Acélszerkezetű tetőfedő rendszerek: tervezés, terhelés és burkolat

Elsődleges szerkezeti keret konfigurációk

A tetőrendszer az elsődleges kerettel kezdődik, jellemzően melegen hengerelt széles karimás szakaszokkal vagy kúpos épített tartókkal. A három domináns tipológia mindegyike külön korlátokat szab a tetőfedő burkolásra. A merev keretek egyenes vagy szegmentált oszlopokkal és szarufákkal tiszta fesztávot biztosítanak egészen 150 láb belső oszlopok nélkül , így ezek szabványosak a raktárakban és repülőgép-hangárokban. A szarufa lejtésének egyensúlyban kell lennie a vízelvezetési követelményekkel az acél űrtartalommal; a 0,25:12-es lejtés az abszolút minimum az átmenő rögzítésű trapézpaneleknél, míg a 0,5:12-es dőlésszög ajánlott álló varratrendszereknél a tócsosodás elkerülése érdekében.

A rácsos vázas tetők nyitott hálós gerendákat vagy öntött gerendákat használnak, lehetővé téve a mechanikus csővezetékek és az esőztető vezetékek áthaladását a szegélynyílásokon, csökkentve ezzel az épület teljes magasságát 18-30 hüvelyk tömör háló gerendákhoz képest. A kompromisszum a megnövekedett gyártási költség és a panelpontokon bonyolultabb csatlakozási részletezés. A 200 lábnál nagyobb fesztávú alkalmazásoknál a csőszerű üreges szerkezeti szakaszokból (HSS) készült térkeretek egy háromdimenziós csomópont-tag hálózaton keresztül osztják el a terhelést, de a változó metszésszögek minden húrcsomópontnál egyedi gyártású burkolat-rögzítő kapcsokat igényelnek.

Másodlagos tagok és szelementechnika

Hidegen alakított acél szelemenek, jellemzően Z- vagy C-szelvények, amelyek mélysége 8-12 hüvelyk, az elsődleges keretek között távolságonként 4-6 láb . A Z-szelemeneket általában előnyben részesítik, mert aszimmetrikus formájuk lehetővé teszi az átfedést a támaszoknál, folyamatos sugárhatást hozva létre, amely akár 1-200-ig csökkenti az elhajlást. 40% az egyszerűen támogatott szakaszokhoz képest . A szelementávolság nem önkényes; ezt a burkolati profil megengedett fesztávja határozza meg a megadott szélnyomás mellett. A 24-es méretű szabadon rögzíthető rögzítőelemeknél előfordulhat, hogy a középen 4 láb magasságban szelemenre van szükség, míg a nehezebb, 22-es strukturális álló varratpanelek 5 vagy 6 lábra nyúlhatnak, így kiküszöbölhető egy szelemensor rekeszenként.

A szelemennek a tető lejtőjéhez viszonyított orientációja egy biaxiális hajlító komponenst vezet be. Az American Iron and Steel Institute (AISI S100) mind az erős, mind a gyenge tengelyű hajlítást és a tetőmembrán excenteres rögzítéséből származó csavarodást is megköveteli. A szelemenszalagra merőlegesen a középső fesztávon vagy a harmadik pontokon elhelyezett behajló rudak vagy lehajlásszögek megerősítik a nyomóperemet az oldalirányú torziós kihajlás ellen, és a tetősúly gravitációs komponensét az elsődleges keretbe helyezik át.

Burkolóprofil kiválasztása és rögzítési módjai

Az acél tetőburkolat az időjárás elleni védelem és a membránburkolat, amely ellenáll az oldalirányú terheléseknek. Az átmenő rögzítésű és az álló varrás panelek közötti választás határozza meg a rendszer vízzáróságának hosszú élettartamát.

Az átmenő rögzítésű rendszerek neoprén alátéttel ellátott csavarokon alapulnak, amelyek a panel koronájához nyomódnak. Az alátétek UV sugárzás és termikus ciklus hatására lebomlanak, élettartamuk kb 15-20 évvel a csere szükségessége előtt . A tekercskészletből a helyszínen kialakított vagy gyárilag kialakított serpenyőként szállított álló varratpanelek mechanikusan összevarrnak egy 360 fokos zárral, amely a kapcsot befogja. A klip alapja szilárdan a szelemenhez van csavarozva, de a csúszó fül lehetővé teszi a panel önálló kitágulását és összehúzódását. A 200 lábnál hosszabb ereszhosszú épületeknél a fixpontos tervezés elengedhetetlenné válik; a tető egyetlen gerincen vagy ereszvonalon van rögzítve, és az összes többi klip csúszó típusú, a tágulási hézagokkal az áttöréseknél részletezett.

Tetőmembrán hatás és oldalirányú terhelési út

Az acél tetőfedélzet vízszintes membránként funkcionál, átviszi a szél- és szeizmikus erőket a végfalakról és a köztes keretekről a függőleges merevítő nyílásokra. A membrán kapacitása a panel profilmélységének, az acél vastagságának és a rögzítőelem-mintázatnak a függvénye. 1,5 hüvelyk mély, B típusú széles bordás fedélzet 22-es méretnél, Hilti X-HSN 24 porral működtetett rögzítőelemekkel vagy #12-24 önfúró csavarokkal rögzítve 6 hüvelyk középen a panel végén és 12 hüvelyk középen a közbenső támaszoknál , a Steel Deck Institute membrántervezési táblázataitól függően körülbelül 300-500 font/lineáris láb megengedett nyírókapacitást biztosít.

Az élfeltételek szabályozzák a kapacitást. A terhelés irányával párhuzamos kerületi keretnek minden bordánál szerkezeti rögzítőelemekkel kell rendelkeznie a határoló húrerők kialakításához. A hiányzó vagy alulhajtott rögzítőelem az ereszrugónál helyileg csökkenti a membrán merevségét, és a terhelést a szomszédos csatlakozásokra helyezi át. Ez a lépcsőzetes meghibásodási mód, amelyet az előre megtervezett fémépületek hurrikánok utáni felmérései során dokumentáltak.

Hőteljesítmény és kondenzáció szabályozás

Az acél durván vezeti a hőt 400-szor gyorsabb, mint az ásványgyapot szigetelés , így a hőhíd a szelemeneknél és klipeknél a domináns hőveszteségi útvonal. A szelemenekre borított R-30 üvegszálas szigetelésű acéltető effektív R-értéke csak R-11-től R-14-ig amikor a hőzárlatot figyelembe veszik, az ASHRAE 90.1 A. függelék számítási módszerei szerint. A megoldás egy termikus távtartó blokk, jellemzően egy 1,5 hüvelykes merev poliizocianurát szalag, amelyet a szelemenperem és a burkolat közé szerelnek, nagy sűrűségű takarószigeteléssel kombinálva, amely teljes tetőzetet ér el a szelemen tetején, ahelyett, hogy minden szerkezeti vonalnál nulla vastagságra lenne összenyomva.

A páralecsapódás kockázatának tetőpontja a szerelvényen belüli harmatpont metszéspontja. A szellőzetlen acéltető hideg éghajlaton folyamatos légzárót és páragátlót igényel a belső meleg oldalon. Az épülettudományi tanácsadók általában a 10 miles polietilén lemez vagy egy intelligens páramentesítő membrán a szelemenek alatt, minden körben és áttörésnél tömített, hogy megakadályozza, hogy a nedves belső levegő elérje az acélfedélzet hideg alsó részét. E gát nélkül a dér felhalmozódik a szigetelés üregében, a hőciklusok során megolvad, és a mennyezeti cserepekre csöpög, gyakran összetévesztve a tető szivárgásával.

Korrózióvédelem és anyagkompatibilitás

Az aljzat és a bevonat specifikációját a szolgáltatási környezet határozza meg. A horganyzott G90 acél (0,90 uncia cink/négyzetláb) megfelelő védelmet nyújt a szárazföldi, nem ipari alkalmazásokhoz, de a part menti vagy a nehézipari kitettség megköveteli AZ55 alumínium-cink ötvözet bevonatú acél (Galvalume) vagy rozsdamentes acél rögzítők . A Galvalume körülbelül kétszer-négyszer nagyobb védelmet nyújt a horganyzott bevonatoknál, mivel az alumíniumban gazdag mátrix áldozatul védi a szabaddá vált acélt a nyírt éleknél.

A galvanikus korrózió megelőzhető hibamechanizmus. Amikor réz ereszcsatornák, ólomborítások vagy nyomáskezelt, rézalapú védőanyagokkal ellátott fűrészáru érintkezik az acéltetővel, elektrolitikus cella képződik. Előnyösen korrodál a kevésbé nemesfém, a cink vagy alumínium bevonat. Az EPDM membrán elválasztó rétegének vagy egy nagy sűrűségű polietilén csúszólapnak el kell szigetelnie a különböző fémeket. Még a rögzítőelemek sem védettek; A rozsdamentes acél panel szénacél csavarjai hónapokon belül berozsdásodnak, miközben a panel sértetlen marad. A rögzítőelem specifikációjának meg kell egyeznie a panel korrózióállóságával, vagy meg kell haladnia azt.

Tesztelés és üzembe helyezés kivitelezés közben

A tetőrendszer sértetlenségét tartóponti ellenőrzések sorozatával ellenőrzik. A burkolat felszerelése előtt a szelemen beállítását zsinórral vagy lézerrel ellenőrizzük; túllépő eltérés ±1/4 hüvelyk 20 lábban látható hullámosságként táviratozza át a kész panelt. A burkolat rögzítése után, de a burkolat felhelyezése előtt vízpermetező állványteszt, szimulálva 6 hüvelyk csapadék óránként a teljes tetőterületen azonosítja a varratüregeket és a rögzítőelemek megkerülő szivárgását, amelyek száraz körülmények között nem láthatók.

A membrán nyíróképessége roncsolásmentes merevségi teszttel igazolható. Egy hidraulikus munkahenger oldalirányú terhelést fejt ki az ereszre, és a mérőórák mérik a síkbeli elhajlást. A mért rugalmasság és a tervezési merevség összehasonlítása a rögzítőelem mintájának hiányosságait vagy elégtelen csapágyazását azonosítja a szelemen és a szarufa csatlakozásoknál, mielőtt az épületet tervezett széleseménynek vetik alá.

Karbantartási triggerek és a szolgáltatás végének jelzői

Az acél tetőrendszerhez dokumentált ellenőrzési ütemterv szükséges, amely a megfigyelhető károsodáshoz van kötve. A következő ellenőrző lista azonosítja az átmenetet a rutin karbantartásról a tőkepótlásra:

• A 0,020 hüvelyknél mélyebb kerületi repedést vagy összenyomódást mutató rögzítőtömítések.
• Álló varratkötések 1/16 hüvelyknél nagyobb látható elválasztási hézagokkal, amelyek a klip kifáradását vagy hőrezgést jelzik.
• A csapadék után 48 óránál tovább a tetőfelületen maradó tóvíz, ami nem megfelelő lejtésre vagy szerkezeti elhajlásra utal.
• A bevonat hólyagosodása vagy vörös rozsdafoltosság a panel teljes felületének több mint 3%-án, ami újrabevonat vagy panelcsere elemzést vált ki.
• Alulról látható szelemenszalag kihajlás vagy csatlakozócsavar megnyúlása, amely azonnali szerkezeti támasztékvizsgálatot igényel.