Didesain oleh Todd Brady dan Stephen H. Miller, rangka CDTC cold-formed (CFSF) (juga dikenal sebagai “light gauge”) pada awalnya merupakan alternatif pengganti kayu, namun setelah puluhan tahun bekerja secara agresif, akhirnya kayu tersebut dapat berfungsi dengan baik. Seperti kayu yang dibuat oleh tukang kayu, tiang dan rel baja dapat dipotong dan digabungkan untuk menciptakan bentuk yang lebih kompleks. Namun hingga saat ini belum ada standarisasi nyata terhadap komponen atau senyawanya. Setiap lubang kasar atau elemen struktur khusus lainnya harus dirinci satu per satu oleh Engineer of Record (EOR). Kontraktor tidak selalu mengikuti rincian spesifik proyek ini, dan mungkin “melakukan sesuatu secara berbeda” untuk jangka waktu yang lama. Meskipun demikian, terdapat perbedaan yang signifikan dalam kualitas perakitan lapangan.
Pada akhirnya, keakraban melahirkan ketidakpuasan, dan ketidakpuasan menginspirasi inovasi. Anggota framing baru (di luar standar C-Studs dan U-Tracks) tidak hanya tersedia menggunakan teknik pembentukan tingkat lanjut, namun juga dapat dipra-rekayasa/disetujui sebelumnya untuk kebutuhan spesifik guna meningkatkan tahap CFSF dalam hal desain dan konstruksi. .
Komponen yang terstandarisasi dan dibuat khusus serta sesuai dengan spesifikasi dapat melakukan banyak tugas secara konsisten, memberikan kinerja yang lebih baik dan lebih andal. Mereka menyederhanakan perincian dan memberikan solusi yang memudahkan kontraktor untuk memasang dengan benar. Mereka juga mempercepat konstruksi dan mempermudah inspeksi, menghemat waktu dan kerumitan. Komponen standar ini juga meningkatkan keselamatan di tempat kerja dengan mengurangi biaya pemotongan, perakitan, penyekrupan, dan pengelasan.
Praktik standar tanpa standar CFSF telah menjadi bagian yang diterima dalam lanskap sehingga sulit membayangkan konstruksi komersial atau perumahan bertingkat tinggi tanpa praktik tersebut. Penerimaan luas ini dicapai dalam waktu yang relatif singkat dan tidak digunakan secara luas hingga akhir Perang Dunia II.
Standar desain CFSF pertama diterbitkan pada tahun 1946 oleh American Iron and Steel Institute (AISI). Versi terbaru, AISI S 200-07 (Standar Amerika Utara untuk Rangka Baja Bentuk Dingin – Umum), kini menjadi standar di Kanada, AS, dan Meksiko.
Standardisasi dasar membuat perbedaan besar dan CFSF menjadi metode konstruksi yang populer, baik yang menahan beban maupun tanpa beban. Manfaatnya antara lain:
Meskipun standar AISI inovatif, standar ini tidak mengkodifikasi segalanya. Desainer dan kontraktor masih harus banyak memutuskan.
Sistem CFSF didasarkan pada tiang dan rel. Tiang baja, seperti tiang kayu, adalah elemen vertikal. Mereka biasanya membentuk penampang berbentuk C, dengan "atas" dan "bawah" dari C membentuk dimensi sempit dari tiang (flensanya). Pemandu adalah elemen rangka horizontal (ambang batas dan ambang pintu), berbentuk U untuk menampung rak. Ukuran rak biasanya serupa dengan kayu nominal “2×”: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ inci) adalah “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 disebut sebagai “rak” dan dimensi 89 mm atau 140 mm disebut sebagai “web”, meminjam konsep yang umum digunakan pada baja canai panas dan member tipe balok-I serupa. Ukuran lintasan sesuai dengan lebar keseluruhan tiang.
Sampai saat ini, elemen-elemen yang lebih kuat yang dibutuhkan oleh proyek ini harus dirinci oleh EOR dan dirakit di lokasi menggunakan kombinasi tiang dan rel kombo, serta elemen berbentuk C dan U. Konfigurasi pastinya biasanya diberikan kepada kontraktor dan bahkan dalam proyek yang sama bisa sangat bervariasi. Namun, pengalaman CFSF selama puluhan tahun telah membawa pada pengakuan akan keterbatasan bentuk-bentuk dasar ini dan permasalahan yang terkait dengannya.
Misalnya, air dapat terakumulasi di rel bawah dinding tiang ketika tiang dibuka selama konstruksi. Kehadiran serbuk gergaji, kertas, atau bahan organik lainnya dapat menyebabkan jamur atau masalah terkait kelembapan lainnya, termasuk kerusakan dinding kering atau menarik hama di balik pagar. Masalah serupa dapat terjadi jika air merembes ke dalam dinding jadi dan terkumpul akibat kondensasi, kebocoran, atau tumpahan.
Salah satu solusinya adalah membuat jalan khusus dengan lubang yang dibor untuk drainase. Desain stud yang ditingkatkan juga sedang dalam pengembangan. Mereka menampilkan fitur-fitur inovatif seperti rusuk yang ditempatkan secara strategis yang lentur pada penampang untuk menambah kekakuan. Permukaan stud yang bertekstur mencegah sekrup “bergerak”, sehingga menghasilkan sambungan yang lebih bersih dan hasil akhir yang lebih seragam. Peningkatan kecil ini, dikalikan dengan puluhan ribu lonjakan, dapat berdampak besar pada sebuah proyek.
Melampaui tiang dan rel Tiang dan rel tradisional sering kali cukup untuk dinding sederhana tanpa lubang kasar. Beban dapat mencakup berat dinding itu sendiri, hasil akhir dan perlengkapan di atasnya, berat angin, dan untuk beberapa dinding juga mencakup beban permanen dan sementara dari atap atau lantai di atasnya. Beban-beban ini disalurkan dari rel atas ke kolom, ke rel bawah, dan dari sana ke pondasi atau bagian bangunan atas lainnya (misalnya dek beton atau kolom dan balok baja struktural).
Jika terdapat bukaan kasar (RO) pada dinding (seperti pintu, jendela, atau saluran HVAC besar), beban dari atas bukaan harus dipindahkan ke sekelilingnya. Lintel harus cukup kuat untuk menopang beban dari satu atau lebih tiang (dan dinding kering yang terpasang) di atas ambang pintu dan memindahkannya ke tiang kusen (bagian vertikal RO).
Demikian pula tiang kusen pintu harus didesain mampu memikul beban lebih besar dibandingkan tiang biasa. Misalnya, pada ruang interior, bukaan harus cukup kuat untuk menopang berat dinding kering di atas bukaan tersebut (yaitu, 29 kg/m2 [6 lbs per kaki persegi] [satu lapis 16 mm (5/8 inci) per jam dinding.) per sisi plesteran] atau 54 kg/m2 [11 pon per kaki persegi] untuk dinding struktural dua jam [dua lapis plester 16 mm per sisi]), ditambah beban gempa dan biasanya berat plester pintu dan operasi inersianya. Pada lokasi luar, bukaan harus mampu menahan angin, gempa bumi dan beban serupa.
Dalam desain CFSF tradisional, tiang tajuk dan ambang dibuat di lokasi dengan menggabungkan bilah dan rel standar menjadi unit yang lebih kuat. Manifold osmosis balik yang khas, yang dikenal sebagai manifold kaset, dibuat dengan mengencangkan dan/atau mengelas lima bagian menjadi satu. Dua tiang diapit oleh dua rel, dan rel ketiga dipasang di bagian atas dengan lubang menghadap ke atas untuk menempatkan tiang di atas lubang (Gambar 1). Jenis sambungan kotak lainnya hanya terdiri dari empat bagian: dua tiang dan dua pemandu. Yang lainnya terdiri dari tiga bagian – dua trek dan jepit rambut. Metode produksi yang tepat untuk komponen-komponen ini tidak terstandarisasi, namun berbeda-beda antara kontraktor dan bahkan pekerja.
Meskipun produksi kombinatorial dapat menimbulkan sejumlah masalah, produksi kombinatorial telah terbukti baik dalam industri. Biaya tahap rekayasa tinggi karena tidak ada standar, sehingga bukaan kasar harus dirancang dan diselesaikan secara individual. Memotong dan merakit komponen-komponen padat karya ini di lokasi juga menambah biaya, membuang bahan, meningkatkan limbah lokasi, dan meningkatkan risiko keselamatan lokasi. Selain itu, hal ini menimbulkan masalah kualitas dan konsistensi yang harus menjadi perhatian khusus bagi desainer profesional. Hal ini cenderung mengurangi konsistensi, kualitas, dan keandalan rangka, dan juga dapat memengaruhi kualitas lapisan akhir drywall. (Lihat “Sambungan Buruk” untuk contoh masalah ini.)
Sistem sambungan Memasang sambungan modular ke rak juga dapat menyebabkan masalah estetika. Tumpang tindih logam dengan logam yang disebabkan oleh tab pada manifold modular dapat mempengaruhi lapisan dinding. Drywall interior atau pelapis eksterior tidak boleh diletakkan rata di atas lembaran logam tempat kepala sekrup menonjol. Permukaan dinding yang meninggi dapat menyebabkan hasil akhir yang tidak rata dan memerlukan perbaikan tambahan untuk menyembunyikannya.
Salah satu solusi untuk masalah penyambungan adalah dengan menggunakan klem yang sudah jadi, mengencangkannya pada tiang kusen dan mengoordinasikan sambungannya. Pendekatan ini menstandarkan koneksi dan menghilangkan inkonsistensi yang disebabkan oleh fabrikasi di lokasi. Penjepit menghilangkan tumpang tindih logam dan kepala sekrup yang menonjol di dinding, sehingga meningkatkan hasil akhir dinding. Hal ini juga dapat memotong setengah biaya tenaga kerja instalasi. Sebelumnya, seorang pekerja harus menahan header sementara yang lain mengencangkannya pada tempatnya. Dalam sistem klip, pekerja memasang klip dan kemudian memasang konektor ke klip. Penjepit ini biasanya diproduksi sebagai bagian dari sistem pemasangan prefabrikasi.
Alasan pembuatan manifold dari beberapa potongan logam bengkok adalah untuk memberikan sesuatu yang lebih kuat dari satu track untuk menopang dinding di atas bukaan. Karena pembengkokan membuat logam menjadi kaku untuk mencegah pembengkokan, sehingga secara efektif membentuk sinar mikro pada bidang elemen yang lebih besar, hasil yang sama dapat dicapai dengan menggunakan sepotong logam dengan banyak lengkungan.
Prinsip ini mudah dipahami dengan memegang selembar kertas dengan tangan sedikit terentang. Pertama, kertas terlipat di tengah dan diselipkan. Namun, jika dilipat satu kali sepanjang panjangnya lalu dibuka gulungannya (sehingga kertas membentuk saluran berbentuk V), kecil kemungkinannya untuk bengkok dan jatuh. Semakin banyak lipatan yang dibuat maka akan semakin kaku (dalam batas tertentu).
Teknik pembengkokan berganda memanfaatkan efek ini dengan menambahkan tumpukan alur, saluran, dan loop ke bentuk keseluruhan. “Perhitungan Kekuatan Langsung” – metode analisis praktis baru dengan bantuan komputer – menggantikan “Perhitungan Lebar Efektif” tradisional dan memungkinkan bentuk sederhana diubah menjadi konfigurasi yang sesuai dan lebih efisien untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dari baja. Tren ini dapat dilihat di banyak sistem CFSF. Bentuk-bentuk ini, terutama bila menggunakan baja yang lebih kuat (390 MPa (57 psi) dibandingkan standar industri sebelumnya sebesar 250 MPa (36 psi)), dapat meningkatkan kinerja elemen secara keseluruhan tanpa kompromi dalam ukuran, berat, atau ketebalan. menjadi. telah terjadi perubahan.
Dalam kasus baja cold-formed, ada faktor lain yang berperan. Pengerjaan baja dingin, seperti pembengkokan, mengubah sifat baja itu sendiri. Kekuatan luluh dan kekuatan tarik bagian baja yang diproses meningkat, tetapi keuletannya menurun. Bagian-bagian yang paling berhasil akan mendapat hasil maksimal. Kemajuan dalam pembentukan gulungan menghasilkan lengkungan yang lebih rapat, yang berarti bahwa baja yang paling dekat dengan tepi lengkung memerlukan lebih banyak pekerjaan dibandingkan proses pembentukan gulungan yang lama. Semakin besar dan rapat tikungannya, semakin banyak baja dalam elemen yang akan diperkuat dengan pengerjaan dingin, sehingga meningkatkan kekuatan elemen secara keseluruhan.
Trek berbentuk U biasa memiliki dua tikungan, sedangkan trek C memiliki empat tikungan. Manifold W yang telah dimodifikasi dan telah direkayasa sebelumnya memiliki 14 tikungan yang diatur untuk memaksimalkan jumlah logam yang secara aktif menahan tekanan. Bagian tunggal dalam konfigurasi ini dapat berupa seluruh kusen pintu pada bukaan kasar kusen pintu.
Untuk bukaan yang sangat lebar (yaitu lebih dari 2 m [7 kaki]) atau beban tinggi, poligon dapat diperkuat lebih lanjut dengan sisipan berbentuk W yang sesuai. Ia menambahkan lebih banyak logam dan 14 tikungan, sehingga jumlah total tikungan pada bentuk keseluruhan menjadi 28. Sisipan ditempatkan di dalam poligon dengan W terbalik sehingga kedua W bersama-sama membentuk bentuk X yang kasar. Kaki W berfungsi sebagai palang. Mereka memasang tiang yang hilang di atas RO, yang ditahan dengan sekrup. Hal ini berlaku baik sisipan penguat dipasang atau tidak.
Manfaat utama dari sistem head/klip yang telah dibentuk sebelumnya ini adalah kecepatan, konsistensi, dan hasil akhir yang lebih baik. Dengan memilih sistem ambang pintu prefabrikasi bersertifikat, seperti yang disetujui oleh Layanan Evaluasi Komite Praktik Internasional (ICC-ES), perancang dapat menentukan komponen berdasarkan persyaratan proteksi kebakaran jenis beban dan dinding, dan menghindari keharusan merancang dan merinci setiap pekerjaan. , menghemat waktu dan sumber daya. (ICC-ES, Layanan Evaluasi Komite Kode Internasional, diakreditasi oleh Dewan Standar Kanada [SCC]). Prefabrikasi ini juga memastikan bahwa bukaan buta dibuat sesuai desain, dengan kesehatan dan kualitas struktural yang konsisten, tanpa penyimpangan akibat pemotongan dan perakitan di lokasi.
Konsistensi pemasangan juga ditingkatkan karena klem memiliki lubang berulir yang telah dibor sebelumnya, sehingga memudahkan penomoran dan penempatan sambungan dengan tiang kusen. Menghilangkan tumpang tindih logam pada dinding, meningkatkan kerataan permukaan drywall dan mencegah ketidakrataan.
Selain itu, sistem seperti ini mempunyai manfaat bagi lingkungan. Dibandingkan dengan komponen komposit, konsumsi baja pada manifold satu bagian dapat dikurangi hingga 40%. Karena tidak memerlukan pengelasan, emisi gas beracun yang menyertainya dapat dihilangkan.
Kancing Flange Lebar Kancing tradisional dibuat dengan menggabungkan (menyekrup dan/atau mengelas) dua atau lebih kancing. Meski kuat, mereka juga bisa menciptakan masalahnya sendiri. Mereka jauh lebih mudah untuk dirakit sebelum pemasangan, terutama saat menyolder. Namun, hal ini menghalangi akses ke bagian tiang yang terpasang pada pintu Hollow Metal Frame (HMF).
Salah satu solusinya adalah dengan membuat lubang di salah satu tiang tegak untuk dipasang ke bingkai dari dalam rakitan tegak. Namun, hal ini dapat mempersulit pemeriksaan dan memerlukan pekerjaan tambahan. Inspektur diketahui bersikeras untuk memasang HMF ke separuh tiang kusen pintu dan memeriksanya, kemudian mengelas bagian kedua dari rakitan tiang ganda ke tempatnya. Hal ini menghentikan semua pekerjaan di sekitar pintu, dapat menunda pekerjaan lain, dan memerlukan perlindungan kebakaran yang lebih baik karena pengelasan di lokasi.
Kancing bahu lebar prefabrikasi (dirancang khusus sebagai tiang kusen) dapat digunakan sebagai pengganti tiang yang dapat ditumpuk, sehingga menghemat banyak waktu dan bahan. Masalah akses yang terkait dengan pintu HMF juga teratasi karena sisi C yang terbuka memungkinkan akses tanpa gangguan dan kemudahan pemeriksaan. Bentuk C terbuka juga menyediakan isolasi penuh di mana gabungan ambang pintu dan tiang kusen biasanya menciptakan celah isolasi 102 hingga 152 mm (4 hingga 6 inci) di sekitar pintu.
Sambungan di bagian atas tembok Area desain lain yang mendapat manfaat dari inovasi adalah sambungan di bagian atas tembok ke dek atas. Jarak dari satu lantai ke lantai lainnya mungkin sedikit berbeda seiring waktu karena variasi defleksi dek pada kondisi pembebanan yang berbeda. Untuk dinding yang tidak menahan beban, harus ada celah antara bagian atas tiang dan panel, hal ini memungkinkan dek bergerak ke bawah tanpa menghancurkan tiang. Platformnya juga harus bisa bergerak ke atas tanpa mematahkan tiangnya. Jarak bebasnya setidaknya 12,5 mm (½ in.), yang merupakan setengah dari total toleransi gerak ±12,5 mm.
Dua solusi tradisional mendominasi. Salah satunya adalah dengan memasang track yang panjang (50 atau 60 mm (2 atau 2,5 in)) ke dek, dengan ujung tiang hanya dimasukkan ke dalam track, tidak diamankan. Untuk mencegah tiang terpuntir dan kehilangan nilai strukturalnya, sepotong saluran canai dingin dimasukkan melalui lubang pada tiang pada jarak 150 mm (6 inci) dari atas dinding. proses yang memakan waktu Proses ini tidak populer di kalangan kontraktor. Dalam upaya untuk mengambil jalan pintas, beberapa kontraktor bahkan mungkin tidak menggunakan saluran canai dingin dengan memasang tiang pada rel tanpa ada cara untuk menahannya atau meratakannya. Hal ini melanggar Praktik Standar ASTM C 754 untuk Memasang Anggota Rangka Baja untuk Menghasilkan Produk Drywall Berulir, yang menyatakan bahwa stud harus dipasang ke rel dengan sekrup. Jika penyimpangan dari desain ini tidak terdeteksi, maka akan mempengaruhi kualitas hasil akhir dinding.
Solusi lain yang banyak digunakan adalah desain jalur ganda. Track standar ditempatkan di atas stud dan masing-masing stud dibaut ke sana. Jalur kedua yang dibuat khusus dan lebih lebar ditempatkan di atas jalur pertama dan dihubungkan ke dek atas. Trek standar dapat digeser ke atas dan ke bawah di dalam trek khusus.
Beberapa solusi telah dikembangkan untuk tugas ini, yang semuanya mencakup komponen khusus yang menyediakan koneksi slotted. Variasinya mencakup jenis lintasan berlubang atau jenis klip berlubang yang digunakan untuk memasang lintasan ke dek. Misalnya, kencangkan rel berlubang ke bagian bawah geladak menggunakan metode pengikatan yang sesuai untuk bahan geladak tertentu. Sekrup berlubang dipasang ke bagian atas stud (menurut ASTM C 754) sehingga sambungan dapat bergerak ke atas dan ke bawah dalam jarak sekitar 25 mm (1 inci).
Dalam firewall, koneksi mengambang seperti itu harus dilindungi dari kebakaran. Di bawah dek baja beralur yang diisi beton, material tahan api harus mampu mengisi ruang yang tidak rata di bawah alur dan mempertahankan fungsi pemadam kebakarannya seiring dengan perubahan jarak antara bagian atas dinding dan dek. Komponen yang digunakan untuk sambungan ini telah diuji sesuai dengan ASTM E 2837-11 yang baru (Metode Uji Standar untuk Menentukan Ketahanan Api Sistem Sambungan Kepala Dinding Padat yang Dipasang Antara Komponen Dinding Berperingkat dan Komponen Horisontal Tidak Berperingkat). Standar ini didasarkan pada Underwriters Laboratories (UL) 2079, “Pengujian Kebakaran untuk Sistem Penghubung Gedung”.
Keuntungan menggunakan sambungan khusus di bagian atas dinding adalah dapat mencakup rakitan tahan api yang terstandarisasi dan disetujui kode. Bentuk khasnya adalah menempatkan bahan tahan api di dek dan menggantung beberapa inci di atas bagian atas dinding di kedua sisinya. Sama seperti dinding yang dapat meluncur ke atas dan ke bawah dengan bebas dalam perlengkapan tanggam, dinding juga dapat meluncur ke atas dan ke bawah dalam sambungan api. Bahan untuk komponen ini dapat mencakup wol mineral, baja struktural tahan api yang disemen, atau dinding kering, digunakan sendiri atau dalam kombinasi. Sistem tersebut harus diuji, disetujui dan dicantumkan dalam katalog seperti Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Kesimpulan Standardisasi adalah fondasi dari semua arsitektur modern. Ironisnya, hanya ada sedikit standarisasi “praktik standar” terkait rangka baja cold-formed, dan inovasi yang melanggar tradisi tersebut juga merupakan pembuat standar.
Penggunaan sistem standar ini dapat melindungi perancang dan pemilik, menghemat banyak waktu dan uang, serta meningkatkan keamanan lokasi. Sistem ini memberikan konsistensi pada konstruksi dan lebih mungkin berfungsi sebagaimana mestinya dibandingkan sistem yang dibangun. Dengan kombinasi bobot yang ringan, keberlanjutan, dan harga yang terjangkau, CFSF kemungkinan akan meningkatkan pangsa pasar konstruksinya, sehingga tentunya akan memacu inovasi lebih lanjut.
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 adalah penulis dan fotografer pemenang penghargaan yang berspesialisasi dalam industri konstruksi. Dia adalah direktur kreatif Chusid Associates, sebuah perusahaan konsultan yang menyediakan layanan pemasaran dan teknis kepada produsen produk bangunan. Miller dapat dihubungi di www.chusid.com.
Centang kotak di bawah untuk mengonfirmasi keinginan Anda untuk disertakan dalam berbagai komunikasi email dari Kenilworth Media (termasuk buletin elektronik, terbitan majalah digital, survei berkala, dan penawaran* untuk industri teknik dan konstruksi).
*Kami tidak menjual alamat email Anda kepada pihak ketiga, kami hanya meneruskan penawaran mereka kepada Anda. Tentu saja, Anda selalu berhak berhenti berlangganan komunikasi apa pun yang kami kirimkan kepada Anda jika Anda berubah pikiran di kemudian hari.
Waktu posting: 07-Jul-2023