출처: https://www.garlandco.com/uploads/pdf/Engineering-Concerns-in-Metal-Roofing.pdf
1. 바람 상승
앞에서 설명한 바와 같이, 금속 지붕의 비연속적인 부착은 특히 바람 상승 우려에 취약합니다. 바람은 가장 엄격한 시험에 금속 지붕 재료와 설치 품질을 적용합니다.
지붕의 바람 상승 압력에 견딜 수 있는 능력과 관련된 주요 요인은 다음과 같습니다.
① 풍속(속도가 클수록 바람 상승 압력은 커집니다.)
② 건물 고도(건물이 높을수록 바람 상승 압력은 큽니다.)
③ 바람에 노출(주변 구조물에 의해 건물이 바람으로부터 보호되는지 여부)
④ 지붕 경사(경사면이 낮을수록, 건물 치수에 따라 바람 상승 압력이 커짐)
⑤ 건물 형상/치수(지붕의 크기뿐만 아니라 바람의 흐름을 방해하거나 용이하게 할 수 있는 설계의 복잡성)
예상되는 바람 상승력을 분석하고 식별하는 복잡성은 건축법이 금속 시스템의 사용을 특정 지역 또는 일반적인 조건으로 제한하는 것이 불가능합니다. 오히려 그것은 예상되는 바람 상승 압력을 식별하기 위한 방법론을 수립한 다음 지정된 지붕이 이러한 압력을 견딜 수 있어야한다고 규정합니다. 사용된 방법론은 위에서 설명한 바와 같이 설치의 세부 사항에 일반 공식을 적용합니다.
더 복잡하게 만들려고, 바람 상승 압력의 양은 단일 지붕의 다양한 확장에 걸쳐서도 크게 다릅니다. 상식은 처음에는 바람 흐름을 깨는 지붕의 둘레가 지붕의 중간보다 훨씬 큰 압력을 유지하도록 설계되어야한다고 규정합니다. 마찬가지로, 다른 방향의 압력에 동시에 노출되는 지붕의 모서리는 훨씬 더 큰 풍압을 유지하도록 설계되어야합니다.
일반적인 지붕 설치와 같은 것은 없습니다. 두 개의 지붕은 입면, 경사 등에 의해 정의된 동일한 설계 변수를 공유하지 않습니다. 더 중요한 것은. 단일 지붕이 가운데를 가로지르는 것보다 모서리와 둘레에서 인치당 더 많은 단열 보드 패스너와 클립 사이의 거리가 더 짧다는 것입니다. 예를 들어, 단일 건물의 다양한 구역에 대한 바람 상승 계산에 따라 권장 클립 간격은 1평방 피트 당 클립 1개에서 10평방 피트 당 클립 1개 까지 다양할 수 있습니다.
기본적으로 건축법이 할 수 있는 모든 작업은 예상되는 바람 상승 압력에 적합한 클립 간격 거리를 개발하기 위한 일반적인 지침을 제공하는 것입니다. 그러나 특정 매갠 변수에 따라 지붕의 3개 구역 각각에 대해 가능한 바람 상승 압력을 식별하는 것은 설계 전문가에게 달려있습니다.
ASCE 7, 건물 및 기타 구조물에 대한 최소 설계 하중은 3개의 지붕 구역 각각에 대한 지침을 제공합니다.
① 구역1은 지붕의 중앙 부분을 나타냅니다. 바람의 힘은 지붕 표면의 중앙에 도달할 때까지 다소 소멸되어 이미 건물의 모서리와 주변이 파손되었으므로 구역1에 대한 클립 거리 요구 사항은 가장 엄격하지 않습니다.
② 구역2는 지붕의 주변 및 외부 가장자리를 나타내며, 바람의 최대 힘을 충족하는 것이 지붕의 가장자리이기 때문에 바람의 힘이 더 심합니다. 예상되는 바람 상승 압력을 유지하기 위해 지붕 가장자리에 필요한 클립 거리는 항상 중앙 표면 영역에 필요한 거리보다 더 엄격합니다.
③ 구역3은 바람의 힘이 가장 심한 지붕 모서리를 나타냅니다. 심각도는 상대적인 측정이며 특정 최소 또는 최대 압력과 관련이 없습니다. 간단히 말해서, 지붕 코너는 동시에 두 측면에서 바람 상승 압력을 받기 때문에 모든 지붕 코너는 중앙 또는 주변보다 더 많은 바람 상승 압력을 견딜 수 있어야합니다.
미국 토목공학학회(ASCE)는 3개의 지붕 구역에서 바람의 압력을 결정하기 위해 ASCE7, 건물 및 기타 구조물에 대한 최소 설계 하중의 일부로 계산을 개발했습니다. 계산은 먼저 특정 지붕에 대해 가능한 바람 상승 압력을 집합적으로 예측하는 모든 설계 변수를 고려합니다. 그런 다음 예상되는 바람 상승 압력을 받을 때, 정의된 3구역 각각에 가해지는 상대 힘을 계산하는 방법을 제공합니다.
ASCE-7 방법론은 복잡성으로 인해 일반적으로 지붕 설계의 변수를 평가하고 가능한 바람 상승을 식별하며 A/Es 및 지정자에게 3개 구역 각각에 대한 적절한 클립 간격 거리를 제공하는 구조 기술자입니다.
2. 가치 공학
지붕 성능의 영역에서는, 단기 절감을 위한 선행 비용을 줄이는 것은 필연적으로 비용과 책임의 증가로 이어집니다. 적절한 금속 지붕을 지정하기 위해서는 옥상 수명의 최종적인 이점을 분석하는 법을 배우는 것이 중요합니다. 비용 대비 성능 비율은 지정된 모든 지붕에 따라 다르며 다음과 같은 여러 요인에 대한 포괄적인 검토를 통해서만 확인할 수 있습니다.
① 고객이 부동산을 얼마 동안 소유하게 됩니까? 금속 지붕 시스템은 대부분의 비금속 대안보다 훨씬 오래 지속될 수 있기 때문에 건물을 더 오래 유지하려는 부동산 소유자는 금속의 수명주기 비용 이점에서 가장 큰 보상을 받게됩니다.
② 건물의 거주자에들에게 최종 복구와 재 지붕은 얼마나 파괴적일 것인가? 금속 지붕의설치는 고온 적용 시스템보다 냄새가 없고 깨끗하며 환경 친화적입니다. 그러나 금속 지붕을 설치하면 특히 접근이 제한된 고층 건물의 경우 물류 문제가 발생할 수 있습니다. 화물용 엘리베이터는 일반적으로 비금속 시스템에 필요한 자재를 운반할 수 있지만 금속 시스템의 경우 건물 상단까지 긴 패널을 운반하려면 대형 크레인이 필요할 수 있습니다.
③ 지붕 아래 부동산의 내재 가치는 얼마입니까? 건물을 점유하는 부동산의 가치가 높을수록 건물 소유자가 금속 시스템의 초기 비용을 합리화하기 쉽습니다.
④ 고객의 기존 예산은 얼마입니까? 가격이 문제가 아니라면 모두 구리, 아연 또는 티타늄 지붕 아래에서 살고 일할 것입니다. 장기적인 해결책의 타당성과 관계없이 단기 예산 현실은 때때로 지속적인 해결책을 금지합니다. 고객의 초기 예산이 고급 메탈의 비용을 수용하지 못할 경우 임대와 같은 혁신적인 금융 상품을 고려할 수 있습니다. 똑같은 관련성은 추가 자금을 사용할 수 있는 시기입니다. 예산이 부복할 때 새로운 건설에 저렴한 대안을 설치하는 것이 합리적 일 수 있습니다. 만약 7년이 지나면 더 오래가는 금속 지붕 시스템을 설치하는 데 사용할 수 있는 자금이 생길 것입니다.
⑤ 지붕의 위치와 건물의 기능을 고려할 때 미적 고려 사항이 얼마나 중요합니까? 미적 다양성은 소유자가 금속 지붕을 선택하는 가장 큰 이유 중 하나일 것입니다. 미학이 주요 관심사인 경우 금속 지붕은 부가가치를 제공합니다.
⑥ 소유자가 일상적인 유지관리를 수행할 가능성은 얼마나 됩니까? 일반적으로 금속 지붕은 비금속 시스템보다 유지 보수가 덜 필요하며, 자외선 복사 및 날씨에 대한 저항을 유지하기 위해 더 자주 재 코팅, 새 자갈 또는 적극적인 복원이 필요할 수 있습니다.
⑦ HVAC, 옥상 태양광(PV) 시스템 또는 기타 유용품으로 인해 지붕에 얼마나 자주 접근해야 하는가? 금속 지붕 시스템은 비금속 지붕보다 보행을 잘 견디는 반면 HVAC 또는 기타 장비에 대한 관통력이 많은 지붕은 앞에서 설명한 것처럼 금속 지붕에 이상적인 제품이 아닙니다.
3. 수명주기 비용 분석
수명주기 비용 분석은 비금속 대안과 비교하여 금속 시스템의 가치를 설정하려고 할 때 가치있는 업무입니다. ASTM E917, 건물 및 건물 시스템의 수명주기 비용 측정을 위한 표준 관행은 금속 지붕을 포함한 모든 유형의 지붕 시스템에 대한 수명주기 비용을 설정하는 일관된 절차입니다.
현재 수명주기 비용 이점을 분석하는 데 사용할 수 있는 많은 독점 소프트웨어 도구는 일반적으로 ASTM E917을 기반으로합니다. 그러나 일부 기업은 더 많은 비용 절감 효과를 정량화하려고 시도합니다. 그들은 초기 구매 가격, 유지보수 비용, 운영 비용 및 지붕 시스템 수명 동안 교체 비용과 같은 요소를 고려합니다. 고려해야 할 다른 재정적 가정은 재료비, 인플레이션 율 및 에너지 사용 비용관 관련된 비용의 변화입니다. 지붕의 사용 수명동안 예상되는 모든 비용은 현실적인 총 비용에 도달하기 위해 초기 재료 및 설치 비용에 추가됩니다. 일반적으로 금속의 수명이 길수록 수명주기 비용 이점이 커집니다.
4. R-값
오늘날의 에너지 비용으로 인해 R-값은 논의를 위한 “뜨거운” 주제가 되었습니다. 논의를 시작하기 전에, 지붕의 기능은 단열재와 그 아래의 모든 것을 물 침투로부터 보호하는 것입니다. 가장 정교한 녹색 기술로 건설된 지붕도 단열 자체만큼 건물에 단열 가치를 제공하지 않습니다.
단열재는 건물 내의 원하는 온도를 더 낮은 비용으로 유지하기 위해 건물 외피에 추가됩니다. 일반적으로 건물 내부와 외부 사이에 단열재가 많을수록 외부 온도가 뜨겁거나 추운지 여부에 관계없이 온도 차이가 커집니다. 지붕 단열 효과를 결정하기 위한 중요한 측정 값은 특정 재료가 열전달에 얼마나 잘 저항하는지 측정하는 R-값입니다.
습식 단열재는 일반적으로 R-값이 0인 것으로 간주됩니다. 지붕에 단열재를 관통하는 누출이 발생하면 소유주의 R-값에 대한 투자는 사실상 손실됩니다.
금속 지붕에 사용되는 단열재는 기존 지붕에 사용되는 단열재와 동일하며 선택 과정은 거의 동일합니다. 오늘날 사용되는 가장 일반적인 단열재는 특히 폴리이소시아누레이트(일반적으로 폴리 이소라함), 펄라이트, 발포폴리스티렌 및 압출 폴리스티렌입니다.
R-값이 주요 고려 사항이지만 밀도도 중요합니다. 일반적으로 모든 유형의 지붕에는 입방 피트 당 단열재 1~1/2 파운드의 최소 밀도가 필요합니다. 그러나 특정 R-값은 해당 건축법에 의해 의무화됩니다. 에너지절약은 지역 관할권에서 통합 법규에 제공된 것보다 더 엄격한 표준을 규정할 수 있는 영역입니다.
단열재는 또한 금속 지붕 시스템의 방수를 보장하는 데 중요한 요소라는 점에 주목하는 것은 흥미로운데, 이는 냉각에 대비하여 건물을 단열하는 능력이 응축을 방지하는 데 중요하다는 것입니다. 필수 건묵 번규에 따라 단열재를 지정하고 증기 지연제 또는 적절한 환기 장치를 설치하면 다른 유형의 지붕보다 금속 지붕에 더 이상 응축이 문제가 되지 않습니다.
또 다른 일반적인 오해는 금속의 열전도 특성이 R-값 보호를 제공하는 절연체의 능력에 어떻게든 부정적인 영향을 미친다는 것입니다. 이것은 사실이 아닙니다. 금속 지붕은 주어진 유형의 양과 단열재에서 동일한 수준의 효과를 얻기 위해 다른 유형의 지붕보다 더 많은 단열재를 필요로하지 않습니다.
기존 지붕의 R-값에 소급적으로 기여할 수 있는 것들이 많지만 단열보다 에너지효율에 더 크게 기여하는 것은 없습니다. 최고 수준의 단열재를 지정하는 것은 상승하는 에너지 비용에 대한 고객의 최선의 보호합니다.
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