Cuncepitu da Todd Brady è Stephen H. Miller, u quadru CDTC (CFSF) (cunnisciutu ancu com'è "light gauge") era urigginariamente una alternativa à u legnu, ma dopu à decennii di travagliu aggressivu, hà finalmente ghjucatu a so parte. Cum'è u legnu finitu di carpinteria, i posti d'acciaio è e piste ponu esse tagliati è cumminati per creà forme più cumplesse. In ogni casu, finu à pocu tempu ùn ci hè statu una vera standardizazione di cumpunenti o cumposti. Ogni foru ruvida o altru elementu strutturale speciale deve esse dettagliatu individualmente da un Ingegnere di Record (EOR). I Cuntratturi ùn seguitanu micca sempre questi dettagli specifichi di u prugettu, è ponu "fate e cose in modu diversu" per un bellu pezzu. Malgradu questu, ci sò differenzi significati in a qualità di l'assemblea di u campu.
In ultimamente, a familiarità genera insatisfazione, è l'insatisfazione inspira l'innuvazione. I novi membri di framing (oltre i C-Studs è U-Tracks standard) ùn sò micca solu dispunibili cù tecniche avanzate di formatura, ma ponu ancu esse pre-ingegneria / pre-appruvatu per bisogni specifichi per migliurà a tappa CFSF in termini di cuncepimentu è di custruzzione. .
Cumpunenti standardizati, custruiti apposta chì cunformanu à e specificazioni ponu realizà parechje attività in una manera coherente, furnisce un rendimentu megliu è più affidabile. Simplificanu i dettagli è furnisce una soluzione chì hè più faciule per i cuntratturi per installà currettamente. Acceleranu ancu a custruzzione è facenu più faciule l'ispezioni, risparmiendu tempu è fastidiu. Questi cumpunenti standardizati migliurà ancu a sicurezza di u travagliu riducendu i costi di taglio, assemblaggio, avvitatura è saldatura.
A pratica standard senza standard CFSF hè diventata una parte tale accettata di u paisaghju chì hè difficiule d'imaginà a custruzzione residenziale cummerciale o alta senza ellu. Questa accettazione generalizata hè stata ottenuta in un periudu di tempu relativamente cortu è ùn hè stata largamente utilizata finu à a fine di a Siconda Guerra Munniali.
U primu standard di cuncepimentu CFSF hè statu publicatu in u 1946 da l'American Iron and Steel Institute (AISI). L'ultima versione, AISI S 200-07 (North American Standard for Cold Formed Steel Framing - General), hè avà u standard in Canada, USA è Messicu.
A standardizazione di basa hà fattu una grande diferenza è CFSF hè diventatu un metudu di custruzzione populari, sia chì eranu carichi o non-portanti. I so benefici includenu:
Cum'è l'innovatore hè u standard AISI, ùn codifica micca tuttu. I disegnatori è i cuntratturi anu sempre assai da decide.
U sistema CFSF hè basatu annantu à studs è rails. I posti d'acciaio, cum'è i posti di lignu, sò elementi verticali. Di solitu formanu una sezione trasversale in forma di C, cù a "cima" è "in fondu" di a C formanu a dimensione stretta di u stud (a so flange). Guides sò elementi di cornice horizontale (soglie è lintelli), chì anu una forma di U per allughjà rack. E dimensioni di u rack sò generalmente simili à u lumber nominale "2×": 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ inches) hè "2 x 4" è 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ inch) hè uguali à "2 × 6". In questi esempi, a dimensione di 41 mm hè riferita cum'è "scaffale" è a dimensione di 89 mm o 140 mm hè chjamata "web", cuncetti di prestitu familiari da l'acciaio laminatu à caldu è membri simili di tippu I. A dimensione di a pista currisponde à a larghezza generale di u stud.
Finu à pocu tempu, l'elementi più forti richiesti da u prugettu anu da esse detallati da EOR è assemblati in situ cù una cumminazione di studs combo è rails, è ancu elementi in forma di C è U. A cunfigurazione esatta hè generalmente furnita à u cuntrattu è ancu in u stessu prughjettu pò varià assai. Tuttavia, i decennii di sperienza di CFSF anu purtatu à a ricunniscenza di e limitazioni di sti formi basi è i prublemi assuciati cun elli.
Per esempiu, l'acqua pò accumulà in u rail di fondu di un muru stud quandu u stud hè apertu durante a custruzzione. A prisenza di serratura, carta, o altri materiali urgànichi pò causà muffa o altri prublemi legati à l'umidità, cumpresa a deteriorazione di u seccu o l'attrazione di pesti daretu à e fence. Un prublema simili pò accade si l'acqua si filtra in i muri finiti è si raccoglie da a condensazione, perdite, o spills.
Una soluzione hè una passerella speciale cù buchi perforati per u drenaje. I disinni di stud mejorati sò ancu in sviluppu. Disponenu di caratteristiche innovatori cum'è nervature strategicamente piazzate chì si flexionanu in a sezione trasversale per una rigidità aghjuntu. A superficia texturizzata di u stud impedisce à u vitu di "muvimenti", risultatu in una cunnessione più pulita è un finitu più uniforme. Queste migliure minuscule, multiplicate da decine di millaie di picchi, ponu avè un impattu enormu in un prughjettu.
Andendu oltre i studs and rails I studs è i rails tradiziunali sò spessu abbastanza per pareti simplici senza buchi ruvidi. I carichi ponu include u pesu di u muru stessu, i finiti è l'equipaggiu nantu à questu, u pesu di u ventu, è per certi muri includenu ancu carichi permanenti è tempurane da u tettu o u pianu sopra. Sti carichi sò trasmessi da u rail superiore à i culonni, à u rail di fondu, è da quì à a fundazione o à l'altri parti di a superstruttura (per esempiu, ponte di cimentu o colonne è travi di acciaio strutturale).
Se ci hè una apertura grossa (RO) in u muru (cum'è una porta, una finestra, o un grande duct HVAC), a carica da sopra à l'apertura deve esse trasferita intornu. U lintel deve esse abbastanza forte per sustene a carica da unu o più chjamati studs (è u drywall attaccatu) sopra à u lintel è trasfiriu à i studs jamb (ro membri verticali).
In listessu modu, i posti di a porta di a porta deve esse pensati per purtà una carica più grande di i posti regulari. Per esempiu, in spazii interni, l'apertura deve esse abbastanza forte per sustene u pesu di u seccu sopra l'apertura (vale à dì, 29 kg/m2 [6 lbs per foot square] [una capa di 16 mm (5/8 inch) per ora di muru.) per latu di gesso] o 54 kg/m2 [11 liri per piede quadratu] per un muru strutturale di duie ore [duie strati di 16 mm di gesso per latu]), più a carica sismica è tipicamente u pesu di u muru. porta è u so funziunamentu inerziale. In i lochi esterni, l'apertura deve esse capace di sustene u ventu, u terrimotu è carichi simili.
In u disignu tradiziunale CFSF, l'intestazione è i posti di u sill sò fatti in situ cumminendu slats standard è rails in una unità più forte. Un manifold tipicu d'osmosi inversa, cunnisciutu cum'è un manifold di cassette, hè fattu da vite è / o saldatura di cinque pezzi. Dui posti sò affiancati da dui rails, è un terzu rail hè attaccatu à a cima cù u pirtusu di fronte à pusà u postu sopra à u burcu (Figura 1). Un altru tipu di box joint hè custituitu da solu quattru parti: dui studs è dui guide. L'altru hè custituitu di trè parte - duie piste è un hairpin. I metudi di produzzione esatti per questi cumpunenti ùn sò micca standardizati, ma varienu trà i cuntratturi è ancu i travagliadori.
Ancu s'è a pruduzzione cumminatoria pò causà una quantità di prublemi, hà pruvatu bè in l'industria. U costu di a fase di l'ingegneria era altu perchè ùn ci era micca standard, cusì l'apertura grossa duvia esse cuncepita è finalizzata individualmente. Tagliate è assemblee sti cumpunenti intensivi di travagliu in u situ aghjunghjenu ancu i costi, i rifiuti di materiali, aumentanu i rifiuti di u situ, è aumenta i risichi di sicurezza di u situ. Inoltre, crea prublemi di qualità è coerenza chì i diseggiani prufessiunali anu da esse particularmente preoccupati. Questu tende à riduce a cunsistenza, a qualità è l'affidabilità di u quadru, è pò ancu influenzà a qualità di a finitura di drywall. (Vede "Bad Connection" per esempi di questi prublemi.)
Sistemi di cunnessione Attaccà e cunnessione modulari à i rack pò ancu causà prublemi estetici. A superposizione di metallu à metallu causata da tabulazioni nantu à u manifold modulare pò influenzà a finitura di u muru. Nisun muru seccu internu o rivestimentu esterno ùn deve esse chjappu nantu à a foglia di metallu da quale e teste di viti sporgenu. A superficia di u muru elevatu pò causà finiture irregolari notevuli è necessitanu un travagliu currettivu supplementu per ammuccià.
Una solu suluzione à u prublema di cunnessione hè di utilizà clamps ready-made, appiccicate à i posti di u jamb è coordinate e articuli. Stu approcciu standardizeghja e cunnessione è elimina inconsistenzi causati da a fabricazione in situ. A pinza elimina a sovrapposizione di metalli è i teste di viti sporgenti nantu à u muru, migliurà a finitura di u muru. Puderà ancu tagliate i costi di u travagliu di l'installazione à a mità. Nanzu, un travagliadore avia da mantene u livellu di l'intestazione mentre un altru l'avvitava in u locu. In un sistema di clip, un travagliadore stalla i clips è poi snaps i connettori nantu à i clips. Questa pinza hè generalmente fabbricata cum'è parte di un sistema di raccordamentu prefabbricatu.
U mutivu di fà manifolds da parechji pezzi di metallu curvatu hè di furnisce qualcosa più forte chì un unicu pezzu di pista per sustene u muru sopra l'apertura. Siccomu a curvatura stiffens u metallu per prevene a deformazione, furmendu in modu efficace microbeams in u pianu più grande di l'elementu, u listessu risultatu pò esse ottinutu cù un unicu pezzu di metallu cù parechje curve.
Stu principiu hè faciule da capisce tenendu un fogliu di carta in mani ligeramente stese. Prima, a carta si plega in u mità è si slip. In ogni casu, s'ellu hè plegatu una volta longu à a so lunghezza è poi unrolled (per chì u paper forma un canale in forma di V), hè menu prubabile di piegà è cascà. Più volte fate, u più rigidu serà (in certi limiti).
A tecnica di curvatura multipla sfrutta stu effettu aghjunghjendu groove, canali è loops impilati à a forma generale. "Calculazione di Forza Diretta" - un novu metudu praticu di analisi assistitu da computer - hà rimpiazzatu u tradiziunale "Calculu di Larghezza Effettiva" è hà permessu di cunvertisce forme simplici in cunfigurazioni appropritate è più efficaci per ottene risultati megliu da l'acciaio. Sta tendenza pò esse vistu in parechji sistemi CFSF. Queste forme, soprattuttu quandu si usanu acciai più forti (390 MPa (57 psi) invece di u standard di l'industria precedente di 250 MPa (36 psi)), ponu migliurà a prestazione generale di l'elementu senza alcunu cumprumissu in dimensione, pesu o spessore. diventa. ci sò stati cambiamenti.
In u casu di l'azzaru furmatu à friddu, un altru fattore entra in ghjocu. U travagliu à friddu di l'azzaru, cum'è a curvatura, cambia e proprietà di l'azzaru stessu. A forza di rendiment è a forza di trazione di a parte processata di l'azzaru aumentanu, ma a duttilità diminuisce. E parti chì travaglianu più sò più. L'avanzati in u roll forming anu risultatu in curve più strette, chì significheghja chì l'acciaio più vicinu à u bordu curvatu richiede più travagliu di u vechju prucessu di formatura di rollu. U più grande è più strettu i curve, u più azzaru in l'elementu serà rinfurzatu da u travagliu friddu, aumentendu a forza generale di l'elementu.
I binari regulari in forma di U anu duie curve, i C-studs anu quattru curve. U manifold W modificatu pre-ingegneria hà 14 curve disposti per maximizà a quantità di metallu chì resiste attivamente à u stress. U pezzu unicu in questa cunfigurazione pò esse u quadru di a porta sanu in l'apertura grossa di u quadru di a porta.
Per aperture assai larghe (vale à dì più di 2 m [7 ft]) o carichi elevati, u poligonu pò esse rinfurzatu ancu cù inserti in forma di W appropritati. Aghjunghjite più metalli è 14 curve, purtendu u numeru tutale di curve in a forma generale à 28. L'inserimentu hè situatu in u poligonu cù Ws invertiti per chì i dui W inseme formanu una forma di X aspra. E gambe di W funnu cum'è traverse. Anu stallatu i studs missing over the RO, chì sò stati tenuti in u locu cù viti. Questu hè applicatu sia o micca installatu un insertu di rinforzu.
I vantaghji principali di stu sistema di testa / clip preformatu sò a rapidità, a coerenza è a finitura mejorata. Sceglie un sistema di lintel prefabbricatu certificatu, cum'è quellu appruvatu da u serviziu di valutazione di u Cumitatu di u Codice di Pratica Internaziunale (ICC-ES), i disegnatori ponu specificà cumpunenti basati nantu à i requisiti di prutezzione di u focu di u tipu di carichi è di u muru, è evitendu avè da designà è dettagliu ogni travagliu. , risparmià tempu è risorse. (ICC-ES, International Codes Committee Evaluation Service, accreditatu da u Cunsigliu di Standards of Canada [SCC]). Questa prefabbricazione assicura ancu chì e aperture cieche sò custruite cum'è cuncepitu, cun solidità strutturale è qualità consistente, senza deviazioni dovute à u tagliu è l'assemblea in situ.
A cuerenza di l'installazione hè ancu migliurata cum'è i clamps anu fori filettati pre-perforati, chì facenu più faciule per numerate è mette articulazioni cù studs jamb. Elimina i sovrapposizioni di metalli nantu à i muri, migliurà a planarità di a superficia di u drywall è impedisce l'irregularità.
Inoltre, tali sistemi anu benefici ambientali. In cunfrontu à i cumpunenti cumposti, u cunsumu d'azzaru di manifolds d'un pezzu pò esse ridutta finu à 40%. Siccomu ùn hè micca bisognu di saldatura, l'emissioni accumpagnate di gasi tossichi sò eliminati.
Studs Wide Flange I studs tradiziunali sò fatti unendu (avvitamentu è / o saldatura) dui o più studs. Ancu s'ellu sò putenti, ponu ancu creà i so prublemi. Sò assai più faciuli di assemblà prima di a stallazione, soprattuttu quandu si tratta di saldatura. Tuttavia, questu impedisce l'accessu à a sezione di stud attaccata à a porta di Hollow Metal Frame (HMF).
Una suluzione hè di cutà un pirtusu in unu di i montanti per aghjunghje à u quadru da l'internu di l'assemblea verticale. Tuttavia, questu pò rende l'ispezione difficiule è richiede un travagliu supplementu. L'ispettori sò stati cunnisciuti chì insistenu à appiccà l'HMF à una mità di u stud di u doorjamb è l'inspeccionanu, poi saldanu a seconda mità di l'assemblea di u doppiu stud in u locu. Questu ferma tuttu u travagliu intornu à a porta, pò ritardà altri travaglii, è esige una prutezzione di u focu aumentata per via di a saldatura in situ.
I studs prefabbricati di spalla larga (specialmente cuncepiti cum'è studs jamb) ponu esse usatu in u locu di studs stackable, salvendu tempu è materiale significativu. I prublemi d'accessu assuciati cù a porta HMF sò ancu risolti postu chì u latu C apertu permette un accessu ininterrottu è una ispezione faciule. A forma di C aperta furnisce ancu un insulamentu tutale induve l'intruduli cumminati è i posti di jamb creanu tipicamente un intervallu di 102 à 152 mm (4 à 6 inch) in insulazione intornu à a porta.
Cunnessioni in cima di u muru Un altru spaziu di designu chì hà benefiziu di l'innuvazione hè a cunnessione in cima di u muru à u ponte superiore. A distanza da un pianu à l'altru pò varià ligeramente cù u tempu per via di a variazione di a deflessione di u ponte in diverse cundizioni di carica. Per i mura senza carichi, ci deve esse un spaziu trà a cima di i studs è u pannellu, questu permette chì a piattaforma si move senza sfracicà i studs. A piattaforma deve ancu esse capace di muvimenti senza rompe i studs. U spaziu hè almenu 12,5 mm (½ in.), chì hè a mità di a tolleranza di viaghju tutale di ± 12,5 mm.
Dui suluzioni tradiziunali dominanu. Unu hè di attaccà una pista longa (50 o 60 mm (2 o 2,5 in)) à u ponte, cù i stud tips inseriti solu in a pista, micca assicurati. Per impediscenu chì i studs si torcenu è perde u so valore strutturale, un pezzu di canale friddu hè inseritu per un pirtusu in u stud à una distanza di 150 mm (6 inches) da a cima di u muru. prucessu di cunsumu U prucessu ùn hè pupulare cù i cuntratturi. In un sforzu di taglià i cantoni, certi cuntratturi ponu ancu rinunzià u canali laminati à friddu mettendu studs in rails senza mezzu di mantene in u locu o di livellà. Questu viola ASTM C 754 Standard Practice per l'installazione di membri di l'armatura d'acciaio per a produzzione di prudutti filettati di drywall, chì dice chì i perni deve esse attaccati à i rails cù viti. Se sta deviazione da u disignu ùn hè micca rilevatu, affettarà a qualità di u muru finitu.
Un'altra suluzione largamente usata hè u disignu di doppia pista. A pista standard hè posta in cima di i studs è ogni stud hè bolted à questu. Una seconda pista più larga, customizata, hè posta sopra u primu è cunnessu à u ponte superiore. E piste standard ponu scorri in su è in giù in tracce persunalizate.
Diversi suluzioni sò stati sviluppati per questu compitu, tutti chì includenu cumpunenti specializati chì furniscenu cunnessione slotted. E variazioni includenu u tipu di traccia slotted o u tipu di clip slotted utilizatu per attaccà a pista à u ponte. Per esempiu, assicuratevi un rail slotted à a parte sottu di u ponte cù un metudu di fissazione adattatu per u materiale di u ponte particulari. I viti intagliati sò attaccati à a cima di i studs (sicondu ASTM C 754) chì permettenu a cunnessione di muvimenti su è falà in circa 25 mm (1 inch).
In un firewall, tali cunnessione flottante deve esse prutetta da u focu. Sottu un ponte d'acciaio grooved chinu di béton, u materiale retardante di u focu deve esse capaci di riempie u spaziu irregulare sottu à u groove è mantene a so funzione di u focu cum'è a distanza trà a cima di u muru è u ponte cambia. I cumpunenti utilizati per questa articulazione sò stati pruvati in cunfurmità cù a nova ASTM E 2837-11 (Metudu di Test Standard per Determinà a Resistenza à u focu di i Sistemi di Articulazione di Testa di Muru Solidu Installati trà Componenti di Muru Rated è Componenti Orizzontali Non-Rated). U standard hè basatu annantu à Underwriters Laboratories (UL) 2079, "Prova di u focu per i Sistemi di Cunnessione di Edifici".
U vantaghju di utilizà una cunnessione dedicata à a cima di u muru hè chì pò include assemblei standardizati, appruvati da u codice, resistenti à u focu. Una custruzzione tipica hè di mette u refrattariu nantu à u ponte è appiccà uni pochi centimetri sopra a cima di i mura di ogni latu. Cum'è un muru pò sbulicà liberamente in un attellu di mortasa, pò sbulicà in una articulazione di u focu ancu. I materiali per questu cumpunenti ponu include lana minerale, refractariu di l'acciaio strutturale cimentatu, o drywall, utilizatu solu o in cumminazione. Tali sistemi devenu esse pruvati, appruvati è listati in cataloghi cum'è Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Conclusioni A standardizazione hè u fundamentu di tutta l'architettura muderna. Irnicamenti, ci hè pocu standardizazione di "pratica standard" quandu si tratta di framing d'acciaio furmatu à friddu, è l'innuvazioni chì rompenu queste tradizioni sò ancu i pruduttori di standard.
L'usu di sti sistemi standardizati pò prutege i disinfettori è i pruprietarii, risparmià tempu è soldi significativu, è migliurà a sicurità di u situ. Portanu a coerenza à a custruzione è sò più prubabile di travaglià cum'è destinatu cà i sistemi custruiti. Cù una cumminazione di ligerezza, sustenibilità è accessibilità, CFSF hè prubabile di aumentà a so parte di u mercatu di a custruzione, senza dubbitu stimulendu più innuvazione.
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 hè un scrittore premiatu è fotografu specializatu in l'industria di a custruzione. Hè u direttore creativo di Chusid Associates, una sucietà di cunsulenza chì furnisce servizii di marketing è tecnichi à i fabricatori di produtti. Miller pò esse cuntattatu in www.chusid.com.
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Postu tempu: Jul-07-2023