Rám CDTC za studena tvarovaný (CFSF) (také známý jako „lehký rozchod“) navržený Toddem Bradym a Stephenem H. Millerem byl původně alternativou ke dřevu, ale po desetiletích agresivní práce konečně sehrál svou roli. Stejně jako tesařsky upravené dřevo lze ocelové sloupky a kolejnice řezat a kombinovat a vytvářet tak složitější tvary. Až do nedávné doby však neexistovala žádná skutečná standardizace komponent nebo sloučenin. Každý hrubý otvor nebo jiný speciální konstrukční prvek musí být jednotlivě podrobně popsán technikem záznamu (EOR). Dodavatelé ne vždy dodržují tyto podrobnosti specifické pro projekt a mohou po dlouhou dobu „dělat věci jinak“. Navzdory tomu existují značné rozdíly v kvalitě montáže v terénu.
Známost v konečném důsledku plodí nespokojenost a nespokojenost inspiruje inovace. Nové rámové členy (nad rámec standardních C-studs a U-Tracks) jsou nejen k dispozici pomocí pokročilých tvarovacích technik, ale mohou být také předem navrženy/předem schváleny pro specifické potřeby pro zlepšení fáze CFSF z hlediska návrhu a konstrukce. .
Standardizované, účelově vytvořené komponenty, které odpovídají specifikacím, mohou provádět mnoho úkolů konzistentním způsobem a poskytují lepší a spolehlivější výkon. Zjednodušují detaily a poskytují řešení, které je pro dodavatele snazší správně nainstalovat. Také urychlují stavbu a usnadňují kontroly, šetří čas a námahu. Tyto standardizované komponenty také zlepšují bezpečnost na pracovišti snížením nákladů na řezání, montáž, šroubování a svařování.
Standardní praxe bez standardů CFSF se stala natolik akceptovanou součástí krajiny, že je těžké si bez ní představit komerční nebo výškovou obytnou výstavbu. Tohoto širokého přijetí bylo dosaženo v relativně krátké době a až do konce druhé světové války nebylo široce používáno.
První konstrukční standard CFSF byl publikován v roce 1946 Americkým institutem pro železo a ocel (AISI). Nejnovější verze, AISI S 200-07 (severoamerický standard pro ocelové rámy tvářené za studena – obecně), je nyní standardem v Kanadě, USA a Mexiku.
Základní standardizace přinesla velký rozdíl a CFSF se staly oblíbenou stavební metodou, ať už byly nosné nebo nenosné. Mezi jeho výhody patří:
Jakkoli je standard AISI inovativní, nekóduje vše. Projektanti a dodavatelé musí ještě hodně rozhodnout.
Systém CFSF je založen na čepech a kolejnicích. Ocelové sloupky jsou stejně jako dřevěné sloupky svislé prvky. Obvykle tvoří průřez ve tvaru C, přičemž „horní“ a „spodní část“ C tvoří úzký rozměr čepu (jeho příruby). Vodítka jsou horizontální rámové prvky (prahy a překlady), které mají tvar U pro umístění regálů. Velikosti regálů jsou obvykle podobné nominálnímu „2ד řezivu: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ palce) je „2 x 4“ a 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ palce) se rovná „2×6″. V těchto příkladech je rozměr 41 mm označován jako „police“ a rozměr 89 mm nebo 140 mm je označován jako „pavučina“, přejímajíc koncepty známé z oceli válcované za tepla a podobných prvků typu I nosníku. Velikost dráhy odpovídá celkové šířce čepu.
Až donedávna musely pevnější prvky požadované projektem detailně zpracovat EOR a smontovat je na místě pomocí kombinace hřebíků a kolejnic, jakož i prvků ve tvaru C a U. Přesná konfigurace je obvykle poskytnuta dodavateli a i v rámci stejného projektu se může značně lišit. Desetiletí zkušeností CFSF však vedly k uznání omezení těchto základních forem a problémů s nimi spojených.
Voda se může například hromadit ve spodní kolejnici sloupkové stěny, když je sloupek během stavby otevřen. Přítomnost pilin, papíru nebo jiných organických materiálů může způsobit plísně nebo jiné problémy související s vlhkostí, včetně poškození sádrokartonu nebo přilákání škůdců za ploty. Podobný problém může nastat, pokud voda prosakuje do dokončených stěn a shromažďuje se z kondenzace, netěsností nebo rozlití.
Jedním z řešení je speciální chodník s vyvrtanými otvory pro odvodnění. Vylepšené návrhy hřebů jsou také ve vývoji. Vyznačují se inovativními prvky, jako jsou strategicky umístěná žebra, která se v průřezu ohýbají pro větší tuhost. Texturovaný povrch čepu zabraňuje „pohybu šroubu“, což má za následek čistší spojení a jednotnější povrch. Tato drobná vylepšení, násobená desítkami tisíc špiček, mohou mít obrovský dopad na projekt.
Překonání sloupků a kolejnic Tradiční sloupky a kolejnice často postačují pro jednoduché stěny bez hrubých otvorů. Zatížení může zahrnovat hmotnost samotné stěny, povrchové úpravy a vybavení na ní, váhu větru au některých stěn také trvalé a dočasné zatížení od střechy nebo podlahy nahoře. Tato zatížení se přenášejí z horní kolejnice na sloupy, na spodní kolejnici a odtud do základů nebo jiných částí nástavby (např. betonová mostovka nebo sloupy a nosníky z konstrukční oceli).
Pokud je ve stěně hrubý otvor (RO) (jako jsou dveře, okno nebo velké vzduchotechnické potrubí), musí se zatížení nad otvorem přenést kolem něj. Překlad musí být dostatečně pevný, aby unesl zatížení z jednoho nebo více tzv. svorníků (a připojeného sádrokartonu) nad překladem a přenesl je na sloupky zárubně (svislé prvky RO).
Stejně tak sloupky zárubní musí být navrženy tak, aby nesly větší zatížení než běžné sloupky. Například ve vnitřních prostorech musí být otvor dostatečně pevný, aby unesl váhu sádrokartonu přes otvor (tj. 29 kg/m2 [6 liber na čtvereční stopu] [jedna vrstva 16 mm (5/8 palce) na hodina stěny.) na stranu omítky] nebo 54 kg/m2 [11 liber na čtvereční stopu] pro dvouhodinovou strukturální stěnu [dvě vrstvy 16mm omítky na stranu]), plus seizmické zatížení a obvykle hmotnost dveře a jejich setrvačný provoz. Ve vnějších místech musí být otvory schopny odolat větru, zemětřesení a podobnému zatížení.
V tradičním designu CFSF jsou záhlaví a sloupky prahů vyrobeny na místě kombinací standardních lamel a kolejnic do pevnější jednotky. Typický rozdělovač reverzní osmózy, známý jako kazetový rozdělovač, je vyroben šroubováním a/nebo svařováním pěti kusů dohromady. Dva sloupky jsou lemovány dvěma kolejnicemi a třetí kolejnice je připevněna nahoře s otvorem nahoru, aby se sloupek umístil nad otvor (obrázek 1). Jiný typ krabicového spoje se skládá pouze ze čtyř částí: dvou čepů a dvou vodítek. Druhá se skládá ze tří částí – dvou drah a vlásenky. Přesné výrobní metody pro tyto komponenty nejsou standardizované, ale liší se mezi dodavateli a dokonce i pracovníky.
Přestože kombinatorická výroba může způsobit řadu problémů, v průmyslu se dobře osvědčila. Náklady na inženýrskou fázi byly vysoké, protože neexistovaly žádné normy, takže hrubé otvory musely být navrženy a dokončeny individuálně. Řezání a montáž těchto pracných součástí na místě také zvyšuje náklady, plýtvá materiálem, zvyšuje plýtvání na místě a zvyšuje bezpečnostní rizika na místě. Kromě toho vytváří problémy s kvalitou a konzistencí, o které by se profesionální designéři měli obzvláště zajímat. To má tendenci snižovat konzistenci, kvalitu a spolehlivost rámu a může to také ovlivnit kvalitu povrchové úpravy sádrokartonu. (Příklady těchto problémů naleznete v části „Špatné připojení“.)
Připojovací systémy Připojování modulárních přípojek k rozvaděčům může způsobit i estetické problémy. Překrytí kov na kov způsobené výstupky na modulárním rozdělovači může ovlivnit povrchovou úpravu stěny. Žádná vnitřní sádrokartonová deska nebo vnější obklad by neměl ležet naplocho na plechu, ze kterého vyčnívají hlavy šroubů. Zvýšené povrchy stěn mohou způsobit znatelné nerovné povrchy a vyžadují další opravné práce k jejich skrytí.
Jedním z řešení problému spojení je použít hotové svorky, připevnit je ke sloupkům zárubně a koordinovat spoje. Tento přístup standardizuje připojení a odstraňuje nekonzistence způsobené výrobou na místě. Svorka eliminuje kovové překrývání a vyčnívající hlavy šroubů na stěně, čímž zlepšuje povrchovou úpravu stěny. Může také snížit náklady na instalaci na polovinu. Dříve musel jeden pracovník držet hlavičku ve vodorovné poloze, zatímco jiný ji přišrouboval na místo. V systému klipů pracovník nainstaluje klipy a poté na klipy nacvakne konektory. Tato svorka se obvykle vyrábí jako součást prefabrikovaného systému kování.
Důvodem pro výrobu rozdělovačů z více kusů ohýbaného kovu je poskytnout něco pevnějšího než jeden kus kolejnice na podporu stěny nad otvorem. Protože ohýbání zpevňuje kov, aby se zabránilo deformaci, efektivně tvoří mikropaprsky ve větší rovině prvku, stejného výsledku lze dosáhnout použitím jediného kusu kovu s mnoha ohyby.
Tento princip je snadno pochopitelný, když držíte list papíru v mírně natažených rukou. Nejprve se papír uprostřed přehne a sklouzne. Pokud se však jednou přeloží po své délce a poté se rozvine (takže papír vytvoří kanál ve tvaru V), je méně pravděpodobné, že se ohne a spadne. Čím více záhybů uděláte, tím to bude tužší (v určitých mezích).
Technika vícenásobného ohýbání využívá tohoto efektu přidáním naskládaných drážek, kanálků a smyček k celkovému tvaru. „Přímý výpočet pevnosti“ – nová praktická počítačově podporovaná analytická metoda – nahradila tradiční „Výpočet efektivní šířky“ a umožnila převádět jednoduché tvary do vhodných, efektivnějších konfigurací pro získání lepších výsledků z oceli. Tento trend lze pozorovat u mnoha systémů CFSF. Tyto tvary, zejména při použití pevnější oceli (390 MPa (57 psi) místo předchozí průmyslové normy 250 MPa (36 psi)), mohou zlepšit celkový výkon prvku bez jakéhokoli kompromisu ve velikosti, hmotnosti nebo tloušťce. stát se. došlo ke změnám.
V případě oceli tvářené za studena vstupuje do hry další faktor. Opracování oceli za studena, jako je ohýbání, mění vlastnosti samotné oceli. Zvyšuje se mez kluzu a mez pevnosti zpracovávané části oceli, ale tažnost klesá. Části, které fungují nejvíce, získají nejvíce. Pokroky ve válcování vedly k těsnějším ohybům, což znamená, že ocel nejblíže zakřivené hraně vyžaduje více práce než starý proces válcování. Čím větší a těsnější jsou ohyby, tím více oceli v prvku bude zpevněno tvářením za studena, čímž se zvýší celková pevnost prvku.
Běžné tratě ve tvaru U mají dva ohyby, C-čepy mají čtyři ohyby. Předem navržený modifikovaný W rozdělovač má 14 ohybů uspořádaných tak, aby maximalizovaly množství kovu aktivně odolávajícímu namáhání. Jediným kusem v této konfiguraci může být celý rám dveří v hrubém otvoru rámu dveří.
U velmi širokých otvorů (tj. přes 2 m [7 stop]) nebo při vysokém zatížení může být polygon dále zesílen vhodnými vložkami ve tvaru W. Přidává více kovu a 14 ohybů, čímž se celkový počet ohybů v celkovém tvaru dostává na 28. Vložka je umístěna uvnitř mnohoúhelníku s obrácenými W tak, aby obě W dohromady tvořily hrubý tvar X. Nohy W fungují jako příčky. Nainstalovali chybějící čepy přes RO, které byly drženy na místě pomocí šroubů. To platí bez ohledu na to, zda je nebo není instalována výztužná vložka.
Hlavními výhodami tohoto předtvarovaného systému hlava/svorka jsou rychlost, konzistence a zlepšená povrchová úprava. Výběrem certifikovaného prefabrikovaného překladového systému, jako je ten, který schválila Mezinárodní hodnotící služba výboru pro kodex praxe (ICC-ES), mohou konstruktéři specifikovat komponenty na základě zatížení a požadavků na požární ochranu typu stěny a vyhnout se nutnosti navrhovat a detailovat každou zakázku. , šetří čas a zdroje. (ICC-ES, International Codes Committee Evaluation Service, akreditovaná Standards Council of Canada [SCC]). Tato prefabrikace také zajišťuje, že slepé otvory jsou vyrobeny tak, jak byly navrženy, s konzistentní konstrukční pevností a kvalitou, bez odchylek způsobených řezáním a montáží na místě.
Konzistence instalace je také zlepšena, protože svorky mají předvrtané otvory se závitem, což usnadňuje číslování a umístění spojů se zárubními. Odstraňuje kovové přesahy na stěnách, zlepšuje rovinnost povrchu sádrokartonu a zabraňuje nerovnostem.
Kromě toho mají takové systémy přínos pro životní prostředí. Ve srovnání s kompozitními komponenty lze snížit spotřebu oceli jednodílných rozdělovačů až o 40 %. Protože to nevyžaduje svařování, jsou eliminovány doprovodné emise toxických plynů.
Široké přírubové svorníky Tradiční svorníky se vyrábějí spojením (přišroubováním a/nebo přivařením) dvou nebo více svorníků. I když jsou mocní, dokážou si vytvořit i své vlastní problémy. Mnohem snadněji se sestavují před instalací, zejména pokud jde o pájení. To však blokuje přístup k části čepu připojené ke dveřím s dutým kovovým rámem (HMF).
Jedním z řešení je vyříznout otvor v jedné ze sloupků pro připevnění k rámu zevnitř sestavy sloupku. To však může ztížit kontrolu a vyžadovat další práci. Je známo, že inspektoři trvají na připojení HMF k jedné polovině sloupku zárubně a jeho kontrole a následnému přivaření druhé poloviny sestavy dvojitého sloupku na místo. To zastaví veškeré práce kolem dveří, může zpozdit další práce a vyžaduje zvýšenou protipožární ochranu kvůli svařování na místě.
Místo stohovatelných sloupků lze použít prefabrikované kolíky se širokými rameny (speciálně navržené jako sloupky zárubní), což výrazně šetří čas a materiál. Problémy s přístupem spojené s dveřmi HMF jsou také vyřešeny, protože otevřená strana C umožňuje nepřerušovaný přístup a snadnou kontrolu. Otevřený tvar C také poskytuje plnou izolaci, kde kombinované překlady a sloupky sloupků obvykle vytvářejí mezeru 102 až 152 mm (4 až 6 palců) v izolaci kolem dveří.
Připojení v horní části stěny Další oblastí designu, která těžila z inovace, je připojení v horní části stěny k horní palubě. Vzdálenost od jednoho podlaží k druhému se může v průběhu času mírně lišit v důsledku změn v průhybu paluby za různých podmínek zatížení. U nenosných zdí by mezi horní částí sloupků a panelem měla být mezera, což umožňuje, aby se paluba pohybovala dolů bez rozdrcení sloupků. Plošina musí být také schopna posunout se nahoru, aniž by došlo k porušení čepů. Vůle je minimálně 12,5 mm (½ palce), což je polovina celkové tolerance zdvihu ±12,5 mm.
Dominují dvě tradiční řešení. Jedním z nich je připojit dlouhou dráhu (50 nebo 60 mm (2 nebo 2,5 palce)) k plošině s hroty čepů jednoduše vloženými do dráhy, nikoli zajištěnými. Aby se zabránilo kroucení trnů a ztrátě jejich strukturální hodnoty, je kus za studena válcovaného kanálu vložen otvorem v trnu ve vzdálenosti 150 mm (6 palců) od horní části stěny. náročný proces Proces není u dodavatelů oblíbený. Ve snaze ořezat rohy mohou někteří dodavatelé dokonce upustit od žlabu válcovaných za studena tím, že na kolejnice nasadí kolíky bez prostředků, které by je držely na místě nebo je vyrovnávaly. To je v rozporu se standardní praxí ASTM C 754 pro instalaci ocelových rámových prvků pro výrobu sádrokartonových výrobků se závitem, která uvádí, že kolíky musí být připevněny ke kolejnicím pomocí šroubů. Pokud se tato odchylka od návrhu nezjistí, projeví se to na kvalitě hotové stěny.
Dalším široce používaným řešením je dvoukolejné provedení. Standardní dráha je umístěna na horní části čepů a každý čep je k ní přišroubován. Druhá, na zakázku vyrobená, širší dráha je umístěna nad první a připojena k horní palubě. Standardní stopy se mohou posouvat nahoru a dolů uvnitř vlastních stop.
Pro tento úkol bylo vyvinuto několik řešení, z nichž všechna zahrnují specializované komponenty, které poskytují štěrbinové spoje. Variace zahrnují typ drážkované dráhy nebo typ drážkové spony použité k připevnění dráhy k palubě. Například připevněte štěrbinovou kolejnici ke spodní straně paluby pomocí způsobu upevnění vhodného pro konkrétní materiál paluby. Šrouby s drážkou jsou připevněny k horní části svorníků (podle ASTM C 754), což umožňuje, aby se spojení pohybovalo nahoru a dolů přibližně o 25 mm (1 palec).
Ve firewallu musí být taková plovoucí spojení chráněna před ohněm. Pod drážkovanou ocelovou palubou vyplněnou betonem musí být materiál zpomalující hoření schopen vyplnit nerovný prostor pod drážkou a zachovat svou protipožární funkci při změně vzdálenosti mezi horní částí stěny a palubou. Komponenty použité pro tento spoj byly testovány v souladu s novou normou ASTM E 2837-11 (Standardní zkušební metoda pro stanovení požární odolnosti systémů spojů s pevnou stěnou instalovaných mezi jmenovitými stěnovými součástmi a nehodnocenými horizontálními součástmi). Norma je založena na Underwriters Laboratories (UL) 2079, „Fire Testing for Building Connecting Systems“.
Výhodou použití vyhrazeného připojení v horní části stěny je, že může zahrnovat standardizované, kódem schválené, požárně odolné sestavy. Typickou konstrukcí je umístit žáruvzdorný materiál na palubu a zavěsit několik palců nad horní část stěn na obou stranách. Stejně jako se může stěna volně posouvat nahoru a dolů v zadlabacím svítidle, může se také posouvat nahoru a dolů v požární spáře. Materiály pro tuto součást mohou zahrnovat minerální vlnu, cementovanou konstrukční ocel žáruvzdornou nebo sádrokartonovou desku, použité samostatně nebo v kombinaci. Takové systémy musí být testovány, schváleny a uvedeny v katalozích, jako je Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Závěr Standardizace je základem veškeré moderní architektury. Je ironií, že existuje jen malá standardizace „standardních postupů“, pokud jde o ocelové rámy tvarované za studena, a inovace, které tyto tradice porušují, jsou také tvůrci standardů.
Použití těchto standardizovaných systémů může ochránit projektanty a vlastníky, ušetřit značný čas a peníze a zlepšit bezpečnost staveniště. Přinášejí konzistenci do konstrukce a je pravděpodobnější, že budou fungovat tak, jak bylo zamýšleno, než postavené systémy. Díky kombinaci lehkosti, udržitelnosti a cenové dostupnosti CFSF pravděpodobně zvýší svůj podíl na stavebním trhu, což bezpochyby podpoří další inovace.
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 oceněný spisovatel a fotograf specializující se na stavebnictví. Je kreativním ředitelem Chusid Associates, poradenské firmy poskytující marketingové a technické služby výrobcům stavebních produktů. Millera lze kontaktovat na www.chusid.com.
Zaškrtnutím políčka níže potvrďte, že si přejete být zahrnuti do různých e-mailových zpráv od Kenilworth Media (včetně e-bulletinů, digitálních vydání časopisů, pravidelných průzkumů a nabídek* pro strojírenský a stavební průmysl).
*Vaši e-mailovou adresu neprodáváme třetím stranám, pouze vám přepošleme jejich nabídky. Samozřejmě máte vždy právo odhlásit se z jakékoli komunikace, kterou vám zasíláme, pokud v budoucnu změníte názor.
Čas odeslání: Červenec-07-2023