Kształtowane metalowe dachówki: profile, materiały i montaż

Kształtowane metalowe dachówki osiągnąć estetykę tradycyjnych płytek ceramicznych, łupków lub drewna, zapewniając jednocześnie parametry strukturalne w pełni blokującego się systemu paneli metalowych. Podstawową przewagą nad tradycyjnymi odpowiednikami jest redukcja masy: zestaw płytek stalowych pokrytych kamieniem waży około 6,5 do 8,5 kg/m² (1,3 do 1,7 psf), w porównaniu do 45 do 75 kg/m² w przypadku płytek ceramicznych i 55 do 90 kg/m² w przypadku łupków . Ta różnica ciężaru umożliwia montaż na istniejących dachach z gontu asfaltowego bez zbrojenia konstrukcyjnego i zmniejsza masę sejsmiczną budynku o około 85% w płaszczyźnie dachu.

Podłoża materiałowe i proces powlekania kamienia

Kształtowane metalowe dachówki zaczynać od płaskiego materiału w kręgach, najczęściej ze stali powlekanej Galvalume zgodnej z ASTM A792 z powłoką ze stopu aluminiowo-cynkowego AZ50 lub AZ55. Grubość stali podstawowej waha się od 0,35 mm do 0,55 mm (średnica 28 do 24) , przy czym 0,42 mm jest standardem branżowym dla pokryć dachowych budynków mieszkalnych w strefach o umiarkowanym wietrze. Cewka jest najpierw tłoczona lub formowana na rolkach w profil, który odwzorowuje wizualny charakter konkretnego tradycyjnego pokrycia dachowego: dachówka beczkowa, łupek płaski, dachówka S lub ręcznie łupana. Proces tłoczenia tworzy trójwymiarowy wzór reliefowy, obejmujący fałszywe złącza, kanały wodne i kołnierze gwoździ, za jednym pociągnięciem prasy.

Po uformowaniu płytka stalowa otrzymuje swoją charakterystyczną cechę: powłokę z granulatu kamiennego na bazie akrylu związaną z powierzchnią za pomocą wysokotemperaturowego spoiwa ceramicznego. Granulki, pokruszony i przesiany kamień naturalny lub kwarc pokryty ceramiką, mają wielkość od 0,5 mm do 2,5 mm i są nakładane elektrostatycznie, aby zapewnić całkowite pokrycie. Następnie powlekaną płytkę utwardza się w piecu w temp 150°C do 200°C , sieciując spoiwo polimerowe i mechanicznie mocując granulki do podłoża stalowego. Rezultatem jest teksturowana powierzchnia, która pochłania energię uderzenia kamieni gradowych, tłumi wizualny połysk gołego metalu i zapewnia powierzchnię do chodzenia o współczynniku tarcia powyżej 0,7, porównywalnym z gontami asfaltowymi.

Płytki aluminiowe i miedziane, choć stanowią mniejszy segment rynku, są przeznaczone do instalacji przybrzeżnych, w których przekracza szybkość osadzania się chlorków 50 mg/m² dziennie . Płytki aluminiowe o grubości od 0,7 mm do 0,9 mm mają wykończenie walcowane lub powłokę zwojową PVDF (polifluorek winylidenu) w szerokiej gamie kolorów. Płytki miedziane, dostarczane w grubościach od 0,55 mm do 0,7 mm, pozostają niepowlekane i pokrywają się ochronną patyną w ciągu pierwszych pięciu do ośmiu lat ekspozycji. Ani płytki aluminiowe, ani miedziane nie są pokryte kamieniem; ich estetyka opiera się na naturalnym metalicznym wykończeniu i powstaniu warstwy tlenku, która zatrzymuje dalszą korozję.

Rodziny profili i ich wizualne odpowiedniki

Rynek kategoryzuje kształtowane dachówki metalowe według tradycyjnego materiału, który imitują. Poniższa tabela podsumowuje główne rodziny profili, ich charakterystykę wymiarową i nachylenie dachu, dla którego są one oceniane.

Odporność na podnoszenie wiatru i inżynieria blokad

Siła parcia wiatru kształtowanego dachu z dachówek metalowych nie zależy od ciężaru dachówek, jak ma to miejsce w przypadku dachówek z balastowanej gliny lub betonu, ale od mechanicznego połączenia zakładek bocznych i końcowych. Każda dachówka jest mocowana do pokrycia dachowego za pomocą kołnierza gwoździowego lub zacisku, który jest ukryty pod zakładką znajdującą się nad nią, tak aby żaden łeb łącznika nie był narażony na działanie warunków atmosferycznych. Uformowane krawędzie płytki zawierają szereg żeber, zagięć powrotnych i rowków antykapilarnych, które tworzą krętą ścieżkę dla wody niesionej wiatrem, która próbuje przedostać się przez zakładkę boczną.

Standardowym protokołem testu jest ASTM E1592, który ocenia właściwości konstrukcyjne reprezentatywnego zespołu paneli dachowych przy jednolitej różnicy ciśnień statycznych. Prawidłowo zainstalowany system płytek stalowych z powłoką kamienną, składający się z płytek mechanicznie połączonych i przymocowanych do płyty ze sklejki lub płyty OSB o grubości co najmniej 15 mm, osiąga projektową wartość współczynnika siły parcia wiatru wynoszącą 2,4 kPa (50 psi) , co odpowiada podstawowej prędkości wiatru wynoszącej około 160 km/h (100 mil/h) w kategorii narażenia B. W przypadku stref huraganów o dużej prędkości (HVHZ), takich jak hrabstwo Miami-Dade na Florydzie, profil płytek, wzór mocowania i montaż podkładu należy przetestować jako kompletny system pod ciśnieniem wyporu wynoszącym 7,2 kPa (150 psi) bez rozłączania się płytek i wyciągania łączników. Spełnienie tej normy zazwyczaj wymaga sześciu łączników na płytkę zamiast standardowych czterech, a łączniki muszą być gwoździami lub śrubami z trzpieniem pierścieniowym o minimalnej wytrzymałości na wyrywanie wynoszącej 220 N (50 funtów siły) dla określonego materiału tarasu.

Podkład i wtórna bariera wodna

Sama dachówka metalowa jest główną osłoną przeciwdeszczową, ale podkład jest wtórną barierą wodną, która musi działać przez cały okres użytkowania dachu, nawet jeśli dachówka zostanie przemieszczona pod wpływem uderzenia lub silnego wiatru. Przepisy budowlane w większości jurysdykcji wymagają co najmniej pojedynczej warstwy filcu organicznego nasyconego asfaltem ASTM D226 typu II, ale żywotność tego materiału wynosi 20 do 25 lat przed kruchością, natomiast metalowa płytka nad nią jest objęta gwarancją na 50 lat lub dłużej. Wynikające z tego niedopasowanie trwałości użytkowej jest najczęstszą przyczyną przedostawania się wody do starzejących się dachówek z blachodachówki.

Aktualną najlepszą praktyką, skodyfikowaną w instrukcji montażu producenta systemów stalowych z powłoką kamienną premium, jest samoprzylepna membrana bitumiczna modyfikowana polimerami, taka jak produkt modyfikowany SBS, zgodny z ASTM D1970, instalowana na całej powierzchni dachu, a nie tylko na okapach i w dolinach. Zwykle ta membrana Grubość od 1,0 mm do 1,5 mm z warstwą wierzchnią z polietylenu o dużej gęstości, zapewnia w pełni przylegającą warstwę wodoodporną, która samouszczelnia się wokół przejść elementów złącznych i pozostaje elastyczna w temperaturach do -30°C. Na dachu o nachyleniu poniżej 4:12 pomiędzy podkładem a płytkami umieszcza się dodatkową matę drenażową ze splątanych włókien polimerowych, aby utworzyć 6 mm wnękę drenażową, która zapobiega wzrostowi ciśnienia hydrostatycznego za zakładkami bocznymi w warunkach deszczu powodowanego przez wiatr.

Systemy mocowania i odporność na korozję

Wybór łączników do kształtowanych dachówek metalowych musi uwzględniać trzy różne mechanizmy korozji: korozję atmosferyczną na odsłoniętym łbie, korozję galwaniczną na styku z podłożem płytki i korozję szczelinową w trzonie łącznika pod płytką. Minimalny wymagany łącznik dla płytek stalowych pokrytych kamieniem wynosi a Gwóźdź z trzpieniem pierścieniowym ze stali nierdzewnej typu 304 lub wkręt ze stali węglowej z powłoką cynkowaną ogniowo klasy C (minimalna grubość cynku 45 μm) . W instalacjach przybrzeżnych znajdujących się w promieniu 3 km od słonej wody łącznik należy zastąpić stalą nierdzewną typu 316, która zawiera 2–3% molibdenu w celu zapewnienia odporności na wżery w środowisku chlorkowym.

W przypadku płytek aluminiowych łączniki muszą być wykonane z aluminium lub stali nierdzewnej typu 305, ponieważ łączniki ze stali węglowej, nawet ocynkowane, są katodowe z aluminium i przyspieszają wżery płytki wokół otworu łącznika. W przypadku płytek miedzianych obowiązkowe są łączniki z miedzi lub brązu krzemowego, ponieważ łączniki ze stali nierdzewnej w kontakcie z miedzią tworzą parę galwaniczną, która szybko powoduje korozję stalowego elementu, pozostawiając miedź nienaruszoną. Opublikowana przez producenta łącznika tabela kompatybilności galwanicznej, z odniesieniami do materiału, z którego wykonane są płytki, musi zostać dołączona do pakietu przedłożonego projektu i zatwierdzona przez specyfikatora przed dostarczeniem jakiegokolwiek materiału na plac budowy.

Ruch termiczny i podejście do systemu klipsowego

Stal rozszerza się w tempie ok 12 x 10⁻⁶ m/m na °C , co oznacza, że stalowa płytka o grubości 1300 mm poddana sezonowym wahaniom temperatury o 60°C (od -10°C w zimową noc do 50°C w letnie popołudnie) będzie się rozszerzać i kurczyć o około 0,94 mm. Ten ruch, chociaż w wartościach bezwzględnych niewielki, jest wystarczający do wydłużenia otworów po gwoździach i poluzowania elementów złącznych w ciągu 20 do 30 lat cykli termicznych, jeśli płytki są sztywno przybite gwoździami w każdym punkcie mocowania, bez uwzględnienia różnicowego ruchu.

Systemy płytek metalowych premium rozwiązują ten problem poprzez zastosowanie systemu mocowania opartego na klipsach. Do tarasu przykręca się klips ze stali nierdzewnej lub stali ocynkowanej, a dachówkę zaczepia się na klipsie w taki sposób, aby dachówka mogła przesuwać się względem klipsa w kierunku wzdłużnym, jednocześnie utwierdzona w kierunku pionowym. Szczelina klipsa jest wydłużona ±1,5 mm w stosunku do średnicy łącznika, zapewniając niezbędną kompensację ruchu termicznego bez nadmiernego naprężania łącznika lub wydłużania otworu przelotowego. Materiał zacisku dobiera się tak, aby był anodowy w stosunku do materiału płytki, tak aby jakakolwiek przypadkowa korozja wystąpiła na wymiennym zacisku, a nie na trwałej płytce.

Odporność na grad i standardy testowania

Powłoka z granulatu kamiennego na płytce stalowej zapewnia nie tylko estetyczną teksturę, ale także ofiarną warstwę pochłaniającą uderzenia. W ramach testu udarności gradu FM 4473 zespół płytek stalowych poddawany jest działaniu kuli lodowej o średnicy 51 mm (2 cale) napędzanej z prędkością skalibrowaną w celu symulowania energii uderzenia swobodnego gradu. Kryterium akceptacji jest to, że płytka nie może wykazywać żadnych widocznych pęknięć, perforacji lub ubytków granulatu 10% dotkniętego obszaru . Płytki stalowe pokryte kamieniem ze stalowym podłożem o grubości 0,42 mm lub grubszym zazwyczaj osiągają 4. klasę odporności na uderzenia zgodnie z normą UL 2218, najwyższą klasyfikacją wymaganą w przypadku obniżek składek ubezpieczeniowych w regionach Stanów Zjednoczonych i Australii narażonych na grad.

Niepowlekane płytki aluminiowe i miedziane wgniatają się pod wpływem gradu, a nie pękają. Wgniecenie przekraczające Głębokość 3 mm lub średnica 25 mm jest uważana za awarię funkcjonalną w rozumieniu gwarancji większości producentów na grad, nie dlatego, że wgniecenie pogarsza szczelność na warunki atmosferyczne, ale dlatego, że z podłoża jest wizualnie nie do przyjęcia. Odporność na wgniecenia płytki aluminiowej jest funkcją stanu stopu i grubości blachy. Płytka aluminiowa hartowana H14 o grubości 0,8 mm jest odporna na grad o średnicy do 38 mm (1,5 cala) bez widocznych wgnieceń; zwiększenie grubości do 1,0 mm zwiększa ten próg do około 45 mm (1,75 cala).

Szczegóły obróbki blacharskiej, kalenicowej i penetracyjnej

System kształtowanych płytek metalowych jest tak wodoszczelny, jak jego obróbki blacharskie. Najbardziej krytycznym szczegółem jest obróbka blacharska kosza, w miejscu przecięcia dwóch płaszczyzn dachu i skupiania przepływu całego obszaru zlewni powyżej skrzyżowania. Standardowym detalem jest metalowy kosz w kształcie litery W, wykonany ze stali Galvalume o minimalnej grubości 0,55 mm lub aluminium o grubości 0,7 mm, ze rąbkiem stojącym na linii środkowej, który rozdziela przepływ wody na obie strony bez turbulencji. Metal doliny musi rozciągać się na minimum 200 mm (8 cali) pod przyciętą krawędzią blaszanych płytek z każdej strony, a przyciętą krawędź płytki należy wywinąć o 15 mm w górę, tak aby powstała przerwa kapilarna zapobiegająca owijaniu się wody wokół krawędzi płytki i przedostawaniu się jej na zakładkę boczną.

Nakładki kalenicowe i biodrowe są zwykle wykonane z tego samego materiału co płytki polowe i są przymocowane do ciągłej metalowej listwy zamykającej, która dopasowuje się do profilu płytki. Nasadkę mocuje się za pomocą odsłoniętych elementów złącznych poprzez wstępnie wytłoczone otwory przelotowe, za pomocą podkładki z neoprenu lub EPDM dociśniętej do 30% do 40% pierwotnej grubości pod łbem śruby, aby zapewnić uszczelnienie przed warunkami atmosferycznymi. Odsłonięte elementy mocujące na kalenicach to pierwszy element konserwacji dachu z blachodachówki; podkładkę należy sprawdzać co pięć lat i wymieniać, jeśli guma wykazuje pękanie powierzchniowe lub odkształcenie uniemożliwiające odbicie przy sondowaniu paznokciem.

Przejścia rur, otwory wentylacyjne na poddaszu i świetliki są wyposażane w prefabrykowane osłony rurowe z EPDM lub silikonu, które zawierają elastyczny kołnierz dostosowany do średnicy przejścia. Kołnierz podstawy bagażnika, zintegrowany z pokryciem płytek, jest nacięty i uszczelniony taśmą butylową do podkładu, a górna krawędź kołnierza jest zakładana pod warstwę płytek na zboczu. Elastyczny kołnierz musi uwzględniać różnicę rozszerzalności cieplnej wynoszącą ±2 mm pomiędzy rurą a poszyciem dachowym bez rozrywania lub utraty uszczelnienia dociskowego na ściance rury.

Koszt cyklu życia i struktura gwarancji

Koszt instalacji dachu z dachówki stalowej pokrytej kamieniem waha się od 11-18 dolarów za metr kwadratowy (118–194 USD za metr kwadratowy), w tym podkład, obróbki blacharskie i robocizna, w zależności od złożoności profilu i geometrii dachu. To plasuje płytki metalowe pomiędzy wysokiej jakości asfaltowymi gontami architektonicznymi w cenie od 5 do 8 dolarów za stopę kwadratową i naturalnym łupkiem w cenie od 25 do 40 dolarów za stopę kwadratową. Ekonomiczne uzasadnienie opiera się na okresie gwarancji i unikniętych kosztach ponownego pokrycia dachu w całym okresie użytkowania budynku.

Standardowa gwarancja producenta na płytki stalowe powlekane kamieniem obejmuje proporcjonalnie następujące elementy: 50 lat na integralność strukturalną podłoża stalowego przed perforacją spowodowaną korozją atmosferyczną, 25 lat na przyczepność granulatu kamiennego przed rozwarstwieniem przekraczającym 5% powierzchni płytki, oraz 10 lat w sprawie stabilności koloru naszklenia akrylowego przed blaknięciem powyżej 5 jednostek Delta E, mierzonej spektrofotometrem. Gwarancja podlega jednokrotnemu przeniesieniu na kolejnego właściciela i wymaga udokumentowanej instalacji przez certyfikowanego przez producenta wykonawcę. Najczęstszym roszczeniem gwarancyjnym jest ubytek granulatu na krawędziach przyciętych płytek przycinanych w terenie, w przypadku naruszenia fabrycznie zastosowanego uszczelnienia krawędzi; z tego powodu wszystkie krawędzie przycięte na miejscu muszą zostać pokryte farbą krawędziową dostarczoną przez producenta w ciągu 24 godzin od cięcia.