Muotoillut metalliset kattotiilet: profiilit, materiaalit ja asennus

Muotoillut metalliset kattotiilet Saavuta perinteisen savilaatan, liuskekiven tai puupalon esteettisyys ja samalla täysin lukittuvan metallipaneelijärjestelmän rakenteellinen suorituskyky. Keskeinen etu perinteisiin kollegoihinsa nähden on painonpudotus: kivipinnoitettu teräslaattakokoonpano painaa noin 6,5 - 8,5 kg/m² (1,3 - 1,7 psf), kun taas savilaattojen 45 - 75 kg/m² ja liuskekiven 55 - 90 kg/m² . Tämä painoero mahdollistaa asennuksen olemassa olevien asfalttipaanukattojen päälle ilman rakenteellista vahvistusta ja vähentää rakennuksen seismistä massaa noin 85 % kattotasolla.

Materiaalisubstraatit ja kivipinnoitusprosessi

Muotoillut metalliset kattotiilet alkaa litteänä kelamateriaalina, yleisimmin galvalume-pinnoitettua terästä, joka on ASTM A792:n mukainen ja jossa on AZ50 tai AZ55 alumiini-sinkkiseospinnoite. Pohjateräksen paksuus vaihtelee 0,35 mm - 0,55 mm (28 gauge - 24 gauge) , jossa 0,42 mm on alan standardi asuinrakennusten katoille kohtalaisen tuulen alueilla. Kierukka meistetään tai rullamuovataan ensin profiiliksi, joka jäljittelee tietyn perinteisen kattomateriaalin visuaalista luonnetta: tynnyritiili, litteä liuskekivi, S-tiili tai käsin jaettu katto. Leimausprosessi luo kolmiulotteisen kohokuvion, joka sisältää vääriä liitoksia, vesikanavat ja naulalaipat, yhdellä painalluksella.

Muotoilun jälkeen teräslaatta saa määrittävän ominaisuutensa: akryylipohjaisen kiviraepinnoitteen, joka on liimattu pintaan korkean lämpötilan keraamisella sideaineella. Rakeet, murskattua ja seulottua luonnonkiveä tai keramiikkapäällystettyä kvartsia, ovat kooltaan alkaen 0,5-2,5 mm ja ne levitetään sähköstaattisesti täydellisen peiton varmistamiseksi. Pinnoitettu laatta kovetetaan sitten uunissa klo 150 °C - 200 °C polymeerisideaineen silloitus ja rakeiden mekaaninen lukitus terässubstraattiin. Tuloksena on teksturoitu pinta, joka imee iskuenergiaa rakeista, vaimentaa paljaan metallin visuaalista kiiltoa ja tarjoaa kävelypinnan, jonka kitkakerroin on yli 0,7, joka on verrattavissa asfalttipaanuun.

Alumiini- ja kuparilaatat, vaikkakin pienempi markkinasegmentti, on tarkoitettu rannikkoasennuksiin, joissa kloridin laskeutumisnopeus ylittää 50 mg/m² päivässä . Alumiinilaatat, joiden paksuus on 0,7–0,9 mm, on viimeistelty tai PVDF (polyvinylideenifluoridi) -kierukkapinnoite useissa eri väreissä. Kuparilaatat, jotka toimitetaan 0,55–0,7 mm:n paksuisina, jätetään pinnoittamattomiksi ja ne kehittävät suojaavan patinan ensimmäisten 5–8 vuoden aikana. Alumiini- tai kuparilaatat eivät ole kivipinnoitettuja; niiden estetiikka perustuu luonnolliseen metalliseen viimeistelyyn ja oksidikerroksen kehittämiseen, joka estää korroosiota lisää.

Profiiliperheet ja niiden visuaaliset analogit

Markkinat luokittelevat muotoillut metalliset kattotiilet perinteisen materiaalin mukaan, jota ne jäljittelevät. Seuraavassa taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä profiiliperheistä, niiden mittaominaisuuksista ja katon kaltevuuksista, joille ne on mitoitettu.

Tuulennousun vastus ja lukitustekniikka

Muotoiltujen metallitiilikaton tuulenkohotuskyky ei määräydy tiilien painon mukaan, kuten painolasti- tai betonilaattojen tapauksessa, vaan toisiinsa kiinnittyvien sivu- ja päätyläpivientien mekaaninen kytkentä. Jokainen tiili kiinnitetään kattokanteen naulalaipalla tai pidikkeellä, joka on peitetty sen yläpuolella olevan päällekkäisen tiilin avulla, jotta mikään kiinnityspää ei ole alttiina säälle. Laatan muotoilluissa reunoissa on sarja ripoja, palautuskaarta ja kapillaarin estäviä uria, jotka luovat mutkaisen reitin tuulen ohjaamalle vedelle, joka yrittää tunkeutua sivurataan.

Vakiotestiprotokolla on ASTM E1592, joka arvioi edustavan kattopaneelikokoonpanon rakenteellisen suorituskyvyn tasaisen staattisen paine-eron alaisena. Oikein asennettu kivipinnoitettu teräslaattajärjestelmä, jossa laatat on mekaanisesti lukittu ja kiinnitetty vähintään 15 mm:n vaneri- tai OSB-levyyn, saavuttaa suunnitellun tuulenkohotusluokituksen 2,4 kPa (50 psf) , joka vastaa noin 160 km/h (100 mph) perustuulen nopeutta altistumiskategoriassa B. Nopeilla hurrikaanivyöhykkeillä (HVHZ), kuten Miami-Dade County, Florida, laattaprofiili, kiinnityskuvio ja alustakokoonpano on testattava täydellisenä järjestelmänä nostopaineeseen 7,2 kPa (150 psf) ilman laattojen irtoamista tai kiinnikkeiden irtoamista. Tämän standardin täyttäminen vaatii tyypillisesti kuusi kiinnikettä per laatta vakion neljän sijasta, ja kiinnittimien on oltava rengasvarsi nauloja tai ruuveja, joiden vähintään vetovastus on 220 N (50 lbf) tietyssä kansimateriaalissa.

Aluskate ja toissijainen vesisulku

Metallitiili itsessään on ensisijainen sadesuoja, mutta aluskate on toissijainen vesisulku, jonka on toimittava katon koko käyttöiän ajan, vaikka tiili irtoaa iskun tai voimakkaan tuulen vaikutuksesta. Useimpien lainkäyttöalueiden rakennusmääräykset edellyttävät vähintään yhden kerroksen ASTM D226 Type II asfaltilla kyllästettyä orgaanista huopaa, mutta tämän materiaalin käyttöikä on n. 20-25 vuotta ennen haurastumista, kun taas sen yläpuolella olevan metallilaatan takuu on vähintään 50 vuotta. Tästä johtuva käyttöiän epäsuhta on yleisin syy veden tunkeutumiseen ikääntyville metallitiilikattoille.

Nykyinen paras käytäntö, joka on koodattu valmistajan asennusohjeisiin premium-kivipinnoitetuille teräsjärjestelmille, on itsekiinnittyvä polymeerimodifioitu bitumikalvo, kuten ASTM D1970:n mukainen SBS-modifioitu tuote, joka asennetaan koko kattokannen päälle, ei vain räystäisiin ja laaksoihin. Tämä kalvo tyypillisesti 1,0-1,5 mm paksu korkeatiheyksinen polyeteenipinta tarjoaa täysin kiinnittyneen vedenpitävän kerroksen, joka tiivistyy itsestään kiinnikkeiden läpivientien ympärille ja pysyy joustavana -30 °C:n lämpötiloissa. Katolla, jonka kaltevuus on alle 4:12, aluskerroksen ja tiilien väliin asetetaan sotkeutuneista polymeerisäikeistä koostuva toissijainen vedenpoistomatto luomaan 6 mm:n vedenpoistoontelo, joka estää hydrostaattisen paineen muodostumisen sivukierrosten taakse tuulen aiheuttamissa sadeolosuhteissa.

Kiinnitysjärjestelmät ja korroosionsopivuus

Muotoiltujen metallisten kattotiilien kiinnityselementtien valinnassa on otettava huomioon kolme erillistä korroosiomekanismia: ilmakehän korroosio paljastetussa päässä, galvaaninen korroosio tiilialustan rajapinnassa ja rakokorroosio kiinnittimen varren sisällä tiilien alla. Kivipinnoitettujen teräslaattojen minimikiinnike on a Tyypin 304 ruostumattomasta teräksestä valmistettu rengasvarsi naula tai hiiliteräsruuvi, jossa on luokan C kuumasinkitty pinnoite (sinkin vähimmäispaksuus 45 μm) . Rannikkoasennuksissa 3 km säteellä suolaisesta vedestä kiinnitin on päivitettävä tyypin 316 ruostumattomaksi teräkseksi, joka sisältää 2–3 % molybdeeniä pistesyöpymiskestävyyden vuoksi kloridiympäristöissä.

Alumiinilaatoissa kiinnikkeiden tulee olla alumiinia tai ruostumatonta terästä 305, koska hiiliteräskiinnikkeet, myös galvanoidut, ovat katodisia alumiiniin nähden ja nopeuttavat laatan pisteytymistä kiinnitysreiän ympärillä. Kuparilaatoille kupari- tai piipronssikiinnikkeet ovat pakollisia, koska kuparin kanssa kosketuksissa olevat ruostumattomasta teräksestä valmistetut kiinnikkeet muodostavat galvaanisen parin, joka syövyttää teräskomponentin nopeasti jättäen kuparin ennalleen. Kiinnikkeen valmistajan julkaisema galvaaninen yhteensopivuustaulukko, jossa on ristiviittaus laattamateriaaliin, tulee sisällyttää projektitoimituspakettiin ja hyväksyntä suunnittelijan toimesta ennen materiaalin toimittamista työmaalle.

Lämpöliike ja klipsijärjestelmän lähestymistapa

Teräs laajenee noin nopeudella 12 x 10⁻-6 m/m per °C , eli 1 300 mm:n teräslaatta, joka on altistettu 60 °C:n vuodenaikojen lämpötilanvaihtelulle (-10 °C:sta talviyönä 50 °C:seen kesäiltapäivänä), laajenee ja supistuu noin 0,94 mm. Tämä liike, vaikka se on absoluuttisesti pieni, riittää pidentämään naulanreikiä ja löysäämään kiinnikkeitä 20-30 vuoden lämpösyklin aikana, jos laatat naulataan jäykästi jokaisessa kiinnityspisteessä ilman erillistä liikettä.

Ensiluokkaiset metallilaattajärjestelmät korjaavat tämän yhdistämällä klipsipohjaisen kiinnitysjärjestelmän. Kanteen ruuvataan ruostumattomasta teräksestä tai galvanoidusta teräksestä valmistettu klipsi ja laatta kiinnitetään pidikkeeseen siten, että laatta voi liukua suhteessa pidikkeeseen pituussuunnassa pitäen kiinni pystysuunnassa. Klipsipaikkaa on pidennetty ±1,5 mm suhteessa kiinnittimen halkaisijaan, mikä tarjoaa tarvittavan lämpöliikkeen mukautumisen ilman, että kiinnittimen ylikuormitusta tai välysreikää venytetään. Klipsimateriaali valitaan anodiseksi laattamateriaaliin nähden, jotta mahdollinen korroosio tapahtuu vaihdettavassa pidikkeessä pysyvän laatan sijaan.

Raekeskestävyys ja testausstandardit

Teräslaatan kiviraepinnoite tarjoaa paitsi esteettisen tekstuurin myös uhrautuvan iskuja vaimentavan kerroksen. FM 4473 rakeiden törmäystestissä teräslaattakokoonpano altistetaan halkaisijaltaan 51 mm (2 tuuman) jääpallolle, jota liikutetaan nopeudella, joka on kalibroitu simuloimaan vapaan putoamisen raeiskuenergiaa. Hyväksymiskriteerinä on, että laatassa ei saa olla näkyvää halkeamia, rei'itystä tai rakeiden häviötä, joka ylittää 10 % vaikutusalueesta . Kivipinnoitetut teräslaatat, joiden terässubstraatti on 0,42 mm tai paksumpi, saavuttavat tyypillisesti luokan 4 iskunkestävyysluokituksen UL 2218:n mukaisesti, korkeimman luokitustason mukaan, jota vaaditaan vakuutusmaksualennuksiin Yhdysvaltojen ja Australian raekuuroille alttiilla alueilla.

Pinnoittamattomat alumiini- ja kuparilaatat halkeilevat rakeiden vaikutuksesta mieluummin kuin halkeilevat. Ylivoimainen lommo 3 mm syvyys tai 25 mm halkaisija Sitä pidetään toiminnallisena vikana useimpien valmistajien rakeettakuun ehtojen mukaisesti, ei siksi, että lommo heikentäisi säänkestävyyttä, vaan koska se on visuaalisesti vastenmielinen maasta katsottuna. Alumiinilaatan kolhunkestävyys riippuu lejeeringin luonteesta ja levyn paksuudesta. H14-karkaistu alumiinilaatta, jonka paksuus on 0,8 mm, kestää jopa 38 mm (1,5 tuumaa) rakeita ilman näkyvää kolhua; paksuuden lisääminen 1,0 mm:iin laajentaa kynnyksen noin 45 mm:iin (1,75 tuumaa).

Laakson, harjanteen ja läpiviennin vilkkuvat yksityiskohdat

Muotoiltu metallilaattajärjestelmä on vain yhtä vesitiivis kuin sen laatat. Laakson välähdys, jossa kaksi kattotasoa leikkaavat ja keskittävät koko valuma-alueen virtauksen risteyksen yläpuolelle, on kriittisin yksityiskohta. Vakioyksityiskohta on W-muotoinen laaksometalli, joka on valmistettu vähintään 0,55 mm:n paksuisesta Galvalume-teräksestä tai 0,7 mm alumiinista ja jonka keskiviivalla on pystysauma, joka jakaa vesivirran kummallekin puolelle ilman turbulenssia. Laaksometallin tulee ulottua vähintään 200 mm (8 tuumaa) molemmin puolin metallilaattojen leikatun reunan alle ja laatan leikkausreunaa on käännettävä 15 mm ylöspäin, jotta muodostuu kapillaarikatko, joka estää veden kiertymisen laatan reunan ympärille ja pääsyn sivurataan.

Harja ja lonkkahatut on tavallisesti muodostettu samasta materiaalista kuin peltolaatat ja ne kiinnitetään jatkuvaan metalliseen sulkunauhaan, joka mukautuu laattaprofiiliin. Korkki kiinnitetään näkyvillä kiinnikkeillä valmiiksi lävistettyjen reikien läpi, ja neopreeni- tai EPDM-aluslevy on puristettu 30-40 % alkuperäisestä paksuudestaan ruuvin kannan alle säätiivisteen aikaansaamiseksi. Paljaat kiinnikkeet harjanteissä ovat ensimmäinen huoltokohde metallitiilikatolla; aluslevy on tarkastettava viiden vuoden välein ja vaihdettava, jos kumissa näkyy pintahalkeamia tai puristuskipuja, jotka estävät pomppimisen kynsillä tutkittaessa.

Putkien läpiviennit, ullakon tuuletusaukot ja kattoikkunat on peitetty valmiiksi valmistetuilla EPDM- tai silikoniputkisaappaat, joissa on läpiviennin halkaisijan mukaan mitoitettu joustava kaulus. Laattapinnoitteeseen integroitu kengän pohjalaippa on lovettu ja tiivistetty alustaan ​​butyyliteipillä, ja laipan yläreuna on kierretty yläkaltevan laattakerroksen alle. Joustavan kauluksen on mukauduttava lämpölaajenemiseroon ±2 mm putken ja kattotason väliin repeytymättä tai menettämättä puristustiivistettä putken seinää vasten.

Elinkaarikustannukset ja takuurakenne

Kivipinnoitetun terästiilikaton asennuskustannukset vaihtelevat 11–18 dollaria neliöjalkaa kohden (118–194 dollaria neliömetriltä) sisältäen aluskatteen, pinnoitteet ja työn, riippuen profiilin monimutkaisuudesta ja katon geometriasta. Tämä sijoittaa metallilaatan väliin premium-asfalttirakennusten vyöruusu, jonka hinta on 5–8 dollaria neliöjalolta ja luonnonliuskekiveä 25–40 dollaria neliöjalkaa kohti. Taloudellinen perustelu perustuu takuun kestoon ja vältettyihin katon uusimiskustannuksiin rakennuksen käyttöiän aikana.

Kivipinnoitettujen teräslaattojen valmistajan vakiotakuu kattaa seuraavat osat suhteellisesti: 50 vuotta teräsalustan rakenteellisesta eheydestä ilmakehän korroosion aiheuttamaa perforaatiota vastaan, 25 vuotta kivirakeen tarttuvuus yli 5 % laatan pinta-alasta yli 5 %:n irtoamista vastaan, ja 10 vuotta akryylipäällyslasin värin stabiilisuudesta yli 5 Delta E -yksikön haalistumista vastaan spektrofotometrillä mitattuna. Takuu on siirrettävissä kerran seuraavalle omistajalle ja vaatii valmistajan hyväksymän urakoitsijan dokumentoidun asennuksen. Yleisin takuuvaatimus on rakeiden häviäminen kentällä leikattujen laattojen leikkausreunoilla, joissa tehtaalla asetettu reunatiiviste on rikottu; tästä syystä kaikki kentällä leikatut reunat on korjattava valmistajan toimittamalla reunamaalilla 24 tunnin kuluessa leikkauksesta.