JP2017066853A - 金属屋根材及び屋根葺き方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐風圧性能を向上できる金属屋根材を提供する。【解決手段】本発明による金属屋根材は、屋根の軒棟方向６に関して軒側の金属屋根材１に重ねて配置される金属屋根材であって、金属板を素材とし箱形に形成された本体部２０を有する表基材２と、本体部２０の開口を塞ぐように表基材２の裏側に配置された裏基材３と、本体部２０と裏基材３との間に充填された芯材４と、本体部２０の天板よりも裏基材３に近い位置で芯材４に埋め込まれるか又は裏基材３の外面に接して配置された少なくとも１つの板状補強部材５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材及び屋根葺き方法に関する。

本発明者らは、下記の特許文献１に示されているような金属屋根材、すなわち金属製の表基材と、表基材の裏側に配置された裏基材と、表基材と裏基材との間に充填された発泡樹脂からなる芯材とを備えた金属屋根材の実用化を試みている。

特許第５８６４０１５号公報

上記のような金属屋根材では、例えばアルミ箔又はアルミ蒸着紙等の薄い素材を裏基材に使用しているので、裏側の強度が低く、金属屋根材全体としても耐風圧性能が不十分になることがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐風圧性能を向上できる金属屋根材を提供することである。

本発明に係る金属屋根材は、屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材であって、金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、本体部の開口を塞ぐように表基材の裏側に配置された裏基材と、本体部と裏基材との間に充填された芯材と、本体部の天板よりも裏基材に近い位置で芯材に埋め込まれるか又は裏基材の外面に接して配置された少なくとも１つの板状補強部材とを備える。

本発明に係る金属屋根材は、屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材であって、金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、金属板を素材とし本体部の開口を塞ぐように表基材の裏側に配置された裏基材と、本体部と裏基材との間に充填された芯材とを備え、金属屋根材を基台に緊結する工程と、基台に緊結された金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を端部に付与し、荷重に対応する端部の浮き上がり量を測定する工程と、測定された浮き上がり量の変化量に対する荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程とを含む金属屋根材の強度試験方法を実施した際に、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上となるように構成されている。

本発明の金属屋根材及び屋根葺き方法によれば、少なくとも１つの板状補強部材が本体部の天板よりも裏基材に近い位置で芯材に埋め込まれるか若しくは裏基材の外面に接して配置されるか、又は裏基材が金属板を素材とされているので、耐風圧性能を向上できる。

本発明の実施の形態による金属屋根材を示す正面図である。 図１の金属屋根材１を示す背面図である。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う金属屋根材の断面図である。 図１の板状補強部材を示す斜視図である。 図１の金属屋根材を用いた屋根葺き方法を示す説明図である。 図５において互いに重なる２つの金属屋根材を示す側面図である。 図１の金属屋根材の第１変形例を示す説明図である。 図１の金属屋根材の第２変形例を示す説明図である。 図１の金属屋根材の第３変形例を示す説明図である。 図９のバーリング孔周辺における金属屋根材の断面図である。 図１の金属屋根材の第４変形例を示す説明図である。 図１の金属屋根材の強度試験を行うための強度試験設備を示す斜視図である。 図５の金属屋根材の軒側端部が浮き上がった状態を示す説明図である。 図１３の強度試験設備によって測定された荷重に対する端部の浮き上がり量の一例を示すグラフである。 図１４の浮き上がり係数と金属屋根材に吹き付ける風の風速との関係を示すグラフである。 図１５の関係を調査する際に試作した金属屋根材の緊結位置を示す説明図 図１５の関係を調査する際に試作した金属屋根材の補強部材の態様を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態．
図１は本発明の実施の形態による金属屋根材１を示す正面図であり、図２は図１の金属屋根材１を示す背面図であり、図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う金属屋根材１の断面図であり、図４は図１の板状補強部材５を示す斜視図である。

図１〜３に示す金属屋根材１は、短手方向１Ｓ（奥行方向）及び長手方向１Ｌ（幅方向）を有する平面視略矩形状の部材であり、例えば家屋等の屋根において屋根下地の上に配置されるものである。後に図を用いて説明するが、金属屋根材１は、屋根の軒棟方向６に短手方向１Ｓが沿い、軒棟方向６に直交する軒方向７（軒と平行な方向）に長手方向１Ｌが沿うように屋根下地の上に配置される（図５参照）。図１〜図３に示すように、金属屋根材１は、表基材２、裏基材３、芯材４及び複数の板状補強部材５を有している。

＜表基材について＞
表基材２は、金属板を素材とする金属製の部材であり、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に屋根の外面に表れる部材である。図３に特に表れているように、表基材２には、天板２０ａ及び周壁２０ｂを有する箱状の本体部２０が設けられている。

表基材２の素材である金属板としては、溶融Ｚｎ系めっき鋼板、溶融Ａｌめっき鋼板、溶融Ｚｎ系めっきステンレス鋼板、溶融Ａｌめっきステンレス鋼板、ステンレス鋼板、Ａｌ板、Ｔｉ板、塗装溶融Ｚｎ系めっき鋼板、塗装溶融Ａｌめっき鋼板、塗装溶融Ｚｎ系めっきステンレス鋼板、塗装溶融Ａｌめっきステンレス鋼板、塗装ステンレス鋼板、塗装Ａｌ板又は塗装Ｔｉ板を用いることができる。表基材２を箱状とするとき、鋼板を絞り加工して表基材２を構成することが好ましい。これは、鋼板を絞り加工することで周壁２０ｂに加工硬化が生じ、金属屋根材１の耐風圧性能を向上できるためである。また、周壁２０ｂが表基材２の周方向に連続する壁面とすることができるためである。

表基材２には、金属屋根材１の長手方向１Ｌに互いに離間して複数の緊結孔２１が設けられている。緊結孔２１は、金属屋根材１への緊結部材８（図６参照）の打込み位置を示すものである。緊結部材８は、例えばビス又は釘等により構成されるものであり、金属屋根材１を屋根下地に緊結するためのものである。本実施の形態では緊結孔２１が表基材２に設けられているように説明しているが、例えば印刷された記号や凹凸等の緊結部材の打込み位置を示す非開口状の印が緊結孔２１の代わりに表基材２の表面に設けられてもよい。

＜裏基材について＞
裏基材３は、本体部２０の開口を塞ぐように表基材２の裏側に配置された部材である。本体部２０の開口は、本体部２０の周壁２０ｂの反天板側端部の内縁によって縁取られている。裏基材３としては、アルミ箔、アルミ蒸着紙、水酸化アルミ紙、炭酸カルシウム紙、樹脂フィルム又はガラス繊維紙等の軽量な素材を用いることができる。これらの軽量な素材を裏基材３に用いることで、金属屋根材１の重量が増大することを回避することができる。

＜芯材について＞
芯材４は、例えば発泡樹脂等により構成されるものであり、本体部２０と裏基材３との間に充填されている。芯材４の素材としては、特に制限が無く、ウレタン、フェノール、ヌレート樹脂等を用いることができる。ただし、屋根材においては不燃認定材料を使用することが必須となる。不燃材料認定試験は、ＩＳＯ５６６０−１コーンカロリーメーター試験法に準拠した発熱性試験が実施される。芯材４となる発泡樹脂が発熱量の多いウレタンなどの場合は、芯材４の厚みを薄くしたり、発泡樹脂に無機発泡粒子を含有させたりすることができる。本体部２０と裏基材３との間に発泡樹脂が充填されることで、樹脂シート等の裏打ち材を表基材２の裏側に張り付ける態様よりも、表基材２の裏面に芯材４を強固に密着させることができ、雨音性、断熱性及び耐踏み潰れ性等の屋根材に求められる性能を向上させることができる。

＜板状補強部材について＞
板状補強部材５は、本体部２０の天板２０ａよりも裏基材３に近い位置で芯材４に埋め込まれた板体である。金属屋根材１の裏側、すなわち本体部２０の開口部分及び裏基材３部分は、本体部２０の天板２０ａ部分と比較して強度が低い。裏基材３に近い位置で芯材４に板状補強部材５が埋め込まれていることで、金属屋根材１の裏側が板状補強部材５によって補強され、金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。耐風圧性能とは、金属屋根材１の軒側端部１Ｅを浮き上げようとする荷重に対する抵抗性能である。このような荷重は、屋根下地に緊結されている金属屋根材１に吹き付けた風に起因して生じ得る。

板状補強部材５は、図４の（ａ）に示すように平板によって構成されてもよいし、図４の（ｂ）に示すように凹凸部５ａを有する板体によって構成されてもよい。凹凸部５ａを有する板体によって板状補強部材５を構成する場合、凹凸部５ａの延在方向５ｂが軒棟方向６に沿うように板状補強部材５が配置される。凹凸部５ａを有する板状補強部材５をこのような向きで配置することにより、より確実に耐風圧性能を向上できる。

板状補強部材５の素材には、金属又は繊維強化プラスチックを用いることができる。金属素材としては、メッキ鋼板、ステンレス鋼板及び塗装鋼板を用いることができる。繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維又は炭素繊維が分散された樹脂を用いることができる。樹脂としては、樹脂の難燃性認証基準であるＵＬ９４規格のグレードＶ−０以上の樹脂（例えば、ポリフッ化ビニリデン、シリコーン、テフロン（登録商標）、架橋ポリエチレン等）を用いることが好ましい。樹脂素材を用いることで、金属屋根材１を切断して金属屋根材１の大きさを調整する際に、板状補強部材５が金属屋根材１の切断を阻害することを回避することができる。

図１〜図３に示す態様では、板状補強部材５は、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に軒棟方向６及び軒方向７に関して本体部２０の開口の全域にわたって延在するように構成されている。軒棟方向６及び軒方向７に関して本体部２０の開口の全域にわたって板状補強部材５が延在するとは、軒棟方向６に関する板状補強部材５の延在幅が同方向に関する本体部２０の開口の延在幅の９０％以上であり、かつ軒方向７に関する板状補強部材５の延在幅が同方向に関する本体部２０の開口の延在幅の９０％以上であることを意味する。軒棟方向６及び軒方向７に関して本体部２０の開口の全域にわたって板状補強部材５が延在されることで、より確実に金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。

板状補強部材５は、裏基材３から離れた位置で芯材４に埋め込まれてもよいが、図３に示すように裏基材３に接した位置に芯材４に埋め込まれていることが好ましい。板状補強部材５が裏基材３に接して配置されることで、金属屋根材１が他の金属屋根材１に重ねられる際に他の金属屋根材１の角部が当たる位置において金属屋根材１の裏面の強度を向上できる。これにより、他の金属屋根材１の角部が当たることによって金属屋根材１の裏面に潰れが生じることを回避できる。金属屋根材１の裏面に潰れが生じると、例えば強風等により金属屋根材１に大きな力が加わった際に潰れを起点とする折れを金属屋根材１に生じさせる虞がある。このため、裏基材３に接した位置に板状補強部材５を配置して、その板状補強部材５によって金属屋根材１の裏面を補強することは、金属屋根材１の耐風圧性能の向上に寄与する。このような潰れの発生を回避するとの観点から、板状補強部材５は、芯材４を構成する発泡樹脂よりも固く構成されている。なお、板状補強部材５が芯材４に埋め込まれていることで、より確実に板状補強部材５が金属屋根材１と一体化されるとともに、板状補強部材５が外部に曝されることが回避されている。また、板状補強部材５によって金属屋根材１の裏面側に凹凸又は空隙が形成されることが回避され、金属屋根材１の耐風圧性能の低下が回避されている。

＜屋根葺き方法について＞
次に、図５は図１の金属屋根材１を用いた屋根葺き方法を示す説明図であり、図６は図５において互いに重なる２つの金属屋根材１を示す側面図である。図５に示すように、図１の金属屋根材１を用いて屋根葺きを行う場合（屋根を作る場合）、建物の軒と平行な軒方向７に関して、互いの側端を突合わせながら複数の金属屋根材１を屋根下地の上に並べて配置する。このとき、各金属屋根材１は、軒方向７に長手方向１Ｌが沿い、屋根の軒棟方向６に短手方向１Ｓが沿うように屋根下地の上に配置される。金属屋根材１を屋根下地の上に配置した後に、例えばビス又は釘等の緊結部材８を金属屋根材１に打ち込み、緊結部材８を屋根下地に固定する。このとき、緊結部材８は、緊結孔２１を通るとともに板状補強部材５を貫いて屋根下地に達する。

また、軒棟方向６に関して、軒側（図６中下側）の金属屋根材１（１０）の棟側端部１Ｕの上に棟側（図６中上側）の金属屋根材１（１１）の軒側端部１Ｅを重ねながら各金属屋根材１を屋根下地の上に配置する。このとき、棟側の金属屋根材１は、裏基材３に接して配置された板状補強部材５が軒側の金属屋根材１０の棟側角部１０ａに重なるように配置される。これにより、棟側の金属屋根材１１の裏面に棟側角部１０ａが過剰に押し当てられても、棟側の金属屋根材１１の裏面に潰れが生じにくくされている。

＜第１変形例について＞
次に、図７は、図１の金属屋根材１の第１変形例を示す説明図である。図７に示す第１変形例は、裏基材３の外面に板状補強部材５が接して配置されている点で図１の態様と異なっている。このような態様でも、金属屋根材１の裏側において板状補強部材５が金属屋根材１を補強できる。その他の構成は、図１の態様と同じである。

＜第２変形例について＞
次に、図８は、図１の金属屋根材１の第２変形例を示す説明図である。図８に示す第２変形例は、軒棟方向６に関して本体部２０の開口の全域にわたって板状補強部材５が延在されていない点で図１の態様と異なっている。図８に示すように、軒方向７に連続的に延在された板状補強部材５が、金属屋根材１に緊結部材が打ち込まれる位置から金属屋根材１の軒側端部１Ｅまで延在されていてもよい。金属屋根材１が屋根下地に緊結されているとき、金属屋根材１の軒側端部１Ｅを浮き上げようとする荷重は、金属屋根材１の緊結部分から軒側端部１Ｅまでの領域において金属屋根材１を反らせようとする。金属屋根材１に緊結部材が打ち込まれる位置から金属屋根材１の軒側端部１Ｅまで板状補強部材５が延在されていることで、金属屋根材１の重量増大を回避しつつ、より確実に金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。

ここで、板状補強部材５は、金属屋根材１に緊結部材８が打ち込まれる位置に延在されている。換言すると、板状補強部材５は、平面で見た時に緊結孔２１（緊結部材８が打ち込まれる位置）に重なるように配置されている。金属屋根材１の厚み方向に離間する硬質な２つの部材（表基材２及び板状補強部材５）の両方を緊結部材８が貫通することで、緊結部材８のブレが防止され、緊結部材８が金属屋根材１から抜けにくくされている。但し、板状補強部材５は、必ずしも緊結部材８の打ち込み位置に延在されていなくてもよく、緊結孔２１からずれた位置に延在されていてもよい。その他の構成は、図１の態様と同じである。

＜第３変形例について＞
次に、図９は図１の金属屋根材１の第３変形例を示す説明図であり、図１０は図９のバーリング孔５０周辺における金属屋根材１の断面図である。図９及び図１０に示す第３変形例は、軒棟方向６及び軒方向７の両方に関して本体部２０の開口の全域にわたって板状補強部材５が延在されていない点で、図１の態様と異なっている。換言すれば、第２変形例よりも軒棟方向６及び軒方向７に板状補強部材５がさらに小さくてもよい。図９に示すように、金属屋根材１に緊結部材が打ち込まれる位置の周辺のみに板状補強部材５が延在されていてもよい。板状補強部材５が金属屋根材１の幅方向に連続的に延在されていることから、金属屋根材１の裏面の広い領域が１枚の板状補強部材５で補強されている。このため、幅方向に離間して複数の板状補強部材を配置する態様（後述の第４変形例）と比較して製造工程が簡略化される。このような態様でも、他の金属屋根材１の角部が当たることによって金属屋根材１の裏面に潰れが生じることを回避できる。

また、図９及び図１０に示す第３変形例は、板状補強部材５に複数のバーリング孔５０が設けられている点で図１の態様と異なっている。各バーリング孔５０は、板状補強部材５にバーリング加工を施すことで形成され得るものであり、図１０に示すように孔開口５０ａとその孔開口５０ａの縁から立設された縦壁部５０ｂとをそれぞれ有している。縦壁部５０ｂは、孔開口５０ａの縁に沿う一続きの壁体によって構成されてもよいし、孔開口５０ａの縁に沿って互いに離間された複数の壁体によって構成されてもよい。このようなバーリング孔５０が板状補強部材５に設けられることで、板状補強部材５及び金属屋根材１の曲げ剛性が増大されている。

各バーリング孔５０は、板状補強部材５の長手方向及び短手方向に互いに間隔を置いて配置されている。具体的には、バーリング孔５０は、長手方向及び短手方向に沿う板状補強部材５の端部（四隅）、中央及び中央近傍に配置されている。中央近傍に配置された２つのバーリング孔５０の孔開口５０ａは、金属屋根材１に緊結部材８が打ち込まれる位置（緊結孔２１）に重ねられている。このため、緊結部材８が板状補強部材５を容易に貫通でき、作業者の負担を低減できる。なお、金属屋根材１への緊結部材８の打込み態様が本実施の形態の態様と異なる場合、１つ又は３つ以上のバーリング孔５０の孔開口５０ａが金属屋根材１に緊結部材８が打ち込まれる位置に重ねられていてもよい。

各バーリング孔５０の縦壁部５０ｂは、表基材２の裏面に当接されている。これにより、金属屋根材１の圧縮強度を増大でき、耐雪性を向上させることができるとともに、落氷時又は太陽光パネル搭載時の表基材２の変形を抑えることができる。その他の構成は、図１の態様と同じである。

＜第４変形例について＞
次に、図１１は、図１の金属屋根材１の第４変形例を示す説明図である。図１１に示す第４変形例は、複数の板状補強部材５が金属屋根材１の長手方向１Ｌ（幅方向）に互いに離間して配置されている点で、図１の態様と異なっている。板状補強部材５は、その長手方向が軒棟方向６（金属屋根材１の短手方向１Ｓ）に沿うように延在されている。このように、板状補強部材５が幅方向に互いに離間して配置されていることで、必要な耐力を確保しつつ、金属屋根材１の重量増を抑えることができる。

また、図１１に示す第４変形例は、板状補強部材５に複数のバーリング孔５０が設けられている点で図１の態様と異なっている。各バーリング孔５０は、板状補強部材５の長手方向に互いに間隔を置いて配置されている。具体的には、バーリング孔５０は、板状補強部材５の両端及び中央に配置されている。中央に配置されたバーリング孔５０の孔開口５０ａは、金属屋根材１に緊結部材８が打ち込まれる位置（緊結孔２１）に重ねられている。各バーリング孔５０の具体的な態様は、第３変形例（図１０）と同じである。その他の構成は、図１の態様と同じである。

＜第５変形例について＞
図示はしないが、第５変形例として、板状補強部材５を用いずに、裏基材３の素材を表基材２と同様の金属板とすることもできる。

例えば第２変形例にバーリング孔５０を適用する等、第１〜第５変形例が図１の態様と異なる点を組み合わせて実施できる。

＜強度試験設備について＞
次に、図１２は図１の金属屋根材１の強度試験を行うための強度試験設備９を示す斜視図であり、図１３は図５の金属屋根材１の軒側端部１Ｅが浮き上がった状態を示す説明図である。図１２に示すように、強度試験設備９は、基台９０、枠体９１、荷重付与装置９２、接続部材９３、荷重計９４及び変位計９５を有している。

基台９０は、強度試験が行われる金属屋根材１が載置され緊結される部材である。この基台９０は、金属屋根材１が実際に緊結される屋根下地を模した部材であり、例えば木材の板等によって構成することができる。基台９０への金属屋根材１の緊結は、屋根下地への金属屋根材１の実際の緊結に即して行うことが好ましい。すなわち、前述の図５及び図６のように金属屋根材１を屋根下地に実際に緊結する態様に即して、所定位置において緊結部材８を金属屋根材１の本体部２０に打ち込むことにより、金属屋根材１を基台９０に緊結することが好ましい。

枠体９１は、金属屋根材１の軒側端部１Ｅに取り付けられた部材である。枠体９１には、金属屋根材１の長手方向１Ｌに延在された長手状の基体９１０とカバー体９１１とが含まれている。図示はしないが、基体９１０及びカバー体９１１の少なくとも一方には金属屋根材１の軒側端部１Ｅの外形に適合した凹部が設けられており、この凹部に軒側端部１Ｅが嵌められた状態で基体９１０及びカバー体９１１が互いに連結される。すなわち、基体９１０とカバー体９１１とによって金属屋根材１の軒側端部１Ｅが挟持されることで、枠体９１が金属屋根材１の軒側端部１Ｅに取り付けられている。

金属屋根材１の長手方向１Ｌ（幅方向）に関する枠体９１の延在幅は金属屋根材１の長手方向１Ｌに関する金属屋根材１の軒側端部１Ｅの延在幅よりも広くされており、幅方向に関して金属屋根材１の軒側端部１Ｅの全体に枠体９１が一体化されている。これにより、枠体９１を介して金属屋根材１の軒側端部１Ｅに荷重が付与されるとき、その荷重が金属屋根材１の軒側端部１Ｅ全体に均等に作用される。

荷重付与装置９２は、枠体９１を介して金属屋根材１の軒側端部１Ｅに接続されており、金属屋根材１の軒側端部１Ｅを浮き上げようとする荷重９２Ｌをその軒側端部１Ｅに付与するための装置である。荷重付与装置９２としては、例えばプレス機等のアクチュエータを用いることができる。本実施の形態の強度試験設備９では、荷重付与装置９２は、枠体９１の上方に配置され、ワイヤ等の接続部材９３を介して枠体９１に接続され、接続部材９３及び枠体９１を介して軒側端部１Ｅを引き上げるように構成されている。しかしながら、荷重付与装置９２は、枠体９１の下方に配置され、枠体９１を介して軒側端部１Ｅを押し上げるように構成されてもよい。

荷重計９４は、枠体９１と荷重付与装置９２との間に介在されて、荷重付与装置９２から金属屋根材１の軒側端部１Ｅに加えられる荷重９２Ｌを測定するセンサである。本実施の形態では、荷重計９４は、荷重付与装置９２の下部に固定されている。接続部材９３は、荷重計９４に接続されている。

変位計９５は、荷重付与装置９２から金属屋根材１の軒側端部１Ｅに荷重９２Ｌが加えられるときにその軒側端部１Ｅの浮き上がり量１Ｒを測定するためのセンサである。本実施の形態では、変位計９５は、枠体９１の上方に位置するように図示しない支持体によって支持されたレーザ変位計によって構成されている。しかしながら、変位計９５としては、例えば枠体９１又は端部１Ｅに接触して配置されて機械的に端部１Ｅの浮き上がり量を測定するセンサ等の他の態様のセンサを用いてもよい。

ここで、金属屋根材１が屋根下地に緊結されているとき、風が金属屋根材１に吹き付けると、金属屋根材１の軒側端部１Ｅを浮き上げようとする荷重が金属屋根材１に作用する。荷重付与装置９２の荷重９２Ｌは、このような風の荷重を模したものである。

また、過度の強風により金属屋根材１の軒側端部１Ｅが一定量浮き上がると、金属屋根材１の軒側端部１Ｅと屋根下地との間の隙間に風が入り込む。このように隙間に入り込んだ風は、金属屋根材１の裏面の広い領域に作用して、金属屋根材１を急激に破壊してしまう。すなわち、金属屋根材１の強度は、金属屋根材１の軒側端部１Ｅの浮き上がりにくさとの間に大きな相関を有する。荷重計９４及び変位計９５により荷重９２Ｌ及び浮き上がり量１Ｒを測定することで、金属屋根材１の軒側端部１Ｅの浮き上がりにくさ、すなわち金属屋根材１の強度を評価することができる。

＜浮き上がり係数について＞
次に、図１４は、図１３の強度試験設備９によって測定された荷重９２Ｌに対する端部１Ｅの浮き上がり量１Ｒの一例を示すグラフである。金属屋根材１の軒側端部１Ｅにその軒側端部１Ｅを浮き上げようとする荷重９２Ｌを加えた場合、荷重９２Ｌが所定値に達するまで金属屋根材１は弾性変形する。図１４に示すように、金属屋根材１が弾性変形しているとき、荷重９２Ｌの増大に合わせて浮き上がり量１Ｒがほぼ線形に増大する。

この浮き上がり量１Ｒの線形増大領域の傾き、すなわち測定された浮き上がり量１Ｒの変化量に対する荷重９２Ｌの変化量は、金属屋根材１の端部１Ｅの浮き上がりにくさを表す指標となる。以下、浮き上がり量１Ｒの変化量に対する荷重９２Ｌの変化量を、浮き上がり係数［Ｎ／ｍｍ］と呼ぶ。このような浮き上がり係数を求めることで、金属屋根材１の強度をより確実に評価することができる。なお、図１４の例では、浮き上がり係数は２．７［Ｎ／ｍｍ］である。

＜浮き上がり係数と金属屋根材の強度との関係について＞
次に、図１５は図１４の浮き上がり係数と金属屋根材１に吹き付ける風の風速との関係を示すグラフであり、図１６は図１５の関係を調査する際に試作した金属屋根材１の緊結位置を示す説明図であり、図１７は図１５の関係を調査する際に試作した金属屋根材１の板状補強部材５の態様を示す説明図である。本発明者らは、下記の表１に示すＮｏ．１−Ｎｏ．３５の金属屋根材１を試作して、それらを供試材として送風試験を行い、浮き上がり係数と破壊風速との関係を調査した。

送風試験では、５寸（約２６．６°）の勾配で設けられた幅２０００ｍｍ×奥行１１８４ｍｍの下地材の上に幅９０８ｍｍ×奥行４１４ｍｍの１５枚の供試材（金属屋根材１）を配置して模擬屋根を作成した。模擬屋根における供試材の配置は、図５のように行った。具体的には、軒方向７に２枚又は３枚の供試材を配置して供試材列を形成するとともに、その供試材列を軒棟方向６に重ねながら６列配置した。軒棟方向６に関して、棟側の供試材から軒側の供試材が１５４ｍｍ突出するように軒側の供試材の上に棟側の供試材を重ねた。軒方向７に関して、供試材の下地材からはみ出る部分は切り落とした。そして、模擬屋根の前方に送風ノズルを設置し、送風ノズルから模擬屋根に風を吹き付けた。送風ノズルは模擬屋根の中心から１ｍ前方の位置に配置し、送風ノズルの中心の高さは模擬屋根の中心の高さに一致させた。なお、供試材の表基材２の材質は０．３０ｍｍの塗装溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板であり、芯材４の材質は発泡ウレタンである。破壊風速とは、上記の送風ノズルから金属屋根材１に風を吹き付けたときに、金属屋根材１が破壊されたときの風速である。図１５では、金属屋根材１が破壊されたことを「×」で表し、金属屋根材１が破壊されなかったことを「○」で表している。

図１５に示すように、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ未満の金属屋根材１は、５０ｍ／ｓ以下の風に耐えることができず破壊されてしまった。一方で、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上の金属屋根材１は、５０ｍ／ｓの風を吹き付けても破壊されなかった。このため、金属屋根材１の浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上であるか否かを判定することで、その金属屋根材１が５０ｍ／ｓの風に耐えることができるか否かを判定できることが分かった。

表基材２の板厚を増加させること、芯材４の密度を増加させること、芯材４の素材をより強度が強いものに変更すること、裏基材３の強度を増加させること（裏基材の金属化及び板厚増加）板状補強部材５を使用すること及び板状補強部材５にバーリング孔５０を設けることの少なくとも１つを実施することで、浮き上がり係数を増加させることができる。

図１の態様並びに第１〜第４変形例のように板状補強部材５の使用する場合、表基材２の板厚制限等の条件を勘案しつつ、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上となるように板状補強部材５を設けることで、５０ｍ／ｓの風に耐えることができるように金属屋根材１を構成することができる。また、第５変形例のように裏基材３を金属板とする場合、裏基材３を含めた金属屋根材１の全体の条件を勘案して、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上となるように金属屋根材１を構成することで、５０ｍ／ｓの風に耐えることができるように金属屋根材１を構成することができる。

このような金属屋根材１では、少なくとも１つの板状補強部材５が本体部２０の天板２０ａよりも裏基材３に近い位置で芯材４に埋め込まれるか若しくは裏基材３の外面に接して配置されるか、又は裏基材３が金属板を素材とされているので、耐風圧性能を向上できる。特に、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上とされることで、５０ｍ／ｓの風に耐えることができるように金属屋根材１を構成することができる。

また、板状補強部材５が軒棟方向６及び軒方向７に関して本体部２０の開口の全域にわたって延在されているので、より確実に金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。

さらに、板状補強部材５が裏基材３に接した状態で軒棟方向６に直交する軒方向７に連続的に延在されているので、裏面に潰れが生じて耐風圧性能が低下する可能性を低くすることができる。特に、幅方向に離間して複数の板状補強部材５を配置する態様と比較して製造工程を簡略化できる。

さらにまた、複数の板状補強部材５が裏基材３に接した状態で軒方向７に互いに離間して配置されているので、裏面に潰れが生じて耐風圧性能が低下する可能性を低くすることができる。特に、板状補強部材５が幅方向に互いに離間して配置されていることで、必要な耐力を確保しつつ、金属屋根材１の重量増を抑えられている。

また、板状補強部材５が、軒棟方向６に関して、金属屋根材１に緊結部材８が打ち込まれる位置から金属屋根材１の軒側端部１Ｅまで延在されているので、金属屋根材１の重量増大を回避しつつ、より確実に金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。また、緊結部材８のブレを防止でき、緊結部材８が金属屋根材１から抜けにくくすることができる。

さらに、板状補強部材５が芯材４に埋め込まれているので、より確実に板状補強部材５を裏基材３に一体化できるとともに、板状補強部材５が外部に曝されることを回避できる。また、板状補強部材５によって金属屋根材１の裏面側に凹凸又は空隙が形成されることを回避でき、金属屋根材１の耐風圧性能の低下を回避できる。

さらにまた、板状補強部材５には、孔開口５０ａと孔開口５０ａの縁から立設された縦壁部５０ｂとをそれぞれ有する複数のバーリング孔５０が設けられているので、板状補強部材５の曲げ剛性を増大できる。板状補強部材５の曲げ剛性を増大することにより、金属屋根材１全体の曲げ剛性も向上される。

また、少なくとも１つのバーリング孔５０の孔開口５０ａは金属屋根材１に緊結部材８が打ち込まれる位置に重ねられているので、緊結部材８が板状補強部材５を容易に貫通でき、作業者の負担を低減できる。

さらに、縦壁部５０ｂは表基材２の裏面に当接されているので、金属屋根材１の圧縮強度を増大でき、耐雪性を向上させることができるとともに、落氷時又は太陽光パネル搭載時の表基材２の変形を抑えることができる。

さらにまた、板状補強部材５の素材が金属又は繊維強化プラスチックであるので、より確実に金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。

また、板状補強部材５は平板又は凹凸部５ａを有する板体であるので、コスト増大を抑えつつ、より確実に金属屋根材１の耐風圧性能を向上できる。特に、凹凸部５ａを有する板体を用いることで、金属屋根材１の耐風圧性能をさらに向上できる。

さらにまた、裏基材３に接して板状補強部材５が軒側の金属屋根材１（１０）の角部１０ａに重なるように棟側の金属屋根材１（１１）を配置するので、棟側の金属屋根材１１の裏面に棟側角部１０ａが過剰に押し当てられても、棟側の金属屋根材１１の裏面に潰れが生じにくくすることができる。

１ 金属屋根材
２ 表基材
２０ 本体部
２０ａ 天板
３ 裏基材
４ 芯材
５ 板状補強部材
５ａ 凹凸部
５ｂ 延在方向
５０ バーリング孔
５０ａ 孔開口
５０ｂ 縦壁部
６ 軒棟方向
７ 軒方向
８ 緊結部材

本発明に係る金属屋根材は、屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材であって、金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、本体部の開口を塞ぐように表基材の裏側に配置された裏基材と、本体部と裏基材との間に充填された芯材と、本体部の天板よりも裏基材に近い位置で芯材に埋め込まれるか又は裏基材の外面に接して配置された少なくとも１つの板状補強部材とを備え、板状補強部材には、孔開口と孔開口の縁から立設された縦壁部とをそれぞれ有する複数のバーリング孔が設けられている。

本発明に係る金属屋根材は、屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材であって、金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、金属板を素材とし本体部の開口を塞ぐように表基材の裏側に配置された裏基材と、本体部と裏基材との間に充填された芯材とを備え、裏基材には、孔開口と孔開口の縁から立設された縦壁部とをそれぞれ有する複数のバーリング孔が設けられており、金属屋根材を基台に緊結する工程と、基台に緊結された金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を端部に付与し、荷重に対応する端部の浮き上がり量を測定する工程と、測定された浮き上がり量の変化量に対する荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程とを含む金属屋根材の強度試験方法を実施した際に、浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上となるように構成されている。

Claims (14)

1. 屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材であって、
   金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、
   前記本体部の開口を塞ぐように前記表基材の裏側に配置された裏基材と、
   前記本体部と前記裏基材との間に充填された芯材と、
   前記本体部の天板よりも前記裏基材に近い位置で前記芯材に埋め込まれるか又は前記裏基材の外面に接して配置された少なくとも１つの板状補強部材と
   を備えていることを特徴とする金属屋根材。
2. 前記板状補強部材が前記軒棟方向及び前記軒棟方向に直交する軒方向に関して前記本体部の前記開口の全域にわたって延在されている
   ことを特徴とする請求項１記載の金属屋根材。
3. 前記板状補強部材が前記裏基材に接した状態で前記軒棟方向に直交する軒方向に連続的に延在されている
   ことを特徴とする請求項１記載の金属屋根材。
4. 複数の前記板状補強部材が前記裏基材に接した状態で前記軒棟方向に直交する軒方向に互いに離間して配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の金属屋根材。
5. 前記板状補強部材が、前記軒棟方向に関して、前記金属屋根材に緊結部材が打ち込まれる位置から前記金属屋根材の軒側端部まで延在されている
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の金属屋根材。
6. 前記板状補強部材は、前記芯材に埋め込まれている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の金属屋根材。
7. 前記板状補強部材には、孔開口と前記孔開口の縁から立設された縦壁部とをそれぞれ有する複数のバーリング孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の金属屋根材。
8. 少なくとも１つの前記バーリング孔の前記孔開口は、前記記金属屋根材に緊結部材が打ち込まれる位置に重ねられている
   ことを特徴とする請求項７記載の金属屋根材。
9. 前記縦壁部は、前記表基材の裏面に当接されている
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の金属屋根材。
10. 前記板状補強部材の素材が金属又は繊維強化プラスチックである
    ことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の金属屋根材。
11. 前記板状補強部材は、平板又は凹凸部を有する板体である
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の金属屋根材。
12. 前記金属屋根材を基台に緊結する工程と、前記基台に緊結された前記金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を前記端部に付与し、前記荷重に対応する前記端部の浮き上がり量を測定する工程と、測定された前記浮き上がり量の変化量に対する前記荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程とを含む金属屋根材の強度試験方法を実施した際に、前記浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上となるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の金属屋根材。
13. 屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に重ねて配置される金属屋根材であって、
    金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、
    金属板を素材とし前記本体部の開口を塞ぐように前記表基材の裏側に配置された裏基材と、
    前記本体部と前記裏基材との間に充填された芯材と
    を備え、
    前記金属屋根材を基台に緊結する工程と、前記基台に緊結された前記金属屋根材の端部を浮き上げようとする荷重を前記端部に付与し、前記荷重に対応する前記端部の浮き上がり量を測定する工程と、測定された前記浮き上がり量の変化量に対する前記荷重の変化量で表される浮き上がり係数を求める工程とを含む金属屋根材の強度試験方法を実施した際に、前記浮き上がり係数が６Ｎ／ｍｍ以上となるように構成されている
    ことを特徴とする金属屋根材。
14. 屋根の軒棟方向に関して軒側の金属屋根材に棟側の金属屋根材を重ねて配置する屋根葺き方法であって、
    前記棟側の金属屋根材は、請求項１記載の金属屋根材であって、前記板状補強部材が前記裏基材に接して配置されており、
    前記板状補強部材が前記軒側の金属屋根材の角部に重なるように前記棟側の金属屋根材を配置することを含む
    ことを特徴とする屋根葺き方法。

Images