Испытания и технические характеристики металлических крыш в районах с сильным ветром
Подтвердив, что кровельные системы проходят ключевые испытания, связанные с ветром, и тщательно следуя инструкциям производителя продукта по установке, проектные группы могут наилучшим образом гарантировать, что их здания выдержат сильные ветры.
[ Страница 2 из 5 ]
Испытание на сопротивление ветру
Для большинства вышеупомянутых систем используются различные тесты и рейтинги ветровой нагрузки, а также различные разделы спецификаций применяются к различным типам панелей.
Основными спецификациями продукции для металлических крыш являются стандартные спецификации ASTM E1514 Американского общества испытаний и материалов для структурных систем стальных кровельных панелей со стоячим фальцем и стандартные спецификации ASTM E1637 для структурных систем алюминиевых панелей крыши со стоячим фальцем. Кроме того, стандарт UL 580 Underwriters Laboratories для испытаний на сопротивление подъему кровельных конструкций, UL 1897 для испытаний на подъем для систем кровельного покрытия и стандартный метод испытаний ASTM E1592 для конструкционных характеристик крыш из листового металла и систем сайдинга с помощью равномерной разницы статического давления воздуха. используется для определения рейтинга подъема системы металлической кровли. Все это серия тестов.
Начиная с ASTM E1592, это испытание используется для измерения способности к изгибу и прочности крепления металлических панелей со стоячим фальцем, трапециевидных, ребристых или гофрированных металлических панелей толщиной от 0.012 до 0.050 дюйма, когда кровельная система подвергается равномерному статическому воздействию. давление. Давление воздуха подается под панелями и приспособлениями с помощью свободно установленного пластикового мешка под панелями для поддержания давления.
Прогибы испытательных панелей измеряют не менее чем в шести местах. Здесь базовые измерения проводятся при номинальном давлении, а затем при каждом из указанных испытательных давлений или до точки отказа. Перед переходом к следующему более высокому давлению испытательное давление сбрасывается, чтобы можно было проверить крышу на наличие остаточной деформации. Затем результаты испытаний ASTM E1592 используются вместе со стандартами проектирования ветровой нагрузки для определения необходимого расстояния между опорами или креплениями.
UL 580 присваивает три класса — 30, 60 и 90 — в зависимости от уровня несущей способности кровельного настила и покрытий. Подходит для систем, в которых структурная панель устанавливается поверх открытого каркаса без необходимости сплошного настила, или где кровельное покрытие крепится к твердому основанию, когда они указаны как система.
Для достижения обычного класса 30 или класса 60 давление под системой прикладывается, а вакуум сверху колеблется, так что максимальное общее давление составляет 45 фунтов на квадратный фут (фунт/фут) и 75 фунт/фут соответственно. Чтобы соответствовать рейтингу UL 580 класса 90, система должна выдерживать максимальное положительное давление (давление снизу) 48.5 фунтов на квадратный фут в сочетании с максимальным отрицательным давлением (вакуум сверху) 56.5 фунтов на квадратный фут, что дает комбинированный перепад давления 105 фунтов на квадратный фут. .
Во-первых, тест выполняется только до указанного предела, а не до отказа. Во втором сценарии, когда кровельное покрытие крепится к сплошному настилу, настил способствует сопротивлению давлению снизу (положительному), а кровельное покрытие может противостоять только вакууму сверху 56.5 фунтов на квадратный фут. Чтобы улавливать положительное давление внизу и передавать его на саму металлическую панель, между панелью и настилом крыши и/или прогонами используется система подушек безопасности. Из-за этого требования, а также для распределения давления на нижнюю сторону панели подложки не используются в тестовой сборке.
После завершения испытаний UL Class 90 обычной практикой является переход к протоколу испытаний UL 1897 для получения предельных значений стойкости к давлению.
UL 1897 используется для оценки крепления систем кровельного покрытия к кровельным настилам путем имитации отрицательного давления.
Испытание можно провести либо путем создания вакуума над сборкой, либо, что чаще, путем создания давления в воздушной подушке, свободно расположенной между настилом и кровельным покрытием. Результаты сообщаются как максимальное давление подъема, достигнутое до разрушения, обычно в фунтах на квадратный фут. Испытание не учитывает прочность настила крыши и не обязательно моделирует фактическое динамическое подъемное давление, с которым сталкиваются кровельные системы.
В некоторых случаях тестируемые панели оснащены приборами для наблюдения за отклонением и реакцией в процессе загрузки панели. Затем эта информация может быть передана в высокопроизводительные компьютерные программы моделирования, которые могут помочь в анализе характеристик панели и взаимодействия зажимов панели и, следовательно, в прогнозировании режимов отказа.
С помощью этих ключевых тестов архитекторы лучше поймут, как система металлической кровли может выдерживать как внешнее, так и внутреннее давление, что поможет определить дизайн и технические характеристики крыши. Информация о результатах испытаний будет более информативной для принятия решений в отношении подложек, толщины материала, расстояния между клипсами, типа крепежа и профиля панели.
Хотя эти тесты могут иметь большое значение для анализа производительности, важно, чтобы они не заменяли анализ конкретного сайта профессиональным дизайнером.
В статье Metal Construction News «Не обращайте внимания на требования к металлическому строительству для районов с сильным ветром», директор MCA по нормам и стандартам Энди Уильямс заявляет: «Подрядчик должен обратиться за помощью к местному профессионалу-проектировщику, чтобы обеспечить выполнение проекта. спроектирован так, чтобы выдерживать ожидаемые ветровые нагрузки».
Дополнительные испытания металлической кровли
Ряд других испытаний может предоставить важную информацию о характеристиках металлических кровельных систем.
FM 4470 — это аккредитация Factory Mutual (FM). Это серия испытаний, включающая определение классов устойчивости к граду. Класс 1-MH может выдерживать умеренный град, с классом 1-SH крыша может выдерживать сильный град, а класс 1-VSH присваивается крышам, способным выдерживать очень сильный град. После имитации удара града кровельный материал не имеет признаков растрескивания или растрескивания при 10-кратном увеличении. Швы кровли не имеют признаков растрескивания, расслоения, расслоения или разрыва при осмотре под 10-кратным увеличением. Для кровельной системы с рейтингом VSH FM также требует, чтобы основание под кровельным материалом не трескалось. Допускаются небольшие вмятины на поверхности в месте удара.
FM 4471 проверяет характеристики продукта на горючесть, устойчивость к ветру, устойчивость к повреждениям от града и устойчивость к пешеходному движению. Этот тест определяет, соответствует ли продукт определенным требованиям контроля качества. FM 4471 является общим эталоном испытаний для крыш из металлических панелей с теплоизоляцией.
ASTM E108 — это стандартный метод испытаний кровельных покрытий на огнестойкость.
UL 790 в основном идентичен ASTM E108 и определяет классификацию кровли. Кровельные покрытия класса A могут выдерживать тяжелые испытания на огнестойкость, кровельные покрытия класса B эффективны при испытаниях на умеренное воздействие огня, а кровельные покрытия класса C могут выдерживать легкие испытания на огнестойкость.
ASTM E283 — это стандартный метод испытаний для определения скорости утечки воздуха через наружные окна, навесные стены и двери при заданной разнице давлений в образце для крыш с крутым уклоном.
ASTM E331 — это стандартный метод испытаний на проникновение воды через наружные окна, световые люки, двери и навесные стены при равномерном статическом давлении воздуха для крыш с крутым уклоном.
ASTM E1680 — это стандартный метод испытаний на скорость утечки воздуха через системы наружных металлических панелей крыши.
ASTM E1646 — это стандартный метод испытаний на проникновение воды в системы наружных металлических кровельных панелей при равномерном статическом давлении воздуха.
UL 2218 — это стандарт ударопрочности готовых кровельных материалов. Крыши классифицируются от 1 до 4, где класс 4 обеспечивает наилучшую устойчивость к граду. Большинство систем металлических панелей способны получить ударопрочность класса 4.
ASTM E2140 — это стандартный метод испытаний на проникновение воды в системы металлических кровельных панелей под действием статического напора воды.
Тестирование производительности металлического оклада
Ключевым компонентом, обеспечивающим устойчивость металлических кровельных систем, являются оклады, которые помогают предотвратить проникновение воды. Чтобы лучше поддерживать характеристики металлической кровли, Ассоциация металлических конструкций разработала новый стандарт для тестирования характеристик металлической кровли: ANSI / MCA FTS-1-2019 Метод испытаний на сопротивление ветровой нагрузке накладок, используемых с металлическими кровельными системами.
Фотографии предоставлены ATAS International
Метод испытаний ANSI/MCA FTS-1-2019 Ассоциации металлических конструкций на сопротивление ветровой нагрузке обшивки, используемой в системах металлической кровли, фокусируется на обшивке, предотвращающей проникновение воды для повышения устойчивости металлических кровельных систем.
«Металлические кровельные системы всех типов хорошо зарекомендовали себя при сильном ветре. Правильно детализированная и установленная металлическая кровля обычно лучше противостоит силам природы, чем большинство традиционных кровельных систем», — заявляют эксперты MCA. «Однако, когда происходит обрушение крыши, исследования показывают, что обрушение гидроизоляции может быть основной причиной этого события».
При расследовании обрушения кровли в результате нескольких ураганов, в том числе Чарли, Ивана, Катрины, Айка и Ирмы, исследователи обнаружили, что отказы металлического фартука были названы основной причиной всех отказов кровельных систем из различных типов кровельных материалов.
Установленные по периметру и на карнизах, фронтонах, бедрах и коньках, в этих местах возникают самые высокие подъемные давления ветра, поэтому высококачественное изготовление, проектирование и установка окладов имеют важное значение.
Международный строительный кодекс (IBC) в настоящее время требует, чтобы весь металлический край периметра был испытан в соответствии с ANSI/SPRI ES-1 для мембранных кровельных систем с малым уклоном. В частности, в специальном разделе правил IBC 2012 и 2015, посвященном креплению кромок для крыш с малым уклоном, указано, что крепления краев малоскатных, модифицированных битумных и однослойных кровельных систем, за исключением водосточных желобов, должны быть спроектированы и установлены для защиты от ветра. нагрузки и испытаны на сопротивление.
Этот новый стандарт ANSI/MCA FTS-1-2019 состоит из четырех основных разделов: «Испытательное оборудование», «Испытательный образец», «Процедура загрузки» и «Отчет об испытаниях». MCA надеется, что испытания металлических кровельных накладок в соответствии с этим стандартом будут включены в следующую версию IBC в 2024 году. В настоящее время стандарт доступен для спецификаторов и производителей металлических кровельных систем, чтобы гарантировать надлежащие характеристики краевых накладок. с металлическими кровельными системами и узлами в качестве передового подхода.
Родственный стандарт, ANSI/SPRI GT-1, используется для проверки водосточных желобов путем измерения сопротивления водосточной системы.
«Особенно в кровле с металлической мембраной с малым уклоном, если водосточные желоба сдуваются и если они связаны с кровельной системой, это может привести к разрушению», — пояснил Буш.
В связи с этим был разработан этот стандарт, который применяется ко всем типам материалов и методам установки мембран для крыш с малым уклоном.
Что такое трапециевидный ребристый профиль крыши?
Трапециевидный профиль крыши имеет ребристый рисунок трапециевидной формы по всей панели. Это означает, что это четырехугольник (или четырехугольник — см. рис. 1), у которого всего одна пара параллельных сторон. Иногда трапециевидные крыши ошибочно называют гофрированный . Это неправильное название, поскольку гофрированный профиль имеет повторяющийся волнистый рисунок на своей поверхности. Трапециевидные ребристые крыши популярны среди производителей, потому что их форма делает их очень эффективными с точки зрения материалов (высокое соотношение прочности и веса).
Это делает профиль очень экономичным. Тени трапециевидной формы предлагают четкие линии независимо от того, установлены ли они вертикально, диагонально или горизонтально. Кроме того, они обладают хорошими конструктивными характеристиками и могут хорошо выдерживать расчетные нагрузки (например, при снеговом и ветровом подъеме). Тем не менее, он не считается премиальным профилем из-за способа крепления.
Как правило, трапециевидные крыши крепятся лицевым или сквозным креплением (также известным как открытое крепление), что означает, что панели удерживаются на месте крепежными элементами, которые протыкают материал с помощью винтов с шайбами, закрепленных в конструкции. Расстояние между ребрами варьируется от 6 до 12 дюймов, и между ними могут быть крошечные «второстепенные ребра», которые помогают придать панели жесткость. Хотя на первый взгляд они могут выглядеть одинаково, точные размеры и углы варьируются от одного производителя к другому. Популярные во всем мире трапециевидные ребристые крыши дешевле, чем обычные кровельные профили со стоячим фальцем. Существуют профили со стоячим фальцем, которые также заимствуют преимущества трапециевидной формы. Фактически, они являются отраслевыми стандартами для больших зданий благодаря экономической эффективности трапециевидной геометрии ребер.
Это сработало для египтян…
Существует отличная аналогия, объясняющая хорошие конструктивные характеристики профиля крыши с трапециевидными ребрами. Рассмотрим древние пирамиды. Форма пирамиды — это не что иное, как трапеция со срезанной вершиной. Пирамиды буквально выдержали испытание временем – на протяжении тысячелетий. Прочная конструкция пирамид доказывает, что форма способствует распределению нагрузки, создавая более устойчивую опорную конструкцию.
Слово де-конструкция
Слово недели: трапециевидный
ПРОИЗНОШЕНИЕ: ˈtra-pə-ˌzȯid-al
ЧАСТЬ РЕЧИ: Прилагательное
ПРИГОВОР: // Трапециевидная конструкция крыши в сочетании с RibBracket™ I-IV обеспечивает достаточное пространство для прокладки проводов во время установки солнечной фотоэлектрической батареи.
СИНОНИМЫ И РОДСТВЕННЫЕ СЛОВА: R-панель, трапециевидное ребро
ДЕЛАЕТ S-5! ПРЕДЛАГАЕМ КРОНШТЕЙНЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ К ТРАПЕЦИОНАЛЬНОМУ ПРОФИЛЮ КРЫШИ?: Мы уверены!
RIBBRACKET™ I-IV: С-5! предлагает лучшее солнечное решение для подавляющего большинства трапециевидных форм крыш. RibBracket поставляется в четырех вариантах ширины, что позволяет регулировать трапециевидную форму различной ширины. («Ножки» также изгибаются, чтобы приспосабливаться к различным размерам и углам). Посетите С-5! веб-сайт Честного ЗНАКа чтобы узнать больше о конкретных профилях швов, к которым подходит каждый кронштейн.
Ниже вы найдете габаритные чертежи S-5! Ребро. Конструкция нашего кронштейна с более высоким профилем также обеспечивает достаточное расстояние между крышей и солнечными модулями. Его четыре точки крепления служат для увеличения его удерживающей силы. В то время как другие продукты крепятся прямо к верхней части трапециевидного профиля, RibBracket крепится к боковым стенкам, обеспечивая гораздо большую удерживающую способность для приложений с прямым креплением. А верхний слот предусматривает «подгонку» выравнивания модулей при установке.
С-5! РеброКронштейн I
С-5! РеброКронштейн II
С-5! РеброКронштейн III
С-5! РеброКронштейн IV
Узнайте больше о RibBracket™ I-IV
ТОЛЬКО ДЛЯ ПРЯМОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СВЯЗИ: С-5! RibBracket предназначен для установки на наиболее распространенные трапециевидные кровельные профили с открытым креплением в Северной Америке. Нет необходимости в грязных герметиках. Кронштейн имеет двойное уплотнение с резиновой прокладкой из EPDM уже внутри основания кронштейна и защищен от воздействия УФ-излучения. Специальные винты с шайбами из EPDM, поставляемые вместе с RibBracket, завершают сборку с двойным уплотнением.
Узнайте больше о RibBracket™
Трапециевидный профиль крыши с RibBracket™ и PVKIT™ 2.0
SolarFoot™ и ProteaBracket™
С-5! также предлагает два других продукта, которые являются основными решениями для монтажа солнечных фотоэлектрических систем: Солнечная стопа™ и ProteaBracket™ . Используйте SolarFoot для крепления солнечных панелей на рельсах. Он совместим с любой «L-Foot». Хотите продукт, который делает все это? Полностью регулируемый S-5! ProteaBracket можно использовать как для прямого крепления с помощью PVKIT™, так и для крепления на боковых и нижних направляющих. L-образная опора никогда не требуется — в ProteaBracket входит полностью универсальная опора. И все С-5! продукты полностью протестированы под нагрузкой для инженерных приложений. Просто посетите наш веб-сайт или спросите одного из наших дружелюбных технических специалистов!
ЧТО О СТОЯЧИХ ФАЛЬЦЕВЫХ КРОВЕЛЬНЫХ ПРОФИЛЯХ? Рассмотрим один пример на платформе Зажим С-5-В . Этот хомут предназначен для установки в сложенном вдвое или замок с трапециевидной защелкой (вертикальные) стоячие швы. С-5-У и С-5-В Mini — это два других универсальных хомута, которые мы предлагаем для кровельного профиля этого типа. Этот зажим подходит для вертикальных швов, а также для горизонтальных швов. В дополнение С-5-Ч , H-90 , А С-5-У а также их соответствующие мини-версии, все они подходят к вариантам трапециевидного профиля ребер.
Вот два примера разновидностей стоячего фальца: профили трапециевидной двойной фальцовки и трапециевидной защелки (рис. 2 и 3 соответственно).
