Hiilikuitu modulaarisessa ja valmistetussa rakennuksessa

Hiilikuitu modulaarisessa ja valmistetussa rakennuksessa: Sovellukset ja tekniset edut

Hiilikuitu on siirtynyt ilmailuhangarista rakennusalan tehdaslattiaan. Kun modulaarinen ja esivalmistettu rakennus kasvaa, projektitiimit tarvitsevat rakennemateriaaleja, jotka ovat riittävän kevyitä nostamaan ja kuljettamaan, riittävän jäykkiä kattamaan ja riittävän vakaita pitämään tehtaan toleransseja koko matkan paikalle asti. Hiilikuituvahvistettu polymeeri (CFRP) vastaa kaikkiin kolmeen vaatimukseen kerralla, minkä vuoksi se esiintyy nyt kuormituspaneeleissa, yhteyskehyksissä, julkisivuissa ja vahvistusjärjestelmissä esivalmistetuissa rakennushankkeissa. Tässä artikkelissa tarkastellaan hiilikuitun todellisia sovelluksia modulaarisessa ja valmistetussa rakennuksessa ja teknisiä ongelmia, joita se ratkaisee.

1. Miksi esivalmistus muuttaa materiaalivaatimusta

Perinteinen rakennus sietää raskaita materiaaleja, koska rakenne on kokoettu paikalleen, yksi pala kerrallaan. Modulaarinen rakennus toimii eri tavalla: jokainen moduuli rakennetaan ohjattuun tehtaan, nostetaan, pinotaan, kuljetetaan ja liitetään paikalla. Tämä sekvenssi rangaistaa painoa ja palkitsee ulottuvuuden tarkkuutta.

20 prosenttia kevyempi moduuli tarvitsee pienempiä nostureita, alhaisempia kuljetuskustannuksia ja yksinkertaisempia nostokehyksiä. Moduuli, jonka rakenne ei laajennu tai kierry tehtaan ja paikan välillä, pitää julkisivu-liitoksensa, ikkunekehyksensä ja palvelujen kohdistumisen koskemattomana. Nämä eivät ole pieniä etuja; he päättävät, pysyy esivalmistettu hanke budjetissa.

2. Hiilikuidun ydinsovellukset moduulirakennuksessa

CFRP ei ole yksittäinen tuote vaan muotojen perhe. Jokainen lomake kartoittaa luonnollisesti esivalmistetun rakennusjärjestelmän eri osaan.

2.1 Kuormakantavat paneelit ja lattiakassetit

Hiilikuitulevyt ja voileipäpaneelit muodostavat ohuita, korkean jäykkyyden lattia- ja seinäkasetteja. CFRP-päällinen voileipäpaneeli voi korvata paljon paksumman teräksen tai betoneelementin, kun se kantaa vertailukelpoisia taivutuskuormituksia, vapauttaa käytettävissä olevan lattiaalueen ja vähentää kuolleita kuormituksia, joita säätiön on tuettava. Volumetristen modulaaristen yksiköiden osalta tämä tarkoittaa enemmän yksiköitä kuljetuskormaa kohti ja vähemmän paikan päällä olevaa nostausta.

2.2 Rakenteelliset kehykset ja yhdistävät solmut

Modulien välinen yhteys on esivalmistetun rakenteen eniten stressattu ja toleranssiherkin osa. Hiilikuituprofiilit, pultrudoidut osiot ja koneistetut levyt tuottavat jäykkiä, korroosiottomia liitäntäkoneita ja momenttikehyksiä, jotka liitetään toistuvasti. Koska CFRP-koneet ovat puhtaita, monimutkaista solmuksen geometriaa voidaan tuottaa piirtämiseksi ilman hitsauksen vääristymistä - jatkuva laatuongelma teräsmodulaarisissa kehyksissä.

2.3 Julkaisupäällysteet ja arkkitehtoniset profiilit

Hiilikuitu prepreg-valmistetut julkisivu- ja ikkunakehykset yhdistävät ohut ja tyylikkäät osiot korkealla jäykkyydellä, mikä mahdollistaa suuret lasitut aukot ilman kokonaisia ​​mullioneja. Materiaali vastustaa myös lämpökierrosta, joka aiheuttaa metallikehysten laajentumisen ja tiivisteliitteiden epäonnistumisen, mikä säilyttää säätiivyyden rakennuksen kuoren keston ajan.

2.4 Olemassa olevien rakenteiden vahvistaminen ja uudistaminen

Kun rakennus laajennetaan, muunnetaan tai kuormataan sen alkuperäisen suunnittelun ulkopuolelle, hiilikuitukangas ja betoniin tai muuristoon sitoutuneet laminaattinaihat lisäävät taivutus- ja leikkauskapasiteettia murto-osan teräslevyn liittämisen lisäpainosta. Tämä on yhteinen täydennys modulaarisiin hankkeisiin, joissa uusien yksiköiden on sidottava olemassa oleviin kehyksiin.

3. Engineering tapaus hiilikuitu

CFRP:n hyödyt rakentamisessa johtuvat suoraan mitatuista materiaalin ominaisuuksista markkinointikielen sijaan.

3.1 Korkea erityisvahvuus ja jäykkyys

Hiilikuitukomposiittien tiheys on noin 1,6 g/cm³, teräksen tiheys noin 7,8 g/cm³. Kun vetomoduli on paljon suurempi kuin teräs painon suhteessa, CFRP-jäsen voi vastaaa teräsekvivalentin jäykkyyttä murto-osan massasta.

3.2 Koroosionkestävyys

Toisin kuin teräs, polymeerimatriisi ei ruostuta. Rannikko-rakennuksissa, pysäköintipaikoissa, vedenkäsittelylaitoksissa ja kaikissa kosteissa ympäristöissä hiilikuituvahvistus välttää teräksen vaatiman suojaavan pinnoitteen huollon ja alentaa koko eliniän kustannuksia.

3.3 Matala lämpölaajentuminen

CFRP:llä on alhaiset lämpölaajentumiskertoimet, erityisesti kuidusuunnan pitkin. Tämän vuoksi julkisivu ja rakenteelliset elementit liikkuvat hyvin vähän talven ja kesän välillä, mikä suojaa tiivisteitä, lasia ja tarkkuus liitoksia esivalmistetussa kuorissa.

3.4 Väsymys ja kestävyys

Komposiittirakenteet sietävät toistuvan syklisen kuormituksen hyvin, mikä on etu lattiakasetteille, sillakannille ja kaikille liikenteelle tai tärinälle altistetuille osille. Väsymys on metallirakenteiden usein esiintyvä epäonnistumistapa ja heikko kohta, jota CFRP välttää suurelta osin.

4. Käytännön toteutushuomautukset

Hiilikuitu täyttää lupauksensa vain, kun se on määritelty oikein. Nämä ovat asioita, joita nostamme esiin rakennusasiakkaiden kanssa materiaalin valinnan aikana.

4.1 Palon suorituskyvyn käsittely varhaisessa vaiheessa

Orgaaniset polymeerimatrikset edellyttävät suojatoimenpiteitä rakennuspalo-ohjeiden täyttämiseksi. Intumescent pinnoitteita, mineraali-täytettyjä hartsijärjestelmiä ja ei-palavia pintakerroksia käytetään saavuttamaan vaaditun palon luokitus, ja esihapettu kuitu ja aramid tunta ovat tehokkaita ei-palavia esteitä materiaaleja palon luokituksissa. Palostrategia tulisi vahvistaa ennen rakenteellisen osan valmistumista, ei sen jälkeen.

4.2 estää galvaaninen korroosio metalli rajapinnat

Kun hiilikuitu koskettaa alumiini- tai teräskiinnityksiä, eristyspesut, suolat tai ohut eristyskerros estävät galvaanisen korroosion kosteissa olosuhteissa. Tämä pieni yksityiskohta vaikuttaa suuresti kestävyyteen.

4.3 Harkitse jäykkyyttä, ei vain vahvuutta

Rakennustelementeissä hajoaminen ohjaa yleensä suunnittelua eikä lopullista lujuutta. Koska CFRP-jäykkyys on suuntautunut, asettelun on suunnattava todelliseen kuormituspolkuun; osa, jossa on väärä kuitussuuntaus, voi olla sekä raskaampi että joustavampi kuin vaaditaan.

4.4 Suunnittelu joustavuus yhteyksiin

CFRP on vahva ja jäykkä, mutta hauras teräkseen verrattuna. Liitteen yksityiskohdat, jotka jakavat kuormituksen liitettyjen hihojen, lisäyksien tai hybriditeräs-komposiittiliitosten kautta, estävät pistekuormituksen, joka voi aiheuttaa äkillisen vikan.

5. Missä hiilikuitu sopii tuotevalikoimaan

Seuraavassa taulukossa esitetään yleiset esivalmistetut rakennuselementit tavallisesti käytettyyn hiilikuitutuotteen muotoon.

6. Lyhyt esimerkki sovelluksesta

Kehittäjä, joka rakensi pinottuja tilavuusmoduuleja alhaiseen asuntohankkeeseen, korvasi kunkin yksikön teräslattiakassetin CFRP-päällä olevalla voileipäpaneelilla, jonka jäykkyys oli vastaava. Vähennetty itsepaino alensi asennukseen tarvittavaa nosturiluokkaa ja salli kaksi lisämoduulia kuorma-auton toimitusta kohti. Koska paneelit olivat tehtaalla leikattuja piirtämiseen, pinottujen yksiköiden väliset julkisivu-liitokset kohdistuivat ilman paikallisia säätöjä, mikä lyhentää kuivausajaa ja vähentää tiivisteaineiden uudelleenkäsittelyä.

7. Täydentäviä materiaaleja samasta lähteestä

Valmistetut rakennushankkeet käyttävät harvoin vain hiilikuitoa, ja koko tekstiilipakettin hankkiminen yhdeltä toimittajalta yksinkertaistaa hankintoja.

• Aramidikankas ja lanka iskunkestäville julkisivuille ja suojakerroksille korkean liikenteen alueilla.

• Esihapettu kuitu tunto ja kangas paloesteiden ja korkean lämpötilan eristyksen käyttöytimissä.

• Hiilikuitu kangas märkän asennuksen korjaukseen, paikalliseen vahvistukseen ja prototyyppipaneelin valmistukseen.

8. Miksi työskennellä Tanchain

Shanghai Tanchain New Material Technology toimittaa hiilikuitukangasta, prepregistä, levyistä, putkista ja valmiista tuotteista yhdessä aramidi- ja esihapettujen kuitumateriaalien kanssa, mikä antaa modulaarisille ja valmiille rakennusasiakkaille yhden rakenteellisen ja palosuojatavan tekstiilipitoisuuden lähteen. Tuotteet valmistetaan valvotussa laadunhallintajärjestelmässä, ja mitat sovitaan projektipiirustuksista ennen tuotantoa sen sijaan, että ne löydetään toimituksen jälkeen.

Oikeasti määritelty hiilikuitu muuntaa esivalmistuksen painon ja toleranssipaineen kilpailuetuksi: kevyemmät moduulit, alhaisemmat kuljetus- ja nostokustannukset sekä kuori, joka pitää sen tasan rakennuksen elinajan.

Suunnittelet modulaarista tai esivalmistettua projektia ja vertailet materiaaleja? Selaa hiilikuitu tuotevalikoimaamme taiOta yhteyttä tiimiimme keskustella rakennusjärjestelmäsi paneeleista, profiileista ja vahvistuksista.