Углеродное волоконо в модульном и сборном строительстве

Углеродное волоконо в модульном и сборном строительстве: применение и инженерные преимущества

Углеродное волокно переехало из аэрокосмического ангара на фабричный этаж строительной промышленности. По мере роста модульной и сборной конструкции командам по проекту нужны конструктивные материалы, достаточно легкие для подъема и транспортировки, достаточно жесткие, чтобы простираться, и достаточно стабильные, чтобы поддерживать заводские допуска на протяжении всего пути до объекта. Углеродоволоконный полимер (CFRP) отвечает всем трем требованиям одновременно, поэтому теперь он появляется в несущих панелях, соединительных рамах, фасадных элементах и армирующих системах в сборных строительных проектах. В этой статье рассматриваются реальные применения углеродного волокна в модульном и сборном строительстве и инженерные проблемы, которые он решает.

1. Почему сборное изготовление меняет требование к материалу

Традиционная строительная площадка переносит тяжелые материалы, потому что конструкция собирается на месте, по одной части за раз. Модульное строительство работает по-разному: каждый модуль построен на контролируемом заводе, затем поднимается, складывается, транспортируется и соединяется на месте. Эта последовательность наказывает вес и вознаграждает точность измерений.

Модуль, который на 20% легче, требует меньших кранов, меньших транспортных затрат и более простых подъемных рам. Модуль, структура которого не расширяется или не искажается между заводом и объектом, сохраняет его фасадные соединения, оконные рамки и выравнивание услуг нетронутыми. Это не незначительные преимущества; они решают, остается ли сборный проект в бюджете.

2. Основные применения углеродного волокна в модульном строительстве

CFRP - это не один продукт, а семейство форм. Каждая форма естественно сопоставляется с другой частью сборной системы зданий.

2.1 Подшипные панели и половые кассеты

Пластины из углеродного волокна и сэндвич-панели образуют тонкие, высокожесткие половые и стенные кассеты. Панель с бутербродом из ХФРП может заменить гораздо более толстый стальный или бетонный элемент, неся при этом сопоставимые нагрузки на изгиб, освобождая полезную площадь пола и уменьшая мертвую нагрузку, которую должен поддерживать фундамент. Для объемных модульных блоков это означает больше единиц на транспортную нагрузку и меньше кранирования на месте.

2.2 Структурные рамки и соединительные узлы

Связь между модулями является наиболее напряженной и чувствительной к допуску частью сборной конструкции. Профили из углеродного волокна, пультрудированные секции и обрабатываемые пластины производят жесткие, некоррозионные кронштейны соединения и рамки момента, которые многократно соединяются. Поскольку машины из ХФРП чисты, сложная геометрия узла может быть произведена для рисования без искажения сварки - постоянная проблема качества в стальных модульных рамах.

2.3 Фасадная облицовка и архитектурные профили

Фасадные панели и оконные рамки, изготовленные из углеродного волокна, сочетают в себе тонкие элегантные секции с высокой жесткостью, что позволяет большим стекленным отворам без громоздких баллонов. Материал также сопротивляется тепловому циклу, который приводит к расширению металлических рам и разрушению герметических соединений, сохраняя неприкосновенность на протяжении всего срока службы корпуса здания.

2.4 Усиление и модернизация существующих конструкций

Когда здание расширяется, преобразуется или загружается за пределы его первоначальной конструкции, ткань из углеродного волокна и ламинатные полосы, прикрепленные к бетону или кладке, добавляют гибкость и сдерживающую способность с долей добавленного веса прикрепления стальной пластины. Это общее дополнение к модульным проектам, где новые блоки должны быть связаны с существующими рамками.

3. Инженерный случай для углеродного волокна

Преимущества ХФРП в строительстве следуют непосредственно из измеренных свойств материала, а не из маркетингового языка.

3.1 Высокая специфическая прочность и жесткость

Композиты из углеродного волокна имеют плотность около 1,6 г/см3, против примерно 7,8 г/см3 для стали. С модулем растяжения гораздо выше стали на основе веса для веса, член из ХФРП может соответствовать жесткости стального эквивалента на части массы. В модульной работе, в которой доминирует подъем, это сокращение вписывается прямо в мощность крана и экономию транспорта.

3.2 Коррозионная стойкость

В отличие от стали, полимерная матрица не ржавит. В прибрежных объектах, парковках, водоочистных сооружениях и любой влажной среде армировка углеродного волокна избегает обслуживания защитного покрытия, которое требует сталь, снижая затраты на весь срок службы.

3.3 Низкое тепловое расширение

ХФРП демонстрирует низкие коэффициенты теплового расширения, особенно вдоль направления волокна. Поэтому фасад и конструктивные элементы очень мало перемещаются между зимой и летом, что защищает уплотнения, остекление и точные соединения в сборном конверте.

3.4 Усталость и долговечность

Композитные конструкции хорошо переносят повторяющиеся циклические нагрузки, что является преимуществом для половых кассет, мостовых палуб и любого элемента, подвергающегося движению или вибрации. Усталость является частым способом сбоя металлических конструкций и слабой точкой, которую в значительной степени избегает ХФРП.

4. Примечания по практическому осуществлению

Углеродное волокно выполняет свое обещание только при правильном указании. Это те моменты, которые мы поднимаем с строительными клиентами при выборе материалов.

4.1 Ранние пожарные действия

Органические полимерные матрицы требуют защитных мер для соблюдения пожарных кодексов зданий. Для достижения требуемого огневого характера используются интумисцентные покрытия, системы смолы, наполненные минералами, и негорящиеся облицательные слои, а предокисленные волокна и арамидный филц являются эффективными негорящимися барьерными материалами в огневых сборах. Стратегия пожара должна быть фиксирована до завершения строительных секций, а не после.

4.2 Предотвращение гальванической коррозии на металлических интерфейсах

В тех случаях, когда углеродное волокно контактирует с алюминиевыми или стальными креплениями, изолирующие шайки, корпусы или тонкий изолирующий слой предотвращают гальваническую коррозию в влажных условиях. Эта небольшая деталь оказывает большое влияние на долговечность.

4.3 Рассмотрите жесткость, а не только силу

В строительных элементах отклонение обычно регулирует конструкцию, а не конечную прочность. Поскольку жесткость ХФРП является направленной, расположение должно быть ориентировано на фактический путь нагрузки; секция с неправильной ориентацией волокна может быть как тяжелее, так и более гибкой, чем требуется.

4.4 Проектная гибкость в соединениях

ХФРП сильный и жесткий, но хрупкий по сравнению со сталью. Детализация соединения, которая распределяет нагрузку через связанные рукавы, вставки или гибридные стально-композитные соединения, предотвращает точковую нагрузку, которая может вызвать внезапный сбой.

5. Где углеродное волоконо вписывается в ассортимент продуктов

В следующей таблице отображены общие сборные конструкционные элементы к обычно используемой форме продукта из углеродного волокна.

6. Краткий пример применения

Разработчик, построивший накладные объёмные модули для малоэтажного жилого проекта, заменил стальную половую кассету каждого блока сэндвич-панелей эквивалентной жесткости. Сокращенный самовес снизил класс крана, необходимый для установки, и позволил два дополнительных модуля на грузовик. Поскольку панели были изготовлены на заводе, фасадные соединения между накладываемыми блоками выравнивались без корректировки на месте, сокращая период высыхания и уменьшая переработку герметиката.

7. Дополнительные материалы из одного и того же источника

В сборных строительных проектах редко используются только углеродные волокна, а закупка полного текстильного пакета от одного поставщика упрощает закупки.

• Арамидная ткань и пряжа для ударностойких фасадных облицовок и защитных слоев в районах с большим движением.

• Предокисленные волокна филц и ткань для пожарных барьеров и высокотемпературной изоляции в сервисных ядрах.

• Ткань из углеродного волокна для ремонта влажного расположения, местного армирования и производства прототипов панелей.

8. Почему работать с Tanchain

Shanghai Tanchain New Material Technology поставляет ткани из углеродного волокна, препрег, пластины, трубки и готовую продукцию вместе с арамидными и предокисленными материалами из волокна, предоставляя клиентам модульного и сборного строительства единый источник структурного и противопожарного текстильного содержания. Продукция изготовляется в рамках контролируемой системы управления качеством, а размеры согласуются с чертежами проекта до производства, а не обнаружены после поставки.

Углеродное волоконо преобразует вес и допустимость давления сборной фабрики в конкурентное преимущество: более легкие модули, более низкие транспортные и подъемные затраты и конверт, который удерживает его выравнивание на протяжении всего срока службы здания.

Планируете модульный или сборный проект и сравнивайте материалы? Просмотрите наш ассортимент продуктов из углеродного волокна илиСвяжитесь с нашей командой обсудить панели, профили и арматуру для вашей строительной системы.