آلومینیوم در معماری و ساخت و ساز مدرن

آلومینیوم به سه دلیل در ساخت و ساز مشخص شده است: نسبت استحکام به وزن تقریباً سه برابر فولاد، لایه اکسیدی خود ترمیم شونده که مقاومت ذاتی در برابر خوردگی را ایجاد می کند و توانایی ترکیب پروفیل های ساختاری با طیف وسیعی از پرداخت های بادوام. موفقیت پروژه به تطبیق عملکرد آلیاژ، مزاج، پایان و آتش با قوانین ساختمانی حاکم بستگی دارد.

نقش‌های ساختاری و غیر ساختاری-

آلومینیوم هم عملکرد باربری و هم عملکرد ثانویه را دارد. وظایف سازه‌ای شامل دیوارهای پرده‌ای و گذرگاه‌ها، قاب‌بندی پنجره‌ها و درها، تکیه‌گاه‌های لعاب سازه، اعضای سقف و سایبان و نرده‌ها است. وظایف غیرسازه‌ای شامل روکش و پانل‌های کاست، سایه‌بان خورشیدی، پانل‌های نمای لانه زنبوری، سیستم‌های سقفی و توری‌های تهویه است. در چین، سیستم های پنجره و درب معمولاً تحت GB/T 8478 و پروفیل های اکسترود شده معماری تحت سری GB/T 5237 مشخص می شوند. در مقایسه با فولاد، مدول الاستیک آلومینیوم حدود 70 گیگا پاسکال در برابر تقریباً 200 تا 210 گیگا پاسکال است، بنابراین انحراف به جای استحکام معمولاً بر اندازه اعضا حاکم است.

انتخاب آلیاژ و دما بر اساس کاربرد

پروفیل های اکسترود شده به استاندارد EN 755-2 یا ASTM B221 سفارش داده می شوند. تحت ASTM B221، آلیاژ 6063 در حالت T6 دارای حداقل استحکام کششی 205 مگاپاسکال و حداقل استحکام تسلیم 170 مگاپاسکال است. شرط T5 حداقل مقادیر 150 MPa و 110 MPa را ارائه می دهد. ترکیب شیمیایی توسط EN 573-3 در اروپا تعریف شده است، و گواهی تجزیه و تحلیل، شواهد عادی از انطباق است.

سیستم های پایان: آنودایز و پوشش

اکسیداسیون آندی بادوام ترین روکش فلزی است. ISO 7599 پوشش ها را با ضخامت اسمی مشخص می کند، به عنوان مثال AA15 برای 15 میکرون و AA20 برای 20 میکرون، و شیوه معماری در آمریکای شمالی به AAMA 611 اشاره می کند، که در آن کلاس I به پوشش آندی حداقل 18 میکرون و کلاس II حداقل 10 میکرون نیاز دارد. روکش‌های ارگانیک، معمولاً سیم‌پیچ{10}}فلوئوروپلیمر یا سیستم‌های پلی استر، در جایی استفاده می‌شوند که یک رنگ خاص باید در یک نمای بزرگ تکرار شود. ضخامت فیلم، ثبات رنگ و حفظ براقیت موارد کلیدی مشخصات هستند. هر دو خانواده نهایی با آزمایش تسریع، معمولاً اسپری نمک خنثی به ISO 9227 و آزمایش چسبندگی پس از شکل‌گیری تأیید می‌شوند. ضریب انبساط حرارتی آلومینیوم در حدود 23.1 x 10-6 در هر K است که تقریباً دو برابر فولاد است، بنابراین جزئیات پانل و اتصالات باید حرکات بزرگتری را در خود جای دهند.

نیازهای آتش، حرارتی و صوتی

آلومینیوم غیر قابل احتراق-است، اما در حدود 660 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود و کم‌تر از آن استحکام خود را از دست می‌دهد، بنابراین آلومینیوم محافظت‌نشده به عنوان عنصر تحمل‌کننده بار در برابر آتش پذیرفته نمی‌شود. در جایی که پانل‌ها بخشی از پوشش دیوار یا سقف را تشکیل می‌دهند، عملکرد سوزاندن سطح طبق ASTM E84 ارزیابی می‌شود، با کلاس A که به شاخص گسترش شعله 25 یا کمتر و شاخص تولید دود 450 یا کمتر نیاز دارد. عملکرد حرارتی تحت تأثیر پل های حرارتی است: قاب های آلومینیومی پیوسته گرما را در اطراف عایق هدایت می کنند، بنابراین پروفیل های ترمال بریک با درج های پلی آمید یا پلی یورتان در پروژه های{9}} انرژی استاندارد هستند. عملکرد صوتی نماها و پارتیشن ها به عنوان Rw تحت ISO 717-1، با اندازه گیری آزمایشگاهی به سری ISO 10140، و نشت هوای سیستم های مونتاژ شده توسط ASTM E283 تأیید شده است. موارد بار سازه با کدهای ملی مانند GB 50009 در چین تعریف می شوند.

سوالات متداول

Q:کدام آلیاژ برای قاب پنجره های معماری استاندارد است؟
A: EN AW-6063 در حالت T5 یا T6، اکسترود شده به EN 755-2 یا ASTM B221. این ترکیبی از کیفیت اکستروژن خوب، پاسخ آندایزینگ و استحکام کافی است.

Q:ضخامت آندایزینگ معماری چقدر باید باشد؟
A: نامگذاری ISO 7599 مانند AA15 یا AA20 با ضخامت پوشش اسمی 15 یا 20 میکرون مطابقت دارد و AAMA 611 کلاس I حداقل به 18 میکرون برای استفاده در بیرون نیاز دارد.

Q:آیا آلومینیوم در سازه های مقاوم در برابر آتش-مجاز است؟
الف: آلومینیوم غیر قابل احتراق است، اما در دمای 660 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود و در دماهای پایین‌تر استحکام خود را از دست می‌دهد، بنابراین بدون محافظت برای اعضای تحمل‌کننده بار در برابر آتش استفاده نمی‌شود. سیستم های آستر هنوز باید محدودیت های سوزاندن سطح ASTM E84 را رعایت کنند.

Q:چرا نماها به پروفیل ترمال بریک نیاز دارند؟
الف: آلومینیوم حدود هزار برابر بهتر از مواد عایق حرارت را هدایت می کند، بنابراین یک قاب پیوسته یک پل حرارتی ایجاد می کند. درج های پلی آمید یا پلی اورتان مسیر را قطع می کنند و خطر تراکم را کاهش می دهند.

Q:چگونه آلومینیوم از نظر انحراف با فولاد مقایسه می شود؟
پاسخ: مدول الاستیک حدود 70 گیگا پاسکال در مقابل تقریباً 200 تا 210 گیگا پاسکال برای فولاد است، بنابراین انحراف معمولاً طراحی اعضای آلومینیومی را کنترل می‌کند، حتی اگر نسبت استحکام به وزن بهتر باشد.

Q:چه تلرانسی برای درزهای انبساط در نماهای آلومینیومی اعمال می شود؟
پاسخ: از آنجایی که ضریب انبساط حدود 23.1 x 10-6 در هر K است، یک مولیون 6 متری می تواند چندین میلی متر در محدوده دمایی 60 K حرکت کند. اتصالات و اتصالات باید دارای جزئیات باشند تا آن حرکت را بدون انتقال بار به لعاب جذب کنند.