Tigla metalica modelata pentru acoperis atingeți estetica plăcilor tradiționale de lut, ardeziei sau lemnului, oferind în același timp performanța structurală a unui sistem de panouri metalice complet interconectate. Avantajul principal față de omologii lor tradiționali este reducerea greutății: un ansamblu de țiglă de oțel acoperită cu piatră cântărește aproximativ 6,5 până la 8,5 kg/m² (1,3 până la 1,7 psf), comparativ cu 45 până la 75 kg/m² pentru țiglă de lut și 55 până la 90 kg/m² pentru ardezie . Această diferență de greutate permite instalarea peste acoperișurile din șindrilă asfaltică existente fără armături structurale și reduce masa seismică a clădirii cu aproximativ 85% în planul acoperișului.
Substraturi materiale și procesul de acoperire cu piatră
Tigla metalica modelata pentru acoperis începe ca bobină plată, cel mai frecvent oțel acoperit cu Galvalume conform ASTM A792 cu o acoperire din aliaj de aluminiu-zinc AZ50 sau AZ55. Grosimea oțelului de bază variază de la 0,35 mm până la 0,55 mm (galibrul 28 până la ecartament 24) , cu 0,42 mm fiind standardul industrial pentru acoperișurile rezidențiale în zone cu vânt moderat. Bobina este mai întâi ștanțată sau rulată într-un profil care reproduce caracterul vizual al unui anumit material tradițional de acoperiș: țiglă butoi, ardezie plată, țiglă S sau shake despicat manual. Procesul de ștanțare creează un model tridimensional în relief, incluzând rosturi false, canale de apă și flanșe de unghii, într-o singură mișcare de apăsare.
După formare, țigla de oțel primește caracteristica sa definitorie: un strat de granule de piatră pe bază de acril, lipit de suprafață cu un liant ceramic la temperatură înaltă. Granulele, piatră naturală zdrobită și cernută sau cuarț acoperit cu ceramică, variază ca dimensiuni de la 0,5 mm până la 2,5 mm și se aplică electrostatic pentru a asigura o acoperire completă. Placa acoperită este apoi întărită la cuptor la 150°C până la 200°C , reticulând liantul polimeric și blocând mecanic granulele pe substratul de oțel. Rezultatul este o suprafață texturată care absoarbe energia de impact de la grindina, suprimă luciul vizual al metalului gol și oferă o suprafață de mers cu un coeficient de frecare de peste 0,7, comparabil cu șindrila de asfalt.
Placile din aluminiu și cupru, deși reprezintă un segment de piață mai mic, sunt specificate pentru instalațiile de coastă în care rata de depunere a clorurii depășește 50 mg/m² pe zi . Plăcile de aluminiu cu grosimea de 0,7 mm până la 0,9 mm au un finisaj de freza sau un strat de bobină PVDF (fluorura de poliviniliden) într-o gamă de culori. Placile de cupru, furnizate cu grosimea de 0,55 mm până la 0,7 mm, sunt lăsate neacoperite și dezvoltă o pană protectoare în primii cinci până la opt ani de expunere. Nici plăcile de aluminiu, nici de cupru nu sunt acoperite cu piatră; estetica lor se bazează pe finisajul metalic natural și pe dezvoltarea unui strat de oxid care oprește coroziunea ulterioară.
Familiile de profil și analogii lor vizuali
Piața clasifică plăcile metalice modelate după materialul tradițional pe care îl emulează. Următorul tabel rezumă principalele familii de profile, caracteristicile lor dimensionale și pantele acoperișului pentru care sunt evaluate.
| Familie de profil | Analogic vizual | Dimensiunea tipică a plăcilor (mm) | Pantă minimă a acoperișului | Mecanism de interblocare |
|---|---|---|---|---|
| Roman / Butoi | Tigla de butoi de lut mediteranean | 1.320 x 420 | 3:12 (14°) | Nerturi în trepte laterale și de capăt |
| Ardezie / Plat | Ardezie naturală din carieră | 1.250 x 370 | 4:12 (18°) | Flanșă de unghii ascunsă cu margine de picurare |
| Shake / Shingle | Shake de cedru sau lemn despicat manual | 1.350 x 480 | 4:12 (18°) | Blocare flanșă din spate cu clemă de sus |
| S-Tile / spaniolă | Placă spaniolă de lut cu curbă în S | 1.320 x 420 | 2.5:12 (12°) | Poală laterală de cuibărit cu canal de apă |
Rezistența la ridicarea vântului și inginerie de interblocare
Performanța de ridicare a vântului a unui acoperiș din țiglă metalică modelată este determinată nu de greutatea țiglelor, așa cum este cazul în cazul țiglei de lut sau de beton lestat, ci de angajarea mecanică a părții laterale și a coloanelor de capăt. Fiecare țiglă este fixată pe puntea acoperișului printr-o flanșă sau clemă care este ascunsă de țigla suprapusă deasupra acesteia, astfel încât niciun cap de fixare să nu fie expus la intemperii. Marginile formate ale plăcilor încorporează o serie de nervuri, coturi de întoarcere și șanțuri anticapilare care creează o cale sinuoasă pentru apa condusă de vânt care încearcă să pătrundă în poala laterală.
Protocolul standard de testare este ASTM E1592, care evaluează performanța structurală a unui ansamblu reprezentativ de panouri de acoperiș sub o diferență de presiune statică uniformă. Un sistem de plăci de oțel acoperit cu piatră, instalat corespunzător, cu plăci interblocate mecanic și fixate pe un placaj de minim 15 mm sau pe o tablă OSB, atinge un rating de ridicare a vântului de proiectare de 2,4 kPa (50 psf) , corespunzând unei viteze de bază a vântului de aproximativ 160 km/h (100 mph) în Categoria de expunere B. Pentru zonele cu uragane de mare viteză (HVHZ), cum ar fi Miami-Dade County, Florida, profilul plăcilor, modelul de fixare și ansamblul stratului de bază trebuie testate ca un sistem complet la o presiune de ridicare de 7,2 kPa (150 psf) fără decuplarea plăcilor sau extragerea elementelor de fixare. Îndeplinirea acestui standard necesită în mod obișnuit șase elemente de fixare per țiglă în loc de cele patru standard, iar elementele de fixare trebuie să fie cuie sau șuruburi cu tijă inelară cu o rezistență minimă la smulgere de 220 N (50 lbf) în materialul specific pentru tablă.
Stratul de bază și bariera secundară de apă
Țigla metalică în sine este ecranul de ploaie principal, dar stratul de bază este bariera de apă secundară care trebuie să funcționeze pe întreaga durată de viață a acoperișului, chiar dacă o țiglă este dislocată de impact sau vânt extrem. Codurile de construcție din majoritatea jurisdicțiilor necesită cel puțin un singur strat de pâslă organică saturată cu asfalt ASTM D226 Tip II, dar acest material are o durată de viață de 20 până la 25 de ani înainte de fragilizare, în timp ce țigla metalică de deasupra acesteia este garantată timp de 50 de ani sau mai mult. Nepotrivirea rezultată a duratei de viață este cea mai frecventă cauză a pătrunderii apei pe acoperișurile din țiglă metalică îmbătrânită.
Cea mai bună practică actuală, codificată în instrucțiunile de instalare ale producătorului pentru sistemele de oțel acoperite cu piatră premium, este o membrană de bitum modificat cu polimeri autoaderente, cum ar fi un produs modificat cu SBS, care respectă ASTM D1970, instalată pe întreaga platformă de acoperiș, nu doar la streașină și văi. Această membrană, de obicei 1,0 mm până la 1,5 mm grosime cu un strat de polietilenă de înaltă densitate, oferă un strat impermeabil complet aderat care se auto-etanșează în jurul penetrărilor elementelor de fixare și rămâne flexibil la temperaturi de până la -30°C. Pe un acoperiș cu o pantă sub 4:12, un covor de drenaj secundar din filamente polimerice încurcate este plasat între strat de bază și țigle pentru a crea o cavitate de drenaj de 6 mm care împiedică acumularea de presiune hidrostatică în spatele turelor laterale în condiții de ploaie determinată de vânt.
Sisteme de fixare și compatibilitate cu coroziune
Selectarea elementelor de fixare pentru plăcile metalice modelate pentru acoperiș trebuie să abordeze trei mecanisme distincte de coroziune: coroziunea atmosferică pe capul expus, coroziunea galvanică la interfața cu substratul țiglei și coroziunea în crăpături în tija elementului de fixare de sub țiglă. Elementul de fixare minim specificat pentru plăcile de oțel acoperite cu piatră este a Cui cu tijă inelară din oțel inoxidabil tip 304 sau un șurub din oțel carbon cu acoperire galvanizată la cald de clasa C (grosime minimă de zinc de 45 μm) . În instalațiile de coastă pe o rază de 3 km de apă sărată, elementul de fixare trebuie să fie actualizat la oțel inoxidabil de tip 316, care conține 2% până la 3% molibden pentru rezistența la spărturi în medii cu clorură.
Pentru plăcile de aluminiu, elementele de fixare trebuie să fie din aluminiu sau din oțel inoxidabil de tip 305, deoarece elementele de fixare din oțel carbon, chiar și galvanizate, sunt catodice față de aluminiu și vor accelera piparea plăcii în jurul orificiului de fixare. Pentru plăcile de cupru, elementele de fixare din cupru sau bronz silicon sunt obligatorii, deoarece elementele de fixare din oțel inoxidabil în contact cu cuprul creează un cuplu galvanic care corodează rapid componenta de oțel, lăsând cuprul neafectat. Tabelul de compatibilitate galvanică publicat de producătorul elementelor de fixare, cu referințe încrucișate cu materialul plăcilor, trebuie inclus în pachetul de depunere a proiectului și aprobat de către specificator înainte ca orice material să fie livrat la șantier.
Mișcarea termică și abordarea sistemului de cleme
Oțelul se extinde cu o rată de aproximativ 12 x 10⁻⁶ m/m per °C , adică o țiglă de oțel de 1.300 mm supusă unei variații de temperatură sezonieră de 60°C (de la -10°C într-o noapte de iarnă la 50°C într-o după-amiază de vară) se va extinde și contracta cu aproximativ 0,94 mm. Această mișcare, deși mică în termeni absoluti, este suficientă pentru a alungi găurile pentru cuie și pentru a slăbi elementele de fixare peste 20 până la 30 de ani de ciclu termic dacă plăcile sunt fixate rigid în cuie în fiecare punct de fixare fără a permite mișcarea diferențială.
Sistemele de plăci metalice de formă premium abordează acest lucru prin încorporarea unui sistem de prindere cu cleme. O clemă din oțel inoxidabil sau din oțel galvanizat este înșurubat pe punte, iar țigla este agățată de clemă astfel încât țigla să poată aluneca față de clemă în direcția longitudinală, în timp ce este reținută în direcția verticală. Fanta clipului este alungită de ±1,5 mm raportat la diametrul elementului de fixare, oferind acomodarea necesară pentru mișcarea termică fără a suprasolicita elementul de fixare sau alungirea orificiului de degajare. Materialul clemei este selectat să fie anodic pentru materialul plăcii, astfel încât orice coroziune accidentală să apară pe clema înlocuibilă, mai degrabă decât pe țigla permanentă.
Rezistența la impactul cu grindină și standardele de testare
Acoperirea granulată de piatră de pe o țiglă de oțel oferă nu numai textură estetică, ci și un strat sacrificial de absorbție a impactului. În cadrul testului de impact cu grindină FM 4473, un ansamblu de plăci de oțel este supus unei bile de gheață cu diametrul de 51 mm (2 inchi) propulsată la o viteză calibrată pentru a simula energia de impact în cădere liberă a grindinii. Criteriul de acceptare este ca țigla să nu prezinte fisuri vizibile, perforații sau pierderi de granule depășite 10% din suprafața afectată . Plăcile de oțel acoperite cu piatră cu un substrat de oțel de 0,42 mm sau mai gros obțin de obicei un rating de rezistență la impact clasa 4 conform UL 2218, cea mai înaltă clasificare, care este necesară pentru reducerile la primele de asigurare în regiunile predispuse la grindină din Statele Unite și Australia.
Plăcile neacoperite din aluminiu și cupru se îndoaie sub impactul cu grindină, mai degrabă decât se crapă. O adâncitură depășită 3 mm în adâncime sau 25 mm în diametru este considerată o defecțiune funcțională în condițiile garanțiilor de grindină ale majorității producătorilor, nu pentru că adâncitura compromite etanșeitatea la intemperii, ci pentru că este inacceptabilă vizual de la sol. Rezistența la uzură a unei plăci de aluminiu este o funcție de temperarea aliajului și de grosimea tablei. O țiglă de aluminiu temperată H14 cu o grosime de 0,8 mm rezistă grindinei de până la 38 mm (1,5 inchi) fără adancituri vizibile; creșterea grosimii la 1,0 mm extinde acel prag la aproximativ 45 mm (1,75 inci).
Detalii intermitente de vale, creasta și penetrare
Sistemul de plăci metalice modelate este la fel de etanș la apă ca și slipurile sale. Eclipsarea văii, unde două planuri de acoperiș se intersectează și concentrează fluxul întregii zone de captare deasupra intersecției, este cel mai critic detaliu. Detaliul standard este un metal de vale în formă de W fabricat din oțel Galvalume de 0,55 mm grosime minimă sau aluminiu de 0,7 mm, cu o cusătură în picioare la linia centrală care împarte fluxul de apă pe ambele părți fără turbulențe. Metalul de vale trebuie să se extindă minim de 200 mm (8 inchi) sub marginea tăiată a plăcilor metalice de pe fiecare parte, iar marginea tăiată a plăcilor trebuie răsucită cu 15 mm pentru a crea o rupere capilară care împiedică apa să se înfășoare în jurul marginii plăcii și să pătrundă în poala laterală.
Coasta și șoldurile sunt formate în mod normal din același material ca și plăcile de câmp și sunt fixate pe o bandă de închidere metalică continuă care se conformează profilului plăcii. Capacul este fixat cu elemente de fixare expuse prin găuri pre-perforate, cu o șaibă din neopren sau EPDM comprimată pentru 30% până la 40% din grosimea sa inițială sub capul șurubului pentru a asigura o etanșare împotriva intemperiilor. Elementele de fixare expuse pe capacele de coamă sunt primul element de întreținere pe un acoperiș din țiglă metalică; șaiba trebuie inspectată la intervale de cinci ani și înlocuită dacă cauciucul prezintă crăpături la suprafață sau se comprimă care previne recul atunci când este sondat cu unghia.
Pătrunderile țevilor, orificiile de aerisire de la mansardă și luminatoarele sunt acoperite cu cizme prefabricate din EPDM sau silicon, care încorporează un guler flexibil dimensionat la diametrul de penetrare. Flanșa de bază a portbagajului, care este integrată în stratul de țiglă, este crestat și etanșat pe stratul de bază cu bandă butilic, iar marginea superioară a flanșei este suprapusă sub stratul de țiglă ascendente. Gulerul flexibil trebuie să găzduiască un diferenţial de dilatare termică de ±2 mm între țeavă și platforma acoperișului fără a rupe sau a pierde garnitura de compresie pe peretele conductei.
Costul ciclului de viață și structura garanției
Costul de instalare al unui acoperiș din țiglă de oțel acoperit cu piatră variază de la 11 USD până la 18 USD pe metru pătrat (118 USD până la 194 USD pe metru pătrat) inclusiv stratul de bază, slipurile și manopera, în funcție de complexitatea profilului și de geometria acoperișului. Acest lucru poziționează țiglă metalică între șindrila arhitecturală de asfalt premium la 5 - 8 USD pe metru pătrat și ardezia naturală la 25 - 40 USD pe metru pătrat. Justificarea economică se bazează pe durata garanției și pe costurile evitate de refacere a acoperișului pe durata de viață a clădirii.
Garanția standard a producătorului pentru plăcile de oțel acoperite cu piatră acoperă următoarele componente în mod proporțional: 50 de ani asupra integrității structurale a substratului de oțel împotriva perforației din cauza coroziunii atmosferice, 25 de ani asupra aderenței granulelor de piatră împotriva delaminării care depășește 5% din suprafața plăcii și 10 ani asupra stabilității culorii supraglazului acrilic împotriva decolorării peste 5 unități Delta E, măsurate cu un spectrofotometru. Garanția este transferabilă o singură dată unui proprietar ulterior și necesită o instalare documentată de către un antreprenor certificat de producător. Cea mai comună cerere de garanție este pierderea granulelor la marginile tăiate ale plăcilor tăiate pe câmp, unde a fost încălcat sigiliul de margine aplicat din fabrică; din acest motiv, toate marginile tăiate pe teren trebuie retușate cu vopsea pentru margini furnizată de producător în 24 de ore de la tăiere.
