Projetada por Todd Brady e Stephen H. Miller, a estrutura CDTC formada a frio (CFSF) (também conhecida como “medidor de luz”) era originalmente uma alternativa à madeira, mas depois de décadas de trabalho agressivo, finalmente desempenhou seu papel. Assim como a madeira com acabamento de carpintaria, os postes e trilhos de aço podem ser cortados e combinados para criar formas mais complexas. No entanto, até recentemente não houve uma padronização real de componentes ou compostos. Cada furo bruto ou outro elemento estrutural especial deve ser detalhado individualmente por um Engenheiro de Registro (EOR). Os empreiteiros nem sempre seguem estes detalhes específicos do projecto e podem “fazer as coisas de forma diferente” durante muito tempo. Apesar disso, existem diferenças significativas na qualidade da montagem em campo.
Em última análise, a familiaridade gera insatisfação e a insatisfação inspira inovação. Novos membros de estrutura (além dos C-Studs e U-Tracks padrão) não estão apenas disponíveis usando técnicas avançadas de modelagem, mas também podem ser pré-projetados/pré-aprovados para necessidades específicas para melhorar o estágio CFSF em termos de projeto e construção. .
Componentes padronizados e desenvolvidos especificamente em conformidade com as especificações podem executar muitas tarefas de maneira consistente, proporcionando desempenho melhor e mais confiável. Eles simplificam o detalhamento e fornecem uma solução que é mais fácil para os empreiteiros instalarem corretamente. Eles também agilizam a construção e facilitam as inspeções, economizando tempo e complicações. Esses componentes padronizados também melhoram a segurança no local de trabalho, reduzindo os custos de corte, montagem, aparafusamento e soldagem.
A prática padrão sem os padrões CFSF tornou-se uma parte tão aceita da paisagem que é difícil imaginar a construção comercial ou residencial sem ela. Esta aceitação generalizada foi alcançada num período de tempo relativamente curto e não foi amplamente utilizada até o final da Segunda Guerra Mundial.
O primeiro padrão de projeto CFSF foi publicado em 1946 pelo American Iron and Steel Institute (AISI). A versão mais recente, AISI S 200-07 (North American Standard for Cold Formed Steel Framing – General), é agora a norma no Canadá, EUA e México.
A padronização básica fez uma grande diferença e o CFSF tornou-se um método de construção popular, fossem eles estruturais ou não estruturais. Seus benefícios incluem:
Por mais inovador que seja o padrão AISI, ele não codifica tudo. Designers e empreiteiros ainda têm muito que decidir.
O sistema CFSF é baseado em pinos e trilhos. Postes de aço, assim como postes de madeira, são elementos verticais. Eles geralmente formam uma seção transversal em forma de C, com a “parte superior” e a “parte inferior” do C formando a dimensão estreita do pino (seu flange). As guias são elementos horizontais da estrutura (soleiras e lintéis), em formato de U para acomodar as estantes. Os tamanhos dos racks são geralmente semelhantes à madeira nominal “2×”: 41 x 89 mm (1 5/8 x 3 ½ polegadas) é “2 x 4″ e 41 x 140 mm (1 5/8 x 5). ½ polegada) é igual a “2×6″. Nestes exemplos, a dimensão de 41 mm é referida como “prateleira” e a dimensão de 89 mm ou 140 mm é referida como “rede”, tomando emprestados conceitos familiares de aço laminado a quente e membros semelhantes do tipo viga I. O tamanho da pista corresponde à largura total do pino.
Até recentemente, os elementos mais resistentes exigidos pelo projeto tinham que ser detalhados pela EOR e montados no local usando uma combinação de pinos e trilhos, bem como elementos em forma de C e U. A configuração exata geralmente é fornecida ao empreiteiro e mesmo dentro do mesmo projeto pode variar muito. No entanto, as décadas de experiência do CFSF levaram ao reconhecimento das limitações destas formas básicas e dos problemas a elas associados.
Por exemplo, a água pode acumular-se no trilho inferior de uma parede de vigas quando a viga é aberta durante a construção. A presença de serragem, papel ou outros materiais orgânicos pode causar mofo ou outros problemas relacionados à umidade, incluindo a deterioração do drywall ou a atração de pragas atrás das cercas. Um problema semelhante pode ocorrer se a água penetrar nas paredes acabadas e se acumular devido à condensação, vazamentos ou derramamentos.
Uma solução é uma passarela especial com furos para drenagem. Projetos aprimorados de pinos também estão em desenvolvimento. Eles apresentam recursos inovadores, como nervuras estrategicamente posicionadas que flexionam na seção transversal para maior rigidez. A superfície texturizada do pino evita que o parafuso “se mova”, resultando em uma conexão mais limpa e um acabamento mais uniforme. Estas pequenas melhorias, multiplicadas por dezenas de milhares de picos, podem ter um enorme impacto num projeto.
Indo além de vigas e trilhos As vigas e trilhos tradicionais costumam ser suficientes para paredes simples, sem furos ásperos. As cargas podem incluir o peso da própria parede, os acabamentos e equipamentos nela contidos, o peso do vento e, para algumas paredes, também incluem cargas permanentes e temporárias do telhado ou do piso acima. Estas cargas são transmitidas do trilho superior para os pilares, para o trilho inferior e daí para a fundação ou outras partes da superestrutura (por exemplo, tabuleiro de concreto ou colunas e vigas de aço estrutural).
Se houver uma abertura áspera (RO) na parede (como uma porta, janela ou duto HVAC grande), a carga acima da abertura deverá ser transferida ao redor dela. O lintel deve ser forte o suficiente para suportar a carga de um ou mais pinos (e o drywall anexado) acima do lintel e transferi-la para os pinos do batente (membros verticais RO).
Da mesma forma, os batentes das portas devem ser projetados para suportar uma carga maior do que os postes normais. Por exemplo, em espaços interiores, a abertura deve ser forte o suficiente para suportar o peso do drywall sobre a abertura (ou seja, 29 kg/m2 [6 lbs por pé quadrado] [uma camada de 16 mm (5/8 polegada) por hora de parede.) por lado de gesso] ou 54 kg/m2 [11 libras por pé quadrado] para uma parede estrutural de duas horas [duas camadas de gesso de 16 mm por lado]), mais carga sísmica e normalmente o peso do porta e seu funcionamento inercial. Em locais externos, as aberturas devem ser capazes de resistir a ventos, terremotos e cargas semelhantes.
No design tradicional do CFSF, as cabeceiras e os postes da soleira são feitos no local, combinando ripas e trilhos padrão em uma unidade mais resistente. Um coletor de osmose reversa típico, conhecido como coletor de cassete, é feito aparafusando e/ou soldando cinco peças. Dois postes são flanqueados por dois trilhos, e um terceiro trilho é fixado na parte superior com o furo voltado para cima para colocar o poste acima do furo (Figura 1). Outro tipo de junta de caixa consiste em apenas quatro partes: dois pinos e duas guias. A outra consiste em três partes – duas faixas e um grampo. Os métodos exatos de produção desses componentes não são padronizados, mas variam entre empreiteiros e até mesmo entre trabalhadores.
Embora a produção combinatória possa causar vários problemas, ela tem se mostrado bem na indústria. O custo da fase de engenharia era elevado porque não existiam normas, pelo que as aberturas brutas tinham de ser concebidas e finalizadas individualmente. Cortar e montar estes componentes de mão-de-obra intensiva no local também aumenta os custos, desperdiça materiais, aumenta o desperdício no local e aumenta os riscos de segurança no local. Além disso, cria questões de qualidade e consistência com as quais os designers profissionais devem se preocupar especialmente. Isso tende a reduzir a consistência, qualidade e confiabilidade da moldura e também pode afetar a qualidade do acabamento do drywall. (Consulte “Conexão ruim” para exemplos desses problemas.)
Sistemas de conexão A fixação de conexões modulares em racks também pode causar problemas estéticos. A sobreposição de metal com metal causada por abas no coletor modular pode afetar o acabamento da parede. Nenhum drywall interno ou revestimento externo deve ficar plano sobre a folha de metal da qual as cabeças dos parafusos se projetam. Superfícies de parede elevadas podem causar acabamentos irregulares perceptíveis e exigir trabalho corretivo adicional para ocultá-las.
Uma solução para o problema de conexão é utilizar pinças prontas, fixá-las nos postes do batente e coordenar as juntas. Esta abordagem padroniza as conexões e elimina inconsistências causadas pela fabricação no local. A braçadeira elimina sobreposições metálicas e cabeças de parafusos salientes na parede, melhorando o acabamento da parede. Também pode reduzir pela metade os custos de mão de obra de instalação. Anteriormente, um trabalhador tinha que manter a plataforma nivelada enquanto outro a parafusava no lugar. Em um sistema de clipes, um trabalhador instala os clipes e depois encaixa os conectores nos clipes. Esta braçadeira é geralmente fabricada como parte de um sistema de encaixe pré-fabricado.
A razão para fazer coletores a partir de múltiplas peças de metal dobrado é fornecer algo mais forte do que uma única peça de trilho para apoiar a parede acima da abertura. Como a flexão enrijece o metal para evitar empenamento, formando efetivamente microfeixes no plano maior do elemento, o mesmo resultado pode ser alcançado usando uma única peça de metal com muitas dobras.
Este princípio é fácil de entender segurando uma folha de papel com as mãos ligeiramente estendidas. Primeiro, o papel dobra ao meio e desliza. No entanto, se for dobrado uma vez ao longo do seu comprimento e depois desenrolado (de modo que o papel forme um canal em forma de V), é menos provável que entorte e caia. Quanto mais dobras você fizer, mais rígido ficará (dentro de certos limites).
A técnica de dobra múltipla explora esse efeito adicionando ranhuras, canais e loops empilhados ao formato geral. O “Cálculo de Resistência Direto” – um novo método prático de análise assistido por computador – substituiu o tradicional “Cálculo de Largura Efetiva” e permitiu que formas simples fossem convertidas em configurações apropriadas e mais eficientes para obter melhores resultados do aço. Esta tendência pode ser observada em muitos sistemas CFSF. Esses formatos, especialmente ao usar aço mais resistente (390 MPa (57 psi) em vez do padrão industrial anterior de 250 MPa (36 psi)), podem melhorar o desempenho geral do elemento sem comprometer tamanho, peso ou espessura. tornar-se. houve mudanças.
No caso do aço formado a frio, outro fator entra em jogo. O trabalho a frio do aço, como a flexão, altera as propriedades do próprio aço. A resistência ao escoamento e a resistência à tração da parte processada do aço aumentam, mas a ductilidade diminui. As peças que mais funcionam são as que mais aproveitam. Os avanços na perfilagem resultaram em dobras mais estreitas, o que significa que o aço mais próximo da borda curva requer mais trabalho do que o antigo processo de perfilagem. Quanto maiores e mais apertadas forem as curvas, mais aço no elemento será reforçado pelo trabalho a frio, aumentando a resistência geral do elemento.
Os trilhos regulares em forma de U têm duas curvas, os pinos C têm quatro curvas. O coletor W modificado pré-projetado possui 14 curvas dispostas para maximizar a quantidade de metal que resiste ativamente ao estresse. A peça única nesta configuração pode ser toda a moldura da porta na abertura aproximada da moldura da porta.
Para aberturas muito largas (ou seja, mais de 2 m [7 pés]) ou cargas elevadas, o polígono pode ser ainda mais reforçado com inserções em forma de W apropriadas. Ele adiciona mais metal e 14 dobras, elevando o número total de dobras no formato geral para 28. A inserção é colocada dentro do polígono com Ws invertidos para que os dois Ws juntos formem um formato de X áspero. As pernas de W funcionam como travessas. Eles instalaram os pinos que faltavam sobre o RO, que foram fixados com parafusos. Isto se aplica independentemente de uma inserção de reforço estar instalada ou não.
Os principais benefícios deste sistema de cabeça/clip pré-formado são velocidade, consistência e melhor acabamento. Ao escolher um sistema de lintel pré-fabricado certificado, como um aprovado pelo Serviço de Avaliação do Comitê do Código Internacional de Práticas (ICC-ES), os projetistas podem especificar componentes com base nos requisitos de proteção contra incêndio do tipo de carga e parede, e evitar ter que projetar e detalhar cada trabalho , economizando tempo e recursos. (ICC-ES, Serviço de Avaliação do Comitê de Códigos Internacionais, credenciado pelo Standards Council of Canada [SCC]). Esta pré-fabricação também garante que as aberturas cegas sejam construídas conforme projetado, com solidez estrutural e qualidade consistentes, sem desvios devido ao corte e montagem no local.
A consistência da instalação também é melhorada, pois os grampos possuem furos roscados pré-perfurados, facilitando a numeração e a colocação de juntas com pinos de batente. Elimina sobreposições metálicas nas paredes, melhora o nivelamento da superfície do drywall e evita irregularidades.
Além disso, tais sistemas trazem benefícios ambientais. Comparado aos componentes compósitos, o consumo de aço dos coletores inteiriços pode ser reduzido em até 40%. Como isso não requer soldagem, as emissões de gases tóxicos são eliminadas.
Pinos de Flange Larga Os pinos tradicionais são feitos unindo (parafusando e/ou soldando) dois ou mais pinos. Embora sejam poderosos, eles também podem criar seus próprios problemas. Eles são muito mais fáceis de montar antes da instalação, principalmente quando se trata de soldagem. No entanto, isso bloqueia o acesso à seção de pinos fixada à porta Hollow Metal Frame (HMF).
Uma solução é fazer um furo em um dos montantes para fixá-lo à estrutura por dentro do conjunto do montante. No entanto, isto pode dificultar a inspeção e exigir trabalho adicional. Sabe-se que os inspetores insistem em fixar o HMF a uma metade do pino do batente da porta e inspecioná-lo, depois soldando a segunda metade do conjunto do pino duplo no lugar. Isto interrompe todos os trabalhos ao redor da porta, pode atrasar outros trabalhos e requer maior proteção contra incêndio devido à soldagem no local.
Pinos pré-fabricados de ombros largos (especialmente projetados como pinos de batente) podem ser usados no lugar de pinos empilháveis, economizando tempo e material significativos. Os problemas de acesso associados à porta HMF também são resolvidos, pois o lado C aberto permite acesso ininterrupto e fácil inspeção. O formato em C aberto também fornece isolamento total onde os lintéis combinados e os postes de batente normalmente criam uma lacuna de 102 a 152 mm (4 a 6 polegadas) no isolamento ao redor da porta.
Conexões no topo da parede Outra área do design que se beneficiou com a inovação é a ligação do topo da parede ao convés superior. A distância de um piso a outro pode variar ligeiramente ao longo do tempo devido à variação na deflexão do tabuleiro sob diferentes condições de carga. Para paredes não estruturais, deve haver um espaço entre o topo das vigas e o painel, o que permite que o tabuleiro desça sem esmagar as vigas. A plataforma também deve poder subir sem quebrar as vigas. A folga é de pelo menos 12,5 mm (½ pol.), que é metade da tolerância total de deslocamento de ±12,5 mm.
Duas soluções tradicionais dominam. Uma delas é fixar um trilho longo (50 ou 60 mm (2 ou 2,5 pol.)) ao convés, com as pontas dos pinos simplesmente inseridas no trilho, não fixadas. Para evitar que os pinos se torçam e percam seu valor estrutural, um pedaço de canal laminado a frio é inserido através de um orifício no pino a uma distância de 150 mm (6 polegadas) do topo da parede. processo de consumo O processo não é popular entre os empreiteiros. Em um esforço para economizar, alguns empreiteiros podem até mesmo renunciar aos canais laminados a frio, colocando pinos nos trilhos sem meios de mantê-los no lugar ou nivelá-los. Isso viola a prática padrão ASTM C 754 para instalação de membros de estrutura de aço para produzir produtos de drywall rosqueados, que afirma que os pinos devem ser fixados aos trilhos com parafusos. Se este desvio do projeto não for detectado, afetará a qualidade da parede acabada.
Outra solução amplamente utilizada é o projeto de via dupla. O trilho padrão é colocado no topo dos pinos e cada pino é aparafusado a ele. Uma segunda pista mais larga e personalizada é colocada acima da primeira e conectada ao convés superior. As trilhas padrão podem deslizar para cima e para baixo dentro das trilhas personalizadas.
Várias soluções foram desenvolvidas para esta tarefa, todas incluindo componentes especializados que fornecem conexões ranhuradas. As variações incluem o tipo de trilha com fenda ou o tipo de clipe com fenda usado para prender a trilha ao deck. Por exemplo, prenda um trilho com fenda na parte inferior do convés usando um método de fixação apropriado para o material específico do convés. Os parafusos com fenda são fixados na parte superior dos pinos (de acordo com ASTM C 754), permitindo que a conexão se mova para cima e para baixo em aproximadamente 25 mm (1 polegada).
Em um firewall, essas conexões flutuantes devem ser protegidas contra incêndio. Abaixo de uma plataforma de aço ranhurada preenchida com concreto, o material retardador de fogo deve ser capaz de preencher o espaço irregular abaixo da ranhura e manter sua função de combate a incêndio à medida que a distância entre o topo da parede e o deck muda. Os componentes utilizados para esta junta foram testados de acordo com a nova ASTM E 2837-11 (Método de teste padrão para determinar a resistência ao fogo de sistemas de juntas de parede sólida instalados entre componentes de parede avaliados e componentes horizontais não classificados). O padrão é baseado no Underwriters Laboratories (UL) 2079, “Teste de Incêndio para Sistemas de Conexão de Edifícios”.
A vantagem de usar uma conexão dedicada na parte superior da parede é que ela pode incluir conjuntos padronizados, aprovados por código e resistentes ao fogo. Uma construção típica é colocar o refratário no convés e pendurá-lo alguns centímetros acima do topo das paredes de cada lado. Assim como uma parede pode deslizar para cima e para baixo livremente em uma luminária de encaixe, ela também pode deslizar para cima e para baixo em uma junta corta-fogo. Os materiais para este componente podem incluir lã mineral, refratário de aço estrutural cimentado ou drywall, usados sozinhos ou em combinação. Tais sistemas devem ser testados, aprovados e listados em catálogos como o Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Conclusão A padronização é a base de toda arquitetura moderna. Ironicamente, há pouca padronização de “práticas padrão” quando se trata de estruturas de aço formadas a frio, e as inovações que quebram essas tradições também são criadoras de padrões.
O uso desses sistemas padronizados pode proteger projetistas e proprietários, economizar tempo e dinheiro significativos e melhorar a segurança do local. Eles trazem consistência à construção e têm maior probabilidade de funcionar conforme planejado do que os sistemas construídos. Com uma combinação de leveza, sustentabilidade e acessibilidade, o CFSF provavelmente aumentará a sua quota no mercado da construção, estimulando sem dúvida novas inovações.
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 é um escritor e fotógrafo premiado especializado na indústria da construção. Ele é o diretor criativo da Chusid Associates, uma empresa de consultoria que fornece serviços técnicos e de marketing para fabricantes de produtos de construção. Miller pode ser contatado em www.chusid.com.
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Horário da postagem: 07/07/2023