Telhas metálicas moldadas: perfis, materiais e instalação

Telhas metálicas moldadas alcance a estética da tradicional telha de barro, ardósia ou madeira, ao mesmo tempo que fornece o desempenho estrutural de um sistema de painel metálico totalmente interligado. A principal vantagem sobre os seus homólogos tradicionais é a redução de peso: um conjunto de telha de aço revestido de pedra pesa aproximadamente 6,5 a 8,5 kg/m² (1,3 a 1,7 psf), em comparação com 45 a 75 kg/m² para telha de barro e 55 a 90 kg/m² para ardósia . Este diferencial de peso permite a instalação sobre telhados de telha asfáltica existentes sem reforço estrutural e reduz a massa sísmica do edifício em cerca de 85% no plano do telhado.

Substratos materiais e o processo de revestimento de pedra

Telhas metálicas moldadas começam como bobinas planas, mais comumente aço revestido com Galvalume em conformidade com ASTM A792 com revestimento de liga de alumínio-zinco AZ50 ou AZ55. A espessura do aço base varia de 0,35 mm a 0,55 mm (calibre 28 a calibre 24) , sendo 0,42 mm o padrão da indústria para coberturas residenciais em zonas de vento moderado. A bobina é primeiro estampada ou enrolada em um perfil que replica o caráter visual de um material de cobertura tradicional específico: telha cilíndrica, ardósia plana, telha S ou agitação manual. O processo de estampagem cria um padrão de relevo tridimensional, incluindo juntas falsas, canais de água e flanges de pregos, em um único movimento de prensagem.

Após a conformação, a telha de aço recebe sua característica definidora: um revestimento granulado de pedra à base de acrílico colado à superfície com um ligante cerâmico de alta temperatura. Os grânulos, pedra natural triturada e peneirada ou quartzo revestido de cerâmica, variam em tamanho de 0,5 mm a 2,5 mm e são aplicados eletrostaticamente para garantir cobertura completa. O ladrilho revestido é então curado em forno a 150°C a 200°C , reticulando o ligante de polímero e fixando mecanicamente os grânulos ao substrato de aço. O resultado é uma superfície texturizada que absorve a energia do impacto do granizo, suprime o brilho visual do metal descoberto e fornece uma superfície de caminhada com coeficiente de atrito acima de 0,7, comparável às telhas de asfalto.

As telhas de alumínio e cobre, embora sejam um segmento de mercado menor, são especificadas para instalações costeiras onde a taxa de deposição de cloreto excede 50 mg/m² por dia . As telhas de alumínio com espessura de 0,7 mm a 0,9 mm possuem acabamento fresado ou revestimento de bobina de PVDF (fluoreto de polivinilideno) em uma variedade de cores. As telhas de cobre, fornecidas em espessuras de 0,55 mm a 0,7 mm, não são revestidas e desenvolvem uma pátina protetora durante os primeiros cinco a oito anos de exposição. Nem as telhas de alumínio nem de cobre são revestidas de pedra; sua estética depende do acabamento metálico natural e do desenvolvimento de uma camada de óxido que impede mais corrosão.

Famílias de perfil e seus análogos visuais

O mercado categoriza as telhas metálicas moldadas pelo material tradicional que emulam. A tabela a seguir resume as principais famílias de perfis, suas características dimensionais e as inclinações do telhado para as quais foram classificadas.

Resistência à elevação do vento e engenharia de intertravamento

O desempenho de sustentação pelo vento de um telhado de telha metálica moldado é determinado não pelo peso das telhas, como é o caso da argila lastrada ou da telha de concreto, mas pelo engate mecânico das sobreposições laterais e finais interligadas. Cada telha é fixada à cobertura através de um prego ou clipe que fica oculto pela telha sobreposta acima dela, de modo que nenhuma cabeça de fixação fique exposta às intempéries. As bordas formadas do ladrilho incorporam uma série de nervuras, curvas de retorno e ranhuras anti-capilares que criam um caminho tortuoso para a água impulsionada pelo vento tentar penetrar na camada lateral.

O protocolo de teste padrão é ASTM E1592, que avalia o desempenho estrutural de um conjunto representativo de painel de telhado sob um diferencial de pressão estática uniforme. Um sistema de telhas de aço revestido de pedra devidamente instalado com telhas mecanicamente interligadas e fixadas a um compensado de no mínimo 15 mm ou deck OSB atinge uma classificação de elevação do vento de projeto de 2,4 kPa (50 psf) , correspondendo a uma velocidade básica do vento de aproximadamente 160 km/h (100 mph) na categoria de exposição B. Para zonas de furacão de alta velocidade (HVHZ), como o condado de Miami-Dade, Flórida, o perfil do ladrilho, o padrão de fixação e a montagem da base devem ser testados como um sistema completo para uma pressão de elevação de 7,2 kPa (150 psf) sem desengate do ladrilho ou arrancamento do fixador. Atender a esse padrão normalmente requer seis fixadores por ladrilho em vez dos quatro padrão, e os fixadores devem ser pregos ou parafusos com haste anelar com resistência mínima ao arrancamento de 220 N (50 lbf) no material específico do deck.

Underlayment e barreira secundária de água

A telha metálica em si é a principal tela de chuva, mas a camada inferior é a barreira secundária contra a água que deve funcionar durante toda a vida útil do telhado, mesmo que a telha seja desalojada por impacto ou vento extremo. Os códigos de construção na maioria das jurisdições exigem no mínimo uma única camada de feltro orgânico saturado com asfalto ASTM D226 Tipo II, mas este material tem uma vida útil de 20 a 25 anos antes da fragilização, enquanto a telha metálica acima dela tem garantia de 50 anos ou mais. A incompatibilidade resultante na vida útil é a causa mais comum de intrusão de água em telhados de telhas metálicas envelhecidas.

A melhor prática atual, codificada nas instruções de instalação do fabricante para sistemas de aço revestidos de pedra premium, é uma membrana autoadesiva de betume modificado com polímero, como um produto modificado com SBS em conformidade com ASTM D1970, instalada em toda a cobertura do telhado, não apenas nos beirais e vales. Esta membrana, normalmente 1,0 mm a 1,5 mm de espessura com um faceador de polietileno de alta densidade, fornece uma camada impermeável totalmente aderida que se auto-vela em torno das penetrações dos fixadores e permanece flexível em temperaturas de até -30°C. Num telhado com uma inclinação inferior a 4:12, um tapete de drenagem secundário de filamentos de polímero emaranhados é colocado entre a base e as telhas para criar uma cavidade de drenagem de 6 mm que evita a acumulação de pressão hidrostática atrás das voltas laterais sob condições de chuva provocadas pelo vento.

Sistemas de fixação e compatibilidade com corrosão

A seleção de fixadores para telhas metálicas moldadas deve abordar três mecanismos de corrosão distintos: corrosão atmosférica na cabeça exposta, corrosão galvânica na interface com o substrato da telha e corrosão em fendas na haste do fixador abaixo da telha. O fixador mínimo especificado para telhas de aço revestidas de pedra é um Prego com haste anelar de aço inoxidável tipo 304 ou parafuso de aço carbono com revestimento galvanizado por imersão a quente Classe C (espessura mínima de zinco de 45 μm) . Em instalações costeiras num raio de 3 km de água salgada, o fixador deve ser atualizado para aço inoxidável Tipo 316, que contém 2% a 3% de molibdênio para resistência à corrosão em ambientes com cloreto.

Para telhas de alumínio, os fixadores devem ser de alumínio ou aço inoxidável Tipo 305, pois os fixadores de aço carbono, mesmo galvanizados, são catódicos ao alumínio e acelerarão a corrosão da telha ao redor do furo do fixador. Para telhas de cobre, os fixadores de cobre ou bronze silício são obrigatórios, pois os fixadores de aço inoxidável em contato com o cobre criam um par galvânico que corrói rapidamente o componente de aço, deixando o cobre inalterado. A tabela de compatibilidade galvânica publicada pelo fabricante do fixador, com referência cruzada com o material do ladrilho, deve ser incluída no pacote de apresentação do projeto e aprovada pelo especificador antes de qualquer material ser entregue no local.

Movimento térmico e abordagem do sistema de clipe

O aço se expande a uma taxa de aproximadamente 12 x 10⁻⁶ m/m por °C , o que significa que uma telha de aço de 1.300 mm sujeita a uma variação sazonal de temperatura de 60 °C (de -10 °C numa noite de inverno a 50 °C numa tarde de verão) irá expandir-se e contrair-se em aproximadamente 0,94 mm. Este movimento, embora pequeno em termos absolutos, é suficiente para alongar os furos dos pregos e afrouxar os fixadores ao longo de 20 a 30 anos de ciclagem térmica se as telhas forem fixadas rigidamente em todos os pontos de fixação, sem permitir movimentos diferenciais.

Os sistemas de telhas metálicas de formato premium resolvem isso incorporando um sistema de fixação baseado em clipe. Um clipe de aço inoxidável ou aço galvanizado é aparafusado ao deck, e a telha é enganchada no clipe de modo que a telha possa deslizar em relação ao clipe na direção longitudinal enquanto é retida na direção vertical. A ranhura do clipe é alongada por ±1,5mm em relação ao diâmetro do fixador, proporcionando a acomodação necessária do movimento térmico sem sobrecarregar o fixador ou alongar o furo de folga. O material do clipe é selecionado para ser anódico ao material do ladrilho, de modo que qualquer corrosão incidental ocorra no clipe substituível e não no ladrilho permanente.

Resistência ao impacto de granizo e padrões de teste

O revestimento de grânulos de pedra em uma telha de aço fornece não apenas uma textura estética, mas também uma camada sacrificial de absorção de impacto. No teste de impacto de granizo FM 4473, um conjunto de telha de aço é submetido a uma bola de gelo de 51 mm (2 polegadas) de diâmetro, impulsionada a uma velocidade calibrada para simular a energia de impacto de granizo em queda livre. O critério de aceitação é que a telha não apresente fissuras visíveis, perfurações ou perdas de grânulos superiores a 10% da área impactada . Telhas de aço revestidas de pedra com substrato de aço de 0,42 mm ou mais de espessura normalmente alcançam uma classificação de resistência ao impacto Classe 4 sob UL 2218, a classificação mais alta, que é exigida para descontos em prêmios de seguro em regiões propensas a granizo nos Estados Unidos e na Austrália.

As telhas de alumínio e cobre não revestidas amassam sob o impacto do granizo, em vez de racharem. Um dente superior 3 mm de profundidade ou 25 mm de diâmetro é considerada uma falha funcional segundo os termos das garantias contra granizo da maioria dos fabricantes, não porque o amassado comprometa a resistência às intempéries, mas porque é visualmente questionável do solo. A resistência a amolgadelas de uma telha de alumínio é função da têmpera da liga e da espessura da chapa. Uma placa de alumínio temperado H14 com 0,8 mm de espessura resiste a pedras de granizo de até 38 mm (1,5 polegadas) sem amassados ​​visíveis; aumentar a espessura para 1,0 mm estende esse limite para aproximadamente 45 mm (1,75 polegadas).

Detalhes de flash de vale, cume e penetração

O sistema de telha metálica moldada é tão estanque quanto seus rufos. O flashing do vale, onde dois planos de cobertura se cruzam e concentram o fluxo de toda a área de captação acima da intersecção, é o detalhe mais crítico. O detalhe padrão é um vale de metal em forma de W fabricado em aço Galvalume com espessura mínima de 0,55 mm ou alumínio de 0,7 mm, com uma costura vertical na linha central que divide o fluxo de água para ambos os lados sem turbulência. O metal do vale deve estender-se no mínimo 200 mm (8 polegadas) sob a borda cortada das telhas metálicas de cada lado, e a borda cortada da telha deve ser virada para cima em 15 mm para criar uma ruptura capilar que evita que a água se enrole na borda da telha e entre na sobreposição lateral.

As cumeeiras e as tampas dos quadris são normalmente formadas do mesmo material que as placas de campo e são fixadas a uma tira de fechamento metálica contínua que se adapta ao perfil da placa. A tampa é fixada com fixadores expostos através de furos pré-perfurados, com uma arruela de neoprene ou EPDM comprimida para 30% a 40% de sua espessura original sob a cabeça do parafuso para fornecer uma vedação contra intempéries. Os fixadores expostos nas cumeeiras são o primeiro item de manutenção em uma cobertura metálica; a arruela deve ser inspecionada em intervalos de cinco anos e substituída se a borracha apresentar rachaduras na superfície ou deformação por compressão que evite o rebote quando sondada com a unha.

Penetrações de tubos, aberturas de ventilação de sótão e claraboias são iluminadas com EPDM pré-fabricado ou botas de silicone para tubos que incorporam um colar flexível dimensionado de acordo com o diâmetro de penetração. O flange da base da bota, que está integrado na fiada de ladrilho, é entalhado e selado à base com fita butílica, e a borda superior do flange é lapidada sob a fiada de ladrilho ascendente. O colar flexível deve acomodar um diferencial de expansão térmica de ±2 mm entre o tubo e a cobertura sem rasgar ou perder a vedação de compressão contra a parede do tubo.

Custo do ciclo de vida e estrutura de garantia

O custo de instalação de uma cobertura de telhas de aço revestidas de pedra varia de $ 11 a $ 18 por pé quadrado (US$ 118 a US$ 194 por metro quadrado) incluindo subpavimento, rufos e mão de obra, dependendo da complexidade do perfil e da geometria do telhado. Isso posiciona a telha metálica entre telhas arquitetônicas de asfalto premium por US$ 5 a US$ 8 por pé quadrado e ardósia natural por US$ 25 a US$ 40 por pé quadrado. A justificação económica reside na duração da garantia e nos custos evitados de renovação do telhado ao longo da vida útil do edifício.

A garantia padrão do fabricante para telhas de aço revestidas de pedra cobre os seguintes componentes de forma proporcional: 50 anos na integridade estrutural do substrato de aço contra perfuração por corrosão atmosférica, 25 anos na adesão dos grânulos de pedra contra delaminação superior a 5% da área superficial do ladrilho, e 10 anos na estabilidade da cor do vidrado acrílico contra o desbotamento além de 5 unidades Delta E, medido por um espectrofotômetro. A garantia é transferível uma vez para um proprietário subsequente e requer instalação documentada por um empreiteiro certificado pelo fabricante. A reclamação de garantia mais comum é a perda de grânulos nas bordas cortadas dos ladrilhos aparados no campo, onde a vedação da borda aplicada na fábrica foi violada; por esse motivo, todas as bordas cortadas em campo devem ser retocadas com a tinta de borda fornecida pelo fabricante em até 24 horas após o corte.