高層カーテンウォールの背後にある繊維強化石膏ボードは、-単なる受動的な防火壁や防音ライナーではありません。-建物が上昇するにつれて、ボード自体が実際の風圧を独立して処理する必要があります。その圧力がシステムからどのように生み出されるかは、ほとんどの人が思っている以上に重要です。
実際に負荷がかかる場所
外側のガラスまたはアルミニウムの外板がすべての風を吸収すると考えるのは簡単です。実際には、カーテンウォールが気密であることはほとんどありません。開いた接合部の雨よけの隙間、水抜き穴、熱の動きなどにより、外気圧が被覆材の後ろの空洞に流れ込みます。上層階ではこの影響がさらに強くなります。キャビティ内の気圧は突風ごとに変動し、正圧で石膏ボードを内側に押し、吸引で外側に引っ張ります。言い換えれば、ボードは独自の風の計算を必要とする耐荷重要素です。-
設計圧力の決定
開始点は、米国の管理コード - ASCE 7 またはその他の地域のユーロコードです。このプロセスでは、地域の基本風速を取得し、高さ、露出、建物の形状、突風応答などの要素を重ねて、正味の設計圧力を決定します。クラッディングの背後にあるコンポーネントの場合、隅や端のゾーンでは壁の中央で受ける吸引力の 2 倍以上の吸引力が日常的に発生するため、局所的なピーク圧力係数が設計を制御します。サプライヤーとして、係数を選択する必要はありませんが、必要な安全係数を含む、最終的な設計風荷重に一致する基板性能データを提供する必要があります。
ボードがプレッシャーにどのように抵抗するか
石膏ボードは、タッピング ネジを使用して垂直または水平の鋼製スタッドに取り付けられます。{0}}スタッドの間隔によって曲げスパンが設定されます。計算では、幅 1 フィート-の基板を均一に荷重された梁として扱います -。通常は、単純にサポートされている、または複数のスパンの状態です。-。
スタッドの間隔が L (インチ単位)、正味風圧が p (psf 単位) の場合、幅 12- インチのストリップにかかる線形荷重は w=p plf です。次の 2 つのチェックが適用されます。
まずは曲げ強度。最大モーメントは M=wL²/8 です。ボードの抵抗は、断面係数 Z=bt²/6 (b=12 はボードの厚さ) と破断係数 MOR によって決まります。高品質の繊維強化石膏ボード-では、均一に分布した耐アルカリ性のガラス繊維または木材繊維により、MOR が 1,200 ～ 1,700 psi の範囲 - に押し上げられ、標準的な紙張りのボードよりも数倍高くなります。-。満たさなければならない条件は M (MOR × Z) / 以下です。ここで、 は長期の天候暴露とクリープを考慮した材料削減係数です。-
次に、剛性とたわみです。吸引下では、ボードは外側に反ります。たわみが大きすぎると、接合部に亀裂が入り、エアシールが壊れ、ネジの頭に応力が集中します。均一荷重下での中間スパンたわみは Δ=5wL⁴/(384EI) です。慣性モーメント I=bt³/12、E はボードの弾性率です。繊維-で強化されたコアは高密度であり、繊維-が改質されているため、E は通常 400,000 ～ 900,000 psi の範囲にあります-。同じ厚さの汎用石膏よりもはるかに硬いです。たわみ制限は通常 L/360 ですが、関節の動きが重要な場合は L/480 です。
これがボード選択に何を意味するか
製品の観点から見ると、設計者が本当に必要としているのは、明確なマトリックスです。特定の基板の厚さと一般的なスタッド間隔について、- 中心で 16 インチまたは中心で 24 インチと言います - 許容圧力限界はどれくらいですか?これらの値は、サードパーティ-テスト-の機械的特性を使用して、強度とたわみの公式を逆算することで得られます。たとえば、16 インチ oc のスタッドに取り付けられた高密度 5/8{{10} インチ ファイバー-強化石膏ボードは、多くの場合、63 psf (3 kPa) を超える究極の風荷重に耐えることができます。これは、{{18}ハリケーンが発生しやすい海岸線以外の高層地帯-のほとんどをカバーしています。必要な定格が高くなると、ボードを厚くするかスタッド間隔を狭くするかのどちらかを選択することになります -。これはコストと設置速度に直ちに影響するトレードオフです。
ファスナーは後から考えてはいけません
ボードの計算だけでは十分ではありません。負圧がかかると、パネル全体がスタッドから引き離そうとします。ネジの引き抜き力と引き抜き力は、シートにかかる総上昇力と一致する必要があります。-これはエッジの距離、ネジの種類、スタッドの厚さに依存します。基板を個別に見るのではなく、システム レベルのテスト データを使用して処理するのが最適です。-
繊維強化石膏ボードを高層の空洞に入れる場合、-それは汎用の充填材ではありません。-それは構造防御の予測可能かつ計算された部分です。風の通り道、曲げロジック、ボードの実際の機械的特性を結び付けることで、材料の選択が大まかな推測から確実に信頼できるものに変わります。