建築固定金具の材料選択: 性能と耐久性ガイド

同一寸法の 1.4301 (AISI 304) ステンレス鋼クラッド ブラケットと 1.4404 (AISI 316L) ブラケットは重量でモリブデンが 2 ～ 3 パーセント異なり、その違いによって耐孔食性相当数が約 19 から約 25 に変わります。遊歩道から 60 メートルの高さのファサードでは、25 年目でもまだ健全な固定具と、25 年目でもまだ健全な固定具が区別されます。 8年目に穴が開いています。

建築用固定金具の材料選択は、一方では合金のグレード、質、コーティング量、ガルバニック絶縁の詳細の文書化された一致であり、もう一方では、最初の工場図面を作成する前に修正された 2 つのプロジェクト事実、つまり ISO 9223 で定義された大気腐食性カテゴリと EN 1990 で定義された設計耐用年数クラスとの間の文書化された一致です。

これら 2 つの入力を修正すると、仕様の残りの部分が算術演算になります。それらをスキップすると、修正はクライアントの資金提供による本格的な腐食実験になります。

ハードウェアの修理は過負荷ではなく腐食から回復します

ISO 9223 カテゴリ C4 および C5 では、露出した最初の 1 年で裸の炭素鋼の表面深さが 50 ～ 200 マイクロメートル失われるため、建築用固定金具の廃棄モードは、構造上の過負荷ではなく大気腐食です。

それは機械設計に反対する議論ではありません。 EN 1992-4 に準拠したアンカー設計と EAD 330232 に準拠した認定により、コンクリート コーンおよびスチールの破壊モードで 2.0 以上の安全係数がすでに得られています。日常的に指定されていないマージンは、環境上のマージンです。

2 つのシーケンスでほとんどの現場の問題をカバーします。 1 つ目では、犠牲コーティングが切断端、溶接、または現場での作業時の傷で局所的に消耗し、20 ミリメートルのゾーンで断面の損失が始まりますが、コンポーネントの残りの部分はそのままです。 2 番目のケースでは、PREN ではなく外観のために選ばれたステンレス部品の不動態皮膜が塩化物によって破壊され、残留応力がピークとなる冷間成形された曲げ部で孔食が始まります。

固定具の耐用年数を決定する 4 つの材料変数

建築上の固定がどのくらい持続するかを決定するのは 4 つの変数です。PREN で表される合金の化学的性質、EN ISO 1461 に準拠したコーティング量、組み立てられた金属ペアのガルバニック適合性、および接合部が吸収する必要のある熱の動きの差です。それぞれを数値として仕様に書き込むことができます。

合金化学: グレード名ではなく、PREN を指定します

PREN 25 は、海岸線から 10 キロメートル以内のステンレス製固定具の実用的な下限です。 35以上はスプラッシュゾーン内のフロアです。

PREN = Cr 3.3 x Mo 16 x N、公称組成から計算されるため、その値はどの工場証明書でも確認できます。

2 つの結果が続きます。 1.4301 には意図的なモリブデンの添加が含まれていないため、C3 の内陸大気では許容できる性能を発揮しますが、C5 ～ M の海洋大気では不十分な性能を発揮します。デュプレックス 1.4462 は PREN 35 に達し、焼き鈍し 1.4301 の約 190 メガパスカルに対して 450 メガパスカルの最小 0.2% 耐力を実現するため、同じパネル荷重を支えるブラケットの数が少なく、より軽量になります。

コーティング質量: EN ISO 1461 番号

EN ISO 1461 に準拠した溶融亜鉛めっきでは、質量と局所的な厚さの両方で表される、各鋼厚範囲の最小コーティングが設定されます。

• 6 ミリメートル以上の鋼鉄: 平均 85 マイクロメートル、極小値 70 マイクロメートル、1 平方メートルあたり約 610 グラム。
• スチール 3 ～ 6 ミリメートル: 平均 70 マイクロメートル、局所最小値 55 マイクロメートル。
• スチール 1.5 ～ 3 ミリメートル: 平均 55 マイクロメートル、局所最小値 45 マイクロメートル。
• ISO 2081 に準拠して電気めっきされた亜鉛は、上記の約 10 分の 1 である 5 ～ 12 マイクロメートルを堆積します。

これらの数値の背後にある計算は、一度実行する価値があります。 ISO 9223 では、初年度の亜鉛損失がカテゴリ C3 では年間 0.7 ～ 2.1 マイクロメートル、C4 では 2.1 ～ 4.2 マイクロメートルであると記録しているため、C4 では 85 マイクロメートルの溶融めっきコーティングが 25 年のメンテナンス間隔をサポートしますが、12 マイクロメートルの電気めっき層は 3 ～ 6 年で消耗します。同じ表は、亜鉛めっきが C5-M の答えではない理由を説明しています。年間 4.2 ～ 8.4 マイクロメートルの亜鉛損失により、厚いコーティングでも 10 ～ 20 年以内に消耗します。この比較では、同じトレードオフが検討されています。 HDG およびステンレス鋼の鋳造アンカー チャネル .

溶融亜鉛メッキ鋳造アンカーチャンネル ファサードとクラッディング用の HDG とステンレスのアンカー チャネル オプションを、プロファイル、荷重データ、腐食のトレードオフを中心に検討しながら比較します。 製品を見る→

ガルバニック互換性: 異種金属の詳細

アルミニウムとステンレス鋼は海水中ではガルバニック系列でおよそ 0.4 ～ 0.6 ボルト離れており、湿った接合部ではアルミニウムが陽極になります。面積比が損傷を決定します。小さなアルミニウム陽極に面した大きなステンレス陰極は、急速な局所損失を引き起こします。そのため、アルミニウムブラケットに直接ベアリングする M8 ステンレスボルトは、再設計する価値のある細部です。

3 つのコントロールが機能します。アルミニウムを支持するステンレスファスナーの下にある EPDM またはナイロンの絶縁ワッシャー、界面のバリア コー​​ティングまたは陽極酸化層、およびジョイントの保持水を止める排水。

熱移動: 設計入力としての膨張係数

アルミニウムは 1 ケルビンあたり 23.1 マイクロメートル、1.4404 ステンレス鋼は 16.0、炭素鋼は 12.0 で膨張します。したがって、40 ケルビンの表面温度変動に面したファサード上の 3 メートルのアルミニウム被覆レールは、構造物に対して約 2.8 ミリメートル移動します。長穴とスライドクリップがその動きを吸収します。完全にボルトで固定された堅固な接続は行われず、荷重がパネルまたは基板に移動します。

腐食性カテゴリに適合する固定材料

50 年の設計寿命では、1.4404 ステンレス鋼が ISO 9223 C4 および C5-M 雰囲気の最低グレードですが、EN ISO 1461 に準拠した溶融亜鉛めっき炭素鋼は C3 および内陸 C4 をカバーします。

除氷塩で処理されたトンネルと沖合のスプラッシュゾーンを対象とするカテゴリ CX は、仕様を PREN が約 44 の 1.4529 ステンレス鋼、または負荷がより低い合金を正当化する二相鋼 1.4462 に押し上げます。

沿岸部と内陸部のプロジェクトには異なるハードウェア仕様が必要

内陸 15 キロメートル、海から 300 メートルの同じファサード システムには、風荷重とパネル重量が同じであっても、異なる固定グレード、コーティング システム、検査間隔が必要です。

2 つのカラム間で変わらないのは機械的能力です。ブラケットは両方で同じ荷重を支えます。腐食代と絶縁の詳細のみが移動します。 1.4404 の調整可能なステンレス鋼製 L アングル ブラケットは、剛結合を導入することなくスロット付き脚が公差と熱の動きを吸収するため、沿岸側では標準的な回答です。

ステンレス鋼の調整可能な L アングル クラッディング ブラケット 海岸腐食と公差が仕様を左右する換気ファサードの 1.4404 ブラケット調整範囲、定格荷重、および絶縁の詳細を確認します。 製品を見る→

6 段階の材料検証ルーチン

6 つのチェックが順番に実行され、発注書が発行される前に材料仕様が決定されます。

1. ISO 9223 に基づいて、サイトの住所からではなく、測定された塩化物の堆積と湿潤時間から腐食性カテゴリを修正します。
2. 設計の労働生活クラスを修正します。 EN 1990 クラス 4 は 50 年を意味し、そのクラス内の固定金具は交換不可として扱われます。
3. 両方の入力値を材料番号に変換します。沿岸ステンレスの場合は最小 PREN 25、内陸部の C3 および C4 の溶融亜鉛は 85 マイクロメートルです。
4. アセンブリ内のすべての異種金属ペアをリストし、それぞれの絶縁コンポーネントに名前を付けます。
5. テスト証拠のリクエスト: ISO 9227 塩水噴霧レポート、EAD 330232 または ACI 355.2 アンカー認定、ヒートごとの EN 10204 タイプ 3.1 ミル証明書。
6. ISO 2178 に準拠した膜厚ゲージを使用して現場で検証し、絶縁ワッシャーが存在することを確認し、切断端が整えられていることを確認します。

石材のクラッディングにより、重要な決定がもう 1 つ追加されます。1.4404 のドロップイン アンダーカット アンカーは、摩擦グリップではなく、機械的にキーを付けられたコーンを通じて荷重を分散するため、石材スラブとステンレス固定具の強度と耐塩化物性の両方が一致します。

石材被覆用アンダーカットアンカーのドープ 1.4404 アンダーカット アンカーが一致する円錐形状を使用して天然石パネルを固定する方法 (M6 および M8 サイズと荷重の数値) をご覧ください。 製品を見る→

Jiangsu Aozheng Metal Products Co., Ltd. は、1.4301、1.4404、1.4462 ステンレス鋼および溶融亜鉛メッキ炭素鋼で、鋳込みアンカー チャネル、クラッディング ブラケット、アンダーカット アンカー、ストラット チャネルにわたってこれらのグレードを保持しています。 材質仕様 埋め込みチャネルから最終パネルブラケットまで通します。

コスト、耐久性、50年の設計寿命

EN 1990 では、50 年の耐用年数を設計クラス 4 に定めており、そのクラス内の固定ハードウェアは消耗品ではなく交換不可能な要素として設計されています。

コストの場合は、材料の価格ではなくアクセスから導き出されます。換気されたファサードの高さ 40 メートルのブラケットには、パネルを交換するのと同じマスト クライマーまたはロープ アクセス チームを使って到達するため、12 年目の腐食故障のコストは、数百キログラムのステンレス鋼のモリブデン含有量に集中する 1.4301 と 1.4404 の間の材料デルタよりもはるかに高くなります。耐久性は仕様の段階で一度購入すれば、その時か後で高さに応じて支払われます。