Bộ phận nhúng vào tường rèm | Neo & Giá đỡ đúc sẵn

Những bức tường rèm được sử dụng để làm gì - Từ phòng thủ thời trung cổ đến mặt tiền hiện đại

Thuật ngữ "bức tường rèm" bắt nguồn từ kiến trúc quân sự thời trung cổ. Bức tường rèm là phần tường phòng thủ bên ngoài chạy giữa hai tòa tháp hoặc pháo đài kiên cố - một "tấm màn" được treo giữa các điểm neo cấu trúc. Nó không chịu tải trọng trên mái hoặc sàn; vai trò của nó hoàn toàn là bao vây và bảo vệ. Đặc điểm xác định này - một bức tường trải dài giữa các kết cấu hỗ trợ mà bản thân nó không mang tính kết cấu - được đưa trực tiếp vào định nghĩa kiến ​​trúc hiện đại.

Trong xây dựng hiện đại, tường rèm là một hệ thống ốp nhẹ, phi cấu trúc bao quanh bên ngoài tòa nhà nhưng không chuyển tải trọng sàn và mái của tòa nhà. Nó được thực hiện vào đầu thế kỷ 20 nhờ sự phát triển của khung kết cấu thép và bê tông cốt thép, cho phép các tòa nhà đứng hoàn toàn trên bộ khung bên trong mà không yêu cầu bức tường bên ngoài phải chịu bất kỳ tải trọng kết cấu nào. Mặt tiền tường rèm hoàn toàn bằng kính đầu tiên trong kiến ​​trúc hiện đại xuất hiện ở Tòa nhà Hallidie, San Francisco (1918). Đến những năm 1950, công nghệ ép đùn nhôm đã làm cho hệ thống này được áp dụng rộng rãi và ngày nay hệ thống tường rèm bao phủ phần lớn các tòa nhà cao tầng thương mại trên toàn cầu.

Các bộ phận nhúng neo các hệ thống này vào khung cấu trúc thể hiện tính liên tục về mặt kỹ thuật giữa nguyên tắc thời trung cổ - lớp vỏ không chịu tải kéo dài được giữ bởi các điểm neo trong cấu trúc - và biểu hiện kỹ thuật hiện đại của nó.

Bức tường rèm là kim loại - Vật liệu, thành phần và thành phần hệ thống

Hệ thống tường rèm hiện đại chứa hàm lượng kim loại đáng kể nhưng không phải là tường kim loại theo nghĩa đồng nhất. Nó là một tổ hợp hỗn hợp trong đó các bộ phận khung kim loại chịu tải kết cấu bên trong hệ thống, trong khi các vật liệu chèn vào khác nhau - kính, tấm composite nhôm, đá, đất nung hoặc tấm cách nhiệt - lấp đầy khoảng trống giữa các bộ phận khung để tạo ra lớp vỏ bọc thời tiết.

Hệ thống khung - song cửa và ngang - hầu như đều được làm bằng nhôm trong thực tế hiện đại. Các phần ép đùn bằng hợp kim nhôm 6063 kết hợp tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và độ phức tạp mặt cắt ngang không giới hạn từ một khuôn ép đùn duy nhất. Thanh chắn tường rèm tiêu chuẩn cho nhịp từ sàn đến sàn 4 mét chịu được tải trọng gió 1,5–3,0 kPa trong một phần có trọng lượng khoảng 3–5 kg/m - hiệu quả về kết cấu mà không vật liệu ép đùn kim loại nào khác có thể sánh được với chi phí tương đương.

Là kết cấu tường rèm - Đường dẫn tải và kỹ thuật phần nhúng

Tường rèm không có cấu trúc theo nghĩa kỹ thuật chính xác: nó không chịu bất kỳ tải trọng sàn, tải trọng mái hoặc trọng lượng của các bộ phận xây dựng khác. Khung kết cấu chính - bê tông hoặc thép - đứng vững và hoạt động hoàn toàn độc lập với bức tường rèm. Tuy nhiên, "phi cấu trúc" không có nghĩa là "không tải" — hệ thống tường rèm chịu tải trọng thiết kế đáng kể phải được thiết kế cẩn thận và chuyển vào cấu trúc thông qua bộ phận nhúng và hệ thống giá đỡ.

Các bộ phận gắn trên tường rèm - Các yêu cầu về chủng loại, thiết kế và lắp đặt

Các bộ phận nhúng cho tường rèm không phải là một loại sản phẩm đơn lẻ mà là một nhóm các loại neo được chọn dựa trên nền kết cấu, cường độ tải trọng thiết kế, phạm vi điều chỉnh cần thiết và các ràng buộc của chương trình xây dựng. Bốn loại chính trong thực tế hiện nay là:

• Các kênh truyền vào (Halfen, Jordahl hoặc tương đương): Một kênh thép cán nóng liên tục có rãnh bu lông chữ T, được đúc vào tấm bê tông hoặc mặt cột trong quá trình đổ. Kênh cung cấp khả năng điều chỉnh vị trí vô hạn dọc theo chiều dài của nó và khả năng tải xác định trên mỗi đơn vị chiều dài. Các kênh đúc sẵn là phần được nhúng ưu tiên cho bức tường rèm đơn vị cao tầng trong công trình mới - chúng cho phép tinh chỉnh vị trí giá đỡ sau khi khung đã được khảo sát, phù hợp với vị trí hoàn công của kết cấu. Khả năng tải dao động từ Lực cắt 25 kN đến 80 kN trên mỗi bu lông neo tùy thuộc vào tiết diện kênh và cường độ bê tông.
• Các bộ phận gắn tấm hàn (tấm mặt thép có chốt cắt hoặc thanh neo): Một tấm thép phẳng có các đinh chịu cắt được hàn hoặc các thanh neo biến dạng, được định vị trong ván khuôn và đúc vào bộ phận kết cấu. Giá đỡ sau đó được hàn vào tấm mặt tại chỗ. Hệ thống tấm hàn được sử dụng ở những nơi tập trung tải trọng cao - hỗ trợ mặt tiền tại các dầm chuyển, mặt tiền đặc trưng với các tấm đá khổ lớn hoặc các vị trí mà hình dạng khung ngăn cản việc sử dụng hệ thống kênh. Chúng yêu cầu độ chính xác về vị trí cao nhất khi lắp đặt vì không thể điều chỉnh sau khi đúc nếu không sửa đổi cấu trúc.
• Neo được lắp đặt sau (mở rộng hóa học hoặc cơ học): Neo được lắp đặt bằng cách khoan vào bê tông đã cứng sau khi hoàn thiện khung kết cấu. Cả neo nhựa hóa học và neo giãn nở cơ học đều đạt được tải trọng tương đương với hệ thống đúc sẵn với điều kiện bê tông có đủ cường độ và khoảng cách các cạnh được duy trì theo phê duyệt ETA (Đánh giá kỹ thuật Châu Âu) hoặc ICC-ES của nhà sản xuất. Các neo được lắp đặt sau được sử dụng cho các dự án tân trang, thay đổi thiết kế, các vị trí đúc bị bỏ lỡ và các công trình mà việc tiếp cận ván khuôn cho các bộ phận đúc sẵn là không khả thi. Chúng đưa ra một yêu cầu quan trọng về kiểm soát chất lượng tại địa điểm - góc khoan, độ sạch của lỗ và nhiệt độ nhựa đều ảnh hưởng đến khả năng chịu tải đạt được.
• Chèn nhúng đúc sẵn: Các tấm thép đúc sẵn tại nhà máy trong các cấu kiện bê tông đúc sẵn - được sử dụng trong các tòa nhà khung đúc sẵn nơi cột hoặc cạnh tấm đúc sẵn được sản xuất trong môi trường nhà máy được kiểm soát. Cài đặt gốc đạt được dung sai vị trí của ±2mm , chặt hơn đáng kể so với bê tông đúc tại chỗ ở mức ±10 mm và tạo ra hình dạng neo đáng tin cậy nhất quán giúp đơn giản hóa thiết kế giá đỡ. Các mảnh ghép thường là sản phẩm độc quyền thuộc phạm vi tiêu chuẩn của nhà sản xuất bê tông đúc sẵn.

Dung sai lắp đặt và phối hợp kết cấu cho các bộ phận nhúng

Độ chính xác về vị trí của các bộ phận nhúng là rất quan trọng đối với chi phí và chương trình lắp đặt tường rèm. Hệ thống giá treo tường rèm cung cấp phạm vi điều chỉnh hữu hạn - thường là ±20 đến ±30 mm theo ba trục - để điều chỉnh dung sai kết cấu trong khung kết cấu. Nếu các bộ phận nhúng nằm ngoài phạm vi này thì cần phải khắc phục trước khi tiến hành lắp đặt mặt tiền, làm tăng thêm chi phí và độ trễ.

Phương pháp tiếp cận tiêu chuẩn ngành để quản lý dung sai cho các dự án tường rèm lớn bao gồm một chương trình khảo sát ba giai đoạn : khảo sát trước khi đổ (kiểm tra ván khuôn trước khi đổ bê tông), khảo sát sau dải (các vị trí hoàn công được ghi lại sau khi tháo ván khuôn) và khảo sát bố trí (khảo sát mặt tiền của nhà thầu trước khi lắp đặt để xác định bất kỳ vị trí nào cần khắc phục). Ở các dự án cao tầng, dữ liệu khảo sát sau dải được cung cấp trực tiếp cho nhà chế tạo tường rèm - độ lệch khung được điều chỉnh trong chương trình chế tạo để bù cho các vị trí kết cấu được xây dựng, thay vì cố gắng di chuyển các bộ phận nhúng.

Thông số kỹ thuật vật liệu và độ bền ăn mòn của các bộ phận nhúng

Các bộ phận gắn vào tường rèm hoạt động ở bề mặt tiếp xúc giữa môi trường bê tông kiềm (pH 12–13) và vùng khung bên ngoài tiếp xúc với độ ẩm và các chất ô nhiễm trong khí quyển. Lựa chọn vật liệu phải giải quyết cả hai môi trường. Hai con đường vật liệu chính là thép carbon mạ kẽm nhúng nóng và thép không gỉ, mỗi loại có điều kiện ứng dụng cụ thể:

• Thép cacbon mạ kẽm nhúng nóng (HDG theo ISO 1461): Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho các tấm, kênh và thanh neo nhúng trong các ứng dụng bên trong hoặc có mức độ tiếp xúc vừa phải. Lớp phủ kẽm (tối thiểu 85 micron theo ISO 1461 cho các phần trên 6 mm) cung cấp khoảng 40–60 năm bảo vệ trong môi trường ăn mòn C3 (không khí đô thị/công nghiệp) thông qua bảo vệ catốt hy sinh. Không nên sử dụng các bộ phận nhúng HDG tiếp xúc trực tiếp với các kim loại khác nhau (nhôm, đồng) mà không cách ly - sự chênh lệch điện thế gây ra sự hòa tan kẽm tăng tốc.
• Thép không gỉ (Lớp 316L / EN 1.4404): Cần thiết cho các ứng dụng ven biển và ven biển, môi trường xử lý hóa chất, vỏ bể bơi và bất kỳ ứng dụng nào có khả năng lắng đọng clorua trên bề mặt bộ phận nhúng. Hàm lượng molypden của 316L cung cấp khả năng chống rỗ clorua quan trọng mà loại 304 tiêu chuẩn không có. Tất cả các thành phần khung lộ thiên trong môi trường được phân loại hàng hải (trong phạm vi khoảng 1 km tính từ bờ biển tại các vị trí lộ thiên) phải có dung tích tối thiểu là 316L. Thép không gỉ song công (Cấp 2205) được chỉ định cho các ứng dụng yêu cầu cả cường độ cao và khả năng chống clorua tăng cường - cấu trúc mặt tiền dưới biển, kiến ​​trúc vùng thủy triều.
• Yêu cầu cách ly lưỡng kim: Trong trường hợp các giá đỡ tường rèm bằng nhôm tiếp xúc với các bộ phận nhúng bằng thép, phải đặt một vòng đệm hoặc miếng đệm cách ly bằng PTFE, cao su tổng hợp hoặc nhôm anod hóa để ngăn chặn sự ăn mòn điện. Sự chênh lệch điện thế giữa thép và nhôm trong môi trường điện phân (độ ẩm với muối hòa tan) gây ra sự ăn mòn nhanh chóng của nhôm - vật liệu anốt trong cặp đôi này. Yêu cầu này được quy định trong hướng dẫn BS EN 1999-1-1 (Eurocode 9) và AAMA cho các kết nối mặt tiền bằng nhôm và được không thể thương lượng trong các ứng dụng ven biển.