Aluminium digunakan dalam konstruksi karena tiga alasan: rasio kekuatan-terhadap-berat yang kira-kira tiga kali lipat dari baja, lapisan oksida-yang dapat pulih sendiri yang memberikan ketahanan terhadap korosi, dan kemampuan untuk menggabungkan profil struktural dengan beragam hasil akhir yang tahan lama. Keberhasilan proyek bergantung pada kesesuaian kinerja paduan, temper, finishing, dan api dengan peraturan bangunan yang berlaku.
Peran Struktural dan Non-Struktural
Aluminium memiliki fungsi-menahan beban dan fungsi sekunder. Tugas strukturalnya meliputi tiang dinding tirai dan jendela di atas pintu, rangka jendela dan pintu, penyangga kaca struktural, bagian atap dan kanopi, serta pagar. Tugas non-struktural meliputi panel kelongsong dan panel kaset, peneduh matahari, panel fasad sarang lebah, sistem langit-langit, dan kisi-kisi ventilasi. Di Cina, sistem jendela dan pintu biasanya ditentukan berdasarkan GB/T 8478, dan profil ekstrusi arsitektural berdasarkan seri GB/T 5237. Dibandingkan dengan baja, modulus elastisitas aluminium adalah sekitar 70 GPa dibandingkan sekitar 200 hingga 210 GPa, sehingga defleksi daripada kekuatan biasanya menentukan ukuran komponen struktur.
Pemilihan Paduan dan Temper berdasarkan Aplikasi
| Aplikasi | Paduan dan temperamen | Mengatur properti |
|---|---|---|
| Profil jendela dan dinding tirai | EN AW-6063-T5 atau T6 | Kualitas permukaan akhir dan kemampuan ekstrudabilitas |
| Braket dan balok dengan beban berat | EN AW-6061-T6 | Kekuatan hasil dan kinerja sambungan yang melesat |
| Panel kelongsong dan kaset | 3003, 5005, 3105 | Sifat mampu bentuk, kerataan, dan respons pelapisan |
| Paparan pesisir atau industri | 5052 | Ketahanan terhadap korosi lubang dan celah |
| Fasad komposit dan sarang lebah | 3003 kulit dengan 3003 inti | Kekakuan dengan bobot panel rendah |
Profil yang diekstrusi dipesan sesuai EN 755-2 atau ASTM B221. Berdasarkan ASTM B221, paduan 6063 dalam temper T6 memiliki kekuatan tarik minimum 205 MPa dan kekuatan luluh minimum 170 MPa; kondisi T5 memberikan nilai minimum 150 MPa dan 110 MPa. Komposisi kimia ditentukan oleh EN 573-3 di Eropa, dan sertifikat analisis merupakan bukti kepatuhan yang normal.
Sistem Selesai: Anodisasi dan Pelapisan
Oksidasi anodik adalah lapisan logam yang paling tahan lama. ISO 7599 menetapkan pelapis berdasarkan ketebalan nominal, misalnya AA15 untuk 15 mikron dan AA20 untuk 20 mikron, dan praktik arsitektur di Amerika Utara merujuk pada AAMA 611, di mana Kelas I memerlukan lapisan anodik minimal 18 mikron dan Kelas II minimal 10 mikron. Pelapis akhir organik, biasanya sistem fluoropolimer atau poliester yang diaplikasikan secara koil, digunakan ketika warna tertentu harus diulang pada fasad besar; ketebalan film, stabilitas warna, dan retensi kilap adalah item spesifikasi utama. Kedua rangkaian hasil akhir diverifikasi melalui pengujian yang dipercepat, paling umum dengan semprotan garam netral sesuai ISO 9227 dan pengujian adhesi setelah pembentukan. Koefisien muai panas aluminium adalah sekitar 23,1 x 10-6 per K, kira-kira dua kali lipat dari baja, sehingga detail panel dan sambungan harus mengakomodasi pergerakan yang lebih besar.
Persyaratan Kebakaran, Termal dan Akustik
Aluminium tidak-mudah terbakar, namun meleleh pada suhu sekitar 660 C dan mulai kehilangan kekuatannya jauh di bawahnya, sehingga aluminium yang tidak dilindungi tidak diterima sebagai elemen penahan-beban-api. Jika panel merupakan bagian dari lapisan dinding atau langit-langit, kinerja pembakaran permukaan dinilai berdasarkan ASTM E84, dengan Kelas A yang mensyaratkan indeks penyebaran api sebesar 25 atau kurang dan indeks pengembangan asap sebesar 450 atau kurang. Performa termal didominasi oleh penghubung termal: rangka aluminium kontinu menghantarkan panas di sekitar insulasi, sehingga profil penahan panas dengan sisipan poliamida atau poliuretan merupakan standar dalam proyek yang sadar energi. Kinerja akustik fasad dan partisi dikutip sebagai Rw berdasarkan ISO 717-1, dengan pengukuran laboratorium sesuai seri ISO 10140, dan kebocoran udara pada sistem rakitan diverifikasi oleh ASTM E283. Kasus beban struktural ditentukan oleh kode nasional, seperti GB 50009 di Tiongkok.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Q:Paduan manakah yang menjadi standar untuk bingkai jendela arsitektur?
A: EN AW-6063 dalam temper T5 atau T6, diekstrusi ke EN 755-2 atau ASTM B221. Ini menggabungkan kualitas ekstrusi yang baik, respon anodisasi dan kekuatan yang memadai.
Q:Seberapa tebal anodisasi arsitektural?
J: Penunjukan ISO 7599 seperti AA15 atau AA20 sesuai dengan ketebalan lapisan nominal 15 atau 20 mikron, dan AAMA 611 Kelas I memerlukan setidaknya 18 mikron untuk penggunaan eksterior.
Q:Apakah aluminium diperbolehkan dalam-struktur tahan api?
J: Aluminium tidak-mudah terbakar namun meleleh pada suhu sekitar 660 C dan kehilangan kekuatannya pada suhu yang lebih rendah, sehingga aluminium tidak digunakan tanpa perlindungan untuk elemen penahan-beban tahan api-api. Sistem pelapisan masih harus memenuhi batas pembakaran permukaan ASTM E84.
Q:Mengapa fasad memerlukan profil penahan panas?
J: Aluminium menghantarkan panas sekitar seribu kali lebih baik daripada bahan insulasi, sehingga rangka yang kontinu menciptakan jembatan termal. Sisipan poliamida atau poliuretan mengganggu jalur dan mengurangi risiko kondensasi.
Q:Bagaimana aluminium dibandingkan dengan baja dalam hal defleksi?
J: Modulus elastisnya sekitar 70 GPa dibandingkan sekitar 200 hingga 210 GPa untuk baja, jadi defleksi biasanya mengontrol desain bagian aluminium meskipun rasio kekuatan-terhadap-berat lebih baik.
Q:Toleransi apa yang berlaku untuk sambungan ekspansi pada fasad aluminium?
A: Karena koefisien muainya sekitar 23,1 x 10-6 per K, tiang tiang berukuran 6 m dapat bergerak beberapa milimeter pada kisaran suhu 60 K. Sambungan dan pengikat harus dirinci untuk menyerap gerakan tersebut tanpa memindahkan beban ke kaca.