Çelik Yapılı Çatı Kaplama Sistemleri: Tasarım, Yük ve Kaplama

Birincil yapısal çerçeve konfigürasyonları

Çatı sistemi, tipik olarak sıcak haddelenmiş geniş flanş bölümleri veya konik yapılı kirişlerden oluşan ana çerçeveyle başlar. Üç baskın tipolojinin her biri çatı kaplaması üzerinde farklı kısıtlamalar getirmektedir. Düz veya parçalı kolonlara ve kirişlere sahip sert çerçeveler, İç kolonlar olmadan 150 feet , bunları depolar ve uçak hangarları için standart hale getiriyor. Kiriş eğimi drenaj gereksinimlerini çelik tonajına göre dengelemelidir; İçten tespitli trapez paneller için 0,25:12'lik bir eğim mutlak minimum değerken, dik kenet sistemlerinde göllenmeyi önlemek için 0,5:12 eğim tavsiye edilir.

Açık ağ kirişleri veya mazgallı kirişler kullanan kafes çerçeveli çatılar, mekanik kanal sisteminin ve yağmurlama hatlarının ağ açıklıklarından geçmesine izin vererek genel bina yüksekliğini azaltır. 18 ila 30 inç katı ağ kirişleriyle karşılaştırıldığında. Bunun karşılığında artan imalat maliyeti ve panel noktalarında daha karmaşık bağlantı detayları elde edilir. 200 feet'i aşan uzun açıklıklı uygulamalar için, boru şeklindeki içi boş yapısal bölümlerden (HSS) inşa edilen uzay çerçeveleri, yükleri üç boyutlu bir düğüm ve üye ağı aracılığıyla dağıtır, ancak değişken kesişme açıları, her kiriş düğümünde özel olarak üretilmiş kaplama bağlantı klipsleri gerektirir.

İkincil üyeler ve aşık mühendisliği

Soğuk şekillendirilmiş çelik aşıklar, tipik olarak derinliği 8 ila 12 inç arasında değişen Z-bölümleri veya C-bölümleri, ana çerçeveler arasında aralıklarla uzanır. 4 ila 6 fit . Z-aşıklar genellikle tercih edilir çünkü asimetrik şekilleri desteklerde üst üste binmeye izin verir ve sapmayı %10'a kadar azaltan sürekli bir ışın hareketi yaratır. Basitçe desteklenen bölümlere kıyasla %40 . Aşık aralığı keyfi değildir; belirtilen rüzgar kaldırma basıncı altında kaplama profilinin izin verilen açıklığı tarafından belirlenir. 24 gauge'lik açıkta kalan bağlantı elemanı paneli, merkezde 4 feet'te aşıklara ihtiyaç duyabilirken, 22 gauge'lik daha ağır bir yapısal dik dikiş paneli, bölme başına bir aşık hattını ortadan kaldırarak 5 veya 6 feet'e kadar uzayabilir.

Çatı eğimine göre aşık oryantasyonu çift eksenli bir bükülme bileşeni ortaya çıkarır. Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü (AISI S100), çatı diyaframının eksantrik bağlantısından kaynaklanan burulma ile birlikte hem güçlü eksen hem de zayıf eksen bükülmesinin kontrol edilmesini gerektirir. Orta açıklıkta veya üçüncü noktalarda aşık ağına dik olarak monte edilen sarkma çubukları veya sarkma açıları, sıkıştırma flanşını yanal burulmalı burkulmaya karşı destekler ve çatı ağırlığının yerçekimi bileşenini ana çerçeveye aktarır.

Kaplama profili seçimi ve bağlantı yöntemleri

Çelik çatı kaplaması, hava bariyeri ve yanal yüklere direnen diyafram derisidir. İçten sabitlenmiş ve sabit dikişli paneller arasındaki seçim, sistemin su geçirmezlik ömrünü belirler.

Tamamen sabitlenen sistemler, panel tepesine baskı yapan neopren yıkanmış vidalara dayanır. Yıkayıcılar UV radyasyonu ve termal döngü altında bozulur ve kullanım ömrü Değiştirme gerektirmeden 15 ila 20 yıl önce . Yerinde bobin stoğundan oluşturulan veya fabrikada şekillendirilmiş tavalar olarak teslim edilen dik dikiş panelleri, klipsi içine alan 360 derecelik bir kilitle mekanik olarak birleştirilir. Klips tabanı aşıklara sıkı bir şekilde vidalanmıştır, ancak kayar tırnak panelin bağımsız olarak genişlemesine ve daralmasına olanak tanır. Saçak uzunluğu 200 feet'in üzerinde olan binalar için sabit nokta mühendisliği zorunlu hale gelir; çatı tek bir mahya veya saçak hattına sabitlenmiştir ve diğer tüm klipsler kayan tiptedir ve genleşme derzleri girişlerde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Çatı diyafram hareketi ve yanal yük yolu

Çelik çatı tabliyesi, rüzgar ve sismik kuvvetleri uç duvarlardan ve ara çerçevelerden dikey destek bölmelerine aktaran yatay bir diyafram işlevi görür. Diyafram kapasitesi panel profil derinliğinin, çelik kalınlığının ve bağlantı elemanı modelinin bir fonksiyonudur. Hilti X-HSN 24 barutlu bağlantı elemanları veya #12-24 kendinden delme vidaları ile tutturulmuş, 22 gauge'de 1,5 inç derinliğinde Tip B geniş kaburgalı platform Panel uçlarında merkezde 6 inç ve ara desteklerde merkezde 12 inç Steel Deck Institute diyafram tasarım tablolarına bağlı olarak doğrusal ayak başına yaklaşık 300 ila 500 pound arasında izin verilen bir kesme kapasitesi sağlar.

Kenar koşulları kapasiteyi yönetir. Yük yönüne paralel çevre çerçevesinin, sınır kiriş kuvvetlerini geliştirmek için her kirişte yapısal bağlantı elemanları olması gerekir. Saçak payandasındaki eksik veya az tahrikli bir bağlantı elemanı, yerel olarak diyafram sertliğini azaltır ve yükü bitişik bağlantılara kaydırır; bu, önceden tasarlanmış metal binaların kasırga sonrası hasar araştırmalarında belgelenen, kademeli bir arıza modudur.

Termal performans ve yoğuşma kontrolü

Çelik ısıyı kabaca iletir Mineral yün yalıtımından 400 kat daha hızlı Aşıklarda termal köprü oluşturma ve baskın ısı kaybı yolunu kesme. Aşıkların üzerine örtülmüş R-30 fiberglas battaniye yalıtımlı çelik çatının etkin R değeri yalnızca R-11'den R-14'e ASHRAE 90.1 Ek A hesaplama yöntemlerine göre termal kısa devreler hesaba katıldığında. Çözüm, aşık flanşı ile kaplama arasına monte edilen tipik olarak 1,5 inçlik sert poliizosiyanürat şeritten oluşan bir termal aralayıcı bloktur ve her yapısal çizgide sıfır kalınlığa sıkıştırılmak yerine aşık üst kısmında tam çatı elde eden yüksek yoğunluklu battaniye yalıtımı ile birleştirilmiştir.

Yoğuşma riski, montaj içindeki çiğlenme noktasının kesiştiği noktada zirve yapar. Soğuk bir iklimde havalandırmasız bir çelik çatı, iç sıcak tarafta sürekli bir hava bariyeri ve buhar geciktirici gerektirir. Yapı bilimi danışmanları genellikle bir 10 mil polietilen levha veya aşıkların altında, nemli iç havanın çelik döşemenin soğuk alt kısmına ulaşmasını önlemek için tüm geçişlerde ve girişlerde yalıtılmış akıllı bir buhar geciktirici membran. Bu bariyer olmadığında, yalıtım boşluğunda don birikir, termal döngüler sırasında erir ve tavan döşemelerine damlar ve çoğu zaman çatı sızıntısı sanılır.

Korozyona karşı koruma ve malzeme uyumluluğu

Servis ortamı alt tabakayı ve kaplama özelliklerini belirler. Galvanizli G90 çeliği (metrekare başına 0,90 ons çinko) iç kısımdaki endüstriyel olmayan uygulamalar için yeterli koruma sağlar, ancak kıyı veya ağır sanayi maruziyetleri talep eder AZ55 alüminyum-çinko alaşımı kaplı çelik (Galvalume) veya paslanmaz çelik bağlantı elemanları . Galvalume, alüminyum açısından zengin matris, açıkta kalan çeliği kesilmiş kenarlarda fedakarca koruduğu için galvanizli kaplamalara göre yaklaşık iki ila dört kat daha fazla kesme kenarı koruması sunar.

Galvanik korozyon önlenebilir bir arıza mekanizmasıdır. Bakır oluklar, kurşun kaplamalar veya bakır bazlı koruyucularla basınçla işlenmiş kereste çelik çatıyla temas ettiğinde bir elektrolitik hücre oluşur. Daha az asal metal olan çinko veya alüminyum kaplama tercihen paslanır. EPDM membrandan oluşan bir ayırma katmanı veya yüksek yoğunluklu polietilen ara tabaka, farklı metalleri izole etmelidir. Bağlantı elemanları bile bundan muaf değil; Paslanmaz çelik bir paneldeki karbon çeliği vidalar, panel sağlam kalırken aylar içinde paslanacaktır. Bağlantı elemanı spesifikasyonu panelin korozyon direncine uymalı veya bu direnci aşmalıdır.

İnşaat sırasında test ve devreye alma

Çatı sisteminin bütünlüğü bir dizi tutma noktası incelemesiyle doğrulanır. Kaplama montajından önce aşık hizası ip veya lazer ile kontrol edilir; aşan bir sapma 20 feet'te ±1/4 inç bitmiş panel boyunca görünür dalgalılık olarak telgraf çekecektir. Kaplama sabitlendikten sonra ancak trim uygulanmadan önce, bir su püskürtme rafı testi Saatte 6 inç yağış tüm çatı alanı boyunca kuru koşullarda görülmeyen dikiş boşluklarını ve bağlantı elemanı baypas sızıntılarını tanımlar.

Diyaframın kesme kapasitesi, tahribatsız bir sertlik testi kullanılarak sahada doğrulanabilir. Bir hidrolik silindir saçağa yanal yük uygular ve kadranlı göstergeler düzlem içi sapmayı ölçer. Ölçülen esnekliğin tasarım sertliğiyle karşılaştırılması, bina bir tasarım rüzgarı olayına maruz kalmadan önce bağlantı elemanı desenindeki boşlukları veya aşık-kiriş bağlantılarındaki yetersiz yatağı tanımlar.

Bakım tetikleyicileri ve hizmet sonu göstergeleri

Çelik çatı sistemi, gözlemlenebilir bozulmaya bağlı belgelenmiş bir denetim programı gerektirir. Aşağıdaki kontrol listesi rutin bakımdan sermaye değişimine geçiş noktasını tanımlar:

• Çevresel çatlama veya sıkışma gösteren bağlantı elemanı contaları 0,020 inçten daha derine ayarlanmış.
• 1/16 inç'i aşan gözle görülür ayırma boşluklarına sahip dik dikiş bağlantıları, klips yorgunluğunu veya termal mandallamayı gösterir.
• Yağıştan sonra 48 saatten daha uzun süre çatı yüzeyinde kalan birikinti suyu, yetersiz eğim veya yapısal sapmayı gösterir.
• Toplam panel yüzey alanının %3'ünden fazlasında kaplama kabarması veya kırmızı pas lekelenmesi, yeniden kaplama veya panel değiştirme analizini tetikler.
• Alt taraftan görülebilen aşık ağ burkulması veya bağlantı cıvatası uzaması, acil yapısal destek değerlendirmesi gerektirir.