Русская версия Українська версія

Главная / Покрівля та покрівельні матеріали / Інформація / Фізика дахів

Фізика дахів

Як захисна конструкція, дах піддається діям цілої низки чинників, тісно пов'язаних з процесами, що відбуваються як поза будівлею, так і всередині нього.

До цих чинників, зокрема, відносяться:

атмосферні опади;
вітер;
сонячна радіація;
температурні варіації;
водяна пара, що міститься у внутрішньому повітрі будівлі;
хімічно агресивні речовини, що містяться в повітрі;
життєдіяльність комах і мікроорганізмів;
механічні навантаження.

Атмосферні опади

Функція оберігання будівлі від атмосферних опадів покладається на самий верхній елемент даху - покрівлю. Для стоку дощової води поверхні покрівлі надають нахил. Завдання покрівлі - не пропускати воду в шари, що пролягають нижче.

М'які покрівельні матеріали, створюючи на поверхні даху суцільний герметичний килим (рулонні і мастичні матеріали, полімерні мембрани), добре справляються з цим завданням. При використанні інших матеріалів атмосферні опади при невеликих нахилах даху, особливо за несприятливих погодних умов (дощ або сніг, що супроводжуються сильним вітром) можуть проникати під покрівельне покриття. У таких випадках під покрівлею влаштовують додатковий гідроізоляційний шар, що є другим рубежем захисту від атмосферних опадів.

Важливим завданням є організація системи водовідводу - внутрішнього або зовнішнього.

Сніг надає на дах додаткове статичне навантаження (снігове навантаження). Воно може бути достатньо великим, тому його обов'язково враховують при розрахунку спільного навантаження на конструкцію даху. Це навантаження залежить від нахилу даху. У снігових районах нахил, як правило, роблять більшим, щоб сніг не затримувався на даху. У той же час на скатних дахах, бажано встановлювати снігозатримуючі елементи, які не дозволяють сходити снігу лавиноподібно, загрожуючи тим самим здоров'ю перехожих, часто деформуючи фасад будівлі і виводячи з ладу систему зовнішнього водовідводу.

Однією із значних проблем в снігових районах є утворення на дахах наледенінь і бурульок. Часто наледеніння стають бар'єром, що не дозволяє воді потрапити в ринву, водяну воронку або просто стікти вниз. При використанні негерметичних покрівельних покриттів (металеві покрівлі, всі види черепиці) вода може проникати крізь покрівлю, утворюючи протічки. Детально механізм утворення наледенінь і способи боротьби з цим явищем розглянемо в розділі <Системи антиобмерзання для покрівель>.


Вітер

Потоки вітру, зустрічаючи на шляху перешкоду у вигляді будівлі, обходять її, в результаті, навколо споруди утворюються області позитивного і негативного тиску.

Величина виникаючого негативного тиску, що дає на дах відриваючу дію, залежить від багатьох чинників. Найбільш несприятливий в цьому плані вітер, що дме на будівлю під кутом 45 градусів.

Відриваюча сила вітру може опинитися достатньої для пошкодження покрівлі (утворення здуття, відриву частини покриття і тому подібне). Особливо вона зростає, коли посилюється тиск всередині будівлі (під основою покрівлі) через проникнення повітря через відкриті двері і вікна з підвітряного боку або через щілини в конструкції. В цьому випадку відриваюча сила вітру обумовлюється двома складовими: як негативним тиском над дахом, так і позитивним тиском всередині будівлі. Тому, щоб виключити ризик пошкодження даху, її основу роблять якомога більш герметичною. Часто роблять додаткове механічне кріплення покрівельного матеріалу до основи.

Для зменшення негативного тиску влаштовують парапети. Проте слід мати на увазі, що вони можуть не лише зменшувати, але і збільшувати негативний тиск. При дуже низьких парапетах негативний тиск може бути навіть вище, ніж при їх відсутності.


Сонячна радіація

Різні покрівельні матеріали володіють різною чутливістю до сонячної радіації. Так, наприклад, сонячне випромінювання практично не впливає на керамічну і цементно-піщану черепицю, а також на покрівлі з металів без нанесених на них полімерних покриттів.

Вельми чутливі до сонячної радіації матеріали на основі бітуму: від дії ультрафіолетового випромінювання у них прискорюється процес старіння. Тому, як правило, вони мають верхній захисний шар з мінеральних посипань. Для захисту сучасних матеріалів від старіння до складу бітуму додають спеціальні добавки (модифікатори).

Багато матеріалів під дією ультрафіолетового випромінювання з часом втрачають первинний колір (вицвітають). Особливо чутливі до цього випромінювання металеві покрівлі з деякими типами полімерних покриттів.

Сонячна промениста енергія, потрапляючи на дах, частково поглинається матеріалами покрівлі. При цьому верхні шари покрівлі можуть значно нагріватися (інколи до 100 градусів за Цельсієм), що також впливає на їхню <поведінку>. Так, наприклад, матеріали на основі бітуму при достатньо високих температурах розм'якшуються і у ряді випадків можуть <сповзати> з похилих площин даху. Чутливі до високої температури і металеві покрівельні матеріали з деякими видами покриттів. Тому, вибираючи покрівельний матеріал для застосування в південних районах, слід упевнитися, що він володіє достатньою теплостійкістю.


Температурні варіації

Як захисна конструкція конструкція, дах функціонує в досить жорсткому температурному режимі, випробовуючи як просторові, так і тимчасові температурні варіації. Як правило, його нижня поверхня (потовк) має температуру, близьку до температури в приміщенні. У той же час температура зовнішньої поверхні змінюється в достатньо широких межах - від вельми значних негативних величин (у зимову, морозну ніч) до величин, близьких до 100 градусів за Цельсієм (у літній, сонячний день). Температура зовнішньої поверхні даху в той же час може бути неоднорідною через неоднакової освітленості сонцем різних її ділянок.

Але, як відомо, всі матеріали в тому або іншому ступені схильні до термічного розтягування і стискування. Тому щоб уникнути деформацій і руйнування дуже важливо, щоб матеріали, що <працюють> в єдиній конструкції, мали близькі коефіцієнти температурного розширення. Для підвищення опірності даху термічним навантаженням застосовують також цілу низку технічних рішень. Зокрема, в плоскі дахи, для обмеження ефекту горизонтальних переміщень і зайвої внутрішньої напруги, закладають спеціальні деформаційні вузли.

Серйозну небезпеку практично всім покрівельним матеріалам (окрім металевих покриттів) представляють часті, інколи щодобові перепади температури від плюса до мінуса. Це, як правило, відбувається в районах з м'якою і вологою зимою. Тому в подібних кліматичних зонах необхідно звертати найпильнішу увагу на таку важливу характеристику для покрівельних матеріалів як водопоглинання. При високому водопоглинанні волога при позитивних температурах проникає і накопичується в порах матеріалу, а при негативних - замерзає і, розширюючись, деформує саму структуру матеріалу. В результаті відбувається прогресуюче руйнування матеріалу, що приводить до утворення тріщин.

Дах має не лише бути стійким до значних температурних варіацій, але і надійно захищати від них внутрішні приміщення будівлі, захищаючи взимку від холоду, а влітку від спеки. Роль теплового бар'єру в конструкції даху належить шару теплоізолятора. Щоб теплоізоляційний матеріал виконував свою функцію, він має бути якомога сухішим. При збільшенні вологості всього на 5% теплоізоляційна здатність матеріалу зменшується майже в два рази.


Водяна пара

Водяна пара постійно утворюється у внутрішніх приміщеннях будівлі в результаті життєдіяльності людей (приготування їжі, прання, купання, миття підлоги і так далі). Особливо висока вологість спостерігається в недавно побудованих або відремонтованих будівлях. В процесі дифузії і конвективного перенесення водяна пара піднімається вгору, і, охолоджуючись до температури нижче за точку роси, конденсується в підпокрівельному просторі. Кількість вологи, що утворюється, тим вище, чим більша різниця температур зовні і у внутрішніх приміщеннях будівлі, тому в зимовий час волога досить інтенсивно накопичується в підпокрівельному просторі.

Волога негативно впливає як на дерев'яні, так і на металеві елементи конструкції даху. При надлишку вона починає стікати у внутрішні приміщення, утворюючи протічки на стелі. До найбільш неприємних наслідків приводить накопичення вологи в теплоізоляційному матеріалі, що, як вже мовилося, різко знижує його теплоізоляційні властивості.

Істотним бар'єром на шляху проникнення пари в підпокрівельний простір є спеціальна плівка з низькою паропроникністю, яку в конструкції даху поміщають безпосередньо під теплоізоляцією. Проте ніякий пароізоляційний матеріал не в змозі повністю виключити потік пари зсередини будівлі в підпокрівельний простір. Тому, для того, щоб дах рік від року не втрачав свою теплоізолюючу здатність, необхідно щоб вся волога, що накопичується в теплоізоляційному матеріалі взимку, влітку виходила назовню.

Це завдання вирішується конструктивними заходами. Зокрема, для плоских дахів рекомендується не суцільне, а часткове приклеювання покрівельних матеріалів до основи.

У скатних дахах влаштовують спеціальні вентиляційні зазори. Як правило, їх два - верхній зазор і нижній. Через верхній зазор (між покрівельним покриттям і гідроізоляцією) віддаляється атмосферна волога, що потрапила під покрівельне покриття. Завдяки вентиляції дерев'яні конструкції (контробрешітка і обрешітка) постійно провітрюються, що забезпечує їх довговічність. Через нижній вентиляційний зазор віддаляється волога, проникаюча в утеплювач з внутрішнього приміщення. Якісне облаштування пароізоляції з боку внутрішнього приміщення і наявність достатнього нижнього вентиляційного зазору, виключають перезволоження конструкції даху.

Відзначимо, що при застосуванні як гідроізоляційних матеріалів <дихаючих> мембран, необхідність в нижньому вентиляційному зазорі відпадає.

Для забезпечення хорошої циркуляції повітря багато фірм, що виготовляють покрівельні матеріали для скатних дахів, як правило, пропонують багато вентиляційних елементів: аератори для звісу, аератори для коника, вентиляційні грати, а для черепичних покрівель - спеціальна вентиляційна черепиця.

Найбільш надійний захист від водяної пари особливо необхідний в дахах над приміщеннями з великою вологістю: басейни, музеї, комп'ютерні зали, лікарні, деякі виробничі приміщення і так далі. Захисту від пари необхідно приділити також особливу увагу при будівництві в районах з екстремально холодним кліматом, навіть при нормальній вологості всередині приміщень. При аналізі умов навколишнього середовища і температурно-вологістного режиму всередині приміщень можна зробити припущення про можливість конденсації вологи і її накопичення, і, використовуючи різні комбінації компонентів даху, спробувати запобігти цим явищам.


Хімічно агресивні речовини, що містяться в повітрі

Як правило, у великих містах або поблизу великих підприємств в атмосфері спостерігається достатньо висока концентрація хімічно агресивних речовин, наприклад, сірководню і вуглекислого газу. Тому для всіх елементів конструкції даху і, особливо, для покрівель в таких районах необхідно застосовувати матеріали, стійкі до хімічних речовин, присутніх в повітрі.


Життєдіяльність комах і мікроорганізмів

Істотний збиток конструкції даху, особливо дерев'яним елементам, здатні нанести різні комахи і мікроорганізми. Особливо сприятливою для їх життєдіяльності є підвищена вологість. Для захисту дерев'яних конструкцій використовують спеціальні просочення, що захищають матеріал від мікроорганізмів.


Механічні навантаження

Конструкція даху повинна чинити опір механічним навантаженням, як постійним (статичним) - від насипання і елементів монтажу, так і тимчасовим, - сніговим, від руху людей і техніки і так далі Навантаження, пов'язані з можливими переміщеннями між дахом і вузлами будівлі, також відносяться до тимчасових.

Отже, для того, щоб дах надійно виконував свої функції і був стійким до різного роду діям (перерахованим вище), необхідно: по-перше, достатньо коректно виконати розрахунок несучої частини; по-друге, знайти оптимальний варіант конструкції; і, нарешті, по-третє, забезпечити оптимальне поєднання конструкційних матеріалів.

Зі всього сказаного виходить, що в конструкції даху можуть бути присутніми наступні основні шари:

покрівельний матеріал, на який при необхідності наноситься додатковий шар (посипання, баласт і тому подібне);
гідроізоляційний шар (на пологих дахах) - додатково ізолює внутрішні шари даху від проникнення атмосферної вологи;
теплоізоляція - забезпечує достатньо стабільну температуру повітря в приміщеннях;
пароізоляція - перешкоджає проникненню водяної пари зсередини будівлі в конструкцію даху;
основа.

У конструкції даху мають бути передбачені заходи для вільної циркуляції повітря (вентиляція).

Необхідність тих або інших шарів і їх розташування залежать від типу будівлі і тих дій, яким воно піддаватиметься. При виборі необхідно також враховувати технічні характеристики вживаних матеріалів: коефіцієнти температурного розтягування і стискування; межі міцності при розтягуванні, стискуванні і зрушенні; характеристики паропроникності і абсорбція вологи; характеристики старіння, в т.ч. збільшення крихкості і втрати термічного опору; еластичності; вогнестійкості. Ступінь важливості всіх вище перерахованих технічних характеристик визначається кожним конкретним випадком.



   Реклама на сайті      
   e-mail: rooffaq@gmail.com
Копіювання матеріалів заборонено!   
Copyright © rooffaq.com