Ontwerp deur Todd Brady en Stephen H. Miller, die CDTC koudgevormde (CFSF) (ook bekend as "light gauge") raam was oorspronklik 'n alternatief vir hout, maar na dekades van aggressiewe werk het dit uiteindelik sy rol gespeel. Soos timmerman-afgewerkte hout, kan staalpale en spore gesny en gekombineer word om meer komplekse vorms te skep. Tot onlangs was daar egter geen werklike standaardisering van komponente of verbindings nie. Elke growwe gat of ander spesiale strukturele element moet individueel deur 'n Ingenieur van Rekord (EOR) gedetailleerd wees. Kontrakteurs volg nie altyd hierdie projekspesifieke besonderhede nie, en kan vir 'n lang tyd "dinge anders doen". Ten spyte hiervan is daar beduidende verskille in die kwaliteit van veldsamestelling.
Uiteindelik kweek bekendheid ontevredenheid, en ontevredenheid inspireer innovasie. Nuwe raamlede (buiten die standaard C-Studs en U-Tracks) is nie net beskikbaar met behulp van gevorderde vormingstegnieke nie, maar kan ook vooraf ontwerp/vooraf goedgekeur word vir spesifieke behoeftes om die CFSF-stadium in terme van ontwerp en konstruksie te verbeter. .
Gestandaardiseerde, doelgeboude komponente wat aan spesifikasies voldoen, kan baie take op 'n konsekwente wyse verrig, wat beter en meer betroubare werkverrigting bied. Hulle vereenvoudig detail en bied 'n oplossing wat makliker is vir kontrakteurs om korrek te installeer. Hulle versnel ook konstruksie en maak inspeksies makliker, wat tyd en moeite bespaar. Hierdie gestandaardiseerde komponente verbeter ook werkplekveiligheid deur sny-, monteer-, skroef- en sweiskoste te verminder.
Standaardpraktyke sonder CFSF-standaarde het so 'n aanvaarde deel van die landskap geword dat dit moeilik is om kommersiële of hoë residensiële konstruksie daarsonder voor te stel. Hierdie wydverspreide aanvaarding is in 'n relatief kort tydperk bereik en is nie wyd gebruik tot aan die einde van die Tweede Wêreldoorlog nie.
Die eerste CFSF-ontwerpstandaard is in 1946 deur die American Iron and Steel Institute (AISI) gepubliseer. Die jongste weergawe, AISI S 200-07 (North American Standard for Cold Formed Steel Framing – General), is nou die standaard in Kanada, VSA en Mexiko.
Basiese standaardisering het 'n groot verskil gemaak en CFSF het 'n gewilde konstruksiemetode geword, of dit draend of nie-draend was. Die voordele daarvan sluit in:
So innoverend soos die AISI-standaard is, kodifiseer dit nie alles nie. Ontwerpers en kontrakteurs het nog baie om te besluit.
Die CFSF-stelsel is gebaseer op studs en relings. Staalpale, soos houtpale, is vertikale elemente. Hulle vorm gewoonlik 'n C-vormige deursnee, met die "bo" en "onder" van die C wat die smal dimensie van die stoet (sy flens) vorm. Gidse is horisontale raamelemente (drempels en lateie), met 'n U-vorm om rakke te akkommodeer. Rakgroottes is gewoonlik soortgelyk aan nominale "2×" hout: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ duim) is "2 x 4" en 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ duim) is gelyk aan “2×6″. In hierdie voorbeelde word na die 41 mm afmeting verwys as "rak" en die 89 mm of 140 mm afmeting word na verwys as "web", ontleen konsepte wat bekend is van warmgewalste staal en soortgelyke I-balk tipe lede. Die grootte van die baan stem ooreen met die algehele breedte van die stoet.
Tot onlangs moes die sterker elemente wat deur die projek vereis word, deur EOR uiteengesit word en op die perseel saamgestel word deur 'n kombinasie van kombinasie-stutte en -relings, sowel as C- en U-vormige elemente te gebruik. Die presiese konfigurasie word gewoonlik aan die kontrakteur verskaf en selfs binne dieselfde projek kan dit baie verskil. CFSF se dekades se ondervinding het egter gelei tot die erkenning van die beperkings van hierdie basiese vorme en die probleme wat daarmee gepaardgaan.
Water kan byvoorbeeld in die onderste reling van 'n stoetmuur ophoop wanneer die stoet tydens konstruksie oopgemaak word. Die teenwoordigheid van saagsels, papier of ander organiese materiale kan vorm of ander vogverwante probleme veroorsaak, insluitend agteruitgang van gips of om plae agter heinings te lok. 'n Soortgelyke probleem kan voorkom as water in voltooide mure insypel en versamel van kondensasie, lekkasies of stortings.
Een oplossing is 'n spesiale loopbrug met gate wat vir dreinering geboor word. Verbeterde stoetontwerpe is ook in ontwikkeling. Hulle beskik oor innoverende kenmerke soos strategies geplaasde ribbes wat in dwarssnit buig vir ekstra styfheid. Die tekstuuroppervlak van die stoet voorkom dat die skroef "beweeg", wat 'n skoner verbinding en 'n meer eenvormige afwerking tot gevolg het. Hierdie klein verbeterings, vermenigvuldig met tienduisende spykers, kan 'n groot impak op 'n projek hê.
Gaan verder as stutte en relings Tradisionele stutte en relings is dikwels voldoende vir eenvoudige mure sonder growwe gate. Vragte kan die gewig van die muur self, die afwerkings en toerusting daarop, die gewig van die wind insluit, en vir sommige mure sluit ook permanente en tydelike vragte vanaf die dak of vloer bo af. Hierdie vragte word oorgedra vanaf die boonste spoor na die kolomme, na die onderste spoor, en van daar na die fondament of ander dele van die bobou (bv. betondek of strukturele staal kolomme en balke).
As daar 'n growwe opening (RO) in die muur is (soos 'n deur, venster of groot HVAC-kanaal), moet die las van bo die opening rondom dit oorgedra word. Die latei moet sterk genoeg wees om die vrag van een of meer sogenaamde stutte (en die aangehegte gips) bokant die latei te ondersteun en dit na die deurstampstutte (RO vertikale lede) oor te dra.
Net so moet deurposte ontwerp word om 'n groter vrag as gewone pale te dra. Byvoorbeeld, in binneruimtes moet die opening sterk genoeg wees om die gewig van die gips oor die opening te dra (dws 29 kg/m2 [6 lbs per vierkante voet] [een laag van 16 mm (5/8 duim) per uur van muur.) per kant van gips] of 54 kg/m2 [11 pond per vierkante voet] vir 'n twee-uur strukturele muur [twee lae 16 mm gips per kant]), plus seismiese las en tipies die gewig van die deur en sy traagheidswerking. Op eksterne plekke moet openinge wind, aardbewing en soortgelyke vragte kan weerstaan.
In die tradisionele CFSF-ontwerp word die kop- en vensterbankpale op die terrein gemaak deur standaardlatte en -relings in 'n sterker eenheid te kombineer. 'n Tipiese tru-osmose-spruitstuk, bekend as 'n kassetspruitstuk, word gemaak deur vyf stukke aanmekaar te skroef en/of te sweis. Twee pale word omring deur twee relings, en 'n derde spoor is aan die bokant vasgemaak met die gat na bo om die paal bo die gat te plaas (Figuur 1). Nog 'n tipe boksvoeg bestaan uit slegs vier dele: twee studs en twee gidse. Die ander bestaan uit drie dele – twee snitte en ’n haarnaald. Die presiese produksiemetodes vir hierdie komponente is nie gestandaardiseer nie, maar wissel tussen kontrakteurs en selfs werkers.
Alhoewel kombinatoriese produksie 'n aantal probleme kan veroorsaak, het dit homself goed bewys in die industrie. Die koste van die ingenieursfase was hoog omdat daar geen standaarde was nie, dus moes ruwe openinge individueel ontwerp en gefinaliseer word. Die sny en samestelling van hierdie arbeidsintensiewe komponente op die terrein dra ook by tot koste, vermors materiaal, verhoog die vermorsing van die terrein en verhoog die veiligheidsrisiko's van die terrein. Daarbenewens skep dit kwaliteit- en konsekwentheidskwessies waaroor professionele ontwerpers veral bekommerd moet wees. Dit is geneig om die konsekwentheid, kwaliteit en betroubaarheid van die raam te verminder, en kan ook die kwaliteit van die gipsafwerking beïnvloed. (Sien "Slegte verbinding" vir voorbeelde van hierdie probleme.)
Verbindingstelsels Die heg van modulêre verbindings aan rakke kan ook estetiese probleme veroorsaak. Metaal tot metaal oorvleueling wat veroorsaak word deur oortjies op die modulêre spruitstuk kan die muurafwerking beïnvloed. Geen binne-gips of buitebekleding moet plat op die metaalplaat lê waaruit die skroefkoppe uitsteek nie. Verhoogde muuroppervlaktes kan merkbare ongelyke afwerkings veroorsaak en vereis bykomende regstellende werk om dit weg te steek.
Een oplossing vir die verbindingsprobleem is om klaargemaakte klampe te gebruik, dit aan die pale van die deurstamp vas te maak en die gewrigte te koördineer. Hierdie benadering standaardiseer verbindings en elimineer teenstrydighede wat veroorsaak word deur vervaardiging op die perseel. Die klem skakel metaaloorvleueling en uitstaande skroefkoppe op die muur uit, wat die muurafwerking verbeter. Dit kan ook installasie-arbeidskoste met die helfte sny. Voorheen moes een werker die kop gelyk hou terwyl 'n ander dit in plek vasgeskroef het. In 'n knipstelsel installeer 'n werker die knipsels en knip dan die verbindings op die knipsels. Hierdie klem word gewoonlik vervaardig as deel van 'n voorafvervaardigde passtelsel.
Die rede vir die maak van spruitstukke van veelvuldige stukke gebuigde metaal is om iets sterker as 'n enkele stuk baan te verskaf om die muur bo die opening te ondersteun. Aangesien buiging die metaal styf maak om kromming te voorkom, wat effektief mikrostrale in die groter vlak van die element vorm, kan dieselfde resultaat bereik word deur 'n enkele stuk metaal met baie buigings te gebruik.
Hierdie beginsel is maklik om te verstaan deur 'n vel papier in effens uitgestrekte hande te hou. Eerstens vou die papier in die middel en gly. As dit egter een keer oor sy lengte gevou word en dan afgerol word (sodat die papier 'n V-vormige kanaal vorm), is dit minder geneig om te buig en val. Hoe meer voue jy maak, hoe stywer sal dit wees (binne sekere perke).
Die veelvuldige buigtegniek benut hierdie effek deur gestapelde groewe, kanale en lusse by die algehele vorm te voeg. "Direct Strength Calculation" - 'n nuwe praktiese rekenaargesteunde ontledingsmetode - het die tradisionele "Effective Width Calculation" vervang en het toegelaat dat eenvoudige vorms in toepaslike, meer doeltreffende konfigurasies omskep word om beter resultate uit staal te kry. Hierdie neiging kan in baie CFSF-stelsels gesien word. Hierdie vorms, veral wanneer sterker staal (390 MPa (57 psi) gebruik word in plaas van die vorige industriestandaard van 250 MPa (36 psi)), kan die algehele werkverrigting van die element verbeter sonder enige kompromie in grootte, gewig of dikte. word. daar was veranderinge.
In die geval van koudgevormde staal kom 'n ander faktor ter sprake. Koue bewerking van staal, soos buiging, verander die eienskappe van die staal self. Die vloeisterkte en treksterkte van die verwerkte deel van die staal neem toe, maar die rekbaarheid neem af. Die onderdele wat die meeste werk, kry die meeste. Vooruitgang in rolvorming het tot stywer buigings gelei, wat beteken dat die staal naaste aan die geboë rand meer werk verg as die ou rolvormingsproses. Hoe groter en stywer die draaie, hoe meer staal in die element sal versterk word deur koue bewerking, wat die algehele sterkte van die element verhoog.
Gereelde U-vormige spore het twee draaie, C-stutte het vier draaie. Die vooraf-gemanipuleerde gemodifiseerde W-spruitstuk het 14 buigings wat gerangskik is om die hoeveelheid metaal wat aktief spanning weerstaan, te maksimeer. Die enkele stuk in hierdie opset kan die hele deurraam in die growwe opening van die deurkosyn wees.
Vir baie wye openinge (dws meer as 2 m [7 voet]) of hoë vragte, kan die veelhoek verder versterk word met toepaslike W-vormige insetsels. Dit voeg meer metaal en 14 buigings by, wat die totale aantal buigings in die algehele vorm op 28 te staan bring. Die insetsel word binne die veelhoek geplaas met omgekeerde W's sodat die twee W's saam 'n growwe X-vorm vorm. W se bene dien as dwarsbalke. Hulle het die ontbrekende studs oor die RO geïnstalleer, wat met skroewe in plek gehou is. Dit geld of 'n versterkende insetsel geïnstalleer is of nie.
Die belangrikste voordele van hierdie voorgevormde kop/knipstelsel is spoed, konsekwentheid en verbeterde afwerking. Deur 'n gesertifiseerde voorafvervaardigde lateistelsel te kies, soos een wat deur die International Code of Practice Committee Evaluation Service (ICC-ES) goedgekeur is, kan ontwerpers komponente spesifiseer gebaseer op las- en muurtipe brandbeskermingsvereistes, en vermy om elke werk te ontwerp en detail , wat tyd en hulpbronne bespaar. (ICC-ES, International Codes Committee Evaluation Service, geakkrediteer deur die Standards Council of Canada [SCC]). Hierdie voorafvervaardiging verseker ook dat blinde openinge gebou word soos ontwerp, met konsekwente strukturele deklikheid en kwaliteit, sonder afwykings as gevolg van sny en montering op die perseel.
Installasiekonsekwentheid word ook verbeter aangesien die klampe voorafgeboorde skroefdraadgate het, wat dit makliker maak om lasse te nommer en te plaas met deurstampboute. Elimineer metaaloorvleuelings op mure, verbeter gipsoppervlakvlakheid en voorkom ongelykheid.
Boonop hou sulke stelsels omgewingsvoordele in. In vergelyking met saamgestelde komponente, kan die staalverbruik van eenstuk-spruitstukke met tot 40% verminder word. Aangesien dit nie sweiswerk vereis nie, word die gepaardgaande uitstoot van giftige gasse uitgeskakel.
Breë flensboute Tradisionele stutte word gemaak deur twee of meer stutte saam te voeg (skroef en/of te sweis). Alhoewel hulle kragtig is, kan hulle ook hul eie probleme skep. Hulle is baie makliker om te monteer voor installasie, veral wanneer dit kom by soldering. Dit blokkeer egter toegang tot die stoetgedeelte wat aan die Hollow Metal Frame (HMF) deuropening geheg is.
Een oplossing is om 'n gat in een van die staanders te sny om van binne die regop samestelling aan die raam vas te heg. Dit kan egter inspeksie moeilik maak en bykomende werk verg. Daar is bekend dat inspekteurs daarop aandring om die HMF aan die een helfte van die deurjamb-stoet te heg en dit te inspekteer, en dan die tweede helfte van die dubbele stoetsamestelling in plek te sweis. Dit stop alle werk rondom die deuropening, kan ander werk vertraag, en vereis verhoogde brandbeskerming as gevolg van sweiswerk op die perseel.
Voorafvervaardigde wye skouer studs (spesiaal ontwerp as jamb studs) kan in die plek van stapelbare studs gebruik word, wat aansienlike tyd en materiaal bespaar. Die toegangskwessies wat met die HMF-deuropening geassosieer word, word ook opgelos aangesien die oop C-kant ononderbroke toegang en maklike inspeksie moontlik maak. Die oop C-vorm verskaf ook volle isolasie waar die gekombineerde lateie en deurposte tipies 'n gaping van 102 tot 152 mm (4 tot 6 duim) in isolasie om die deuropening skep.
Verbindings aan die bokant van die muur Nog 'n area van ontwerp wat by innovasie baat gevind het, is die verbinding aan die bokant van die muur na die boonste dek. Die afstand van een vloer na 'n ander kan effens verskil oor tyd as gevolg van variasie in defleksie onder verskillende laai toestande. Vir nie-draende mure moet daar 'n gaping tussen die bokant van die studs en die paneel wees, dit laat die dek toe om af te beweeg sonder om die studs te vergruis. Die platform moet ook kan opbeweeg sonder om die stutte te breek. Die speling is minstens 12,5 mm (½ duim), wat die helfte van die totale reistoleransie van ±12,5 mm is.
Twee tradisionele oplossings oorheers. Een daarvan is om 'n lang baan (50 of 60 mm (2 of 2,5 duim)) aan die dek vas te maak, met die stoetpunte eenvoudig in die baan ingesit, nie vasgemaak nie. Om te verhoed dat die studs draai en hul strukturele waarde verloor, word 'n stukkie koudgewalste kanaal deur 'n gat in die stud op 'n afstand van 150 mm (6 duim) vanaf die bokant van die muur geplaas. verbruiksproses Die proses is nie gewild onder kontrakteurs nie. In 'n poging om hoeke te sny, kan sommige kontrakteurs selfs koudgewalste kanaal laat vaar deur stutte op relings te sit sonder om dit in plek te hou of gelyk te maak. Dit oortree ASTM C 754-standaardpraktyk vir die installering van staalraamlede om skroefdraadprodukte te vervaardig, wat bepaal dat die stutte met skroewe aan die relings vasgemaak moet word. As hierdie afwyking van die ontwerp nie opgespoor word nie, sal dit die kwaliteit van die voltooide muur beïnvloed.
Nog 'n wyd gebruikte oplossing is die dubbelspoorontwerp. Die standaardbaan word bo-op die stutte geplaas en elke stoet word daaraan vasgebout. ’n Tweede, pasgemaakte, breër baan word bo die eerste geplaas en aan die boonste dek gekoppel. Standaard snitte kan op en af gly binne persoonlike bane.
Verskeie oplossings is vir hierdie taak ontwikkel, wat almal gespesialiseerde komponente insluit wat gleufverbindings verskaf. Variasies sluit in die tipe gleufspoor of die tipe gleufklem wat gebruik word om die baan aan die dek vas te maak. Bevestig byvoorbeeld 'n gleufreling aan die onderkant van die dek deur 'n hegmetode wat geskik is vir die spesifieke dekmateriaal. Die gleufskroewe is aan die bokant van die studs vasgemaak (volgens ASTM C 754) sodat die verbinding binne ongeveer 25 mm (1 duim) op en af kan beweeg.
In 'n brandmuur moet sulke drywende verbindings teen brand beskerm word. Onder 'n gegroefde staaldek wat met beton gevul is, moet die brandvertragende materiaal die ongelyke spasie onder die groef kan vul en sy brandbestrydingsfunksie kan behou soos die afstand tussen die bokant van die muur en die dek verander. Die komponente wat vir hierdie las gebruik word, is getoets in ooreenstemming met die nuwe ASTM E 2837-11 (Standaardtoetsmetode vir die bepaling van die brandweerstand van soliede muurkopvoegstelsels wat tussen gegradeerde muurkomponente en nie-gegradeerde horisontale komponente geïnstalleer is). Die standaard is gebaseer op Underwriters Laboratories (UL) 2079, "Fire Testing for Building Connecting Systems".
Die voordeel van die gebruik van 'n toegewyde verbinding aan die bokant van die muur is dat dit gestandaardiseerde, kode-goedgekeurde, brandbestande samestellings kan insluit. 'n Tipiese bou is om die vuurvaste materiaal op die dek te plaas en 'n paar duim bokant die bokant van die mure aan weerskante te hang. Net soos 'n muur vrylik op en af kan gly in 'n mortise fixture, kan dit op en af gly in 'n brand joint. Materiale vir hierdie komponent kan minerale wol, gesementeerde strukturele staal vuurvaste stowwe of gips insluit, wat alleen of in kombinasie gebruik word. Sulke stelsels moet getoets, goedgekeur en gelys word in katalogusse soos Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Gevolgtrekking Standaardisering is die grondslag van alle moderne argitektuur. Ironies genoeg is daar min standaardisering van "standaardpraktyke" wanneer dit kom by koudgevormde staalraamwerk, en innovasies wat daardie tradisies verbreek, is ook standaardmakers.
Die gebruik van hierdie gestandaardiseerde stelsels kan ontwerpers en eienaars beskerm, aansienlike tyd en geld bespaar en terreinveiligheid verbeter. Hulle bring konsekwentheid in konstruksie en is meer geneig om te werk soos bedoel as geboude stelsels. Met 'n kombinasie van ligtheid, volhoubaarheid en bekostigbaarheid, sal CFSF waarskynlik sy aandeel in die konstruksiemark vergroot, wat ongetwyfeld verdere innovasie aanspoor.
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 is 'n bekroonde skrywer en fotograaf wat spesialiseer in die konstruksiebedryf. Hy is die kreatiewe direkteur van Chusid Associates, 'n konsultasiefirma wat bemarking en tegniese dienste aan bouprodukvervaardigers verskaf. Miller kan gekontak word by www.chusid.com.
Merk die blokkie hieronder om jou begeerte te bevestig om by verskeie e-poskommunikasie van Kenilworth Media ingesluit te word (insluitend e-nuusbriewe, digitale tydskrifuitgawes, periodieke opnames en aanbiedings* vir die ingenieurs- en konstruksiebedryf).
*Ons verkoop nie jou e-posadres aan derde partye nie, ons stuur bloot hul aanbiedinge aan jou. Natuurlik het jy altyd die reg om uit te teken van enige kommunikasie wat ons aan jou stuur as jy in die toekoms van plan verander.
Postyd: Jul-07-2023