Függönyfal beágyazott alkatrészek | Beöntött horgonyok és konzolok

Mire használták a függönyfalakat – a középkori védelemtől a modern homlokzatokig

A „függönyfal” kifejezés a középkori katonai építészetből származik. A függönyfal a külső védőfal azon része, amely két megerősített torony vagy bástya között futott – a szerkezeti rögzítési pontok közé akasztott „függöny”. Nem szállított tető- vagy padlóterhelést; szerepe pusztán a bekerítés és a védekezés volt. Ez a meghatározó jellemző – egy fal, amely átível a szerkezeti támaszok között anélkül, hogy szerkezeti lenne – közvetlenül átkerült a modern építészeti definícióba.

A kortárs építésben a függönyfal egy könnyű, nem szerkezeti burkolati rendszer, amely bezárja az épület külső részét, de nem adja át az épület padló- és tetőterhelését. A 20. század elején az acél és vasbeton szerkezeti vázak fejlesztése tette gyakorlatiassá, amely lehetővé tette, hogy az épületek teljesen a belső vázukon álljanak anélkül, hogy a külső falnak szerkezeti terhelést kellett volna viselnie. A modern építészet első teljesen üvegezett függönyfal-homlokzata a San Francisco-i Hallidie épületben jelent meg (1918). Az 1950-es évekre az alumínium extrudálási technológia univerzálisan alkalmazhatóvá tette a rendszert, és manapság a függönyfalrendszerek borítják a kereskedelmi sokemeletes épületek többségét világszerte.

Azok a beágyazott részek, amelyek ezeket a rendszereket a szerkezeti vázhoz rögzítik, a műszaki folytonosságot képviselik a középkori elv – a szerkezet rögzítési pontjai által tartott átívelő, nem teherhordó burkolat – és annak modern mérnöki kifejezése között.

A függönyfal fém – anyagok, alkatrészek és rendszerösszeállítás

Egy modern függönyfalrendszer jelentős fémtartalommal rendelkezik, de nem homogén értelemben fémfal. Ez egy összetett szerkezet, amelyben a fém keretelemek szerkezeti terhelést hordoznak a rendszeren belül, míg a különféle kitöltő anyagok – üveg, alumínium kompozit panelek, kő, terrakotta vagy szigetelt spandrel panelek – kitöltik a keretelemek közötti üregeket, hogy biztosítsák az időjárásálló burkot.

A keretrendszer – oszlopok és kereszttartók – a mai gyakorlatban szinte általánosan alumíniumból készül. Alumíniumötvözet 6063 extrudált szakaszok egyesítik a nagy szilárdság/tömeg arányt, a kiváló korrózióállóságot és a korlátlan keresztmetszeti bonyolultságot egyetlen extrudáló szerszámmal. A szabványos függönyfal-oszlop 4 méteres födém-födém fesztávhoz képes kezelni a szélterhelést. 1,5–3,0 kPa megközelítőleg súlyú szakaszban 3-5 kg/m – olyan szerkezeti hatékonyság, amelyet egyetlen más fém extrudáló anyag sem tud összehasonlítható áron.

Szerkezeti függönyfal – terhelési útvonalak és beágyazott alkatrészek tervezése

A függönyfal a pontos mérnöki értelemben nem szerkezeti jellegű: nem visel el semmilyen padlóterhelést, tetőterhelést vagy más épületelemek súlyát. Az elsődleges szerkezeti keret – beton vagy acél – a függönyfaltól teljesen függetlenül áll és működik. A „nem szerkezeti” azonban nem azt jelenti, hogy „terheletlen” – a függönyfalrendszer jelentős tervezési terhelést hordoz, amelyet gondosan meg kell tervezni, és a beágyazott alkatrészen és a konzolrendszeren keresztül át kell vinni a szerkezetbe.

Függönyfal beágyazott részei – típusok, kialakítás és telepítési követelmények

A függönyfalak beágyazott alkatrészei nem egy termékkategória, hanem a szerkezeti aljzat, a tervezett terhelés nagysága, a szükséges állíthatósági tartomány és az építési program korlátai alapján kiválasztott horgonytípusok családja. A jelenlegi gyakorlatban a négy fő típus a következő:

• Öntött csatornák (Halfen, Jordahl vagy ezzel egyenértékű): Folyamatos melegen hengerelt acélcsatorna T-csavar hornyokkal, öntés közben a betonlapba vagy oszlopfelületbe öntve. A csatorna végtelen helyzetbeállítást biztosít a hossza mentén, és hosszegységenként meghatározott terhelhetőséget biztosít. Az öntött csatornák az előnyben részesített beágyazott részek a sokemeletes, egyesített függönyfalaknál új építéseknél – lehetővé teszik a konzol helyzetének finomhangolását a keret felmérése után, alkalmazkodva a szerkezet épített helyzetéhez. Terhelhetősége tól 25 kN és 80 kN közötti nyíróerő horgonycsavaronként csatornametszettől és betonszilárdságtól függően.
• Hegesztett lemezbe ágyazott részek (acél homloklemez nyírócsapokkal vagy horgonyrudakkal): Lapos acéllemez ráhegesztett nyírócsapokkal vagy deformált rúdhorgonyokkal, a zsaluzatban elhelyezve és a szerkezeti elembe öntve. A konzolt ezt követően a helyszínen hegesztik az előlapra. A hegesztett lemezrendszereket ott alkalmazzák, ahol a nagy pontterhelések koncentrálódnak – homlokzati támaszték az átadó gerendáknál, jellemző homlokzatok nagy formátumú kőpanelekkel, vagy olyan helyeken, ahol a konzol geometriája megakadályozza a csatornarendszerek használatát. Telepítéskor a legnagyobb pozicionálási pontosságot követelik meg, mert az öntvény utáni beállítás szerkezeti módosítás nélkül nem lehetséges.
• Utószerelt horgonyok (kémiai vagy mechanikai tágulás): Kikeményedett betonba fúrással szerelt horgonyok a szerkezeti keret elkészülte után. A vegyigyanta horgonyok és a mechanikus tágulási horgonyok is hasonló terhelést érnek el, mint az öntött rendszerek, feltéve, hogy a beton megfelelő szilárdságú, és az éltávolságokat betartják a gyártó ETA (Európai Műszaki Értékelés) vagy ICC-ES jóváhagyása szerint. Az utólag beépített horgonyokat felújítási projektekhez, tervezési változtatásokhoz, kihagyott beöntési pozíciókhoz és olyan szerkezetekhez használják, ahol az öntött alkatrészek zsaluzatához való hozzáférése nem volt megvalósítható. Jelentős helyszíni minőség-ellenőrzési követelményt vezetnek be – a fúrási szög, a furatok tisztasága és a gyanta hőmérséklete egyaránt befolyásolja az elért teherbírást.
• Előre gyártott beágyazott betétek: Gyárilag öntött acélbetétek előregyártott betonelemekben – előregyártott vázszerkezetű épületekben használatos, ahol az előregyártott oszlop vagy födém éle ellenőrzött gyári környezetben készül. A gyári beállítás a helyzeti tűréseket éri el ±2 mm , lényegesen szorosabb, mint a helyszínen öntött beton ±10 mm-rel, és állandóan megbízható horgonygeometriát eredményez, amely leegyszerűsíti a konzol tervezését. A betétek jellemzően az előregyártott betongyártó szabványos termékcsaládjának szabadalmaztatott termékei.

Beépítési tűrések és szerkezeti koordináció a beágyazott alkatrészekhez

A beágyazott alkatrészek pozicionálási pontossága kritikus fontosságú a függönyfalak felszerelésének költsége és programja szempontjából. A függönyfali tartórendszer véges beállítási tartományt biztosít – jellemzően ±20-±30 mm három tengelyen — a szerkezeti váz építési tűrésének figyelembevétele. Ha a beágyazott részek kívül esnek ezen a tartományon, a homlokzat beépítése előtt javításra van szükség, ami növeli a költségeket és a késést.

A nagyobb függönyfalprojektek toleranciakezelésének iparági szabványos megközelítése magában foglalja a háromlépcsős felmérési program : öntés előtti felmérés (a zsaluzat ellenőrzése a betonöntés előtt), szalagozás utáni felmérés (a zsaluzat eltávolítása után rögzített építési helyzetek) és fektetési felmérés (homlokzati vállalkozó felmérések beépítés előtt a helyreállítást igénylő helyzetek azonosítására). A sokemeletes projekteknél a szalagok utáni felmérési adatokat közvetlenül a függönyfalgyártóhoz táplálják – a konzolok eltolásait a gyártási programban úgy állítják be, hogy kompenzálják a szerkezeti helyzeteket, ahelyett, hogy megpróbálnák elmozdítani a beágyazott részeket.

Anyagspecifikáció és a beágyazott alkatrészek korrózióállósága

A függönyfalba ágyazott részek a lúgos beton környezet (pH 12-13) és a nedvességnek és légköri szennyeződéseknek kitett külső konzolzóna határfelületén működnek. Az anyagválasztásnak mindkét környezetet figyelembe kell vennie. A két fő anyagút a tűzihorganyzott szénacél és a rozsdamentes acél, amelyek mindegyike meghatározott alkalmazási feltételekkel rendelkezik:

• Tűzihorganyzott szénacél (HDG ISO 1461 szerint): A szabványos specifikáció a beágyazott lemezekhez, csatornákhoz és rögzítőrudakhoz belső vagy közepes megvilágítású alkalmazásokhoz. A cinkbevonat (min 85 mikron ISO 1461 szerint 6 mm feletti szakaszokra) kb 40-60 év védelem C3 korróziós környezetben (városi/ipari légkör) katódos védelem áldozataival. A HDG beágyazott alkatrészeket szigetelés nélkül nem szabad különböző fémekkel (alumínium, réz) közvetlenül érintkezni – a galvanikus potenciálkülönbség a cink felgyorsult kioldódását okozza.
• Rozsdamentes acél (316L minőség / EN 1.4404): Tengerparti és tengeri szomszédos alkalmazásokhoz, vegyi feldolgozási környezetekhez, uszodaburkolatokhoz és minden olyan alkalmazáshoz, ahol valószínű a klorid lerakódása a beágyazott rész felületén. A 316 literes molibdéntartalom kritikus klorid-pontosodási ellenállást biztosít, amely a standard 304-es minőségben hiányzik. A tengeri besorolású környezetben (a parttól kb. 1 km-es körzetben exponált helyeken) minden kitett tartóelemnek legalább 316 literesnek kell lennie. A duplex rozsdamentes (Grade 2205) olyan alkalmazásokhoz készült, amelyek nagy szilárdságot és fokozott kloridállóságot igényelnek – tenger alatti homlokzati szerkezetek, árapályzóna architektúra.
• A kétfémes szigetelés követelményei: Ahol az alumínium függönyfali konzolok érintkeznek az acél beágyazott részekkel, PTFE-ből, neoprénből vagy eloxált alumíniumból készült szigetelő alátétet vagy alátétet kell behelyezni a galvanikus korrózió megelőzése érdekében. Az acél és az alumínium közötti galvanikus potenciálkülönbség elektrolitikus környezetben (nedvesség oldott sókkal) az alumínium – ebben a pár anódos anyagában – felgyorsult korrózióját okozza. Ezt a követelményt a BS EN 1999-1-1 (Eurocode 9) és az AAMA alumínium homlokzati csatlakozásokra vonatkozó irányelvei határozzák meg. nem alkuképes tengerparti alkalmazásokban.