Trọng lượng tấm lợp kim loại: Con số quyết định việc trang bị thêm trước bất cứ điều gì khác
Một cuộc điều tra điển hình bắt đầu theo cách tương tự. Một khu dân cư ba mươi năm tuổi cần một mái nhà mới, người chủ muốn có vẻ ngoài bằng ngói đất sét truyền thống, và bản vẽ kết cấu ban đầu đã biến mất từ lâu. Màu sắc, hình dáng và giá cả đều quan trọng, nhưng câu hỏi đầu tiên mà một kỹ sư kết cấu sẽ hỏi đơn giản hơn: mái nhà mới nặng bao nhiêu và xà gồ hiện tại có thể chịu được không? Nhận sai con số đó và dự án sẽ bị đình trệ ở giai đoạn phê duyệt. Hãy làm đúng và có thể tránh được toàn bộ gói gia cố.
Câu trả lời ngắn gọn
Trọng lượng của tấm lợp kim loại thường rơi vào khoảng 0,8 đến 1,5 lb mỗi foot vuông, tương đương khoảng 4 đến 7 kg mỗi mét vuông đối với các tấm nhôm và thép. Điều đó đặt nó vào khoảng một phần tư trọng lượng của ván lợp nhựa đường và khoảng một phần mười trọng lượng của gạch đất sét hoặc bê tông. Đối với hầu hết các dự án lợp lại mái trên các công trình hiện có, lề đó là sự khác biệt giữa việc thêm cốt thép và hoàn toàn không cần đến nó.
Lý do điều này quan trọng đến vậy là do số học chứ không phải tiếp thị. Tĩnh tải dẫn đến khoảng cách xà gồ, kích thước kèo, kích thước móng và ở các vùng có động đất, các lực ngang mà khung phải chịu. Giảm một nửa tải trọng trên mái nhà không làm giảm một nửa khung thép, nhưng đối với một dự án công nghiệp hoặc dân cư lớn, nó thường loại bỏ 8 đến 15% trọng tải kết cấu thép và thường loại bỏ nhu cầu nâng cấp kết cấu trong quá trình cải tạo.
Điều đáng chú ý là “trọng lượng tấm lợp kim loại” không phải là một con số duy nhất. Nó là một phạm vi được tạo ra bởi mật độ hợp kim, độ dày tấm, hình dạng biên dạng và mọi thứ được lắp đặt bên dưới và xung quanh bảng điều khiển. Hai mái nhà trông giống hệt nhau khi nhìn từ mặt đất có thể khác nhau tới bốn lần trên thang đo.
Điều gì thực sự quyết định trọng lượng của tấm lợp kim loại
Năm biến số chiếm gần như toàn bộ sự khác biệt giữa mái kim loại này và mái kim loại khác.
1. Mật độ hợp kim
Nhôm có hàm lượng khoảng 2,7 g/cm³, thép ở mức 7,85 g/cm³, kẽm ở mức 7,14 g/cm³ và đồng ở mức 8,96 g/cm³. Một tấm nhôm 0,7 mm nặng khoảng 1,9 kg/m2, trong khi tấm đồng có độ dày tương tự nặng khoảng 6,3 kg/m2. Lựa chọn hợp kim đặt nền tảng cho toàn bộ quá trình tính toán.
2. Độ dày và thước đo của tấm
Trọng lượng tỉ lệ tuyến tính với độ dày. Việc chuyển từ nhôm 0,7 mm sang 1,0 mm sẽ tăng thêm khoảng 0,8 kg/m2 trên toàn bộ diện tích mái, mà trên mái nhà rộng 2.000 m2 sẽ phải chịu thêm 1,6 tấn tải trọng cố định. Việc chỉ định một tấm dày hơn để chống mưa đá hoặc đi lại bằng chân là một quyết định mang tính cấu trúc, không phải là một quyết định mang tính thẩm mỹ.
3. Hình học và phạm vi bao phủ của hồ sơ
Việc định hình kéo dài cuộn dây và các đường gân tăng thêm độ cứng mà không tăng thêm khối lượng, nhưng khả năng che phủ hiệu quả mới là điều thực sự quan trọng. Một tấm ốp lát có lớp phủ hiệu dụng 300 mm được sản xuất từ cuộn dây 400 mm tiêu thụ vật liệu trên mỗi mét vuông được che phủ nhiều hơn khoảng một phần ba so với tấm có đường may đứng rộng có lớp phủ 500 mm.
4. Lớp phủ, lõi và lớp lót
Lớp phủ fluorocarbon đa lớp (PVDF) chỉ bổ sung thêm vài chục gam trên một mét vuông. Lõi cách nhiệt liên kết, màng cách âm và lớp lót dày lại là một câu chuyện khác: gạch cách nhiệt bằng composite có thể nặng gấp hai đến ba lần một tấm kim loại trần có cùng diện tích.
Trong thực tế, nguồn sai số ước tính lớn nhất hoàn toàn không phải là bảng dữ liệu. Đó là tất cả mọi thứ được gắn chặt vào nó. Kẹp, ván lót, mái che sườn núi, tấm chắn tuyết, lưới lối đi và hệ thống máng xối đều góp phần. Trên mái nhà rộng 1.000 m2, một kilôgam trên mét vuông trọng lượng phụ kiện không tính được là cả tấn tải trọng mà không ai đưa vào tính toán.
Nhôm Magiê Mangan Mái ngói kim loại đứng Mái ngói kim loại có đường may đứng dành cho các tòa nhà hiện đại có độ dốc thấp, cung cấp khả năng chống thấm lồng vào nhau, hợp kim chống ăn mòn, lớp phủ, hệ thống thoát nước và lắp đặt nhẹ. Xem sản phẩm → So sánh trọng lượng: Tấm kim loại so với lớp phủ truyền thống
Sự so sánh dưới đây chuyển đổi các phạm vi thường được trích dẫn thành một đơn vị duy nhất để có thể đọc các tài liệu cạnh nhau. Các số liệu là các giá trị lắp đặt điển hình cho chính lớp phủ và không bao gồm khung đỡ.
Lưu ý trong bảng: tải trọng tương đối được tính vào bảng điều khiển đường may đứng bằng nhôm 0,8 mm. Giá trị lắp đặt bao gồm ốc vít và tấm trang trí tiêu chuẩn nhưng không bao gồm ván sàn, vật liệu cách nhiệt và sàn kết cấu.
Đọc cột cuối cùng một cách cẩn thận. Việc chuyển từ gạch đất sét sang nhôm không chỉ đơn giản là giảm tải vài phần trăm; nó loại bỏ hơn chín mươi phần trăm trọng lượng bao phủ. Đó là lý do tại sao rất nhiều tòa nhà mang tính lịch sử và giữa thế kỷ trước có thể được lợp lại bằng kim loại mà không cần chạm vào xà nhà, và tại sao việc thay thế tương tự trên công trình xây dựng mới lại cho phép khoảng cách xà gồ mở ra đáng kể.
Tấm lợp kim loại phẳng bằng nhôm Magiê Mangan Tấm lợp hợp kim phẳng dành cho các dự án dân cư, thương mại hoặc cải tạo, có cấu trúc nhẹ và lớp hoàn thiện fluorocarbon phù hợp để so sánh tải trọng mái nhà. Xem sản phẩm → Các chỉ báo ẩn: Bảng dữ liệu không hiển thị những gì
Trọng lượng thường được trích dẫn dưới dạng một con số trên một mét vuông. Về mặt cấu trúc, bức tranh hữu ích hơn là con số đó thay đổi như thế nào theo thông số kỹ thuật. Biểu đồ bên dưới biểu thị tải trọng chết được thêm vào bởi mỗi tùy chọn ở độ dày điển hình.
Chiều cao của thanh tỷ lệ thuận với tải trọng tĩnh tính bằng kg/m2, được chia tỷ lệ theo tham chiếu 15 kg/m2. Nhãn hiển thị hợp kim và độ dày tấm danh nghĩa tính bằng milimét.
Ngoài con số tiêu đề, bốn chỉ số ẩn quyết định liệu mái nhà nhẹ có thực sự hoạt động như mái nhà nhẹ hay không.
- Độ nâng của gió so với tải trọng tĩnh. Mái nhà nhẹ hơn có trọng lượng bản thân giữ nó thấp hơn, do đó mật độ kẹp và giá trị cố định lực kéo quan trọng hơn chứ không phải ít hơn. Ở vùng có gió lớn, lịch trình buộc chặt có thể cộng thêm số kilôgam trên mét vuông vào tổng số.
- Tải giới hạn kết hợp. Chỉ riêng trọng lượng là vô nghĩa nếu không có sự kết hợp mà nó thuộc về. Tĩnh tải cộng với lực nâng của gió, hoặc tĩnh tải cộng với tuyết, thường chi phối thiết kế hơn là bản thân tĩnh tải.
- Tải điểm trong quá trình cài đặt. Hai người lắp đặt đứng trên một tấm 0,7 mm tạo ra tải trọng tập trung mà trọng lượng đồng đều không bao giờ chịu được. Tấm dày hơn hoặc khoảng cách xà gồ gần hơn thường được điều chỉnh chỉ bằng cách tiếp cận lắp đặt.
- Chuyển động nhiệt. Các tấm dài giãn nở và co lại theo nhiệt độ; các chốt cố định hạn chế chuyển chuyển động đó vào các chốt và có thể nới lỏng chúng sau một thập kỷ đạp xe.
Các kỹ sư muốn tìm hiểu cơ chế cơ bản hơn là bản tóm tắt có thể đọc bản phân tích chi tiết hơn về độ dày tấm và thiết kế biên dạng ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chịu tải và khả năng chống gió trước khi sửa thông số kỹ thuật.
Nơi chỉ định tấm lợp kim loại nhẹ
Lợi thế về trọng lượng không có giá trị như nhau ở mọi lĩnh vực. Điều quan trọng nhất là nơi cấu trúc hiện có được tái sử dụng và ít nhất là nơi khung mới được thiết kế từ đầu.
Phân bổ chỉ định dựa trên nơi hệ thống mái kim loại nhẹ được chỉ định thường xuyên nhất, được tính theo diện tích được che phủ.
Việc trang bị thêm cho khu dân cư chiếm ưu thế vì đó là nơi mà hạn chế về cấu trúc bị ảnh hưởng nặng nề nhất: xà gồ đã có sẵn, khách hàng muốn có diện mạo truyền thống và không ai muốn phá bỏ trần nhà để thêm thép. Các dự án lịch sử và đồ cổ tuân theo chặt chẽ, vì logic tương tự cũng áp dụng cho các xà nhà bằng gỗ vốn đã có lớp phủ nặng hơn trong một thế kỷ. Các tòa nhà công nghiệp và thương mại xuất hiện chủ yếu vì nhịp dài mang lại tải trọng chết thấp với khoảng cách xà gồ rộng hơn và khung nhẹ hơn.
Thông số kỹ thuật và ROI: Trình tự lựa chọn năm bước
Trình tự dưới đây là thứ tự thực tế trong đó các quyết định về trọng lượng sẽ được đưa ra. Đảo ngược hai bước bất kỳ thường có nghĩa là làm lại bước trên.
Bước 1 - Thiết lập trợ cấp
Truy xuất các bản vẽ kết cấu ban đầu nếu chúng tồn tại hoặc tiến hành khảo sát. Bạn cần giới hạn tải trọng chết hiện có tính bằng kN/m2 chứ không phải đoán mò. Trên nhiều tấm dân cư, nó nằm trong khoảng từ 0,5 đến 1,0 kN/m2.
Bước 2 - Ghép hợp kim và thước đo với nhịp
Nhịp xà gồ ngắn hiếm khi cần nhôm lớn hơn 0,7 mm. Các nhịp công nghiệp dài hoặc các khu vực có nhiều người qua lại có thể biện minh cho việc giảm 0,9 mm hoặc thay đổi thép, chấp nhận trọng lượng gần gấp đôi để đổi lấy độ cứng.
Bước 3 - Kiểm tra độ nâng và cố định
Các tấm nhẹ hơn cần khoảng cách kẹp gần hơn và giá trị kéo ra được xác minh. Thêm khối lượng buộc chặt trở lại vào hình tĩnh tải trước khi hoàn thiện.
Bước 4 - Xác nhận hệ thống thoát nước và máng xối
Hình dáng mái nhà mới thay đổi tốc độ và thể tích dòng chảy. Kích thước máng xối và ống dẫn nước phải được kiểm tra lại vì các phụ kiện nằm trên cùng một cấu trúc và tự thêm tải trọng của chúng.
Bước 5 - Ghi lại kết quả
Ghi lại trọng lượng đã lắp đặt trên mỗi mét vuông vào tệp hoàn công. Công việc trong tương lai - tấm pin mặt trời, nhà máy trên mái nhà, thiết bị vệ tinh - sẽ phụ thuộc vào năng lực còn lại mà bạn để lại.
Lợi ích của môn học này có thể đo lường được. Việc giảm tĩnh tải mái từ 40 kg/m2 xuống 5 kg/m2 trong một dự án công nghiệp rộng 10.000 m2 thường xuyên cho phép khoảng cách xà gồ mở rộng từ 900 mm đến 1200 mm, cắt giảm số lượng xà gồ khoảng một phần tư và cắt giảm tổng trọng tải thép từ 8 đến 15%. Khi trang bị thêm, việc tránh gia cố trên một khu dân cư có thể có giá trị lớn hơn toàn bộ sự khác biệt về giá vật liệu giữa lớp phủ nặng và lớp phủ nhẹ.
Tấm lợp kim loại hình chữ nhật bằng nhôm Magiê Mangan Tấm lợp kim loại composite có nền nhựa đường biến tính, định lượng khoảng 10 kg/m2, dành cho mái có hình dạng phức tạp và mái chịu tải trọng. Xem sản phẩm → Bảo trì và tuân thủ: Giữ nguyên lợi thế về trọng lượng
Mái nhà nhẹ chỉ giữ được trọng lượng nhẹ nếu các phụ kiện và chế độ bảo trì không lặng lẽ tăng thêm khối lượng. Bốn điểm đáng được ghi vào đặc điểm kỹ thuật.
- Tải kết hợp. Sự tuân thủ được đánh giá dựa trên tĩnh tải kết hợp với sức nâng của gió, tuyết và tải trọng bảo trì không thường xuyên, chứ không phải chỉ dựa vào tĩnh tải. Ghi lại sự kết hợp được sử dụng để sửa đổi sau này không làm mất hiệu lực của nó.
- Hiệu suất cháy và nhiệt. Các hệ thống che phủ bằng kim loại thường được phân loại là không cháy, nhưng việc phân loại này thuộc về cụm lắp ráp hoàn chỉnh, bao gồm cả lớp lót và lớp cách nhiệt, do đó cấu trúc đã thử nghiệm phải được ghi lại.
- Chăm sóc lớp phủ. Lớp hoàn thiện Fluorocarbon giữ màu và độ bóng trong nhiều thập kỷ, nhưng khoảng thời gian làm sạch rất quan trọng trong môi trường ven biển hoặc công nghiệp, nơi tích tụ muối và cặn trong không khí.
- Bảo trì thoát nước. Máng xối và ổ cắm là những bộ phận có nhiều khả năng được sửa đổi tại chỗ nhất. Ổ cắm có kích thước quá nhỏ hoặc bị tắc sẽ gây ra hiện tượng đọng nước và hiện tượng đọng nước là trường hợp tải không được thiết kế cho nó.
Cuối cùng, giữ cho tính toán tồn tại. Việc thay thế mái nhà giúp loại bỏ 40 tấn lớp phủ tạo ra khoảng trống thực sự cho kết cấu. Nếu khoảng không đó không bao giờ được ghi lại, người tiếp theo chạm vào tòa nhà sẽ cho rằng nó chưa bao giờ ở đó - và sẽ chỉ định phần gia cố mà hệ thống nhẹ đã tạo ra là không cần thiết.
