Стівен Найт, менеджер з розробки, McElroy Metal

Концепція тестування продукту бере свій початок у 1894 році, коли Вільяму Генрі Меррілу було доручено оцінити ризики на Всесвітній виставці Палацу електроенергії. Щоб визначити та зменшити ризик, компанія Merrill визнала за необхідне провести випробування різних будівельних матеріалів.

Будучи яскравим джентльменом, яким він був, після завершення своїх зусиль на Всесвітній виставці він вирішив залишитися в Чикаго та заснував Underwriters Laboratories, яку часто називають просто UL. Перемотайте вперед 125+ років і випробування будівельних матеріалів стало стандартною практикою в будівельній галузі.

Незважаючи на те, що основи тестування, використовувані Merrill більше століття тому, збереглися, методи та продукти в області тестування значно розвинулися. Завдяки удосконаленням дизайну та продукту, результати тестування тепер досягнуті, що колись було неможливо уявити. 

Гравці на ландшафті також змінилися. Хоча UL, можливо, був засновником у сфері тестування, тепер у них є кілька конкурентів. І часом поле випробувань може нагадувати Дикий Захід.

Огляд тестування

Як згадувалося раніше, існує кілька різних організацій, які проводять тестування продукту. Кожна група може створити власні стандарти, процедури тестування та методи звітності. Отже, на перший погляд багато тестових стандартів дублюють один одного; однак вони можуть значно відрізнятися.

Наприклад, Американське товариство тестування та матеріалів (ASTM), Underwriter Laboratories і Factory Mutual є трьома популярними організаціями тестування. Незважаючи на те, що кожен із них пропонує власну форму тестування на підвищення, підходи до тестування дуже відрізняються, тому раніше згадувалося про Дикий Захід.

З цих причин споживачеві, специфікатору або неспеціалісту часто важко знати, які стандарти тестування застосовуються до їх конкретного проекту. Для виробника може бути так само важко (і дорого) надати результати випробувань для всіх стандартів випробувань різними випробувальними агентствами.

Отже, виробники прагнуть виконувати лише найпоширеніші тести. Коли виробник не пропонує визначений або запитаний тест, це не означає, що його продукт не відповідає очікуванням. Швидше, це просто означає, що вони не тестували з цією конкретною сутністю та призначеним методом побудови.

Крім того, важливо розуміти, що існують десятки стандартів випробувань, застосовних до металевих покрівель, таких як структурні характеристики, фарба, відбивна здатність, погода та вогнестійкість. Якщо розглядати їх у вакуумі, то всі вони мають однакову важливість. Однак, враховуючи, що всі інші випробування є спірним питанням, якщо низькі конструктивні характеристики дозволяють екстремальному тиску вітру здувати панелі з даху, структурні характеристики, як правило, є найважливішими з усіх типів випробувань. 

Існують буквально сотні різних виробів з металевої покрівлі, і кожна з них пропонує різну ефективність тестування. Деякі панелі пропонують середні результати, тоді як інші забезпечують фантастичний тиск підйому. Поширеною помилкою є те, що тестові значення є єдиною інформацією, необхідною для визначення продуктивності продукту в польових умовах.

Реальність така, що результати випробувань просто дають уявлення про те, де продукт зазнає невдачі. Щоб результати випробувань були застосовними, ви також повинні знати, до якої межі буде навантажено виріб або які навантаження будуть застосовані. Для цього вкрай важливо, щоб ви працювали з кваліфікованим фахівцем з проектування, який зможе точно визначити та застосувати тиск вітру та інтерпретувати результати тестування для проекту.

Підсумовуючи, розглядаючи тестування панелей, важливо пам’ятати, що надмірне проектування системи для задоволення навантажень, які перевищують очікувані, не є необхідним. Насправді встановлення панелі з високими показниками вітру в районах, які не відчувають сильного вітрового тиску, не має сенсу. Подібним чином важливо вибрати або вказати панель із чудовими вітровими характеристиками в областях, де спостерігається високий тиск вітру.

Ефективність покрівельної системи регулюється розділом 1504 Міжнародного будівельного кодексу (версія 2021). У розділі 1504 описано чотири стандарти випробувань для металевої покрівлі: ASTM E1592, FM 4474, UL 580 і UL 1897. Давайте детальніше розглянемо кожен із цих тестів.

Загальні панельні тести

ASTM E1592 

Тестовою організацією для цього тесту є Американське товариство випробувань і матеріалів (ASTM). ASTM публікує та підтримує понад 12,000 XNUMX добровільних стандартів для матеріалів. Вони не мають повноважень надавати обов’язкове використання своїх тестів; однак їхні стандарти часто приймаються організаціями, які мають повноваження видавати обов’язки щодо їх використання.

Для металевої покрівлі Міжнародний будівельний кодекс (IBC) є прикладом групи, яка вибрала випробування ASTM як свій стандарт і вимагає дотримання своїх опублікованих стандартів. 

E1592, ймовірно, є найбільш прийнятним стандартом вітрового підйому в промисловості металевих покрівель. Перевірка зазвичай проводиться під наглядом професійного інженера. І хоча це не обов’язково, деякі організації, такі як Miami-Dade і ICC, вимагають, щоб тестування проводилося сторонньою акредитованою лабораторією.

У випробуваннях ASTM E1592 використовується тестовий зразок з різною довжиною прольоту та умовами, а потім застосовується тиск вітру, щоб встановити максимальний тиск, при якому панельна система може витримати до катастрофічної поломки. Це випробування, як правило, виконується на відкритих каркасах і, як правило, з довжиною прольотів від 1' до 5', хоча деякі випробування можуть бути знайдені на прольотах 8'.

FM 4474

Factory Mutual або FM Global – це страхова організація, яка спеціалізується на управлінні збитками. Отже, їхня бізнес-модель зосереджена на допомозі своїм клієнтам проектувати та будувати конструкції, щоб протистояти більшості катастроф. Незважаючи на те, що такий підхід збільшує початкову вартість будівництва, він дозволяє FM Global значно скоротити претензії щодо збитків, пов’язаних із штормом. Компанія FM Global створила власні протоколи випробувань на стійкість до вітру, вогню та ударів на додаток до інших точок відмови.

У той час як організація ASTM, про яку згадувалося раніше, вимагає присутності ліцензованого інженера під час процесу тестування, вони дозволяють проводити тестування в будь-якому об’єкті, за умови дотримання конкретних умов тестування.

І навпаки, FM Global вимагає, щоб усі тестування проводили співробітники FM Global у лабораторії FM Global. Як і слід було очікувати, такий підхід призводить до довшого часу для тестування та призводить до значно вищих витрат на тестування.

Крім того, оскільки всі випробування повинні проводитися в приміщеннях FM, пряма конкуренція майже виключена. Отже, проведення тестування FM Global набагато дорожче для виробників, ніж інші організації тестування. Як наслідок, багато виробників вирішили проводити дуже обмежене, а в деяких випадках взагалі не проводити тестування FM Global.

FM 4474 багато в чому схожий на ASTM E1592. Хоча обидва випробування виконуються до відмови, FM 4474 використовує збільшення 15 psf для кожного наступного випробування. Отже, якщо металева панель витримала тиск 135 фунтів/фунт на фут, випробування буде проведено знову з тиском 150 фунтів на фут. Якщо матеріал виходить з ладу раніше значення 150 psf, то продукт отримує оцінку 1-135. Теоретично рейтинги FM Global не обмежені; проте, більшість збірок металевої покрівлі витримують рейтинг від 1-75 до 1-270.

Це зображення має порожній атрибут alt; його ім'я файлу testing-1.jpg

UL 580

Underwriters Laboratories (зазвичай UL) є приватною організацією тестування. Хоча, як згадувалося раніше, їх початкова база послуг з тестування була для електричних систем, з роками вони розширили свою сферу і тепер пропонують послуги з тестування багатьох матеріалів і продуктів.

Якщо випробування ASTM можна проводити в будь-якому місці за умови наявності інженера, а FM Global вимагає проведення випробувань у своїй лабораторії, UL пропонує два варіанти розташування випробувального майданчика. UL дозволяє проводити тести або UL у їхній лабораторії, або незалежній лабораторії з присутнім представником UL.

Тест UL 580 також відрізняється від тестів E1592 і FM 4474 тим, що в ньому використовується закрита камера розміром 10 x 10 футів із дахом усередині. Випробування передбачає застосування тиску до нижньої частини панелі в зборі, а в той же час всмоктування застосовується до верхньої частини панелі в зборі, щоб імітувати підняття вітром.

Випробування UL 580 проводяться з кроком 30 фунтів на фут, 60 фунтів на фут і 90 фунтів на фут. Також важливо відзначити, що під час випробування на 90 фунтів/фунт на фут тиск коливається між 90 і 105 фунтів на фут. Випробування, які пройшли кожну фазу, класифікуються як клас 15, клас 30, клас 60 або клас 90. Випробування UL 580 закінчується при тиску 90 фунтів на фут з коливальним тиском 105 фунтів на фут, навіть якщо зразок не виходить з ладу при цьому тиску. 

Тест UL 580 також регулярно використовує коефіцієнт міцності 2.0 для тестового значення. Це означає, що панель, яка не вийшла з ладу при тиску 90 фунтів/фунт (пам’ятайте, що це включає коливальний тиск 105 фунтів/фунт), має допустиме значення 52.5 фунтів/фунт. Щоб використати коефіцієнт безпеки 2.0, ви просто розділите остаточний результат тесту на 2. Важливо зазначити, що тиск 52.5 фунтів на фут є недостатнім для багатьох покрівельних робіт.

UL 1897

Щоб виправити допустиму межу 52.5 фунтів/фут у випробуванні UL 580, яке обговорювалося вище, UL представила випробування UL 1897. UL 1897 зазвичай виконується відразу після UL 580 і може бути виконано на тому самому зразку для випробувань. Процес випробування неймовірно схожий на UL 580, але найбільша відмінність полягає в тому, що випробувальний тиск підвищується понад 90 фунтів на фут до точки відмови. Визначення того, де покрівельна система виходить з ладу, дозволяє інженерам використовувати вищі верхні межі у своїх проектних розрахунках.

Що робити, якщо виробник не пропонує необхідні тести

Як згадувалося раніше, ландшафт тестування трохи схожий на Дикий Захід, і IBC є шерифом, який за всім цим стежить. Отже, якщо ви працюєте над специфікацією або з власником, який вимагає певного тестування, а виробник, з яким ви хочете працювати, не пропонує цього, у вас є кілька варіантів:

Зверніться до виробника, щоб дізнатися, чи готовий він виконати необхідний тест. Хоча це здається неймовірно простим, у деяких випадках це так просто. Наприклад, у McElroy Metal ми часто проводимо випробування ASTM у нашій власній випробувальній лабораторії для унікальних умов, таких як відстань між балками або ширина панелей, які ми ще не перевіряли.

Запропонуйте інший тест замість необхідного. У деяких випадках архітектор може вказати певний тест, наприклад Factory Mutual, не усвідомлюючи, що тест може бути непомірно дорогим для виробників. Якщо це пояснено, такий тест, як ASTM E1592, який пропонує подібні значення, часто вважається прийнятним. Єдиний момент спотикання тут виникає, якщо будівля застрахована Factory Mutual. У цьому випадку майже виключно FM вимагатиме використання свого протоколу тестування для того, щоб власник будівлі отримав страхове покриття. Коли це трапляється, власникові залишається мало вибору. Вони просто змушені знайти виробника, який уже випробував продукт, або такого, який готовий інвестувати 50,000 XNUMX доларів за панель, щоб завершити випробування.

Працюйте з професіоналом з дизайну для інтерпретації завершеного тестування і визначити відповідність продукту на основі максимальної несучої здатності за допомогою формул і рівнянь. Відкриті кріпильні панелі є хорошим прикладом цього підходу, оскільки розділ 1504 Міжнародного будівельного кодексу (IBC) пропонує виняток для конструкційної металевої покрівлі холодного формування. Цей виняток стверджує, що відкриті кріпильні панелі не потребують випробувань і натомість мають бути розроблені відповідно до AISI S-100. Якщо ви потрапили в таку ситуацію, просто знайдіть посилання на AISI S-100 у таблиці навантажень вашого виробника або зв’яжіться з їхнім технічним відділом, щоб дізнатися, як було визначено несучу здатність їхньої системи.

Підсумки

У зрілому віці 25 років Вільям Генрі Меррілл заснував концепцію тестування продукту. З тих пір продукти, методи тестування та тестувальні агентства еволюціонували. І цілком ймовірно, що вони продовжуватимуть це робити з часом. Щоб правильно інтерпретувати та застосовувати результати тестів, важливо працювати з ліцензованим професіоналом з дизайну. РФ

Про McElroy Metal

З 1963 року McElroy Metal [www.mcelroymetal.com] обслуговує будівельну галузь якісною продукцією та відмінним обслуговуванням клієнтів. Штаб-квартира сімейного виробника комплектуючих розташована в Босьєр-Сіті, штат Луїзіана, і має 13 виробничих потужностей у Сполучених Штатах. РФ

mcelroymetal.com