Fabrikasi fasad beton kecepatan komposit

Setiap bangunan bertingkat yang dibangun saat ini membutuhkan fasad. Berasal dari kata Perancis faade , yang berasal dari bahasa Italia facciata , itu berarti "wajah". Singkatnya, fasad adalah struktur eksterior yang menghadap ke publik yang memberikan karakter, warna, dan bentuknya pada bangunan. Bagi para arsitek, fasad sangat menentukan nuansa bangunan lainnya dan menjelaskan banyak hal tentang maksud arsitektur sang desainer.

Fasad juga fungsional. Ini menyediakan struktur yang mengelilingi jendela dan pintu, melindungi bangunan dari cuaca dan benturan, dan mempengaruhi efisiensi energi bangunan. Fasad dapat dibangun dari berbagai bahan, termasuk komposit, batu, baja, kaca atau beton. Beton pada fasad, berdasarkan sifat mampu bentuknya, dapat digunakan untuk memberikan tampilan yang sangat berdimensi dan berdampak visual pada bangunan, terutama jika bentuk betonnya bervariasi.

Gula adalah raja

Ini adalah kasus di Domino Park, proyek pembangunan kembali 11 hektar di sepanjang tepi pantai Williamsburg di Brooklyn, NY, AS Di jantung Domino Park adalah Domino Sugar Refinery berusia 138 tahun, yang ditutup pada tahun 2004 dan sekarang sedang direnovasi sebagai kantor dan ruang ritel. Bagian dari Domino Park mencakup beberapa bangunan baru, termasuk One South First berlantai 45 dan 10 Grand yang digabungkan. Untuk bangunan ini, arsitek, COOKFOX (New York, NY) memutuskan untuk menggunakan fasad beton yang menampilkan beberapa sudut permukaan, beberapa bentuk bingkai jendela, dan beberapa lebar bingkai jendela untuk, dari kejauhan, secara longgar menyampaikan rasa kristalinitas gula, di sesuai dengan riwayat situs.

Gate Precast Co. (Jacksonville, Fla., A.S.) memenangkan kontrak untuk membangun fasad beton — pada dasarnya, serangkaian bingkai jendela — untuk proyek One South First. Perusahaan akan, seperti biasa untuk fasad beton, membuat kerangka di fasilitasnya sendiri dan kemudian mengirimkan kerangka yang sudah jadi ke lokasi kerja di mana mereka akan diangkat ke tempatnya untuk dipasang melalui derek. Jika Gate memutuskan untuk mengikuti tradisi, ia akan membuat cetakan kayu untuk membentuk semua kerangka beton. Gerbang, bagaimanapun, memutuskan untuk tidak mengikuti tradisi.

Untuk memahaminya, kembali ke tahun 2017, ketika Gate bermitra dengan Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI, Chicago, Ill., US) dan Oak Ridge National Laboratory (ORNL, Oak Ridge, Tenn., US) untuk melakukan penilaian awal penggunaan manufaktur aditif format besar untuk membuat cetakan komposit untuk pembentukan beton pracetak di pabrik. Penilaian ini dilakukan dengan menggunakan mesin BAAM (Big Area Additive Manufacturing) di ORNL. BAAM adalah mesin manufaktur aditif format besar dengan luas bangunan 25 meter persegi, dikembangkan bersama oleh ORNL dan Cincinnati Inc. (Harrison, Ohio, AS) Gate yang berkomitmen untuk membuat cetakan komposit untuk fasad One South First. Proyek ini membutuhkan total 80 cetakan, 37 di antaranya akan dicetak. 43 sisanya akan dibuat dari kayu. Pada saat keputusan ini dibuat, jadwal pengiriman cetakan sangat ketat.

Pada tahun 2016, Additive Engineering Solutions (AES, Akron, OH) telah mengakuisisi mesin BAAM pertamanya dari Cincinnati Inc. Karena itu, ORNL dan Gate Precast meminta bantuan AES. Andrew Bader, VP dan salah satu pendiri AES, mengatakan perusahaannya dan ORNL membagi paket pekerjaan, dengan AES memproduksi 18 dari 37 cetakan. Bader mengatakan setiap cetakan bingkai jendela berukuran lebar sekitar 5-6 kaki, tinggi 9-10 kaki, dan kedalaman 16 inci serta berat sekitar 500 lb.

Bader mengatakan interior geometri cetakan, karena dirancang untuk menghasilkan bingkai yang mengelilingi jendela persegi panjang, relatif sederhana. Namun, desain permukaan luar bingkai, seperti disebutkan, lebih kompleks, dengan kedalaman dan sudut bervariasi yang terintegrasi ke dalam setiap cetakan. Satu bentuk tercetak menggantikan bentuk kayu yang terdiri dari banyak potongan yang dipotong secara individual dipaku menjadi satu. “Geometrinya sederhana, tetapi rumit,” kata Bader. “Proyek ini membutuhkan beberapa desain bingkai yang unik, bergantung pada lokasi bingkai.”

Untuk sebagian produksinya, AES memilih senyawa LNP THERMOCOMP AM, modulus tinggi, bahan lengkung rendah berdasarkan ABS dengan 20% penguat serat karbon cincang yang dipasok oleh SABIC (Houston, Tex., A.S.). Bader mengatakan bahwa mesin BAAM membutuhkan 8-10 jam untuk membuat setiap cetakan monolitik, diikuti dengan 4-8 jam pemesinan dan penyelesaian di mesin CNC Quintax (Stow, Ohio, AS). Dia melaporkan bahwa cetakan diampelas ke dimensi yang diperlukan, tetapi tidak disegel.

Membuat bingkai jendela

Cetakan dikirim ke fasilitas Gate's Winchester, Ky., A.S., di mana cetakan tersebut digunakan bersama dengan 43 cetakan kayu tradisional yang dibuat oleh Gate untuk proyek tersebut. Cetakan kayu dirakit dengan tangan oleh karyawan Gate, kemudian dilapisi tikar fiberglass dan lapisan resin, dengan minyak bentuk disemprotkan untuk memfasilitasi pelepasan rangka beton yang terbentuk. Minyak bentuk juga disemprotkan pada cetakan komposit untuk memudahkan pelepasan.

Untuk melakukan penuangan beton, beberapa cetakan ditempatkan di atas meja pengecoran kayu sepanjang 40-50 kaki. Cetakan disatukan untuk menghasilkan bingkai tunggal, bingkai ganda atau bingkai tiga. Baja tulangan diposisikan di dalam setiap cetakan dan beton dituangkan di sekitar tulangan. Meja pengecoran kemudian digetarkan untuk mengkonsolidasikan beton. Setelah 14-20 jam penyembuhan, bingkai jendela dibongkar, dicuci dengan asam dan dipoles. Kemudian, jendela dipasang dan seluruh paket dikirim dengan truk ke lokasi konstruksi di Brooklyn.

Bader mengatakan cetakan komposit AES, yang bekerja di samping cetakan kayu tradisional, dengan cepat mengungkapkan keunggulannya. Pertama, katanya, cetakan kayu hanya memungkinkan 15-20 menuangkan beton sebelum harus dihapus dari layanan dan diperbaharui atau diganti. Cetakan AES, sebaliknya, memungkinkan 200 penuangan beton dengan perbaikan minimal atau waktu tidak berfungsi. Dan 200 tuangkan, kata Bader, mewakili akhir proyek, bukan akhir masa pakai cetakan. “Di situlah mereka berhenti,” katanya. “Jika cetakan kami dirawat dengan baik, kami pikir cetakan itu dapat digunakan ratusan dan ratusan kali.”

Selanjutnya, untuk penggunaan 150 tuang atau lebih, Gate menghitung bahwa dibutuhkan hingga 10 cetakan kayu untuk memenuhi kinerja satu cetakan AES. Selain itu, karena Gerbang 40 jam kerja untuk memproduksi cetakan kayu, tanpa 37 cetakan komposit, perusahaan tidak akan memenuhi persyaratan jadwal proyek One South First.

Bader mengakui bahwa biaya cetakan komposit AES empat kali lipat dari cetakan kayu, tetapi setidaknya 10 kali lebih tahan lama. “Cara pembuatan formulir pracetak relatif tidak berubah selama beberapa dekade,” Bader menegaskan. “Tiba-tiba, suatu hari, kami membuat formulir 3D seberat 500 pon dan semua orang terkejut.” Meskipun demikian, dia mengakui bahwa pembuatan aditif cetakan seperti itu paling hemat biaya dalam aplikasi di mana bentuk beton memiliki geometri yang rumit atau pengulangan yang tinggi — bentuk yang sama berkali-kali.

AES, Bader melaporkan, sekarang memiliki dan mengoperasikan empat mesin BAAM dan dapat memproduksi suku cadang setinggi 8 kaki. Bagian yang jauh lebih besar telah dibuat dengan menggabungkan beberapa bagian.