Formede metal tagsten: Profiler, materialer og installation

Formede metal tagsten opnå æstetikken fra traditionelle lerfliser, skifer eller træshake og samtidig give den strukturelle ydeevne af et fuldt sammenlåsende metalpanelsystem. Kernefordelen i forhold til deres traditionelle modstykker er vægtreduktion: en stenbelagt stålflisekonstruktion vejer ca. 6,5 til 8,5 kg/m² (1,3 til 1,7 psf), sammenlignet med 45 til 75 kg/m² for lerfliser og 55 til 90 kg/m² for skifer . Denne vægtforskel tillader installation over eksisterende asfaltshingletage uden strukturel forstærkning og reducerer bygningens seismiske masse med ca. 85 % ved tagplanet.

Materialesubstrater og stenbelægningsprocessen

Formede metal tagsten begynder som fladt coil-materiale, oftest galvalume-belagt stål i overensstemmelse med ASTM A792 med en AZ50 eller AZ55 aluminium-zink legering belægning. Grundståltykkelsen varierer fra 0,35 mm til 0,55 mm (28 gauge til 24 gauge) , hvor 0,42 mm er industristandarden for boligtagdækning i moderate vindzoner. Spolen bliver først stemplet eller rulleformet til en profil, der gentager den visuelle karakter af et specifikt traditionelt tagmateriale: tøndesten, flad skifer, S-tegl eller hånddelt ryste. Stemplingsprocessen skaber et tredimensionelt reliefmønster, inklusive falske samlinger, vandkanaler og sømflanger, i et enkelt tryk.

Efter formning får stålflisen sit afgørende træk: en akrylbaseret stengranulatbelægning bundet til overfladen med et højtemperaturkeramisk bindemiddel. Granulatet, knust og sigtet natursten eller keramikbelagt kvarts, varierer i størrelse fra 0,5 mm til 2,5 mm og påføres elektrostatisk for at sikre fuldstændig dækning. Den belagte flise ovnhærdes herefter kl 150°C til 200°C tværbinding af polymerbindemidlet og mekanisk låsning af granulatet til stålsubstratet. Resultatet er en struktureret overflade, der absorberer slagenergi fra hagl, undertrykker den visuelle glans af bart metal og giver en gangflade med en friktionskoefficient på over 0,7, sammenlignelig med asfalt helvedesild.

Aluminiums- og kobberfliser er, mens de er et mindre markedssegment, specificeret til kystnære installationer, hvor kloridaflejringshastigheden overstiger 50 mg/m² pr. dag . Aluminiumsfliser i 0,7 mm til 0,9 mm tykkelse bærer en møllefinish eller en PVDF (polyvinylidenfluorid) spolebelægning i en række farver. Kobberfliser, der leveres i 0,55 mm til 0,7 mm tykkelse, efterlades ubelagt og udvikler en beskyttende patina i løbet af de første fem til otte års eksponering. Hverken aluminium- eller kobberfliser er stenbelagte; deres æstetik er afhængig af den naturlige metalliske finish og udviklingen af ​​et oxidlag, der standser yderligere korrosion.

Profilfamilier og deres visuelle analoger

Markedet kategoriserer formede metaltagsten efter det traditionelle materiale, de efterligner. Følgende tabel opsummerer de vigtigste profilfamilier, deres dimensionelle karakteristika og de taghældninger, som de er klassificeret til.

Vindhævningsmodstand og interlock-teknik

Vindløftningsydelsen af et formet metaltegltag bestemmes ikke af vægten af tegl, som det er tilfældet med ballasteret ler eller betontegl, men af det mekaniske indgreb af de sammenlåsende side- og endeoverlapper. Hver tegl er fastgjort til tagdækket gennem en sømflange eller clips, der er skjult af den overlappende tegl over den, så ingen fastgørelseshoved udsættes for vejrlig. Flisens formede kanter inkorporerer en række ribber, returbøjninger og anti-kapillære riller, der skaber en snoet vej for vinddrevet vand, der forsøger at trænge ind i sideskødet.

Standardtestprotokollen er ASTM E1592, som evaluerer den strukturelle ydeevne af en repræsentativ tagpanelsamling under en ensartet statisk trykforskel. Et korrekt installeret stenbelagt stålflisesystem med fliser mekanisk låst sammen og fastgjort til minimum 15 mm krydsfiner- eller OSB-dæk opnår en design vindhævningsgrad på 2,4 kPa (50 psf) , svarende til en grundlæggende vindhastighed på ca. 160 km/t (100 mph) i eksponeringskategori B. For højhastigheds-orkanzoner (HVHZ) såsom Miami-Dade County, Florida, skal fliseprofilen, fastgørelsesmønsteret og underlagskonstruktionen testes som et komplet system til et løftetryk på 7,2 kPa (150 psf) uden frigørelse af fliser eller udtrækning af fastgørelseselementer. Opfyldelse af denne standard kræver typisk seks fastgørelseselementer pr. flise i stedet for standard fire, og fastgørelseselementerne skal være ringskaftsøm eller skruer med en minimumsudtræksmodstand på 220 N (50 lbf) i det specifikke dækmateriale.

Underlag og den sekundære vandspærre

Selve metalteglen er den primære regnskærm, men underlaget er den sekundære vandspærre, der skal fungere i hele tagets levetid, også selvom en tegl løsnes ved stød eller ekstrem vind. Bygningsreglementer i de fleste jurisdiktioner kræver minimum et enkelt lag ASTM D226 Type II asfaltmættet organisk filt, men dette materiale har en levetid på 20 til 25 år før skørhed, mens metalflisen over den har en garanti på 50 år eller mere. Den resulterende uoverensstemmelse i levetid er den mest almindelige årsag til vandindtrængning på aldrende metaltegltage.

Den nuværende bedste praksis, kodificeret i producentens installationsvejledning for premium stenbelagte stålsystemer, er en selvklæbende polymermodificeret bitumenmembran, såsom et SBS-modificeret produkt, der overholder ASTM D1970, installeret over hele tagdækket, ikke kun ved udhæng og dale. Denne membran, typisk 1,0 mm til 1,5 mm tyk med en high-density polyethylen facer, giver et fuldt klæbet vandtæt lag, der selvforsegler omkring fastgørelsesgennemføringer og forbliver fleksibelt ved temperaturer ned til -30°C. På et tag med en hældning under 4:12 placeres en sekundær drænmåtte af sammenfiltrede polymerfilamenter mellem underlaget og fliserne for at skabe et 6 mm drænhulrum, der forhindrer hydrostatisk trykopbygning bag sideskøderne under vinddrevne regnforhold.

Fastgørelsessystemer og korrosionskompatibilitet

Valg af befæstelseselementer til formede metaltagsten skal tage højde for tre forskellige korrosionsmekanismer: atmosfærisk korrosion på det blottede hoved, galvanisk korrosion ved grænsefladen med teglunderlaget og sprækkekorrosion i befæstelsesskaftet under teglen. Den mindste specificerede befæstelse for stenbelagte stålfliser er en Type 304 rustfrit stål ring-skaft søm eller en kulstofstålskrue med en Klasse C varmgalvaniseret belægning (45 μm minimum zinktykkelse) . I kystnære installationer inden for 3 km fra saltvand skal fastgørelseselementet opgraderes til Type 316 rustfrit stål, som indeholder 2% til 3% molybdæn til grubetistens i kloridmiljøer.

For aluminiumsfliser skal fastgørelseselementerne være aluminium eller Type 305 rustfrit stål, fordi kulstofstålfastgørelseselementer, selv galvaniserede, er katodisk for aluminium og vil fremskynde grubetæring af flisen omkring fastgørelseshullet. For kobberfliser er kobber- eller siliciumbronzebefæstelser obligatoriske, da rustfri stålbefæstelser i kontakt med kobber danner et galvanisk par, der hurtigt korroderer stålkomponenten, mens kobberet efterlades upåvirket. Befæstelsesproducentens offentliggjorte galvaniske kompatibilitetsdiagram, krydsreferencer mod flisematerialet, skal inkluderes i projektindsendelsespakken og godkendes af specifikationen, før noget materiale leveres til stedet.

Termisk bevægelse og clipssystemets tilgang

Stål udvider sig med en hastighed på ca 12 x 10⁻6 m/m pr. °C , hvilket betyder, at en 1.300 mm stålflise udsat for et 60°C sæsonbetinget temperaturudsving (fra -10°C en vinternat til 50°C på en sommereftermiddag) vil udvide sig og trække sig sammen med cirka 0,94 mm. Selvom denne bevægelse er lille i absolutte tal, er den tilstrækkelig til at forlænge sømhuller og løsne fastgørelseselementer i løbet af 20 til 30 års termisk cykling, hvis fliserne er stift fastsømmet ved hvert fastgørelsespunkt uden mulighed for differentiel bevægelse.

Premium-formede metalflisesystemer løser dette ved at inkorporere et clips-baseret fastgørelsessystem. En clips af rustfrit stål eller galvaniseret stål skrues fast på dækket, og flisen hægtes på clipsen, således at flisen kan glide i forhold til clipsen i længderetningen, mens den fastholdes i lodret retning. Clipspalten er forlænget med ±1,5 mm i forhold til fastgørelseselementets diameter, hvilket giver den nødvendige termiske bevægelsesoppasning uden at overbelaste fastgørelseselementet eller forlænge frigangshullet. Clipmaterialet er valgt til at være anodisk i forhold til flisematerialet, således at eventuel tilfældig korrosion opstår på den udskiftelige klips frem for på den permanente flise.

Hagl slagfasthed og teststandarder

Stengranulatbelægningen på en stålflise giver ikke kun æstetisk tekstur, men også et opofrende slagabsorberende lag. Under FM 4473 haglstødtesten udsættes en stålflisesamling for en iskugle med en diameter på 51 mm (2-tommer) drevet frem med en hastighed, der er kalibreret til at simulere fritfalds-haglslagsenergi. Godkendelseskriteriet er, at flisen ikke må vise nogen synlig revnedannelse, perforering eller granulattab, der overstiger 10 % af det berørte område . Stenbelagte stålfliser med et stålunderlag på 0,42 mm eller tykkere opnår typisk en klasse 4-klassificering af slagfasthed i henhold til UL 2218, den højeste klassifikation, som er påkrævet for forsikringspræmierabatter i hagludsatte områder i USA og Australien.

Ubelagte aluminiums- og kobberfliser buler under haglstød i stedet for at revne. En bule overskridende 3 mm i dybden eller 25 mm i diameter betragtes som en funktionsfejl i henhold til de fleste producenters haglgarantier, ikke fordi bulen kompromitterer vejrtætheden, men fordi den er visuelt stødende fra jorden. En aluminiumsflisers bulemodstand er en funktion af legeringens temperament og pladetykkelsen. En H14 tempereret aluminiumflise med en tykkelse på 0,8 mm modstår hagl på op til 38 mm (1,5 tommer) uden synlige buler; forøgelse af tykkelsen til 1,0 mm forlænger denne tærskel til ca. 45 mm (1,75 tommer).

Dal, højderyg og penetration blinkende detaljer

Det formede metalflisesystem er kun så vandtæt som dets inddækninger. Dalinddækningen, hvor to tagplan skærer sig og koncentrerer strømmen af ​​hele oplandet over krydset, er den mest kritiske detalje. Standarddetaljen er et W-formet dalmetal fremstillet af mindst 0,55 mm Galvalume-stål eller 0,7 mm aluminium, med en stående søm ved midterlinjen, der deler vandstrømmen til begge sider uden turbulens. Dalmetallet skal strække sig minimum af 200 mm (8 tommer) under den afskårne kant af metalfliserne på hver side, og den fliseskårne kant skal vendes 15 mm op for at skabe et kapillarbrud, der forhindrer vand i at vikle sig rundt om flisekanten og trænge ind i sideskødet.

Ryg- og hoftehætterne er normalt fremstillet af samme materiale som markfliserne og er fastgjort til en gennemgående metallukningsliste, der passer til teglprofilen. Hætten fastgøres med synlige fastgørelseselementer gennem forudstansede tyllehuller, med en neopren- eller EPDM-skive komprimeret til 30% til 40% af dens oprindelige tykkelse under skruehovedet for at give en vejrforsegling. Udsatte befæstelser på rygningshætter er det første vedligeholdelseselement på et tegltag af metal; skiven skal inspiceres med fem års mellemrum og udskiftes, hvis gummiet viser overfladerevner eller kompressionssæt, der forhindrer tilbageslag, når det sonderes med en fingernegl.

Rørgennemføringer, loftsventiler og ovenlysvinduer blinkes med præfabrikerede EPDM- eller silikone-rørstøvler, der har en fleksibel krave, der er dimensioneret til gennemføringsdiameteren. Støvlebundflangen, som er integreret i flisebelægningen, er indhakket og tætnet til underlaget med butyltape, og flangeoverkanten lappes under det opadgående fliselag. Den fleksible krave skal rumme en termisk ekspansionsdifferens på ±2 mm mellem røret og tagdækket uden at rive eller miste sin kompressionstætning mod rørvæggen.

Livscyklusomkostninger og garantistrukturen

Den installerede pris for et stenbelagt ståltegltag spænder fra $11 til $18 per kvadratfod ($118 til $194 pr. kvadratmeter) inklusive underlag, inddækninger og arbejde, afhængigt af profilens kompleksitet og taggeometrien. Dette placerer metalfliser mellem førsteklasses asfalt arkitektoniske helvedesild til $5 til $8 per kvadratfod og naturskifer ved $25 til $40 per kvadratfod. Den økonomiske begrundelse hviler på garantiens varighed og de undgåede omkostninger til omlægning af tag over bygningens levetid.

Standardfabrikantens garanti for stenbelagte stålfliser dækker følgende komponenter på forholdsmæssig basis: 50 år på stålsubstratets strukturelle integritet mod perforering fra atmosfærisk korrosion, 25 år på stengranulatet vedhæftning mod delaminering, der overstiger 5 % af fliseoverfladearealet, og 10 år på akryloverglasurens farvestabilitet mod falmning ud over 5 Delta E-enheder målt med et spektrofotometer. Garantien kan overføres én gang til en efterfølgende ejer og kræver dokumenteret installation af en producent-certificeret entreprenør. Det mest almindelige garantikrav er granulattab ved de afskårne kanter af felttrimmede fliser, hvor den fabrikspåførte kantforsegling er blevet brudt; af denne grund skal alle feltskårne kanter udbedres med producentens medfølgende kantmaling inden for 24 timer efter skæring.