Tegole metalliche sagomate ottenere l'estetica delle tradizionali piastrelle in argilla, ardesia o legno, fornendo allo stesso tempo le prestazioni strutturali di un sistema di pannelli metallici completamente ad incastro. Il vantaggio principale rispetto alle controparti tradizionali è la riduzione del peso: un insieme di piastrelle in acciaio rivestite in pietra pesa circa da 6,5 a 8,5 kg/m² (da 1,3 a 1,7 psf), rispetto a 45-75 kg/m² per piastrelle in argilla e da 55 a 90 kg/m² per ardesia . Questa differenza di peso consente l'installazione su tetti esistenti in scandole di asfalto senza rinforzo strutturale e riduce la massa sismica dell'edificio di circa l'85% sul piano del tetto.
Substrati materici e processo di rivestimento della pietra
Tegole metalliche sagomate iniziano come bobine piatte, più comunemente acciaio rivestito in galvalume conforme a ASTM A792 con un rivestimento in lega di alluminio-zinco AZ50 o AZ55. Lo spessore dell'acciaio di base varia da Da 0,35 mm a 0,55 mm (calibro da 28 a calibro 24) , dove 0,42 mm rappresentano lo standard industriale per le coperture residenziali in zone con vento moderato. La bobina viene prima stampata o profilata a rullo in un profilo che replica il carattere visivo di uno specifico materiale di copertura tradizionale: tegola a botte, ardesia piana, tegola a S o scossa spaccata a mano. Il processo di stampaggio crea un motivo in rilievo tridimensionale, compresi falsi giunti, canali dell'acqua e flange dei chiodi, in un'unica corsa di stampa.
Dopo la formatura, la piastrella in acciaio riceve la sua caratteristica distintiva: un rivestimento in granuli di pietra a base acrilica incollato alla superficie con un legante ceramico ad alta temperatura. I granuli, pietra naturale frantumata e vagliata o quarzo rivestito in ceramica, hanno dimensioni variabili da Da 0,5 mm a 2,5 mm e vengono applicati elettrostaticamente per garantire una copertura completa. La piastrella rivestita viene poi polimerizzata in forno Da 150°C a 200°C , reticolando il legante polimerico e bloccando meccanicamente i granuli al substrato di acciaio. Il risultato è una superficie strutturata che assorbe l'energia d'impatto dei chicchi di grandine, sopprime la lucentezza visiva del metallo nudo e fornisce una superficie calpestabile con un coefficiente di attrito superiore a 0,7, paragonabile alle tegole dell'asfalto.
I pannelli in alluminio e rame, pur rappresentando un segmento di mercato più piccolo, sono specificati per le installazioni costiere dove il tasso di deposizione di cloruro supera 50 mg/m² al giorno . Le piastrelle in alluminio con spessore compreso tra 0,7 mm e 0,9 mm presentano una finitura di lavorazione o un rivestimento in bobina PVDF (polivinilidene fluoruro) in una gamma di colori. Le piastrelle di rame, fornite con uno spessore compreso tra 0,55 mm e 0,7 mm, vengono lasciate non rivestite e sviluppano una patina protettiva durante i primi cinque-otto anni di esposizione. Né le piastrelle in alluminio né quelle in rame sono rivestite in pietra; la loro estetica si basa sulla finitura metallica naturale e sullo sviluppo di uno strato di ossido che arresta l'ulteriore corrosione.
Famiglie di profili e loro analoghi visivi
Il mercato classifica le tegole metalliche sagomate in base al materiale tradizionale che emulano. La tabella seguente riassume le principali famiglie di profili, le loro caratteristiche dimensionali e le pendenze del tetto per le quali sono dimensionati.
| Profilo Famiglia | Analogico visivo | Dimensione tipica della piastrella (mm) | Pendenza minima del tetto | Meccanismo di interblocco |
|---|---|---|---|---|
| Romano / Barile | Piastrella a botte in argilla mediterranea | 1.320 x 420 | 3:12 (14°) | Nervature a gradini sulla falda laterale e sulla falda finale |
| Ardesia / Piatto | Ardesia naturale di cava | 1.250 x 370 | 4:12 (18°) | Flangia per chiodo a scomparsa con gocciolatoio |
| Agitare/Squamare | Frullato di cedro o legno spaccato a mano | 1.350 x 480 | 4:12 (18°) | Blocco della flangia posteriore con clip superiore |
| S-Tile / spagnolo | Piastrella in argilla spagnola con curva a S | 1.320 x 420 | 2,5:12 (12°) | Giro laterale nidificabile con canale d'acqua |
Resistenza al sollevamento del vento e ingegneria degli interblocchi
Le prestazioni di sollevamento del vento di un tetto in tegole metalliche sagomate non sono determinate dal peso delle tegole, come nel caso delle tegole in argilla o cemento zavorrate, ma dall'impegno meccanico dei bordi laterali e terminali ad incastro. Ogni tegola è fissata alla copertura del tetto tramite una flangia per chiodi o una clip nascosta dalla tegola sovrapposta sopra di essa, in modo che nessuna testa del dispositivo di fissaggio sia esposta alle intemperie. I bordi formati della piastrella incorporano una serie di nervature, pieghe di ritorno e scanalature anticapillari che creano un percorso tortuoso per l'acqua spinta dal vento che tenta di penetrare nel giro laterale.
Il protocollo di prova standard è ASTM E1592, che valuta le prestazioni strutturali di un gruppo rappresentativo di pannelli del tetto sotto un differenziale di pressione statica uniforme. Un sistema di tegole in acciaio rivestito in pietra correttamente installato con tegole meccanicamente interbloccate e fissate a una piattaforma di compensato o OSB di minimo 15 mm raggiunge un valore di sollevamento del vento di progetto pari a 2,4 kPa (50 psf) , corrispondente a una velocità base del vento di circa 160 km/h (100 mph) nella categoria di esposizione B. Per le zone soggette a uragani ad alta velocità (HVHZ) come la contea di Miami-Dade, in Florida, il profilo della piastrella, il modello di fissaggio e il gruppo del sottostrato devono essere testati come sistema completo a una pressione di sollevamento di 7,2 kPa (150 psf) senza disimpegno delle piastrelle o estrazione dei dispositivi di fissaggio. Per soddisfare questo standard sono necessari in genere sei elementi di fissaggio per piastrella invece dei quattro standard e gli elementi di fissaggio devono essere chiodi o viti con gambo ad anello con una resistenza minima all'estrazione di 220 N (50 lbf) nel materiale specifico della piattaforma.
Sottostrato e barriera d'acqua secondaria
La tegola metallica stessa è lo schermo antipioggia principale, ma il sottostrato è la barriera secondaria all'acqua che deve funzionare per l'intera durata di servizio del tetto, anche se una tegola viene spostata da un impatto o da un vento estremo. I regolamenti edilizi nella maggior parte delle giurisdizioni richiedono un minimo di un singolo strato di feltro organico saturato con asfalto ASTM D226 Tipo II, ma questo materiale ha una durata di servizio di 20-25 anni prima dell’infragilimento, mentre la piastrella metallica sovrastante è garantita per 50 anni o più. La conseguente discrepanza nella durata di servizio è la causa più comune di infiltrazioni d'acqua sui tetti in tegole metalliche invecchiate.
La migliore pratica attuale, codificata nelle istruzioni di installazione del produttore per i sistemi in acciaio rivestiti in pietra di alta qualità, è una membrana bituminosa modificata con polimero autoadesiva come un prodotto modificato SBS conforme alla norma ASTM D1970, installata sull'intera copertura del tetto, non solo su gronde e valli. Questa membrana, in genere Spessore da 1,0 mm a 1,5 mm con un rivestimento in polietilene ad alta densità, fornisce uno strato impermeabile completamente aderente che si autosigilla attorno alle penetrazioni dei dispositivi di fissaggio e rimane flessibile a temperature fino a -30°C. Su un tetto con una pendenza inferiore a 4:12, un materassino drenante secondario di filamenti polimerici aggrovigliati viene posizionato tra il sottostrato e le tegole per creare una cavità di drenaggio di 6 mm che impedisce l'accumulo di pressione idrostatica dietro le falde laterali in condizioni di pioggia spinta dal vento.
Sistemi di fissaggio e compatibilità alla corrosione
La selezione degli elementi di fissaggio per le tegole metalliche sagomate deve affrontare tre distinti meccanismi di corrosione: corrosione atmosferica sulla testa esposta, corrosione galvanica all'interfaccia con il substrato della tegola e corrosione interstiziale all'interno del gambo dell'elemento di fissaggio sotto la tegola. L'elemento di fissaggio minimo specificato per le piastrelle in acciaio rivestite in pietra è a Chiodo con gambo ad anello in acciaio inossidabile tipo 304 o vite in acciaio al carbonio con rivestimento zincato a caldo di classe C (spessore minimo dello zinco 45 μm) . Nelle installazioni costiere entro 3 km dall'acqua salata, il dispositivo di fissaggio deve essere aggiornato all'acciaio inossidabile Tipo 316, che contiene dal 2% al 3% di molibdeno per la resistenza alla vaiolatura in ambienti contenenti cloruro.
Per le tegole in alluminio, gli elementi di fissaggio devono essere in alluminio o acciaio inossidabile tipo 305, poiché gli elementi di fissaggio in acciaio al carbonio, anche zincati, sono catodici rispetto all'alluminio e accelerano la vaiolatura della piastrella attorno al foro di fissaggio. Per le tegole in rame sono obbligatori gli elementi di fissaggio in rame o bronzo al silicio, poiché gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile a contatto con il rame creano una coppia galvanica che corrode rapidamente il componente in acciaio lasciando inalterato il rame. La tabella di compatibilità galvanica pubblicata dal produttore degli elementi di fissaggio, con riferimenti incrociati rispetto al materiale della piastrella, deve essere inclusa nel pacchetto di presentazione del progetto e approvata dal progettista prima che qualsiasi materiale venga consegnato al cantiere.
Movimento termico e approccio del sistema a clip
L'acciaio si espande ad una velocità di circa 12 x 10⁻⁶ m/m per °C , ciò significa che una piastrella in acciaio da 1.300 mm sottoposta a un'escursione termica stagionale di 60°C (da -10°C in una notte invernale a 50°C in un pomeriggio estivo) si espanderà e si contrarrà di circa 0,94 mm. Questo movimento, sebbene piccolo in termini assoluti, è sufficiente per allungare i fori dei chiodi e allentare i dispositivi di fissaggio in 20-30 anni di cicli termici se le piastrelle sono rigidamente inchiodate in ogni punto di fissaggio senza consentire il movimento differenziale.
I sistemi di piastrelle metalliche di forma premium risolvono questo problema incorporando un sistema di fissaggio basato su clip. Una clip in acciaio inossidabile o acciaio zincato viene avvitata al ponte e la piastrella viene agganciata alla clip in modo tale che la piastrella possa scorrere rispetto alla clip in direzione longitudinale mentre viene trattenuta in direzione verticale. Lo slot della clip è allungato di ±1,5 mm rispetto al diametro dell'elemento di fissaggio, fornendo il necessario adattamento al movimento termico senza sollecitare eccessivamente l'elemento di fissaggio o allungare il foro passante. Il materiale della clip è selezionato per essere anodico rispetto al materiale della piastrella, in modo che qualsiasi corrosione accidentale si verifichi sulla clip sostituibile anziché sulla piastrella permanente.
Resistenza all'impatto della grandine e standard di prova
Il rivestimento in granuli di pietra su una piastrella in acciaio fornisce non solo una struttura estetica ma anche uno strato sacrificale che assorbe gli urti. Nell'ambito del test di impatto della grandine FM 4473, un gruppo di piastrelle in acciaio viene sottoposto a una palla di ghiaccio di 51 mm (2 pollici) di diametro spinta a una velocità calibrata per simulare l'energia di impatto della grandine in caduta libera. Il criterio di accettazione è che la piastrella non deve presentare fessurazioni visibili, perforazioni o perdite di granuli eccessivi 10% dell'area interessata . Le piastrelle in acciaio rivestite in pietra con un substrato in acciaio di 0,42 mm o più spesso raggiungono in genere un livello di resistenza agli urti di Classe 4 secondo UL 2218, la classificazione più alta, richiesta per gli sconti sui premi assicurativi nelle regioni soggette a grandine degli Stati Uniti e dell'Australia.
Le piastrelle in alluminio e rame non rivestite si ammaccano sotto l'impatto della grandine anziché rompersi. Un'ammaccatura eccedente 3 mm di profondità o 25 mm di diametro è considerato un guasto funzionale secondo i termini delle garanzie antigrandine della maggior parte dei produttori, non perché l'ammaccatura comprometta la tenuta alle intemperie, ma perché è visivamente discutibile da terra. La resistenza all'ammaccatura di una piastrella in alluminio è funzione dello stato della lega e dello spessore della lamiera. Una piastrella in alluminio temperato H14 con spessore 0,8 mm resiste a chicchi di grandine fino a 38 mm (1,5 pollici) senza ammaccature visibili; aumentando lo spessore a 1,0 mm si estende tale soglia a circa 45 mm (1,75 pollici).
Dettagli lampeggianti della valle, della cresta e della penetrazione
Il sistema di tegole metalliche sagomate è impermeabile tanto quanto le sue scossaline. La scossalina, dove due piani del tetto si intersecano e concentrano il flusso dell'intero bacino idrografico sopra l'intersezione, è il dettaglio più critico. Il dettaglio standard è una valle metallica a forma di W fabbricata in acciaio Galvalume di spessore minimo 0,55 mm o alluminio 0,7 mm, con una cucitura verticale sulla linea centrale che divide il flusso d'acqua su entrambi i lati senza turbolenze. La valle metallica deve estendersi almeno di 200 mm (8 pollici) sotto il bordo tagliato delle piastrelle metalliche su ciascun lato, e il bordo tagliato delle piastrelle deve essere risvoltato di 15 mm per creare una rottura capillare che impedisca all'acqua di avvolgersi attorno al bordo delle piastrelle e di entrare nella falda laterale.
I colmi e i fianchi sono normalmente formati dallo stesso materiale delle tegole del campo e sono fissati ad una striscia di chiusura metallica continua che si conforma al profilo delle tegole. Il cappuccio è fissato con elementi di fissaggio a vista tramite fori passacavi preforati, con una rondella in neoprene o EPDM compressa per Dal 30% al 40% del suo spessore originale sotto la testa della vite per fornire una tenuta stagna. Gli elementi di fissaggio esposti sui colmi sono il primo elemento di manutenzione su un tetto in tegole metalliche; la rondella deve essere ispezionata a intervalli di cinque anni e sostituita se la gomma mostra crepe superficiali o compression set che impediscono il rimbalzo quando viene sondata con un'unghia.
Gli attraversamenti dei tubi, le prese d'aria della soffitta e i lucernari sono rivestiti con protezioni per tubi prefabbricate in EPDM o silicone che incorporano un collare flessibile dimensionato in base al diametro di penetrazione. La flangia della base del bagagliaio, che è integrata nel corso delle tegole, è dentellata e sigillata al sottostrato con nastro butilico, e il bordo superiore della flangia è lappato sotto il corso delle tegole in salita. Il collare flessibile deve sopportare un differenziale di dilatazione termica di ±2 mm tra il tubo e la copertura del tetto senza strapparsi o perdere la tenuta a compressione contro la parete del tubo.
Costo del ciclo di vita e struttura della garanzia
Il costo di installazione di un tetto in tegole d'acciaio rivestito in pietra varia da Da $ 11 a $ 18 per piede quadrato (da $ 118 a $ 194 al metro quadrato) compresi sottostrato, scossaline e manodopera, a seconda della complessità del profilo e della geometria del tetto. Questo posiziona le piastrelle metalliche tra le tegole architettoniche in asfalto di alta qualità da $ 5 a $ 8 per piede quadrato e l'ardesia naturale da $ 25 a $ 40 per piede quadrato. La giustificazione economica si basa sulla durata della garanzia e sui costi di rifacimento del tetto evitati durante la vita utile dell'edificio.
La garanzia standard del produttore per le piastrelle in acciaio rivestite in pietra copre i seguenti componenti su base proporzionale: 50 anni sull'integrità strutturale del substrato di acciaio contro la perforazione dovuta alla corrosione atmosferica, 25 anni sull'adesione dei granuli di pietra contro delaminazioni superiori al 5% della superficie della piastrella, e 10 anni sulla stabilità del colore del sovrasmalto acrilico rispetto allo sbiadimento oltre le 5 unità Delta E misurate mediante uno spettrofotometro. La garanzia è trasferibile una volta al proprietario successivo e richiede l'installazione documentata da parte di un appaltatore certificato dal produttore. La richiesta di garanzia più comune riguarda la perdita di granuli sui bordi tagliati delle piastrelle rifilate sul campo, dove il sigillo del bordo applicato in fabbrica è stato rotto; per questo motivo, tutti i bordi tagliati sul campo devono essere ritoccati con la vernice per bordi fornita dal produttore entro 24 ore dal taglio.
