Geformte Dachziegel aus Metall Erreichen Sie die Ästhetik traditioneller Tonfliesen, Schiefer oder Holzschindeln und bieten Sie gleichzeitig die strukturelle Leistung eines vollständig ineinandergreifenden Metallpaneelsystems. Der Hauptvorteil gegenüber ihren herkömmlichen Gegenstücken ist die Gewichtsreduzierung: Eine steinbeschichtete Stahlfliesenanordnung wiegt etwa 6,5 bis 8,5 kg/m² (1,3 bis 1,7 psf), verglichen mit 45 bis 75 kg/m² für Tonfliesen und 55 bis 90 kg/m² für Schiefer . Dieser Gewichtsunterschied ermöglicht die Installation über bestehenden Asphaltschindeldächern ohne strukturelle Verstärkung und reduziert die seismische Masse des Gebäudes auf der Dachebene um etwa 85 %.
Materialuntergründe und Steinbeschichtungsverfahren
Geformte Dachziegel aus Metall Beginnen Sie als Flachbandmaterial, am häufigsten mit Galvalume beschichteter Stahl gemäß ASTM A792 mit einer AZ50- oder AZ55-Aluminium-Zink-Legierungsbeschichtung. Die Grundstahldicke reicht von 0,35 mm bis 0,55 mm (28 Gauge bis 24 Gauge) , wobei 0,42 mm der Industriestandard für Wohndächer in Zonen mit mäßigem Wind ist. Das Coil wird zunächst zu einem Profil gestanzt oder rollgeformt, das den optischen Charakter eines bestimmten traditionellen Dachmaterials nachbildet: Fassziegel, flacher Schiefer, S-Ziegel oder handgespaltener Dachziegel. Durch den Prägevorgang entsteht in einem einzigen Presshub ein dreidimensionales Reliefmuster mit falschen Verbindungen, Wasserkanälen und Nagelflanschen.
Nach der Formgebung erhält die Stahlfliese ihr charakteristisches Merkmal: eine Steingranulatbeschichtung auf Acrylbasis, die mit einem Hochtemperatur-Keramikbindemittel mit der Oberfläche verbunden wird. Die Körnchen, zerkleinerter und gesiebter Naturstein oder keramikbeschichteter Quarz, variieren in der Größe von 0,5 mm bis 2,5 mm und werden elektrostatisch aufgetragen, um eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten. Anschließend wird die beschichtete Fliese im Ofen ausgehärtet 150°C bis 200°C , Vernetzung des Polymerbindemittels und mechanische Fixierung des Granulats am Stahlsubstrat. Das Ergebnis ist eine strukturierte Oberfläche, die die Aufprallenergie von Hagelkörnern absorbiert, den optischen Glanz von blankem Metall unterdrückt und eine Lauffläche mit einem Reibungskoeffizienten über 0,7 bietet, vergleichbar mit Asphaltschindeln.
Aluminium- und Kupferfliesen stellen zwar ein kleineres Marktsegment dar, werden jedoch für Küsteninstallationen spezifiziert, bei denen die Chloridablagerungsrate höher ist 50 mg/m² pro Tag . Aluminiumfliesen in einer Stärke von 0,7 mm bis 0,9 mm sind mit einer Walzenoberfläche oder einer PVDF-Bandbeschichtung (Polyvinylidenfluorid) in verschiedenen Farben versehen. Kupferfliesen, die in einer Stärke von 0,55 mm bis 0,7 mm geliefert werden, bleiben unbeschichtet und entwickeln in den ersten fünf bis acht Jahren der Einwirkung eine schützende Patina. Weder Aluminium- noch Kupferfliesen sind steinbeschichtet; Ihre Ästhetik beruht auf der natürlichen metallischen Oberfläche und der Entwicklung einer Oxidschicht, die weitere Korrosion verhindert.
Profilfamilien und ihre visuellen Analogien
Der Markt kategorisiert geformte Metalldachziegel nach dem traditionellen Material, dem sie nachempfunden sind. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Profilfamilien, ihre Dimensionseigenschaften und die Dachneigungen zusammen, für die sie bewertet sind.
| Profil Familie | Visuelles Analogon | Typische Fliesengröße (mm) | Mindestdachneigung | Verriegelungsmechanismus |
|---|---|---|---|---|
| Römisch / Fass | Mediterrane Tonfassfliese | 1.320 x 420 | 3:12 (14°) | Abgestufte Rippen an der Seite und am Ende |
| Schiefer / flach | Natürlicher Steinbruchschiefer | 1.250 x 370 | 4:12 (18°) | Verdeckter Nagelflansch mit Tropfkante |
| Schütteln / Schindeln | Zedernholz oder handgespaltenes Holz | 1.350 x 480 | 4:12 (18°) | Hinterflanschverriegelung mit oberem Clip |
| S-Fliese / Spanisch | Spanische Tonfliese mit S-Kurve | 1.320 x 420 | 2,5:12 (12°) | Nestbare Seitenwand mit Wasserkanal |
Windsogwiderstand und Verriegelungstechnik
Die Windauftriebsleistung eines geformten Metallziegeldachs wird nicht durch das Gewicht der Ziegel bestimmt, wie es bei Ton- oder Betonziegeln mit Ballastierung der Fall ist, sondern durch den mechanischen Eingriff der ineinandergreifenden Seiten- und Endüberlappungen. Jeder Ziegel wird mit einem Nagelflansch oder einer Klammer an der Dachterrasse befestigt, der durch den überlappenden Ziegel darüber verdeckt wird, sodass kein Befestigungskopf der Witterung ausgesetzt ist. Die geformten Kanten der Fliese umfassen eine Reihe von Rippen, Rückbiegungen und Antikapillarrillen, die einen gewundenen Weg für windgetriebenes Wasser schaffen, das versucht, in die Seitenkante einzudringen.
Das Standardtestprotokoll ist ASTM E1592, das die strukturelle Leistung einer repräsentativen Dachpaneelbaugruppe unter einem gleichmäßigen statischen Druckunterschied bewertet. Ein ordnungsgemäß installiertes steinbeschichtetes Stahlfliesensystem mit mechanisch ineinandergreifenden Fliesen, die auf einer mindestens 15 mm starken Sperrholz- oder OSB-Terrasse befestigt sind, erreicht einen konstruktiven Windsogwert von 2,4 kPa (50 psf) , was einer Grundwindgeschwindigkeit von etwa 160 km/h (100 mph) in der Expositionskategorie B entspricht. Für Hochgeschwindigkeits-Hurrikangebiete (HVHZ) wie Miami-Dade County, Florida, müssen das Fliesenprofil, das Befestigungsmuster und die Unterlage als Gesamtsystem auf einen Auftriebsdruck von getestet werden 7,2 kPa (150 psf) ohne Lösen der Fliesen oder Herausziehen der Befestigungselemente. Um diese Norm zu erfüllen, sind in der Regel sechs Befestigungselemente pro Fliese statt der standardmäßigen vier erforderlich. Bei den Befestigungselementen muss es sich um Ringnägel oder Schrauben mit einer Mindestauszugsfestigkeit von 220 N (50 lbf) im jeweiligen Deckmaterial handeln.
Unterlage und sekundäre Wassersperre
Der Metallziegel selbst ist der primäre Regenschutz, aber die Unterlage ist die sekundäre Wasserbarriere, die während der gesamten Lebensdauer des Daches funktionieren muss, selbst wenn ein Ziegel durch Stöße oder extremen Wind verschoben wird. Die Bauvorschriften in den meisten Gerichtsbarkeiten erfordern mindestens eine einzelne Schicht mit Asphalt getränktem organischem Filz ASTM D226 Typ II, aber dieses Material hat eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahre vor der Versprödung, während die darüber liegende Metallfliese eine Garantie von 50 Jahren oder mehr hat. Die daraus resultierende Ungleichheit der Lebensdauer ist die häufigste Ursache für Wassereinbrüche auf alternden Metallziegeldächern.
Die aktuelle Best Practice, die in den Installationsanweisungen des Herstellers für Premium-Stahlsysteme mit Steinbeschichtung kodifiziert ist, ist eine selbstklebende, polymermodifizierte Bitumenmembran, beispielsweise ein SBS-modifiziertes Produkt gemäß ASTM D1970, das auf der gesamten Dachterrasse und nicht nur an den Traufen und Tälern installiert wird. Typischerweise diese Membran 1,0 mm bis 1,5 mm dick Mit einer Deckschicht aus hochdichtem Polyethylen bildet es eine vollständig haftende, wasserdichte Schicht, die sich selbst um Befestigungsdurchdringungen herum abdichtet und bei Temperaturen bis zu -30 °C flexibel bleibt. Auf einem Dach mit einer Neigung von weniger als 4:12 wird eine sekundäre Drainagematte aus verflochtenen Polymerfilamenten zwischen der Unterlage und den Ziegeln platziert, um einen 6 mm großen Drainagehohlraum zu schaffen, der den Aufbau von hydrostatischem Druck hinter den Seitenüberlappungen bei windgetriebenem Regen verhindert.
Befestigungssysteme und Korrosionsverträglichkeit
Bei der Auswahl der Befestigungselemente für geformte Dachziegel aus Metall müssen drei unterschiedliche Korrosionsmechanismen berücksichtigt werden: atmosphärische Korrosion am freiliegenden Kopf, galvanische Korrosion an der Schnittstelle zum Ziegelsubstrat und Spaltkorrosion im Schaft des Befestigungselements unter dem Dachziegel. Die Mindestanforderung an das Befestigungsmittel für steinbeschichtete Stahlfliesen beträgt a Ringnagel aus Edelstahl Typ 304 oder eine Schraube aus Kohlenstoffstahl mit einer feuerverzinkten Beschichtung der Klasse C (Mindestzinkdicke 45 μm) . Bei Küsteninstallationen im Umkreis von 3 km um Salzwasser muss das Befestigungselement auf Edelstahl Typ 316 aufgerüstet werden, der 2 % bis 3 % Molybdän enthält, um Lochfraßbeständigkeit in Chloridumgebungen zu gewährleisten.
Bei Aluminiumfliesen müssen die Befestigungselemente aus Aluminium oder Edelstahl des Typs 305 bestehen, da Befestigungselemente aus Kohlenstoffstahl, auch verzinkt, gegenüber Aluminium kathodisch wirken und die Lochfraßbildung der Fliese um das Befestigungsloch herum beschleunigen. Für Kupferfliesen sind Befestigungselemente aus Kupfer oder Siliziumbronze obligatorisch, da Befestigungselemente aus rostfreiem Stahl in Kontakt mit Kupfer ein galvanisches Paar erzeugen, das die Stahlkomponente schnell korrodiert, während das Kupfer unberührt bleibt. Die vom Hersteller der Befestigungselemente veröffentlichte Tabelle zur galvanischen Kompatibilität mit Querverweisen zum Fliesenmaterial muss in der Projektvorlage enthalten sein und vom Planer genehmigt werden, bevor Material an die Baustelle geliefert wird.
Thermische Bewegung und der Clip-System-Ansatz
Stahl dehnt sich mit einer Geschwindigkeit von ca 12 x 10⁻⁶ m/m pro °C Dies bedeutet, dass sich eine 1.300 mm dicke Stahlfliese, die einem saisonalen Temperaturwechsel von 60 °C (von -10 °C in einer Winternacht bis 50 °C an einem Sommernachmittag) ausgesetzt ist, um etwa 0,94 mm ausdehnt und zusammenzieht. Obwohl diese Bewegung in absoluten Zahlen gering ist, reicht sie aus, um Nagellöcher zu verlängern und Befestigungselemente über einen Temperaturwechsel von 20 bis 30 Jahren zu lockern, wenn die Fliesen an jedem Befestigungspunkt ohne Berücksichtigung unterschiedlicher Bewegungen festgenagelt werden.
Premium-förmige Metallfliesensysteme lösen dieses Problem durch die Integration eines Clip-basierten Befestigungssystems. Eine Klammer aus Edelstahl oder verzinktem Stahl wird an das Deck geschraubt und die Fliese wird an der Klammer so eingehakt, dass die Fliese relativ zur Klammer in Längsrichtung gleiten kann, während sie in vertikaler Richtung festgehalten wird. Der Clipschlitz ist um verlängert ±1,5 mm relativ zum Durchmesser des Befestigungselements, wodurch die erforderliche Aufnahme thermischer Bewegungen gewährleistet wird, ohne das Befestigungselement zu stark zu belasten oder das Durchgangsloch zu verlängern. Das Clipmaterial ist so gewählt, dass es anodisch zum Fliesenmaterial ist, so dass eventuelle Korrosion eher am austauschbaren Clip als an der permanenten Fliese auftritt.
Hagelschlagfestigkeit und Prüfnormen
Die Steingranulatbeschichtung auf einer Stahlfliese sorgt nicht nur für eine ästhetische Textur, sondern auch für eine stoßabsorbierende Opferschicht. Beim Hagelschlagtest FM 4473 wird eine Stahlfliesenanordnung einer Eiskugel mit einem Durchmesser von 51 mm (2 Zoll) ausgesetzt, die mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die so kalibriert ist, dass sie die Hagelschlagenergie im freien Fall simuliert. Das Akzeptanzkriterium besteht darin, dass die Fliese keine sichtbaren Risse, Perforationen oder Granulatverluste aufweist 10 % der betroffenen Fläche . Steinbeschichtete Stahlfliesen mit einem Stahlsubstrat von 0,42 mm oder mehr erreichen typischerweise eine Schlagfestigkeitsklasse 4 gemäß UL 2218, der höchsten Klassifizierung, die für Versicherungsprämienrabatte in hagelgefährdeten Regionen der Vereinigten Staaten und Australiens erforderlich ist.
Unbeschichtete Aluminium- und Kupferfliesen verbeulen bei Hagelschlag eher, als dass sie reißen. Eine Delle übertrieben 3 mm tief oder 25 mm im Durchmesser wird im Rahmen der Hagelgarantien der meisten Hersteller als Funktionsstörung angesehen, nicht weil die Delle die Wetterdichtigkeit beeinträchtigt, sondern weil sie vom Boden aus optisch störend ist. Die Beulfestigkeit einer Aluminiumfliese hängt vom Legierungszustand und der Blechdicke ab. Eine H14-Hartaluminiumfliese mit einer Dicke von 0,8 mm widersteht Hagelkörnern bis zu 38 mm (1,5 Zoll) ohne sichtbare Dellen; Durch Erhöhen der Dicke auf 1,0 mm wird dieser Schwellenwert auf etwa 45 mm (1,75 Zoll) erhöht.
Blinkende Details zu Tal, Grat und Durchdringung
Das geformte Metallziegelsystem ist nur so wasserdicht wie seine Einfassungen. Das kritischste Detail ist der Talanschluss, an dem sich zwei Dachebenen kreuzen und die Strömung des gesamten Einzugsgebiets oberhalb der Kreuzung konzentrieren. Das Standarddetail ist ein W-förmiges Kehlmetall aus Galvalume-Stahl mit einer Mindestdicke von 0,55 mm oder 0,7 mm Aluminium mit einem Stehfalz an der Mittellinie, der den Wasserfluss ohne Turbulenzen auf beide Seiten aufteilt. Das Kehlblech muss mindestens überragen 200 mm (8 Zoll) Unter der Schnittkante der Metallfliesen auf jeder Seite muss die Schnittkante der Fliesen um 15 mm nach oben gebogen werden, um einen Kapillarbruch zu erzeugen, der verhindert, dass sich Wasser um die Fliesenkante wickelt und in die seitliche Überlappung eindringt.
Die First- und Gratkappen bestehen normalerweise aus dem gleichen Material wie die Feldziegel und sind an einem durchgehenden Metallabschlussstreifen befestigt, der sich dem Ziegelprofil anpasst. Die Kappe wird mit freiliegenden Befestigungselementen durch vorgestanzte, mit Ösen versehene Löcher befestigt und mit einer Neopren- oder EPDM-Unterlegscheibe zusammengedrückt 30 % bis 40 % seiner ursprünglichen Dicke unter dem Schraubenkopf, um eine wetterfeste Abdichtung zu gewährleisten. Freiliegende Befestigungselemente an Firstkappen sind die ersten Wartungsarbeiten an einem Metallziegeldach; Die Unterlegscheibe sollte in Abständen von fünf Jahren überprüft und ausgetauscht werden, wenn das Gummi Oberflächenrisse oder einen Druckverformungsrest aufweist, der beim Abtasten mit dem Fingernagel ein Zurückprallen verhindert.
Rohrdurchführungen, Dachbodenentlüftungen und Oberlichter werden mit vorgefertigten EPDM- oder Silikon-Rohrmanschetten versehen, die über eine flexible Manschette verfügen, die auf den Durchdringungsdurchmesser abgestimmt ist. Der Fußbodenflansch, der in die Fliesenschicht integriert ist, wird eingekerbt und mit Butylband an der Unterlage befestigt, und die Flanschoberkante wird unter die geneigte Fliesenschicht gelegt. Der flexible Kragen muss einen Wärmeausdehnungsunterschied von 100 mm aufnehmen ±2 mm zwischen Rohr und Dachterrasse ohne zu reißen oder seine Kompressionsdichtung gegenüber der Rohrwand zu verlieren.
Lebenszykluskosten und Garantiestruktur
Die Installationskosten für ein steinbeschichtetes Stahlziegeldach liegen zwischen 11 bis 18 US-Dollar pro Quadratfuß (118 bis 194 US-Dollar pro Quadratmeter) einschließlich Unterlage, Einfassungen und Arbeitsaufwand, abhängig von der Profilkomplexität und der Dachgeometrie. Dadurch werden Metallfliesen zwischen Premium-Asphaltschindeln für 5 bis 8 US-Dollar pro Quadratfuß und Naturschiefer für 25 bis 40 US-Dollar pro Quadratfuß positioniert. Die wirtschaftliche Rechtfertigung beruht auf der Gewährleistungsdauer und den vermiedenen Neudachkosten über die Nutzungsdauer des Gebäudes.
Die standardmäßige Herstellergarantie für steinbeschichtete Stahlfliesen umfasst anteilig folgende Komponenten: 50 Jahre auf die strukturelle Integrität des Stahlsubstrats gegen Perforation durch atmosphärische Korrosion, 25 Jahre auf der Steinkörnchenhaftung gegen Delaminierung von mehr als 5 % der Fliesenoberfläche und 10 Jahre auf die Farbstabilität der Acryl-Überglasur gegen Ausbleichen über 5 Delta-E-Einheiten, gemessen mit einem Spektrophotometer. Die Garantie ist einmalig auf einen Nachbesitzer übertragbar und erfordert eine dokumentierte Installation durch einen vom Hersteller zertifizierten Auftragnehmer. Der häufigste Garantieanspruch ist der Verlust von Granulat an den Schnittkanten von vor Ort beschnittenen Fliesen, wo die werkseitig angebrachte Kantenversiegelung verletzt wurde; Aus diesem Grund müssen alle vor Ort geschnittenen Kanten innerhalb von 24 Stunden nach dem Schneiden mit der vom Hersteller bereitgestellten Kantenfarbe ausgebessert werden.
