Direka oleh Todd Brady dan Stephen H. Miller, rangka CDTC cold formed (CFSF) (juga dikenali sebagai "light gauge") pada asalnya merupakan alternatif kepada kayu, tetapi selepas beberapa dekad kerja agresif, ia akhirnya memainkan peranannya. Seperti kayu siap tukang kayu, tiang keluli dan landasan boleh dipotong dan digabungkan untuk menghasilkan bentuk yang lebih kompleks. Walau bagaimanapun, sehingga baru-baru ini tiada penyeragaman sebenar komponen atau sebatian. Setiap lubang kasar atau elemen struktur khas lain mesti diperincikan secara individu oleh Jurutera Rekod (EOR). Kontraktor tidak selalu mengikuti butiran khusus projek ini, dan mungkin "melakukan perkara secara berbeza" untuk masa yang lama. Walaupun begitu, terdapat perbezaan yang ketara dalam kualiti pemasangan lapangan.
Akhirnya, kebiasaan menimbulkan rasa tidak puas hati, dan rasa tidak puas hati mengilhami inovasi. Ahli pembingkaian baharu (melangkaui standard C-Studs dan U-Tracks) bukan sahaja tersedia menggunakan teknik pembentukan lanjutan, tetapi juga boleh pra-kejuruteraan/pra-lulus untuk keperluan khusus untuk menambah baik peringkat CFSF dari segi reka bentuk dan pembinaan. .
Komponen terstandard, dibina khusus yang mematuhi spesifikasi boleh melaksanakan banyak tugas dengan cara yang konsisten, memberikan prestasi yang lebih baik dan lebih dipercayai. Mereka memudahkan perincian dan menyediakan penyelesaian yang lebih mudah untuk kontraktor memasang dengan betul. Mereka juga mempercepatkan pembinaan dan memudahkan pemeriksaan, menjimatkan masa dan kerumitan. Komponen piawai ini juga meningkatkan keselamatan tempat kerja dengan mengurangkan kos pemotongan, pemasangan, pemutar skru dan kimpalan.
Amalan standard tanpa piawaian CFSF telah menjadi bahagian yang diterima dalam landskap sehingga sukar untuk membayangkan pembinaan kediaman komersil atau bertingkat tinggi tanpanya. Penerimaan meluas ini dicapai dalam tempoh masa yang agak singkat dan tidak digunakan secara meluas sehingga tamat Perang Dunia II.
Piawaian reka bentuk CFSF pertama diterbitkan pada tahun 1946 oleh American Iron and Steel Institute (AISI). Versi terkini, AISI S 200-07 (North American Standard for Cold Formed Steel Framing – General), kini menjadi standard di Kanada, Amerika Syarikat dan Mexico.
Penyeragaman asas membuat perbezaan yang besar dan CFSF menjadi kaedah pembinaan yang popular, sama ada ia menanggung beban atau tidak menanggung beban. Faedahnya termasuk:
Seinovatif piawaian AISI, ia tidak mengkodifikasikan segala-galanya. Pereka dan kontraktor masih banyak yang perlu diputuskan.
Sistem CFSF adalah berdasarkan stud dan rel. Tiang keluli, seperti tiang kayu, adalah unsur menegak. Mereka biasanya membentuk keratan rentas berbentuk C, dengan "atas" dan "bawah" C membentuk dimensi sempit stud (bebibirnya). Panduan ialah elemen bingkai mendatar (ambang dan ambang), mempunyai bentuk U untuk memuatkan rak. Saiz rak biasanya serupa dengan kayu “2×” nominal: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ inci) ialah “2 x 4″ dan 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ inci) sama dengan “2×6″. Dalam contoh ini, dimensi 41 mm dirujuk sebagai "rak" dan dimensi 89 mm atau 140 mm dirujuk sebagai "web", meminjam konsep yang biasa daripada keluli tergelek panas dan ahli jenis I-beam yang serupa. Saiz trek sepadan dengan lebar keseluruhan stud.
Sehingga baru-baru ini, elemen yang lebih kuat yang diperlukan oleh projek itu perlu diperincikan oleh EOR dan dipasang di tapak menggunakan gabungan stud dan rel kombo, serta elemen berbentuk C dan U. Konfigurasi yang tepat biasanya diberikan kepada kontraktor dan walaupun dalam projek yang sama ia boleh berbeza-beza. Walau bagaimanapun, dekad pengalaman CFSF telah membawa kepada pengiktirafan keterbatasan bentuk asas ini dan masalah yang berkaitan dengannya.
Sebagai contoh, air boleh terkumpul di bahagian bawah rel dinding stud apabila stud dibuka semasa pembinaan. Kehadiran habuk papan, kertas atau bahan organik lain boleh menyebabkan acuan atau masalah lain yang berkaitan dengan lembapan, termasuk kemerosotan dinding kering atau menarik perosak di belakang pagar. Masalah yang sama boleh berlaku jika air meresap ke dalam dinding siap dan terkumpul daripada pemeluwapan, kebocoran, atau tumpahan.
Satu penyelesaian ialah laluan khas dengan lubang yang digerudi untuk saliran. Reka bentuk stud yang dipertingkatkan juga sedang dalam pembangunan. Ia menampilkan ciri-ciri inovatif seperti rusuk yang diletakkan secara strategik yang melentur dalam keratan rentas untuk ketegaran tambahan. Permukaan stud yang bertekstur menghalang skru daripada "bergerak", menghasilkan sambungan yang lebih bersih dan kemasan yang lebih seragam. Penambahbaikan kecil ini, didarab dengan berpuluh-puluh ribu pancang, boleh memberi impak yang besar pada projek.
Melangkaui kancing dan rel Kancing dan rel tradisional selalunya mencukupi untuk dinding ringkas tanpa lubang kasar. Beban mungkin termasuk berat dinding itu sendiri, kemasan dan peralatan di atasnya, berat angin, dan untuk sesetengah dinding juga termasuk beban kekal dan sementara dari bumbung atau lantai di atas. Beban ini dihantar dari rel atas ke tiang, ke rel bawah, dan dari sana ke asas atau bahagian lain struktur super (contohnya dek konkrit atau tiang keluli struktur dan rasuk).
Jika terdapat bukaan kasar (RO) di dinding (seperti pintu, tingkap, atau saluran HVAC yang besar), beban dari atas bukaan mesti dipindahkan di sekelilingnya. Ambang pintu mestilah cukup kuat untuk menampung beban daripada satu atau lebih yang dipanggil stud (dan dinding kering yang dipasang) di atas ambang dan memindahkannya ke stud jamb (anggota menegak RO).
Begitu juga, tiang jamb pintu mesti direka bentuk untuk membawa beban yang lebih besar daripada tiang biasa. Contohnya, dalam ruang dalaman, bukaan mestilah cukup kuat untuk menampung berat dinding kering di atas bukaan (iaitu, 29 kg/m2 [6 paun setiap kaki persegi] [satu lapisan 16 mm (5/8 inci) setiap jam dinding.) setiap sisi plaster] atau 54 kg/m2 [11 paun setiap kaki persegi] untuk dinding struktur dua jam [dua lapisan 16 mm plaster setiap sisi]), ditambah beban seismik dan biasanya berat pintu dan operasi inersianya. Di lokasi luaran, bukaan mesti mampu menahan angin, gempa bumi dan beban yang serupa.
Dalam reka bentuk CFSF tradisional, pengepala dan tiang ambang dibuat di tapak dengan menggabungkan selat dan rel standard menjadi unit yang lebih kukuh. Manifold osmosis songsang biasa, yang dikenali sebagai manifold kaset, dibuat dengan menskru dan/atau mengimpal lima keping bersama. Dua tiang diapit oleh dua rel, dan rel ketiga dipasang di bahagian atas dengan lubang menghadap ke atas untuk meletakkan tiang di atas lubang (Rajah 1). Satu lagi jenis sambungan kotak hanya terdiri daripada empat bahagian: dua kancing dan dua panduan. Yang lain terdiri daripada tiga bahagian - dua trek dan jepit rambut. Kaedah pengeluaran yang tepat untuk komponen ini tidak diseragamkan, tetapi berbeza antara kontraktor dan juga pekerja.
Walaupun pengeluaran gabungan boleh menyebabkan beberapa masalah, ia telah membuktikan dirinya dengan baik dalam industri. Kos fasa kejuruteraan adalah tinggi kerana tiada piawaian, jadi bukaan kasar perlu direka bentuk dan dimuktamadkan secara individu. Memotong dan memasang komponen intensif buruh ini di tapak juga menambahkan kos, membazir bahan, meningkatkan sisa tapak dan meningkatkan risiko keselamatan tapak. Di samping itu, ia mewujudkan isu kualiti dan konsistensi yang perlu diberi perhatian khusus oleh pereka profesional. Ini cenderung untuk mengurangkan konsistensi, kualiti dan kebolehpercayaan bingkai, dan juga boleh menjejaskan kualiti kemasan dinding kering. (Lihat "Sambungan Buruk" untuk contoh masalah ini.)
Sistem sambungan Memasang sambungan modular pada rak juga boleh menyebabkan masalah estetik. Pertindihan logam ke logam yang disebabkan oleh tab pada manifold modular boleh menjejaskan kemasan dinding. Tiada dinding kering dalaman atau pelapisan luaran harus terletak rata pada kepingan logam dari mana kepala skru terkeluar. Permukaan dinding yang dinaikkan boleh menyebabkan kemasan tidak sekata yang ketara dan memerlukan kerja pembetulan tambahan untuk menyembunyikannya.
Satu penyelesaian kepada masalah sambungan adalah dengan menggunakan pengapit siap pakai, pasangkannya pada tiang jamb dan selaraskan sambungan. Pendekatan ini menyeragamkan sambungan dan menghapuskan ketidakkonsistenan yang disebabkan oleh fabrikasi di tapak. Pengapit menghilangkan pertindihan logam dan kepala skru yang menonjol pada dinding, menambah baik kemasan dinding. Ia juga boleh mengurangkan kos buruh pemasangan separuh. Sebelum ini, seorang pekerja terpaksa memegang paras pengepala manakala seorang lagi mengacaukannya ke tempatnya. Dalam sistem klip, seorang pekerja memasang klip dan kemudian memaut penyambung pada klip. Pengapit ini biasanya dihasilkan sebagai sebahagian daripada sistem pemasangan pasang siap.
Sebab untuk membuat manifold daripada beberapa kepingan logam bengkok adalah untuk menyediakan sesuatu yang lebih kuat daripada sekeping trek tunggal untuk menyokong dinding di atas bukaan. Memandangkan lenturan mengeraskan logam untuk mengelakkan meledingkan, membentuk alur mikro dengan berkesan dalam satah elemen yang lebih besar, hasil yang sama boleh dicapai menggunakan sekeping logam dengan banyak lenturan.
Prinsip ini mudah difahami dengan memegang sehelai kertas dengan tangan yang sedikit dihulurkan. Pertama, kertas itu dilipat di tengah dan tergelincir. Walau bagaimanapun, jika ia dilipat sekali sepanjang panjangnya dan kemudian dibuka (supaya kertas membentuk saluran berbentuk V), ia kurang berkemungkinan bengkok dan jatuh. Lebih banyak lipatan yang anda buat, lebih keras ia (dalam had tertentu).
Teknik lenturan berbilang mengeksploitasikan kesan ini dengan menambahkan alur, saluran dan gelung bertindan pada bentuk keseluruhan. "Pengiraan Kekuatan Langsung" - kaedah analisis berbantukan komputer praktikal baharu - menggantikan "Pengiraan Lebar Berkesan" tradisional dan membenarkan bentuk mudah ditukar kepada konfigurasi yang sesuai dan lebih cekap untuk mendapatkan hasil yang lebih baik daripada keluli. Trend ini boleh dilihat dalam banyak sistem CFSF. Bentuk-bentuk ini, terutamanya apabila menggunakan keluli yang lebih kuat (390 MPa (57 psi) dan bukannya standard industri sebelumnya iaitu 250 MPa (36 psi)), boleh meningkatkan prestasi keseluruhan elemen tanpa sebarang kompromi dalam saiz, berat atau ketebalan. menjadi. telah berlaku perubahan.
Dalam kes keluli terbentuk sejuk, faktor lain turut dimainkan. Kerja sejuk keluli, seperti lenturan, mengubah sifat keluli itu sendiri. Kekuatan hasil dan kekuatan tegangan bahagian yang diproses keluli meningkat, tetapi kemuluran berkurangan. Bahagian yang paling berkesan mendapat yang paling banyak. Kemajuan dalam pembentukan gulungan telah menghasilkan lenturan yang lebih ketat, bermakna keluli yang paling hampir dengan tepi melengkung memerlukan lebih banyak kerja daripada proses pembentukan gulungan lama. Lebih besar dan lebih ketat selekoh, lebih banyak keluli dalam elemen akan dikuatkan dengan kerja sejuk, meningkatkan kekuatan keseluruhan elemen.
Trek berbentuk U biasa mempunyai dua selekoh, C-stud mempunyai empat selekoh. Manifold W diubah suai pra-kejuruteraan mempunyai 14 selekoh yang disusun untuk memaksimumkan jumlah logam yang menentang tegasan secara aktif. Sekeping tunggal dalam konfigurasi ini mungkin keseluruhan bingkai pintu dalam pembukaan kasar bingkai pintu.
Untuk bukaan yang sangat lebar (iaitu melebihi 2 m [7 kaki]) atau beban tinggi, poligon boleh diperkukuh lagi dengan sisipan berbentuk W yang sesuai. Ia menambah lebih banyak logam dan 14 selekoh, menjadikan jumlah bilangan selekoh dalam bentuk keseluruhan kepada 28. Sisipan diletakkan di dalam poligon dengan Ws terbalik supaya kedua-dua W bersama-sama membentuk bentuk X kasar. Kaki W bertindak sebagai palang. Mereka memasang stud yang hilang di atas RO, yang dipegang pada tempatnya dengan skru. Ini terpakai sama ada sisipan pengukuh dipasang atau tidak.
Faedah utama sistem kepala/klip prabentuk ini ialah kelajuan, konsistensi dan kemasan yang lebih baik. Dengan memilih sistem lintel pasang siap yang diperakui, seperti yang diluluskan oleh Perkhidmatan Penilaian Jawatankuasa Kod Amalan Antarabangsa (ICC-ES), pereka bentuk boleh menentukan komponen berdasarkan keperluan perlindungan kebakaran jenis beban dan dinding, dan mengelak daripada mereka bentuk dan memperincikan setiap kerja , menjimatkan masa dan sumber. (ICC-ES, Perkhidmatan Penilaian Jawatankuasa Kod Antarabangsa, yang diiktiraf oleh Majlis Piawaian Kanada [SCC]). Prefabrikasi ini juga memastikan bukaan buta dibina seperti yang direka, dengan kekukuhan dan kualiti struktur yang konsisten, tanpa penyelewengan akibat pemotongan dan pemasangan di tapak.
Konsistensi pemasangan juga dipertingkatkan kerana pengapit mempunyai lubang berulir pra-gerudi, menjadikannya lebih mudah untuk menomborkan dan meletakkan sambungan dengan stud jamb. Menghapuskan pertindihan logam pada dinding, meningkatkan kerataan permukaan dinding kering dan mengelakkan ketidaksamaan.
Di samping itu, sistem sedemikian mempunyai faedah alam sekitar. Berbanding dengan komponen komposit, penggunaan keluli manifold sekeping boleh dikurangkan sehingga 40%. Oleh kerana ini tidak memerlukan kimpalan, pelepasan gas toksik yang disertakan dihapuskan.
Kancing Bebibir Lebar Kancing tradisional dibuat dengan mencantumkan (menarik dan/atau mengimpal) dua atau lebih kancing. Walaupun mereka berkuasa, mereka juga boleh mencipta masalah mereka sendiri. Mereka lebih mudah untuk dipasang sebelum pemasangan, terutamanya apabila ia datang kepada pematerian. Walau bagaimanapun, ini menyekat akses ke bahagian stud yang dipasang pada pintu Hollow Metal Frame (HMF).
Satu penyelesaian adalah dengan memotong lubang pada salah satu tegak untuk dipasang pada bingkai dari dalam pemasangan tegak. Walau bagaimanapun, ini boleh menyukarkan pemeriksaan dan memerlukan kerja tambahan. Pemeriksa telah diketahui berkeras untuk memasang HMF pada separuh daripada stud ambang pintu dan memeriksanya, kemudian mengimpal separuh kedua pemasangan stud berganda ke tempatnya. Ini menghentikan semua kerja di sekitar ambang pintu, mungkin melambatkan kerja lain, dan memerlukan perlindungan kebakaran yang lebih tinggi akibat kimpalan di tapak.
Stud bahu lebar pasang siap (reka bentuk khas sebagai stud jamb) boleh digunakan sebagai ganti stud boleh tindanan, menjimatkan masa dan bahan yang ketara. Isu akses yang dikaitkan dengan pintu HMF juga diselesaikan kerana bahagian C terbuka membolehkan akses tanpa gangguan dan pemeriksaan mudah. Bentuk-C terbuka juga menyediakan penebat penuh di mana gabungan ambang pintu dan tiang jamb biasanya mencipta jurang penebat 102 hingga 152 mm (4 hingga 6 inci) di sekeliling pintu.
Sambungan di bahagian atas dinding Satu lagi bidang reka bentuk yang mendapat manfaat daripada inovasi ialah sambungan di bahagian atas dinding ke dek atas. Jarak dari satu tingkat ke tingkat yang lain mungkin berbeza sedikit dari semasa ke semasa disebabkan oleh variasi dalam pesongan dek di bawah keadaan pemuatan yang berbeza. Untuk dinding yang tidak menanggung beban, harus ada jurang antara bahagian atas stud dan panel, ini membolehkan dek bergerak ke bawah tanpa menghancurkan stud. Platform juga mesti boleh bergerak ke atas tanpa memecahkan kancing. Kelegaan adalah sekurang-kurangnya 12.5 mm (½ in.), iaitu separuh daripada jumlah toleransi perjalanan ±12.5 mm.
Dua penyelesaian tradisional mendominasi. Salah satunya ialah memasang trek panjang (50 atau 60 mm (2 atau 2.5 in)) pada geladak, dengan hujung stud hanya dimasukkan ke dalam trek, tidak diikat. Untuk mengelakkan kancing daripada berpusing dan kehilangan nilai strukturnya, sekeping saluran gulung sejuk dimasukkan melalui lubang pada kancing pada jarak 150 mm (6 inci) dari bahagian atas dinding. proses memakan Proses ini tidak popular dengan kontraktor. Dalam usaha untuk memotong selekoh, sesetengah kontraktor mungkin melepaskan saluran gulung sejuk dengan meletakkan stud pada rel tanpa cara untuk menahannya pada tempatnya atau meratakannya. Ini melanggar Amalan Standard ASTM C 754 untuk Memasang Ahli Bingkai Keluli untuk Menghasilkan Produk Drywall Berulir, yang menyatakan bahawa stud mesti dipasang pada rel dengan skru. Jika sisihan daripada reka bentuk ini tidak dikesan, ia akan menjejaskan kualiti dinding siap.
Satu lagi penyelesaian yang digunakan secara meluas ialah reka bentuk landasan berkembar. Trek standard diletakkan di atas stud dan setiap stud diikat padanya. Trek kedua yang dibuat khas, lebih lebar diletakkan di atas yang pertama dan disambungkan ke dek atas. Lagu standard boleh meluncur ke atas dan ke bawah di dalam trek tersuai.
Beberapa penyelesaian telah dibangunkan untuk tugas ini, semuanya termasuk komponen khusus yang menyediakan sambungan berslot. Variasi termasuk jenis trek berlubang atau jenis klip berlubang yang digunakan untuk memasang trek pada geladak. Sebagai contoh, kencangkan rel berlubang ke bahagian bawah geladak menggunakan kaedah pengikat yang sesuai untuk bahan geladak tertentu. Skru berlubang dipasang pada bahagian atas stud (mengikut ASTM C 754) membenarkan sambungan bergerak ke atas dan ke bawah dalam kira-kira 25 mm (1 inci).
Dalam tembok api, sambungan terapung sedemikian mesti dilindungi daripada kebakaran. Di bawah geladak keluli beralur yang dipenuhi dengan konkrit, bahan kalis api mesti dapat mengisi ruang yang tidak rata di bawah alur dan mengekalkan fungsi pemadam kebakarannya apabila jarak antara bahagian atas dinding dan geladak berubah. Komponen yang digunakan untuk sambungan ini telah diuji mengikut ASTM E 2837-11 baharu (Kaedah Ujian Standard untuk Menentukan Rintangan Kebakaran Sistem Sendi Kepala Dinding Pepejal Dipasang Antara Komponen Dinding Berkadar dan Komponen Mendatar Tidak Berkadar). Piawaian ini berdasarkan Makmal Penaja Jamin (UL) 2079, "Pengujian Kebakaran untuk Membina Sistem Penyambung".
Kelebihan menggunakan sambungan khusus di bahagian atas dinding ialah ia boleh termasuk pemasangan standard, diluluskan kod, tahan api. Binaan biasa ialah meletakkan refraktori di atas dek dan menggantung beberapa inci di atas bahagian atas dinding di kedua-dua sisi. Sama seperti dinding boleh meluncur ke atas dan ke bawah dengan bebas dalam lekapan tanggam, ia juga boleh meluncur ke atas dan ke bawah dalam sambungan api. Bahan untuk komponen ini mungkin termasuk bulu mineral, keluli tahan api berstruktur bersimen, atau dinding kering, digunakan secara bersendirian atau digabungkan. Sistem sedemikian mesti diuji, diluluskan dan disenaraikan dalam katalog seperti Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Kesimpulan Standardisasi adalah asas kepada semua seni bina moden. Ironinya, terdapat sedikit penyeragaman "amalan standard" apabila ia berkaitan dengan rangka keluli terbentuk sejuk, dan inovasi yang memecahkan tradisi tersebut juga merupakan pembuat piawaian.
Penggunaan sistem piawai ini boleh melindungi pereka bentuk dan pemilik, menjimatkan masa dan wang yang besar, dan meningkatkan keselamatan tapak. Mereka membawa konsistensi kepada pembinaan dan lebih berkemungkinan berfungsi seperti yang diharapkan daripada sistem yang dibina. Dengan gabungan ringan, kemampanan dan keterjangkauan, CFSF berkemungkinan akan meningkatkan bahagiannya dalam pasaran pembinaan, tidak syak lagi memacu inovasi selanjutnya.
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 ialah seorang penulis dan jurugambar yang memenangi anugerah yang pakar dalam industri pembinaan. Beliau ialah pengarah kreatif Chusid Associates, sebuah firma perunding yang menyediakan perkhidmatan pemasaran dan teknikal untuk membina pengeluar produk. Miller boleh dihubungi di www.chusid.com.
Tandai kotak di bawah untuk mengesahkan keinginan anda untuk disertakan dalam pelbagai komunikasi e-mel daripada Kenilworth Media (termasuk e-surat berita, isu majalah digital, tinjauan berkala dan tawaran* untuk industri kejuruteraan dan pembinaan).
*Kami tidak menjual alamat e-mel anda kepada pihak ketiga, kami hanya memajukan tawaran mereka kepada anda. Sudah tentu, anda sentiasa mempunyai hak untuk berhenti melanggan sebarang komunikasi yang kami hantar kepada anda jika anda berubah fikiran pada masa hadapan.
Masa siaran: Jul-07-2023