Dachówka z gliny strukturalnej
Dachówka z gliny strukturalnej opisuje kategorię materiałów budowlanych z palonej gliny używanych do budowy pokryć dachowych, ścian i podłóg do celów konstrukcyjnych i niekonstrukcyjnych, zwłaszcza w zastosowaniach ognioodpornych. Nazywany również płytką budowlaną , terakotą strukturalną , pustą płytką , płytką saltillo i blokiem glinianym , materiał jest wytłaczanym glinianym kształtem o znacznej głębokości, który pozwala na układanie go w taki sam sposób, jak inne mury z gliny lub betonu. W Ameryce Północnej był używany głównie pod koniec XIX i na początku XX wieku, osiągając szczyt popularności na przełomie wieków i spadając około lat pięćdziesiątych. Dachówka z gliny strukturalnej zyskała na popularności pod koniec XIX wieku, ponieważ można ją było budować szybciej, była lżejsza i wymagała prostszego płaskiego szalunku niż wcześniejsza konstrukcja sklepienia z cegły. Każda jednostka jest generalnie wykonana z glina lub terakota z pustymi wnękami lub komórkami w środku. Kolory terakoty przechodzą od szarości (surowa, wilgotna glina) do odcieni pomarańczowych, czerwonych, żółtych i kremowych. Wynika to z efektu procesu wypalania, który utwardza glinę, dzięki czemu można ją wykorzystać do celów konstrukcyjnych. Materiał jest powszechnie stosowany w łukach podłogowych, ognioodpornych , ściankach działowych i futrach . Nadal jest używany w Europie do budowy ognioodpornych ścian i ścianek działowych. W Ameryce Północnej materiał ten został w dużej mierze zastąpiony betonowymi elementami murowymi .
Historia, pochodzenie i rozwój
Przed 1850-1870
Dachówka gliniana w różnych pojemnościach była używana od tysięcy lat. Rzymianie byli jednymi z pierwszych, którzy używali glinianych płytek w budownictwie, budując gliniane garnki, aby zmniejszyć obciążenia sklepienia. Jednak pierwsze odnotowane strukturalne użycie form z terakoty miało miejsce we Włoszech w VI wieku w kopule kościoła San Vitale w Rawennie. Gliniane garnki wyłożone tynkiem paryskim odciążyły kopułę w podobny sposób jak wcześniejsza konstrukcja rzymska.
1850-1870
Pierwsze odnotowane użycie glinianych płytek konstrukcyjnych w Stanach Zjednoczonych miało miejsce w 1853 r. Frederick A. Peterson zaprojektował gliniane owale w kształcie dłoni, które umieścił między belkami dwuteowymi i pokrył cementem, aby stworzyć podłogę. Peterson zadebiutował swoją metodą w Cooper Union Building w Nowym Jorku. Jednak metoda Petersona nie była produkowana masowo ani powielana aż do lat siedemdziesiątych XIX wieku. W 1871 roku Balthasar Kreischer i George H. Johnson opatentowali nową metodę podobną do Petersona, opartą na wcześniejszych precedensach, w tym brytyjskiego architekta Josepha Bunnetta z 1858 roku, a także projektach Petersona. Każda z tych metod wynikała z rosnącej potrzeby ognioodporności budynków po ogromnych pożarach w Stanach Zjednoczonych w ostatniej ćwierci XIX wieku. Przed powszechnym zastosowaniem dominowały techniki ognioodporne w budownictwie z glinianych płytek konstrukcyjnych, cegieł i murów. Jednak konstrukcje z cegły i muru, zwłaszcza sklepienia, były ciężkie, czasochłonne w budowie i wymagały wykonania kosztownych niestandardowych szalunków. Dachówka z gliny strukturalnej stanowiła lżejszą, szybszą i prostszą alternatywę. Zazębiający się system kanciastych płytek glinianych, które były dopasowane do zwornika, stał się popularny na początku lat 70. XIX wieku, po masowej produkcji projektów Vincenta Garcina w celu stworzenia płaskich łuków segmentowych. Ten płaski łuk segmentowy, opracowany przez firmę Garcin, został po raz pierwszy użyty w Stanach Zjednoczonych w nowojorskim urzędzie pocztowym, Kendall Building w Chicago i Singer Manufacturing Building w St. Louis, stając się najbardziej płodnym zastosowaniem pustej gliny aż do końca stulecia.
1880-1900
Wraz ze wzrostem popularności, strukturalna dachówka gliniana stała się jednym z najpopularniejszych materiałów do ognioodpornych konstrukcji żelaznych i stalowych. Jednak jego zdolność do ognioodporności nie została w pełni wykorzystana, dopóki Peter Bonnett Wight nie wynalazł „buta do płytek” w 1881 roku. „But do płytek” zakrywał odsłoniętą stronę metalowych belek, całkowicie izolując je od ognia.
1910-1950
Popularność konstrukcji z łukami płaskimi rosła wraz ze wzrostem liczby budynków wykorzystujących w swoich projektach stalowe i żelazne elementy konstrukcyjne. Nowe wymagania przepisów budowlanych dotyczące ognioodporności pomogły w stosowaniu i rozpowszechnianiu konstrukcyjnych płytek ceramicznych w drapaczach chmur i innych dużych budynkach. Po 1910 roku producenci zaczęli testować i opracowywać mocniejsze i bardziej złożone systemy płytek ceramicznych, które działały lepiej przy ściskaniu. Większa wytrzymałość na ściskanie, znaleziona głównie w wynalezieniu końcowego łuku dociskowego, pozwoliła na zastosowanie materiału w dłuższych rozpiętościach stropów. Jednak wraz ze wzrostem popularności betonu zbrojonego jako tańszej i mniej złożonej alternatywy, spadło wykorzystanie konstrukcyjnych płytek ceramicznych w podłogach i pokryciach dachowych. Coraz częściej płytki gliniane były używane wewnątrz posadzek betonowych, aby były lżejsze, lub jako centrowanie / szalunki do konstrukcji betonowych. Wraz z rozwojem posadzek żelbetowych i metalowych posadzek, strukturalne płytki ceramiczne straciły popularność w zastosowaniach poziomych. Podczas gdy wykorzystanie glinianych płytek konstrukcyjnych w podłogach i dachach spadło, ich zastosowanie w ścianach cieszyło się popularnością do lat pięćdziesiątych XX wieku. Bloki płytek ściennych są nadal produkowane, ale jednostki płytek specjalnych często wymagają niestandardowych prowizji. Łuki z płytek ceramicznych nie są już produkowane, a ze względu na brak wykwalifikowanych rzemieślników do układania systemów łukowych nigdy nie są wymieniane.
Aplikacja pozioma
Typy łuków podłogowych z płytek
Konstrukcja bocznego łuku ciśnieniowego
Konstrukcja łuku dociskowego bocznego, pierwsza metoda stosowana w łukach stropowych z płytek, składa się z pustaków układanych równolegle do belek dwuteowych.
Konstrukcja łuku końcowego ciśnienia
Końcowa konstrukcja łuku dociskowego składa się z pustaków ułożonych prostopadle do dwuteowników. Ta metoda cieszyła się popularnością po tym, jak odkryto, że jest o pięćdziesiąt procent bardziej wydajna niż boczne łuki ciśnieniowe.
Kafelek Książki
Popularnym zastosowaniem strukturalnej dachówki glinianej była dachówka książkowa, płaska pusta dachówka, która była stosowana w systemach dachowych. Płytki książkowe były również używane w podłogach podniesionych, aby umożliwić prowadzenie instalacji wodno-kanalizacyjnych i innych systemów w budynkach.
Konstrukcja kompozytowa
Pod koniec lat 90. XIX wieku najpopularniejszy system łuków stropowych z płytek łączył konstrukcję dociskową boczną i końcową. Jednak wraz ze wzrostem popularności budownictwa betonowego, w budownictwie zespolonym zaczęto stosować obie metody w połączeniu z żelbetem. Późniejsze systemy wykorzystywały gliniane płytki i żelbet w celu zastąpienia łuków podłogowych z płytek w latach trzydziestych XX wieku.
Zastosowanie pionowe
Najbardziej popularną i trwałą formą płytek ceramicznych strukturalnych jest ich zastosowanie w zastosowaniach pionowych jako element konstrukcyjny. W zastosowaniach pionowych bloki z dachówki ceramicznej są stosowane zarówno w słupach, jak iw ścianach nośnych. Podobnie, bloki z glinianych płytek konstrukcyjnych były często używane jako podkład do ścian zewnętrznych, często wypełniając puste przestrzenie za ornamentem architektonicznym, kamieniem lub cegłą. We wczesnych konstrukcjach stalowych bloki z dachówek ceramicznych były historycznie używane jako wypełnienie między elementami konstrukcyjnymi, co zapewniało bardzo potrzebne podparcie boczne. W niektórych przypadkach całe ściany - zazwyczaj w budynkach parterowych, rzadko wyższych - były tworzone z glinianych płytek konstrukcyjnych, zwykle o grubości wielu wythes. Komórki tych bloków mogą być niewypełnione lub wypełnione zbrojeniem i zaprawą.
Rodzaje specjalności
Płytki licowe strukturalne szkliwione
_(14740652866).jpg)
Strukturalna szkliwiona płytka licowa jest prawdopodobnie najpowszechniejszą i najbardziej płodną formą bloku z płytek ceramicznych. Strukturalne szkliwione płytki licowe są szeroko stosowane w obiektach instytucjonalnych, w których pożądana jest trwała, łatwa do czyszczenia powierzchnia. Materiał jest powszechnie spotykany w szkołach, zakładach poprawczych, basenach i podobnych obiektach. Opracowano szeroką gamę kształtów, aby umożliwić konstruowanie narożników, zaślepek, cokołów ściennych i innych elementów przy użyciu standardowych rozmiarów. SGFT nie da się łatwo przeciąć bez uszkodzenia przeszklonej powierzchni, dlatego dostępnych jest kilkadziesiąt specjalnych kształtów, które pozwalają na dostosowanie się do większości sytuacji. SGFT charakteryzuje się wypalaną szkliwioną powierzchnią, która może być wyprodukowana w kolorach zbliżonych do dostępnych w przypadku standardowej płytki ceramicznej. W niektórych zastosowaniach SGFT został zastąpiony przeszklonymi elementami murowymi, kompozytem muru betonowego i powłoką powierzchniową przypominającą płytki.
Specjalistyczne rodzaje glinianych płytek konstrukcyjnych były produkowane z zeszkloną lub szkliwioną zakrzywioną powierzchnią do użytku w budowie silosów rolniczych . Inne kształty, zwane „płytkami telefonicznymi”, były używane jako podziemne wielokomorowe kanały kablowe dla kabli telefonicznych.
Produkcja i klasyfikacja
Produkcja
Dachówka strukturalna jest nadal wytwarzana zgodnie z historycznymi procesami: glina jest ugniatana do odpowiedniej konsystencji, wciskana w formy. i wypalane w dużych piecach. Różne formy i formy są używane dla każdego rodzaju i kształtu glinianych płytek konstrukcyjnych.
Klasyfikacja
Płytki z gliny strukturalnej dzielą się na trzy klasy: twarde, półporowate i porowate. Każda klasyfikacja jest zróżnicowana na podstawie czasu wypalania płytki podczas procesu produkcyjnego, a każda klasyfikacja jest używana do różnych celów.
Twarda płytka ma największą wytrzymałość strukturalną z trzech kategorii i jest używana głównie w zastosowaniach, w których jest narażona na działanie czynników atmosferycznych. Jego twardość jest odporna na wilgoć, ponieważ jest mniej porowata niż inne klasyfikacje. Jednak twarda płytka jest mniej ognioodporna, ponieważ jest podatna na pękanie w wysokiej temperaturze.
Płytka półporowata ma umiarkowaną wytrzymałość i jest odporna na wilgoć.
Porowata dachówka jest wytwarzana przez zmieszanie gliny ze słomą, trocinami lub innymi materiałami, które są wypalane podczas procesu produkcyjnego, dzięki czemu jest bardzo porowata i lżejsza, a ponadto zmniejsza ciężar własny konstrukcji. Porowata dachówka była preferowana przez budowniczych jako materiał ognioodporny, ponieważ dobrze zachowywała się w wysokich temperaturach.
Płytki dzielą się na nośne i nienośne. Dachówka nośna jest opisana w ASTM C34, podzielonej na klasę LBX dla obszarów narażonych na warunki atmosferyczne i LB dla zastosowań chronionych. Dachówka nienośna jest opisana w ASTM C56 w jednym gatunku, NB. Stosowany do przegród wewnętrznych, może być układany z komórkami biegnącymi poziomo lub pionowo. Płytka może być ryflowana, aby zaakceptować wykończenie tynkiem, lub gładka. Dostępne były specjalne kształty, które można było mocować do stalowych kształtowników konstrukcyjnych i wokół nich, zapewniając ognioodporną obudowę stalowych elementów nośnych.
Płytki z gliny strukturalnej są produkowane w różnych standardowych rozmiarach, w tym o grubości 4 cali (10 cm), 6 cali (15 cm), 8 cali (20 cm), 10 cali (25 cm) i 12 cali (30 cm) oraz zazwyczaj wymiary twarzy 12 cali (30 cm) x 12 cali (30 cm) lub 12 cali (30 cm) x 8 cali (20 cm). Wyprodukowano również płytki w szeregu stopniowanych kształtów klinów do montażu między elementami stalowymi jako ognioodpornej płaskiej konstrukcji stropowej łukowej, która ma być pokryta betonową powierzchnią użytkową powyżej. W innych przypadkach strukturalne płytki gliniane były używane jako trwały materiał do formowania w celu zmniejszenia objętości i ciężaru konstrukcyjnych płyt stropowych z betonu.