljenemu robu, zahteva več dela kot stari postopek valjanja. Večji kot so zavoji in tesnejši, več jekla v elementu bo ojačeno s hladno obdelavo, kar bo povečalo splošno trdnost elementa.
Navadne gosenice v obliki črke U imajo dva ovinka, C-čepi imajo štiri ovinke. Vnaprej izdelan spremenjen razdelilnik W ima 14 zavojev, ki so razporejeni tako, da povečajo količino kovine, ki se aktivno upira obremenitvam. Posamezen kos v tej konfiguraciji je lahko celoten okvir vrat v grobi odprtini okvirja vrat.
Pri zelo širokih odprtinah (tj. nad 2 m [7 ft]) ali velikih obremenitvah lahko poligon dodatno ojačamo z ustreznimi vstavki v obliki črke W. Doda več kovine in 14 upogibov, s čimer se skupno število upogibov v celotni obliki poveča na 28. Vložek je nameščen znotraj poligona z obrnjenimi W-ji, tako da obe W-ji skupaj tvorita grobo X-obliko. W-jeve noge delujejo kot prečke. Na RO so namestili manjkajoče čepe, ki so bili pritrjeni z vijaki. To velja ne glede na to, ali je nameščen ojačitveni vložek ali ne.
Glavne prednosti tega predoblikovanega sistema glava/sponka so hitrost, doslednost in izboljšana končna obdelava. Z izbiro certificiranega montažnega sistema preklad, kot je tisti, ki ga je odobrila služba za ocenjevanje Odbora za mednarodni kodeks ravnanja (ICC-ES), lahko oblikovalci določijo komponente glede na obremenitev in zahteve glede protipožarne zaščite glede na vrsto stene ter se izognejo načrtovanju in podrobnostim vsakega dela. , prihranek časa in sredstev. (ICC-ES, Služba za ocenjevanje Odbora za mednarodne kode, ki jo je akreditiral Svet za standarde Kanade [SCC]). Ta montaža tudi zagotavlja, da so slepe odprtine izdelane po načrtih, z dosledno konstrukcijsko trdnostjo in kakovostjo, brez odstopanj zaradi izrezov in montaž na mestu.
Izboljšana je tudi doslednost namestitve, saj imajo objemke vnaprej izvrtane navojne luknje, kar olajša številčenje in postavitev spojev s podbojnimi čepi. Odpravlja kovinske preklope na stenah, izboljša ravnost površine suhomontažnih plošč in preprečuje neravnine.
Poleg tega imajo takšni sistemi koristi za okolje. V primerjavi s kompozitnimi komponentami se lahko poraba jekla enodelnih razdelilnikov zmanjša do 40 %. Ker to ne zahteva varjenja, so odpravljene spremljajoče emisije strupenih plinov.
Zatiči s širokimi prirobnicami Tradicionalni zatiči so narejeni s spajanjem (vijačenjem in/ali varjenjem) dveh ali več zatičev. Čeprav so močni, lahko tudi sami ustvarijo svoje težave. Pred namestitvijo jih je veliko lažje sestaviti, še posebej, ko gre za spajkanje. Vendar to blokira dostop do dela čepa, pritrjenega na vrata votlega kovinskega okvirja (HMF).
Ena od rešitev je izrezati luknjo v enem od pokončnih nosilcev za pritrditev na okvir z notranje strani pokončnega sklopa. Vendar pa lahko to oteži pregled in zahteva dodatno delo. Znano je, da inšpektorji vztrajajo pri pritrditvi HMF na eno polovico čepa podboja in ga pregledajo, nato pa privarijo drugo polovico sklopa dvojnega čepa na svoje mesto. To ustavi vsa dela okoli vrat, lahko upočasni druga dela in zahteva večjo protipožarno zaščito zaradi varjenja na kraju samem.
Namesto žebljev, ki jih je mogoče zložiti, je mogoče uporabiti montažne široke zatiče (posebej zasnovane kot podbojne zatiče), s čimer prihranite veliko časa in materiala. Težave z dostopom, povezane z vrati HMF, so prav tako rešene, saj odprta stran C omogoča nemoten dostop in enostaven pregled. Odprta oblika C zagotavlja tudi popolno izolacijo, kjer kombinirane preklade in podboji običajno ustvarijo režo od 102 do 152 mm (4 do 6 palcev) v izolaciji okoli vrat.
Povezave na vrhu stene Še eno področje oblikovanja, ki je pridobilo inovacije, je povezava na vrhu stene z zgornjim nivojem. Razdalja od enega nadstropja do drugega se lahko sčasoma rahlo spreminja zaradi variacije upogiba krova pod različnimi pogoji obremenitve. Pri nenosilnih stenah mora obstajati reža med vrhom zatičev in ploščo, kar omogoča, da se plošča premakne navzdol, ne da bi zdrobila zatiče. Platforma se mora tudi premikati navzgor, ne da bi pri tem zlomila čepe. Razdalja je najmanj 12,5 mm (½ in.), kar je polovica skupne tolerance premikanja ±12,5 mm.
Prevladujeta dve tradicionalni rešitvi. Prvi je, da na krov pritrdite dolgo vodilo (50 ali 60 mm (2 ali 2,5 palca)), pri čemer konice zatičev enostavno vstavite v vodilo, ne da so pritrjene. Da bi preprečili zvijanje čepov in izgubo njihove strukturne vrednosti, je kos hladno valjanega kanala vstavljen skozi luknjo v čepu na razdalji 150 mm (6 palcev) od vrha stene. porabniški postopek Postopek ni priljubljen pri izvajalcih. V prizadevanju za zmanjšanje vogalov se lahko nekateri izvajalci celo odrečejo hladno valjanim kanalom tako, da na tirnice postavijo zatiče, ki jih ne držijo na mestu ali izravnajo. To krši standardno prakso ASTM C 754 za namestitev elementov jeklenega okvirja za proizvodnjo suhomontažnih izdelkov z navojem, ki določa, da morajo biti čepi pritrjeni na tirnice z vijaki. Če tega odstopanja od načrta ne zaznamo, bo to vplivalo na kakovost končne stene.
Druga široko uporabljena rešitev je dvotirna zasnova. Standardni tir je nameščen na vrhu čepov in vsak čep je privit nanj. Druga, po meri izdelana, širša steza je postavljena nad prvo in povezana z zgornjo palubo. Standardne steze lahko drsijo gor in dol znotraj prilagojenih stez.
Za to nalogo je bilo razvitih več rešitev, vse pa vključujejo specializirane komponente, ki zagotavljajo povezave z režami. Različice vključujejo vrsto gosenice z režami ali vrsto sponke z režami, ki se uporablja za pritrditev gosenice na krov. Na primer, pritrdite tirnico z režami na spodnjo stran krova z metodo pritrditve, ki je primerna za določen material krova. Vijaki z režo so pritrjeni na vrhove čepov (v skladu z ASTM C 754), kar omogoča, da se povezava premika gor in dol znotraj približno 25 mm (1 palca).
V požarnem zidu morajo biti takšne plavajoče povezave zaščitene pred ognjem. Pod jekleno ploščo z žlebovi, napolnjeno z betonom, mora biti ognjevarni material sposoben zapolniti neravni prostor pod žlebom in ohraniti svojo protipožarno funkcijo, ko se spreminja razdalja med vrhom stene in ploščo. Komponente, uporabljene za ta spoj, so bile preizkušene v skladu z novim standardom ASTM E 2837-11 (Standardna preskusna metoda za določanje požarne odpornosti sistemov spojev s polno stensko glavo, nameščenih med ocenjenimi stenskimi komponentami in nenaznačenimi vodoravnimi komponentami). Standard temelji na Underwriters Laboratories (UL) 2079, »Požarno testiranje za povezovalne sisteme zgradb«.
Prednost uporabe namenskega priključka na vrhu stene je, da lahko vključuje standardizirane, s kodo odobrene, požarno odporne sklope. Običajna konstrukcija je, da se ognjevzdržni material postavi na krov in visi nekaj centimetrov nad vrhom sten na obeh straneh. Tako kot lahko stena prosto drsi gor in dol v vtičnici, lahko drsi gor in dol tudi v požarnem spoju. Materiali za to komponento lahko vključujejo mineralno volno, cementno ognjevzdržno konstrukcijsko jeklo ali suhomontažne plošče, ki se uporabljajo samostojno ali v kombinaciji. Takšni sistemi morajo biti testirani, odobreni in navedeni v katalogih, kot je Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Zaključek Standardizacija je temelj vse moderne arhitekture. Ironično je, da je malo standardizacije "standardne prakse", ko gre za hladno oblikovane jeklene okvirje, in inovacije, ki kršijo to tradicijo, so tudi oblikovalci standardov.
Uporaba teh standardiziranih sistemov lahko zaščiti načrtovalce in lastnike, prihrani veliko časa in denarja ter izboljša varnost mesta. Prinašajo doslednost v gradnjo in je bolj verjetno, da bodo delovali, kot je predvideno, kot vgrajeni sistemi. S kombinacijo lahkosti, trajnosti in cenovne dostopnosti bo CFSF verjetno povečal svoj delež na gradbenem trgu, kar bo nedvomno spodbudilo nadaljnje inovacije.
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, je nagrajen pisatelj in fotograf, specializiran za gradbeno industrijo. Je kreativni direktor Chusid Associates, svetovalnega podjetja, ki zagotavlja marketinške in tehnične storitve proizvajalcem gradbenih izdelkov. Millerja lahko kontaktirate na www.chusid.com.
Označite spodnje polje, da potrdite svojo željo po vključitvi v različna e-poštna sporočila podjetja Kenilworth Media (vključno z e-novicami, številkami digitalnih revij, rednimi anketami in ponudbami* za inženirsko in gradbeno industrijo).
*Vašega elektronskega naslova ne prodajamo tretjim osebam, le posredujemo vam njihove ponudbe. Seveda imate vedno pravico, da se odjavite od vseh sporočil, ki vam jih pošiljamo, če si v prihodnosti premislite.
Čas objave: jul-07-2023