Rám CDTC za studena tvarovaný (CFSF) (známy aj ako „ľahký rozchod“), ktorý navrhli Todd Brady a Stephen H. Miller, bol pôvodne alternatívou dreva, ale po desaťročiach agresívnej práce konečne zohral svoju úlohu. Rovnako ako drevo upravené tesárom, aj oceľové stĺpiky a koľajnice možno rezať a kombinovať, aby sa vytvorili zložitejšie tvary. Až donedávna však neexistovala žiadna skutočná štandardizácia komponentov alebo zlúčenín. Každý hrubý otvor alebo iný špeciálny konštrukčný prvok musí byť jednotlivo podrobne opísaný inžinierom záznamov (EOR). Dodávatelia nie vždy dodržiavajú tieto detaily špecifické pre daný projekt a môžu „robiť veci inak“ po dlhú dobu. Napriek tomu existujú značné rozdiely v kvalite montáže v teréne.
V konečnom dôsledku známosť plodí nespokojnosť a nespokojnosť inšpiruje k inováciám. Nové rámové prvky (okrem štandardných C-studs a U-Tracks) nie sú dostupné len pomocou pokročilých techník tvarovania, ale môžu byť tiež vopred navrhnuté/predschválené pre špecifické potreby na zlepšenie štádia CFSF z hľadiska dizajnu a konštrukcie. .
Štandardizované, účelovo vytvorené komponenty, ktoré vyhovujú špecifikáciám, môžu vykonávať mnoho úloh konzistentným spôsobom, čím poskytujú lepší a spoľahlivejší výkon. Zjednodušujú detaily a poskytujú riešenie, ktoré je pre dodávateľov jednoduchšie na správnu inštaláciu. Urýchľujú tiež výstavbu a uľahčujú kontroly, šetria čas a námahu. Tieto štandardizované komponenty tiež zlepšujú bezpečnosť na pracovisku znížením nákladov na rezanie, montáž, skrutkovanie a zváranie.
Štandardná prax bez noriem CFSF sa stala takou akceptovanou súčasťou krajiny, že je ťažké si bez nej predstaviť komerčnú alebo výškovú bytovú výstavbu. Toto široké prijatie sa podarilo dosiahnuť v relatívne krátkom čase a až do konca druhej svetovej vojny sa vo veľkej miere nepoužívalo.
Prvý štandard dizajnu CFSF zverejnil v roku 1946 Americký inštitút železa a ocele (AISI). Najnovšia verzia, AISI S 200-07 (severoamerický štandard pre oceľové rámy tvárnené za studena – všeobecné), je teraz štandardom v Kanade, USA a Mexiku.
Základná štandardizácia priniesla veľký rozdiel a CFSF sa stali populárnou stavebnou metódou, či už boli nosné alebo nenosné. Medzi jeho výhody patrí:
Akokoľvek inovatívny je štandard AISI, nekodifikuje všetko. Projektanti a realizátori musia ešte veľa rozhodnúť.
Systém CFSF je založený na čapoch a koľajniciach. Oceľové stĺpiky, podobne ako drevené stĺpiky, sú zvislé prvky. Zvyčajne tvoria prierez v tvare písmena C, pričom „vrch“ a „spodok“ písmena C tvoria úzky rozmer čapu (jeho príruby). Vodidlá sú horizontálne rámové prvky (prahy a preklady), ktoré majú tvar U na umiestnenie regálov. Veľkosti regálov sú zvyčajne podobné ako nominálne „2ד rezivo: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ palca) je „2 x 4“ a 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ palca) sa rovná „2 × 6“. V týchto príkladoch je rozmer 41 mm označovaný ako „polica“ a rozmer 89 mm alebo 140 mm je označovaný ako „pavučina“, preberajúc koncepty známe z ocele valcovanej za tepla a podobných prvkov typu I-nosníka. Veľkosť dráhy zodpovedá celkovej šírke čapu.
Až donedávna bolo potrebné, aby silnejšie prvky požadované projektom boli detailne vypracované spoločnosťou EOR a zmontované na mieste pomocou kombinácie kombinovaných čapov a koľajníc, ako aj prvkov v tvare C a U. Presná konfigurácia je zvyčajne poskytnutá dodávateľovi a dokonca aj v rámci toho istého projektu sa môže značne líšiť. Desaťročia skúseností CFSF však viedli k poznaniu obmedzení týchto základných foriem a problémov s nimi spojených.
Napríklad, voda sa môže hromadiť v spodnej koľajnici steny stĺpika, keď je stĺpik počas výstavby otvorený. Prítomnosť pilín, papiera alebo iných organických materiálov môže spôsobiť plesne alebo iné problémy súvisiace s vlhkosťou, vrátane poškodenia sadrokartónu alebo prilákania škodcov za ploty. Podobný problém môže nastať, ak voda presakuje do hotových stien a hromadí sa v dôsledku kondenzácie, netesností alebo rozliatia.
Jedným z riešení je špeciálny chodník s vyvŕtanými otvormi na odvodnenie. Vo vývoji sú aj vylepšené návrhy čapov. Vyznačujú sa inovatívnymi funkciami, ako sú strategicky umiestnené rebrá, ktoré sa ohýbajú v priereze pre väčšiu tuhosť. Textúrovaný povrch čapu bráni skrutke v „pohybe“, čo vedie k čistejšiemu spojeniu a jednotnejšej povrchovej úprave. Tieto drobné vylepšenia, znásobené desiatkami tisíc špičiek, môžu mať obrovský vplyv na projekt.
Prekračovať hranice čapov a koľajníc Tradičné kolíky a koľajnice často stačia na jednoduché steny bez hrubých otvorov. Zaťaženia môžu zahŕňať hmotnosť samotnej steny, povrchových úprav a vybavenia na nej, hmotnosť vetra a pri niektorých stenách aj trvalé a dočasné zaťaženie od strechy alebo podlahy nad nimi. Tieto zaťaženia sa prenášajú z hornej koľajnice na stĺpy, na spodnú koľajnicu a odtiaľ do základov alebo iných častí nadstavby (napr. betónová mostovka alebo konštrukčné oceľové stĺpy a nosníky).
Ak je v stene hrubý otvor (RO) (ako sú dvere, okno alebo veľké potrubie HVAC), zaťaženie zhora nad otvorom sa musí preniesť okolo neho. Preklad musí byť dostatočne pevný, aby uniesol zaťaženie z jedného alebo viacerých takzvaných čapov (a pripojenej sadrokartónovej dosky) nad prekladom a prenieslo ho na stĺpiky zárubne (vertikálne prvky RO).
Rovnako aj stĺpiky zárubní musia byť navrhnuté tak, aby uniesli väčšie zaťaženie ako bežné stĺpiky. Napríklad vo vnútorných priestoroch musí byť otvor dostatočne pevný, aby uniesol váhu sadrokartónu nad otvorom (tj 29 kg/m2 [6 libier na štvorcovú stopu] [jedna vrstva 16 mm (5/8 palca) na hodina steny.) na stranu omietky] alebo 54 kg/m2 [11 libier na štvorcovú stopu] pre dvojhodinovú konštrukčnú stenu [dve vrstvy 16 mm omietky na stranu]), plus seizmické zaťaženie a zvyčajne hmotnosť dvere a ich zotrvačný chod. Vo vonkajších priestoroch musia byť otvory schopné odolať vetru, zemetraseniu a podobným zaťaženiam.
V tradičnom dizajne CFSF sa hlavičky a stĺpiky prahov vyrábajú na mieste kombináciou štandardných líšt a koľajníc do pevnejšej jednotky. Typický rozdeľovač reverznej osmózy, známy ako kazetový rozdeľovač, je vyrobený zoskrutkovaním a/alebo zvarením piatich kusov dohromady. Dva stĺpiky sú lemované dvoma koľajničkami a tretia koľajnička je pripevnená hore s otvorom smerom nahor, aby sa stĺp umiestnil nad otvor (obrázok 1). Iný typ krabicového spoja pozostáva iba zo štyroch častí: dvoch kolíkov a dvoch vodidiel. Druhá sa skladá z troch častí – dvoch dráh a vlásenky. Presné výrobné metódy pre tieto komponenty nie sú štandardizované, ale líšia sa medzi dodávateľmi a dokonca aj pracovníkmi.
Hoci kombinačná výroba môže spôsobiť množstvo problémov, v priemysle sa osvedčila. Náklady na inžiniersku fázu boli vysoké, pretože neexistovali žiadne normy, takže hrubé otvory museli byť navrhnuté a dokončené individuálne. Rezanie a montáž týchto prácne náročných komponentov na mieste tiež zvyšuje náklady, plytvá materiálmi, zvyšuje odpad na stavbe a zvyšuje bezpečnostné riziká na mieste. Okrem toho vytvára problémy s kvalitou a konzistentnosťou, o ktoré by sa mali najmä profesionálni dizajnéri zaujímať. To má tendenciu znižovať konzistenciu, kvalitu a spoľahlivosť rámu a môže to ovplyvniť aj kvalitu povrchovej úpravy sadrokartónu. (Príklady týchto problémov nájdete v časti „Zlé pripojenie“.)
Spojovacie systémy Pripájanie modulárnych spojov k stojanom môže spôsobiť aj estetické problémy. Prekrývanie kov na kov spôsobené výstupkami na modulárnom potrubí môže ovplyvniť povrchovú úpravu steny. Žiadna vnútorná sadrokartónová doska ani vonkajší obklad by nemal ležať naplocho na plechu, z ktorého vyčnievajú hlavy skrutiek. Vyvýšené povrchy stien môžu spôsobiť znateľné nerovnomerné povrchové úpravy a vyžadujú si dodatočné opravné práce na ich skrytie.
Jedným z riešení problému spojenia je použiť hotové svorky, upevniť ich na stĺpiky zárubne a koordinovať spoje. Tento prístup štandardizuje pripojenia a odstraňuje nezrovnalosti spôsobené výrobou na mieste. Svorka eliminuje kovové presahy a vyčnievajúce hlavy skrutiek na stene, čím sa zlepšuje povrchová úprava steny. Môže tiež znížiť náklady na prácu pri inštalácii na polovicu. Predtým musel jeden pracovník držať hlavičku na úrovni, zatiaľ čo iný ju priskrutkoval na miesto. V klipovom systéme pracovník nainštaluje klipy a potom zacvakne konektory na klipy. Táto svorka sa zvyčajne vyrába ako súčasť prefabrikovaného systému kovania.
Dôvodom na výrobu rozdeľovačov z viacerých kusov ohýbaného kovu je poskytnúť niečo silnejšie ako jeden kus koľajnice na podporu steny nad otvorom. Pretože ohýbanie spevňuje kov, aby sa zabránilo skrúteniu, efektívne sa vytvárajú mikrolúče vo väčšej rovine prvku, rovnaký výsledok možno dosiahnuť použitím jedného kusu kovu s mnohými ohybmi.
Tento princíp je ľahko pochopiteľný, ak držíte list papiera v mierne natiahnutých rukách. Najprv sa papier v strede prehne a skĺzne. Ak sa však raz po dĺžke zloží a potom sa rozvinie (takže papier vytvorí kanál v tvare V), je menej pravdepodobné, že sa ohne a spadne. Čím viac záhybov urobíte, tým to bude tuhšie (v určitých medziach).
Technika viacnásobného ohýbania využíva tento efekt pridaním naskladaných drážok, kanálov a slučiek do celkového tvaru. „Priamy výpočet pevnosti“ – nová praktická metóda počítačom podporovanej analýzy – nahradila tradičnú „výpočet efektívnej šírky“ a umožnila previesť jednoduché tvary na vhodné, efektívnejšie konfigurácie, aby sa dosiahli lepšie výsledky z ocele. Tento trend možno vidieť v mnohých systémoch CFSF. Tieto tvary, najmä pri použití pevnejšej ocele (390 MPa (57 psi) namiesto predchádzajúceho priemyselného štandardu 250 MPa (36 psi)), môžu zlepšiť celkový výkon prvku bez akéhokoľvek kompromisu vo veľkosti, hmotnosti alebo hrúbke. stať sa. došlo k zmenám.
V prípade ocele tvarovanej za studena vstupuje do hry ďalší faktor. Opracovanie ocele za studena, napríklad ohýbanie, mení vlastnosti samotnej ocele. Medza klzu a pevnosť v ťahu spracovanej časti ocele sa zvyšujú, ale ťažnosť klesá. Časti, ktoré fungujú najviac, získajú najviac. Pokroky vo valcovaní viedli k užším ohybom, čo znamená, že oceľ najbližšie k zakrivenému okraju vyžaduje viac práce ako starý proces valcovania. Čím väčšie a tesnejšie sú ohyby, tým viac ocele v prvku bude spevnené opracovaním za studena, čím sa zvýši celková pevnosť prvku.
Bežné dráhy v tvare U majú dve ohyby, C-čapy majú štyri ohyby. Vopred skonštruované modifikované W potrubie má 14 ohybov usporiadaných tak, aby maximalizovali množstvo kovu aktívne odolávajúceho namáhaniu. Jediným dielom v tejto konfigurácii môže byť celý rám dverí v hrubom otvore rámu dverí.
Pri veľmi širokých otvoroch (tj nad 2 m [7 stôp]) alebo pri vysokom zaťažení môže byť polygón ďalej vystužený vhodnými vložkami v tvare W. Pridáva viac kovu a 14 ohybov, čím sa celkový počet ohybov v celkovom tvare dostane na 28. Vložka je umiestnená vo vnútri mnohouholníka s obrátenými W tak, aby dve W spolu tvorili hrubý tvar X. Nohy W fungujú ako priečky. Namontovali chýbajúce kolíky cez RO, ktoré boli držané na mieste pomocou skrutiek. To platí bez ohľadu na to, či je alebo nie je nainštalovaná výstužná vložka.
Hlavnými výhodami tohto predtvarovaného systému hlava/spona sú rýchlosť, konzistencia a zlepšená povrchová úprava. Výberom certifikovaného prefabrikovaného prekladového systému, ako je ten, ktorý schválila Medzinárodná hodnotiaca služba výboru pre kódex praxe (ICC-ES), môžu dizajnéri špecifikovať komponenty na základe zaťaženia a požiadaviek na požiarnu ochranu typu steny a vyhnúť sa nutnosti navrhovať a podrobne popisovať každú úlohu. , šetrí čas a zdroje. (ICC-ES, International Codes Committee Evaluation Service, akreditovaná Radou pre štandardy Kanady [SCC]). Táto prefabrikácia tiež zaisťuje, že slepé otvory sú postavené tak, ako boli navrhnuté, s konzistentnou štrukturálnou spoľahlivosťou a kvalitou, bez odchýlok spôsobených rezaním a montážou na mieste.
Zlepšila sa aj konzistencia inštalácie, pretože svorky majú predvŕtané otvory so závitom, čo uľahčuje číslovanie a umiestňovanie spojov so zárubňami. Odstraňuje kovové presahy na stenách, zlepšuje rovinnosť povrchu sadrokartónu a zabraňuje nerovnostiam.
Okrem toho majú takéto systémy environmentálne výhody. V porovnaní s kompozitnými komponentmi je možné znížiť spotrebu ocele jednodielnych rozdeľovačov až o 40 %. Keďže to nevyžaduje zváranie, sprievodné emisie toxických plynov sú eliminované.
Široké prírubové kolíky Tradičné kolíky sa vyrábajú spojením (skrutkovaním a/alebo zváraním) dvoch alebo viacerých svorníkov. Hoci sú mocní, dokážu si vytvárať aj vlastné problémy. Oveľa jednoduchšie sa montujú pred inštaláciou, najmä pokiaľ ide o spájkovanie. To však blokuje prístup k časti čapov pripojenej k dverám s dutým kovovým rámom (HMF).
Jedným z riešení je vyrezať dieru v jednej z podstavcov na pripevnenie k rámu zvnútra zostavy podpery. To však môže sťažiť kontrolu a vyžadovať dodatočnú prácu. Je známe, že inšpektori trvajú na pripevnení HMF k jednej polovici čapu ostenia dverí a jeho kontrole, potom privareniu druhej polovice zostavy dvojitého čapu na miesto. Tým sa zastavia všetky práce okolo dverí, môžu sa oneskoriť iné práce a vyžaduje sa zvýšená protipožiarna ochrana v dôsledku zvárania na mieste.
Prefabrikované kolíky so širokými ramenami (špeciálne navrhnuté ako stĺpiky zárubní) možno použiť namiesto stohovateľných kolíkov, čo výrazne šetrí čas a materiál. Problémy s prístupom spojené s dverami HMF sú tiež vyriešené, pretože otvorená strana C umožňuje neprerušovaný prístup a jednoduchú kontrolu. Otvorený tvar C tiež poskytuje úplnú izoláciu, kde kombinované preklady a stĺpiky zárubní zvyčajne vytvárajú medzeru 102 až 152 mm (4 až 6 palcov) v izolácii okolo dverí.
Pripojenia v hornej časti steny Ďalšou oblasťou dizajnu, ktorá ťažila z inovácie, je pripojenie v hornej časti steny k hornej palube. Vzdialenosť od jedného poschodia k druhému sa môže v priebehu času mierne meniť v dôsledku zmeny deformácie paluby pri rôznych podmienkach zaťaženia. Pri nenosných stenách by mala byť medzera medzi hornou časťou stĺpikov a panelom, čo umožňuje, aby sa paluba pohybovala nadol bez rozdrvenia stĺpikov. Plošina sa tiež musí dať posunúť nahor bez toho, aby sa rozlomili kolíky. Vôľa je minimálne 12,5 mm (½ palca), čo je polovica celkovej tolerancie pohybu ±12,5 mm.
Dominujú dve tradičné riešenia. Jedným z nich je pripevniť dlhú dráhu (50 alebo 60 mm (2 alebo 2,5 palca)) k plošine s hrotmi kolíkov jednoducho vloženými do dráhy, nie zaistené. Aby sa zabránilo skrúteniu kolíkov a strate ich konštrukčnej hodnoty, kus za studena valcovaného kanála sa vloží cez otvor v kolíku vo vzdialenosti 150 mm (6 palcov) od hornej časti steny. náročný proces Proces nie je u dodávateľov obľúbený. V snahe znížiť rohy sa niektorí dodávatelia môžu dokonca vzdať kanála valcovaného za studena umiestnením kolíkov na koľajnice bez akýchkoľvek prostriedkov, ktoré by ich pridržiavali na mieste alebo vyrovnávali. Toto porušuje štandardnú prax ASTM C 754 pre inštaláciu oceľových rámových členov na výrobu závitových sadrokartónových výrobkov, ktorá uvádza, že kolíky musia byť pripevnené ku koľajniciam pomocou skrutiek. Ak sa táto odchýlka od návrhu nezistí, ovplyvní to kvalitu dokončenej steny.
Ďalším široko používaným riešením je dvojkoľajový dizajn. Štandardná dráha je umiestnená na vrchu čapov a každý čap je k nej priskrutkovaný. Druhá, na mieru vyrobená, širšia dráha je umiestnená nad prvou a je spojená s hornou palubou. Štandardné stopy sa môžu posúvať nahor a nadol vo vlastných stopách.
Pre túto úlohu bolo vyvinutých niekoľko riešení, z ktorých všetky obsahujú špecializované komponenty, ktoré poskytujú štrbinové spoje. Variácie zahŕňajú typ štrbinovej dráhy alebo typ štrbinovej spony použitej na pripevnenie dráhy k decku. Napríklad pripevnite štrbinovú koľajnicu k spodnej strane paluby pomocou spôsobu upevnenia, ktorý je vhodný pre konkrétny materiál paluby. Skrutky s drážkou sú pripevnené k horným častiam kolíkov (podľa ASTM C 754), čo umožňuje, aby sa spojenie pohybovalo nahor a nadol v rozmedzí približne 25 mm (1 palec).
Vo firewalle musia byť takéto plávajúce spojenia chránené pred požiarom. Pod drážkovanou oceľovou palubou vyplnenou betónom musí byť materiál spomaľujúci horenie schopný vyplniť nerovný priestor pod drážkou a zachovať si svoju protipožiarnu funkciu pri zmene vzdialenosti medzi hornou časťou steny a palubou. Komponenty použité pre tento spoj boli testované v súlade s novou normou ASTM E 2837-11 (Štandardná testovacia metóda na určenie požiarnej odolnosti systémov spojov s pevnou stenou inštalovaných medzi menovitými komponentmi steny a nehodnotenými horizontálnymi komponentmi). Norma je založená na Underwriters Laboratories (UL) 2079, „Testovanie požiaru pre spojovacie systémy budov“.
Výhodou použitia špeciálneho pripojenia v hornej časti steny je, že môže zahŕňať štandardizované, kódom schválené, ohňovzdorné zostavy. Typickou stavbou je umiestniť žiaruvzdorný materiál na palubu a zavesiť ho niekoľko palcov nad hornú časť stien na oboch stranách. Rovnako ako sa stena môže voľne posúvať hore a dole v zadlabacom zariadení, môže sa posúvať hore a dole aj v požiarnej škáre. Materiály pre tento komponent môžu zahŕňať minerálnu vlnu, žiaruvzdornú cementovanú konštrukčnú oceľ alebo sadrokartónové dosky, použité samostatne alebo v kombinácii. Takéto systémy musia byť testované, schválené a uvedené v katalógoch, ako je Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Záver Štandardizácia je základom celej modernej architektúry. Je iróniou, že pokiaľ ide o oceľové rámy tvarované za studena, existuje len malá štandardizácia „štandardných postupov“ a inovácie, ktoré porušujú tieto tradície, sú tiež tvorcami noriem.
Použitie týchto štandardizovaných systémov môže chrániť projektantov a vlastníkov, ušetriť značné množstvo času a peňazí a zlepšiť bezpečnosť na mieste. Prinášajú konzistentnosť do konštrukcie a je pravdepodobnejšie, že budú fungovať tak, ako majú, ako postavené systémy. Vďaka kombinácii ľahkosti, udržateľnosti a cenovej dostupnosti CFSF pravdepodobne zvýši svoj podiel na stavebnom trhu, čo nepochybne podnieti ďalšie inovácie.
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 oceňovaný spisovateľ a fotograf špecializujúci sa na stavebný priemysel. Je kreatívnym riaditeľom Chusid Associates, poradenskej firmy poskytujúcej marketingové a technické služby výrobcom stavebných produktov. Millera možno kontaktovať na www.chusid.com.
Začiarknutím políčka nižšie potvrďte svoje želanie byť súčasťou rôznych e-mailových správ od Kenilworth Media (vrátane elektronických bulletinov, digitálnych vydaní časopisov, pravidelných prieskumov a ponúk* pre strojársky a stavebný priemysel).
*Vašu e-mailovú adresu nepredávame tretím stranám, ich ponuky vám jednoducho prepošleme. Samozrejme, vždy máte právo odhlásiť sa z akejkoľvek komunikácie, ktorú vám posielame, ak si to v budúcnosti rozmyslíte.
Čas odoslania: júl-07-2023