در پشت یک دیوار پرده ای بلند-، یک تخته گچی تقویت شده با الیاف{1}}تنها یک مانع آتش غیرفعال یا آستر صوتی نیست. همانطور که ساختمان بالا می رود، خود تخته باید به طور مستقل فشار واقعی باد را کنترل کند. اینکه چگونه این فشار از سیستم مهندسی می شود، بیش از آن چیزی است که اکثر مردم تصور می کنند.
در واقع بار از کجا می آید
به راحتی می توان تصور کرد که شیشه بیرونی یا پوسته آلومینیومی تمام باد را می گیرد. در عمل، دیوارهای پرده به ندرت هواگیر هستند. شکافهای باز-پردههای بارانی مشترک، سوراخهای گریه و حرکت حرارتی همگی باعث میشوند فشار هوای بیرون به داخل حفره پشت روکش نفوذ کند. در طبقات بالا این اثر تشدید می شود. فشار هوا در حفره با هر وزش در نوسان است و تخته گچی را تحت فشار مثبت به سمت داخل هل می دهد و تحت مکش آن را به بیرون می کشد. به عبارت دیگر، تخته یک عنصر باربری- است که نیاز به محاسبه باد خود دارد.
تعیین فشار طراحی
نقطه شروع کد حاکم - ASCE 7 در ایالات متحده یا Eurocode در جاهای دیگر است. این فرآیند سرعت اولیه باد را برای منطقه میگیرد، سپس فاکتورهای ارتفاع، نوردهی، شکل ساختمان و پاسخ رگبار را لایهبندی میکند تا به فشار طراحی خالص برسد. برای اجزای پشت روکش، ضرایب فشار اوج موضعی طراحی را کنترل میکند، زیرا نواحی گوشه و لبه معمولاً بیش از دو برابر آنچه که وسط دیوار تجربه میکند، مکش میبینند. به عنوان یک تامین کننده، شما نیازی به انتخاب ضرایب ندارید، اما باید داده های عملکرد برد را تهیه کنید که با بار نهایی باد طراحی، از جمله عوامل ایمنی مورد نیاز، مطابقت داشته باشد.
چگونه هیئت در مقابل فشار مقاومت می کند
تخته گچی به ناودانی های فولادی عمودی یا افقی با {0}پیچ های خودکار متصل می شود. فاصله گل میخ، دهانه خمشی را تنظیم می کند. ریاضی با یک{3}}پا-نوار پهن تخته به عنوان یک تیر بارگذاری یکنواخت - معمولاً یک وضعیت ساده یا چند دهانه-در نظر میگیرد.
اگر فاصله گل میخ L (بر حسب اینچ) و فشار خالص باد p (بر حسب psf) باشد، بار خطی روی یک نوار با عرض 12-اینچ w=p plf است. دو چک حاکم است:
اول، مقاومت خمشی. حداکثر لحظه M=wL²/8 است. مقاومت تخته از مدول مقطع آن، Z=bt²/6 (با b=12 در و t ضخامت تخته)، و مدول گسیختگی آن، MOR می آید. در یک تخته گچی با کیفیت{7}}تقویت شده با الیاف، الیاف شیشه یا چوب مقاوم در برابر قلیایی با توزیع یکنواخت، MOR را به محدوده 1200-1700 psi - چندین برابر بیشتر از یک صفحه کاغذ استاندارد- فشار میدهد. شرطی که باید رعایت شود M کمتر یا مساوی (MOR × Z) / است، که در آن ضریب کاهش مواد است که باعث قرار گرفتن در معرض آب و هوای طولانی مدت و خزش میشود.
دوم، سفتی و انحراف. تحت مکش، تخته به سمت بیرون خم می شود. انحراف بیش از حد باعث ترک خوردن درزها، شکستن درزگیر هوا و تمرکز تنش در سر پیچ ها می شود. انحراف وسط دهانه تحت بار یکنواخت Δ=5wL4/(384EI) است. ممان اینرسی I=bt³/12 و E مدول الاستیسیته تخته است. از آنجا که هستههای تقویتشده با الیاف متراکم هستند و الیاف اصلاحشده{11}، E معمولاً بین 400,000 تا 900,000 psi - بسیار سفتتر از گچ کالا در ضخامت یکسان است. حد انحراف معمولا L/360 یا در جایی که حرکت مفصل حیاتی است L/480 است.
این برای انتخاب هیئت مدیره به چه معناست
از نقطه نظر محصول، چیزی که طراح واقعاً به آن نیاز دارد یک ماتریس واضح است: برای ضخامت تخته معین و فواصل متداول گل میخ - مثلاً 16 اینچ در مرکز یا 24 اینچ در مرکز - حد مجاز فشار چقدر است؟ این مقادیر از معکوس کردن فرمولهای مقاومت و انحراف با استفاده از ویژگیهای مکانیکی آزمایششده شخص ثالث به دست میآیند. برای مثال، یک تخته گچی تقویتشده-5/8{10}اینچ{10}اینچ{17}}روی ناودانیها در دمای 16 اینچ اغلب میتواند بارهای باد نهایی بالای 63 psf (3 کیلو پاسکال) را تحمل کند. این بیشتر مناطق{18}}در خارج از خطوط ساحلی مستعد طوفان را پوشش میدهد. هنگامی که رتبه مورد نیاز بالاتر می رود، انتخاب تخته ضخیم تر یا فاصله گل میخ تنگ تر است - که هزینه و سرعت نصب را فوراً کاهش می دهد.
اتصال دهنده ها نمی توانند یک فکر بعدی باشند
محاسبات هیئت مدیره به تنهایی کافی نیست. تحت فشار منفی، کل پانل می خواهد از گل میخ ها جدا شود. ظرفیت کشیدن-از طریق و{3}}کشیدن پیچ ها باید با کل نیروی بالابرنده روی ورق مطابقت داشته باشد. این بستگی به فاصله لبه، نوع پیچ و ضخامت گل میخ دارد و بهتر است با دادههای آزمایشی{5}}سطح سیستم به جای نگاه کردن به تخته به صورت مجزا مدیریت شود.
هنگامی که یک تخته گچی{0}}تقویت شده با الیاف وارد یک حفره-بلند می شود، پرکننده کالا نیست. این یک بخش قابل پیش بینی و محاسبه شده از دفاع ساختاری است. اتصال مسیر باد، منطق خمش و خواص مکانیکی واقعی تخته، انتخاب مواد را از یک حدس نادرست به چیزی تبدیل میکند که میتوانید با اطمینان به آن اعتماد کنید.