On improving the performance of wood-zinc roof systems

Abstract

From hurricane Hugo to hurricane Georges, the majority of storm related losses in Puerto Rico were attributed to wood-zinc houses and auxiliary structures. Efforts to improve the performance of such systems is therefore of utmost importance. Based on the past experience, there is considerable evidence that the results from static load tests cannot adequately predict the behavior of wood-zinc roof systems. To measure the resistance, it is not only important to know the magnitude of the failure load but also the failure mechanism of the structure. The dynamic nature of the hurricane loading and the resulting uplift must be investigated in order to achieve this goal. Full scale laboratory testing schedules were developed to study the effects of uplift wind loading on wood-zinc roof systems. The existing construction methods for building these roofs were examined as well as different methods of connecting them to supporting beams and wall structures. It was an underlying objective of this work to improve and streamline the design requirements for wood-zinc roof systems. This was achieved by introduction of zinc-strap retrofitting scheme which showed tremendous potential for preventing fatigue type failure in zinc sheets. The use of zinc-straps in combination with metal reinforcements at wood connections should alleviate problems with this type of construction. Three variations on the basic zinc-strap retrofit were examined, improving the performance over the non-retrofitted systems by more than five hundred percent.

Desde el huracán Hugo hasta el huracán Georges, la mayoría de las perdidas relacionadas a tormentas en Puerto Rico fueron debido a casas de madera y zinc y estructuras auxiliares. Por tal razón es sumamente importante mejorar el rendimiento de tales sistemas. Basado en la experiencia del pasado, hay suficiente evidencia que indica que las pruebas estáticas no predicen adecuadamente el comportamiento de los sistemas de techos hechos de madera y zinc. Para medir la resistencia, no solamente es adecuado conocer la carga de falla, sino el mecanismo de falla de la estructura. La naturaleza dinámica de un huracán y su carga de levantamiento deben ser investigadas para poder lograr esta meta. Programas de pruebas a escala real fueron desarrollados en el laboratorio para estudiar los efectos de las cargas de viento en los sistemas de techos hechos de madera y zinc. Los métodos existentes de construcción para estos techos fueron examinados como también diferentes maneras de conectarlos a vigas de soporte y paredes de la estructura. Era un objetivo principal de este trabajo mejorar y hacer efectivos los requisitos de diseño de estos sistemas de techos hechos de madera y zinc. Esto fue logrado con la introducción de las tiras de zinc como plan de mejoras, las cuales demostraron gran potencial en prevenir fallas de fatiga en las planchas de zinc. El uso de las tiras de zinc, en combinación con los refuerzos de metal en las conexiones de los elementos de madera, debe evitar problemas con este tipo de construcción. Tres variaciones fueron examinadas del plan de mejoras con las tiras de zinc, obteniendo un rendimiento mayor de quinientos por ciento en comparación con los sistemas de techos sin mejoras.