Физика крыши

      Комментарии к записи Физика крыши отключены

Как ограждающая конструкция, крыша подвергается действиям многих факторов, тесно связанных с процессами, происходящими как вне строения, так и в него. К числу этих факторов, например, относятся:

  • осадки ;
  • ветер;
  • солнечная радиация;
  • температурные вариации;
  • пар, содержащийся во внутреннем воздухе строения;
  • химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе;
  • жизнедеятельность микроорганизмов и насекомых;
  • механические нагрузки.

осадки

Функция предохранения строения от осадковвозлагается на самый верхний элемент крыши — кровлю. Для стока дождевой воды поверхности кровли придают уклон. Задача кровли- не пропускать воду в нижележащие слои.

Мягкие кровельные материалы, образующие на поверхности крыши целой герметичный ковер (рулонные и мастичные материалы, полимерные мембраны), прекрасно справляются с данной задачей.

При применении вторых материалов осадкипри маленьких уклонах крыши, в особенности при негативных погодных условиях (ливень либо снег, сопровождаемые сильным ветром) смогут попадать под кровельное покрытие.Физика крыши В таких случаях под кровлей устраивают дополнительный водоизоляционный слой, являющийся вторым пределом защиты от осадков .

Ответственной задачей есть организация совокупности отвода воды — внутреннего либо внешнего.

Снег оказывает на крышу дополнительную статическую нагрузку (снеговая нагрузка). Она возможно велика, исходя из этого ее в обязательном порядке учитывают при расчете неспециализированной нагрузки на конструкцию крыши. Эта нагрузка зависит от уклона крыши.

В снежных районах уклон, в большинстве случаев, делают больше, дабы снег не задерживался на крыше.

В также время на скатных крышах, нужно устанавливать снегозадерживающие элементы, каковые не разрешают сходить снегу лавинообразно, угрожая тем самым здоровью прохожих, довольно часто деформируя фасад строения и выводя из строя совокупность наружного отвода воды.

рис.1

Одной из серьёзных неприятностей в снежных районах есть образование на крышах сосулек и наледей. Довольно часто наледи становятся барьером, не разрешающим воде попасть в желоб, водяную воронку либо вниз.

При применении негерметичных кровельных покрытий (железные кровли, все виды черепиц) вода может попадать через кровлю, образуя протечки.

Детально способы образования борьбы и механизм наледей с эти явлением рассмотрены в разделе Совокупности антиобледенения для кровель.

Ветер

Потоки ветра, встречая на пути препятствие в виде строения, обходят его, в следствии, около постройки образуются области хорошего и отрицательного давления (рис. 2).

рис.2

Величина появляющегося отрицательного давления, оказывающего на крышу отрывающее воздействие, зависит от многих факторов. Самый негативен в этом замысле ветер,дующий на строение под углом 450. Замысел крыши строения, на котором продемонстрировано распределение отрицательного давления при направлении ветра 450,изображен на рис.3.

рис.3

Отрывающая сила ветра может оказаться достаточной для повреждения кровли (образования вздутий, отрыва части покрытий и т.п.).

Особенно она возрастает, в то время, когда улучшается давление в строения (под основанием кровли) из-за проникновения воздуха через окна и открытые двери с подветренной стороны либо через щели в конструкции. В этом случае отрывающая сила ветра обуславливается двумя составляющими: как отрицательным давлением над крышей, так и хорошим давлением в строения.

Исходя из этого, дабы исключить риск повреждения крыши, ее основание делают максимально герметичным (рис.4).

Довольно часто делают дополнительное механическое крепление кровельного материала к основанию.

рис.4

Для уменьшения отрицательного давления устраивают парапеты. Но направляться иметь в виду, что они смогут не только уменьшать, но и увеличивать отрицательное давление.

При через чур низких парапетахотрицательное давление возможно кроме того выше, чем при их отсутствии.

Солнечная радиация

Разные кровельные материалы владеют различной чувствительностью к солнечной радиации. Так, к примеру, солнечное излучение фактически не влияет на керамическую и цементно-песчаную черепицу, и на кровли из металлов без нанесенных на них полимерных покрытий.

Очень чувствительны к солнечной радиации материалы на базе битума: от воздействияультрафиолетового излучения у них ускоряется процесс старения. Исходя из этого, в большинстве случаев, они имеют верхний защитный слой из минеральных посыпок. Для защиты современных материалов от старения в состав битума вводят особые добавки (модификаторы).

Последовательность материалов под действием ультрафиолетового излучения со временем теряют начальный цвет (выцветают).

Особенно чувствительны к этому излучению железные кровли с некоторыми типами полимерных покрытий.

Солнечная лучистая энергия, попадая на крышу, частично поглощается материалами кровли. Наряду с этим верхние слои кровли смогут существенно нагреваться (время от времени до 100 0С), что кроме этого воздействует на их поведение.

Так, к примеру, материалы на базе битума при высоких температурах размягчаются и во многих случаях смогут сползать с наклонных поверхностей крыши.

Чувствительны к высокойтемпературе и железные кровельные материалы с некоторыми видами покрытий. Исходя из этого, выбирая кровельный материал для применения в южных районах, направляться удостовериться, что он владеет достаточной теплоустойчивостью.

Температурные вариации

Как ограждающая конструкция, крыша функционирует в достаточно твёрдом температурном режиме, испытывая как пространственные, так и временные температурные вариации. В большинстве случаев, ее нижняя поверхность (потолок) имеет температуру, близкую к температуре в помещении.

В также время температура наружной поверхности изменяется в достаточно широких пределах — от очень больших отрицательных размеров (в зимнюю, морозную ночь) до размеров, родных к 100 0С (в летний, солнечный сутки).

Температура наружной поверхности крыши одновременно с этим возможно неоднородной из-за неодинаковой освещенности солнцем различных ее участков.

Но, как мы знаем, все материалы в той либо другой степени подвержены сжатию и термическому растяжению.

Исходя из этого чтобы не было деформаций и разрушения крайне важно, дабы материалы, трудящиеся в единой конструкции, имели родные коэффициенты температурного расширения. Для увеличения сопротивляемости крыши термическим нагрузкам используют кроме этого множество технических ответов.

В частности, в плоские крыши, для ограничения результата горизонтальных подвижек и излишних внутренних напряжений, закладывают особые деформационные узлы.

Важную опасность фактически всем кровельным материалам (не считая железных покрытий) воображают нередкие, время от времени ежесуточные перепады температуры от плюса к минусу. Это, в большинстве случаев, происходит в районах с мягкой и мокрой зимний период. Исходя из этого в аналогичных климатических территориях нужно обращать самое внимание на такую серьёзную чёрта для кровельных материалов как водопоглощение.

При высоком водопоглощении влага при хороших температурах попадает и накапливается в порах материала, а при отрицательных — мёрзнет и, расширяясь, деформирует саму структуру материала. В следствии происходит прогрессирующее разрушение материала, приводящее к образованию трещин.

Крыша обязана не только быть устойчивой к большим температурным вариациям, но и надежно ограждать от них внутренние помещения строения, защищая зимний период от холода, а летом от жары.

Роль теплового барьера в конструкции крыши в собственности слою теплоизолятора. Дабы теплоизоляционный материал делал собственную функцию, он должен быть максимально сухим.

При повышении влажности всего на 5% теплоизоляционная свойство материала значительно уменьшается практически вдвое.

Пар

Пар всегда образуется во внутренних помещениях строения в следствии жизнедеятельности людей (изготовление пищи, стирки, купания, мытья полов и т.д.). Особенно высокая влажность отмечается в сравнительно не так давно выстроенных либо отремонтированных строениях. В ходе конвективного переноса и диффузии пар поднимается вверх, и, охлаждаясь до температуры ниже точки росы, конденсируется в подкровельном пространстве (рис.

5).

Количество образующейся жидкости тем выше, чем больше отличие температур снаружи и во внутренних помещениях строения, исходя из этого зимой влага достаточно интенсивно накапливается в подкровельном пространстве.

рис.5

Влага отрицательно воздействует как на древесные, так и на железные элементы конструкции крыши. При переизбытке она начинает стекать во внутренние помещения, образуя протечки на потолке.

К самые неприятным последствиям приводит накопление жидкости в теплоизоляционном материале, что, как уже говорилось, быстро снижает его теплоизоляционные особенности.

Значительным барьером на пути проникновения пара в подкровельное пространство есть особая пленка с низкой паропроницаемостью, которую в конструкции крыши помещают под теплоизоляцией.

Но никакой пароизоляционный материал не в состоянии всецело исключить поток пара изнутри строения в подкровельное пространство. Исходя из этого, чтобы крыша с каждым годом не теряла собственную теплоизолирующую свойство, нужно дабы вся влага, накапливающаяся в теплоизоляционном материале зимний период, летом выходила наружу.

Эта задача решается конструктивными мерами.

В частности, для плоских крыш рекомендуется не целая, а частичная приклейка кровельных материалов к основанию.

В скатных крышах устраивают особые вентиляционные зазоры (рис. 6).

В большинстве случаев, их два — верхний зазор и нижний.

Через верхний зазор (между гидроизоляцией и кровельным покрытием) удаляется атмосферная влага, попавшая под кровельное покрытие.

Благодаря вентиляции древесные конструкции (контробрешетка и обрешетка) всегда проветриваются, что снабжает их долговечность. Через нижний вентиляционный зазор удаляется влага, проникающая в утеплитель из внутреннего помещения.

Качественное обустройство пароизоляции со стороны внутреннего помещения и наличие достаточного нижнего вентиляционного зазора, исключают переувлажнение конструкции крыши.

рис.6

Напомним, что при применении в качестве водоизоляционных материалов дышащих мембраннеобходимость в нижнем вентиляционном зазоре отпадает.

Для обеспечения хорошей циркуляции воздуха многие компании, создающие кровельные материалы для скатных крыш, в большинстве случаев, предлагают в качестве доборных множество вентиляционных элементов: аэраторы для свеса, аэраторы для конька, вентиляционные решетки, а для черепичных кровель — особые вентиляционные черепицы.

самая надёжная защита от пара особенно нужна в крышах над помещениями сбольшой влажностью: бассейны, музеи, компьютерные залы, поликлиники, кое-какие производственные помещения и т.д.

Защите от пара нужно выделить кроме этого особенное внимание при постройке в районах с экстремально холодным климатом, кроме того при обычной влажности в помещений. При анализе условий внешней среды и температурно-влажностного режима в помещений возможно сделать предположения о ее конденсации накопления и возможности влаги, и, применяя разные комбинации компонентов крыши, постараться не допустить эти явления.

Химически агрессивные вещества, содержащиеся в воздухе

В большинстве случаев, в мегаполисах либо вблизи больших фирм в воздухе отмечается высокая концентрация химически агрессивных веществ, к примеру, сероводорода и углекислого газа. Исходя из этого для всех элементов конструкции крыш и, в особенности, для кровель в таких районах нужно использовать материалы, стойкие к химическим веществам, присутствующим в воздухе.

Жизнедеятельность микроорганизмов и насекомых

Значительный ущерб конструкции крыши, в особенности древесным элементам, могут нанести микроорганизмы и различные насекомые.Особенно благоприятной средой для их жизнедеятельности есть повышенная влажность. Для защиты древесных конструкций применяют особые пропитки, защищающие материал от микроорганизмов.

Механические нагрузки

Конструкция крыши обязана сопротивляться механическим нагрузкам, как постоянным (статическим) — от элементов и насыпки монтажа, так и временным — снеговым, от перемещения людей и техники и т.д. Нагрузки, которые связаны с вероятными подвижками между узлами здания и крышей, кроме этого относятся к временным.

Итак, чтобы крыша надежно делала собственные функции и была устойчивой к разного рода действиям (вышеперечисленным), нужно: во-первых, достаточно корректно выполнить расчет несущей части; во-вторых, отыскать хороший вариант конструкции; и, наконец, в-третьих, обеспечить оптимальное сочетание конструкционных материалов.

Из всего сообщённого направляться, что в конструкции крыши смогут находиться следующие главные слои (рис.7):

рис.7

  • кровельный материал, на что при необходимости наносится дополнительный слой (посыпка, балласт и т.п.);
  • водоизоляционный слой (на пологих крышах) — дополнительно изолирует внутренние слои крыши от проникновения атмосферной жидкости;
  • теплоизоляция — снабжает достаточно стабильную температуру воздуха в помещениях;
  • пароизоляция — мешает проникновению пара изнутри строения в конструкцию крыши;
  • основание.

В конструкции крыши должны быть предусмотрены меры для свободной циркуляции воздуха (вентиляция).

Необходимость тех либо иных слоев и их размещение зависят от типа строения итех действий, которым оно будет подвергаться.

При выборе нужно кроме этого учитывать характеристики используемых материалов: коэффициенты сжатия и температурного растяжения; пределы прочности при растяжении, сдвиге и сжатии; характеристики паропроницаемости и абсорбции жидкости; характеристики старения, в т.ч. потери и увеличения хрупкости термического сопротивления; эластичности; огнестойкости. Степень важности всех вышеперечисленных характеристик определяется каждым конкретным случаем.

Устройство крыши