Takfysik

Takfysik
Takfysik

Video: Takfysik

Video: Takfysik
Video: Taksik - Judge Me (Official Music Video) 2024, Mars
Anonim

Som ett byggnadshölje exponeras taket för ett antal faktorer som är nära relaterade till de processer som äger rum både utanför byggnaden och inuti den. Dessa faktorer inkluderar särskilt:

  • nederbörd;
  • vind;
  • solstrålning;
  • temperaturvariationer;
  • vattenånga i byggnadens inomhusluft;
  • kemiskt aggressiva ämnen i luften;
  • vital aktivitet hos insekter och mikroorganismer;
  • mekaniska belastningar.

Nederbörd

Funktionen att skydda byggnaden från atmosfärisk nederbörd tilldelas takets översta element - taket. För att dränera regnvatten är takytan sluttande. Takets uppgift är inte att släppa in vatten i de underliggande skikten.

Mjuka takmaterial som bildar en kontinuerlig förseglad matta på takytan (rull- och mastikmaterial, polymermembran) gör ett bra jobb med denna uppgift. Vid användning av andra material kan nederbörd i små taklutningar, särskilt i ogynnsamma väderförhållanden (regn eller snö åtföljd av starka vindar) tränga in under takbeläggningen. I sådana fall är ett extra vattentätningsskikt anordnat under taket, vilket är den andra skyddslinjen mot atmosfärisk nederbörd.

En viktig uppgift är organisationen av avloppssystemet - internt eller externt.

Snö sätter ytterligare en statisk belastning på taket (snöbelastning). Det kan vara ganska stort, så det måste tas med i beräkningen när den totala belastningen på takkonstruktionen beräknas. Denna belastning beror på takets lutning. I snöiga områden ökar lutningen vanligtvis så att snön inte dröjer kvar på taket. Samtidigt är det tillrådligt att installera snöhållande element som inte tillåter snö att falla som en lavin och därmed hota förbipasserande hälsa, vilket ofta deformerar byggnadens fasad och inaktiverar det externa avloppssystemet.

Image
Image

figur 1

Ett av de stora problemen i snöiga områden är bildandet av is och istappar på taken. Is blir ofta en barriär som förhindrar att vatten kommer in i rännan, vattentratten eller helt enkelt rinner ner. Vid användning av icke-hermetiskt tak (metalltak, alla typer av bältros) kan vatten tränga in i taket och bilda läckor. Mekanismen för isbildning och metoder för att bekämpa detta fenomen diskuteras i detalj i avsnittet Isisystem för tak.

Vind

Vindströmmar, som möter ett hinder i form av en byggnad på vägen, kringgår den, som ett resultat bildas områden med positivt och negativt tryck runt byggnaden (figur 2).

Image
Image

fig. 2

Storleken på det resulterande undertrycket som utövar en rivverkan på taket beror på många faktorer. Det mest ogynnsamma i detta avseende är vinden som blåser på byggnaden i en vinkel på 45 0. Byggnadens takplan, som visar fördelningen av undertryck i en vindriktning på 450, visas i fig. 3.

Image
Image

fig. 3

Vindens rivkraft kan vara tillräcklig för att skada taket (bildning av blåsor, rivning av en del av beläggningarna etc.). Det ökar speciellt när trycket ökar inuti byggnaden (under takets botten) på grund av luftgenomträngning genom öppna dörrar och fönster från sidan av sidan eller genom sprickor i strukturen. I detta fall bestäms vindens rivkraft av två komponenter: både undertryck över taket och positivt tryck inuti byggnaden. För att eliminera risken för skador på taket görs dess botten så tätt som möjligt (fig. 4). Ytterligare mekanisk fastsättning av takmaterialet på basen görs ofta.

Image
Image

fig 4

Parapetter används för att minska undertrycket. Man bör dock komma ihåg att de inte bara kan minska utan också öka undertrycket. Om parapeterna är för låga kan undertrycket vara ännu högre än utan dem.

Solstrålning

Olika takmaterial har olika känslighet för solstrålning. Till exempel har solstrålning praktiskt taget ingen effekt på keramiska och cement-sandplattor, liksom på metalltak utan polymerbeläggningar applicerade på dem.

Bitumenbaserade material är mycket känsliga för solstrålning: exponering för ultraviolett strålning påskyndar åldringsprocessen. Därför har de som regel ett övre skyddande lager av mineralförband. För att skydda moderna material från åldrande införs speciella tillsatser (modifierare) i bitumenkompositionen.

Ett antal material, under påverkan av ultraviolett strålning, tappar sin ursprungliga färg (bleknar) över tiden. Metalltak med vissa typer av polymerbeläggningar är särskilt känsliga för denna strålning.

Solstrålningsenergin som kommer in i taket absorberas delvis av takmaterialet. Samtidigt kan takets övre lager värmas upp avsevärt (ibland upp till 100 ° C), vilket också påverkar deras beteende. Så, till exempel, mjuknar material baserade på bitumen vid tillräckligt höga temperaturer och kan i vissa fall glida av sluttande takytor. Metalltakmaterial med vissa typer av beläggningar är också värmekänsliga. Därför, när du väljer ett takmaterial för användning i södra regioner, bör du se till att det har tillräcklig värmebeständighet.

Temperaturvariationer

Som ett byggnadshölje fungerar taket i en ganska svår temperaturregim och upplever både rumsliga och temporala temperaturvariationer. Som regel har dess nedre yta (tak) en temperatur som är nära den i rummet. Samtidigt varierar temperaturen på den yttre ytan inom ett ganska brett intervall - från mycket signifikanta negativa värden (på en vinter, frostig natt) till värden nära 100 0С (på en sommar, solig dag). Temperaturen på takets yttre yta kan samtidigt vara heterogen på grund av ojämn solbelysning av dess olika delar.

Men som du vet är alla material föremål för värmesträckning och komprimering i en eller annan grad. För att undvika deformation och förstörelse är det därför mycket viktigt att materialen som arbetar i en enda struktur har liknande värmeutvidgningskoefficienter. För att öka takets motståndskraft mot termiska belastningar används också ett antal tekniska lösningar. I synnerhet, på platta tak, för att begränsa effekten av horisontella rörelser och överdrivna inre spänningar, läggs speciella deformationsnoder.

En allvarlig fara för nästan alla takmaterial (förutom metallbeläggningar) representeras av frekventa, ibland dagliga temperaturfall från plus till minus. Detta tenderar att förekomma i områden med milda och fuktiga vintrar. Därför är det i sådana klimatzoner nödvändigt att vara noga med en så viktig egenskap för takmaterial som vattenabsorption. Med hög vattenabsorption penetrerar fukt vid positiva temperaturer och ackumuleras i porerna i materialet, och vid negativa temperaturer fryser den, och expanderar, deformerar själva materialets struktur. Resultatet är en progressiv förstörelse av materialet, vilket leder till sprickbildning.

Taket ska inte bara vara motståndskraftigt mot betydande temperaturvariationer, utan också skydda byggnadens inre från dem på ett tillförlitligt sätt och skydda det från kyla på vintern och mot värme på sommaren. Värmebarriärens roll i takkonstruktionen tillhör värmeisoleringsskiktet. För att värmeisoleringsmaterialet ska kunna fungera måste det vara så torrt som möjligt. Med en ökning av luftfuktigheten med endast 5% är materialets värmeisoleringskapacitet nästan halverad.

Vattenånga

Vattenånga genereras ständigt i byggnadens inre som ett resultat av mänskliga aktiviteter (matlagning, tvätt, bad, golvtvätt etc.). Fuktigheten är särskilt hög i nybyggda eller renoverade byggnader. Under diffusionsprocessen och konvektiv överföring stiger vattenångan och kyls ner till en temperatur under daggpunkten och kondenseras i utrymmet under taket (fig. 5). Mängden genererad fukt är ju högre, desto större är temperaturskillnaden utanför och inne i byggnaden, därför ackumuleras fukt på vintern ganska intensivt i taket.

Image
Image

fig. 5

Fukt påverkar både tak- och metallkonstruktioner negativt. Med ett överskott börjar det rinna in i det inre och bildar läckor i taket. De mest obehagliga konsekvenserna är ackumuleringen av fukt i det värmeisolerande materialet, vilket, som redan nämnts, kraftigt minskar dess värmeisolerande egenskaper.

En betydande barriär mot inträngning av ånga in i taket är en speciell film med låg ånggenomsläpplighet som placeras i takkonstruktionen direkt under värmeisoleringen. Inget ångspärrmaterial kan dock helt utesluta ångflödet från byggnadens insida in i taket. För att taket inte ska förlora sin värmeisolerande förmåga från år till år är det därför nödvändigt att all fukt som ackumuleras i det värmeisolerande materialet på vintern går ut på sommaren.

Denna uppgift löses med konstruktiva åtgärder. I synnerhet för platta tak rekommenderas inte kontinuerlig utan delvis limning av takmaterial på basen.

Särskilda ventilationsöppningar är ordnade i lutande tak (bild 6). Som regel finns det två av dem - den övre luckan och den nedre. Genom det övre springan (mellan takläggningen och vattentätningen) avlägsnas atmosfärisk fukt som fångats under takläggningen. Tack vare ventilation ventileras träkonstruktioner (motgitter och svarv) ständigt, vilket garanterar deras hållbarhet. Fukt avlägsnas genom det nedre ventilationsgapet som tränger in i isoleringen från insidan. Högkvalitativt arrangemang av ångspärr från sidan av inredningen och förekomsten av ett tillräckligt lägre ventilationsgap, utesluter vattentätning av takkonstruktionen.

Image
Image

fig 6

Observera att när andningsbara membran används som vattentätningsmaterial, finns det inget behov av ett lägre ventilationsgap.

För att säkerställa god luftcirkulation erbjuder många företag som producerar takmaterial för sluttak som regel ett antal ventilationselement som ytterligare komponenter: överhängande luftare, åskärare, ventilationsgaller och för kakeltak - speciella ventilationsplattor.

Det mest tillförlitliga skyddet mot vattenånga behövs särskilt i tak över rum med hög luftfuktighet: pooler, museer, datorrum, sjukhus, vissa industrilokaler etc. Ångskydd måste också ägnas särskild uppmärksamhet vid byggnad i områden med extremt kalla klimat, även med normal inomhusfuktighet. När man analyserar miljöförhållandena och temperatur- och luftfuktighetsförhållandena inuti lokalerna kan man anta antaganden om möjligheten till fuktkondensering och dess ansamling, och med olika kombinationer av takkomponenter försöka förhindra dessa fenomen.

Kemiskt aggressiva ämnen i luften

I regel finns det i stora städer eller nära stora företag i atmosfären en ganska hög koncentration av kemiskt aggressiva ämnen, till exempel vätesulfid och koldioxid. Därför är det nödvändigt att använda alla material som är resistenta mot kemikalier som finns i luften för alla takelement och särskilt för tak i sådana områden.

Livsaktivitet hos insekter och mikroorganismer

Olika insekter och mikroorganismer kan orsaka betydande skador på takkonstruktionen, särskilt på träelement. Hög luftfuktighet är en särskilt gynnsam miljö för deras liv. För att skydda träkonstruktioner används speciella impregneringar som skyddar materialet från mikroorganismer.

Mekaniska belastningar

Takkonstruktionen måste motstå mekaniska belastningar, både permanenta (statiska) - från påfyllnings- och installationselementen och tillfällig - snö, från rörelse av människor och utrustning etc. Belastningar förknippade med möjliga rörelser mellan tak och byggenheter är också tillfälliga.

Så för att taket ska kunna utföra sina funktioner på ett tillförlitligt sätt och vara motståndskraftigt mot olika typer av influenser (listade ovan) är det nödvändigt: för det första räcker det att korrekt beräkna den bärande delen; för det andra, hitta det bästa designalternativet; och slutligen, för det tredje, för att säkerställa en optimal kombination av konstruktionsmaterial.

Av allt som sagts följer att följande huvudskikt kan finnas i takkonstruktionen (fig 7):

Image
Image

fig 7

  • takmaterial, på vilket, om nödvändigt, ett ytterligare lager appliceras (förband, ballast, etc.);
  • vattentätningsskikt (på sluttande tak) - isolerar dessutom takets inre lager från atmosfärisk fuktinträngning;
  • värmeisolering - ger en ganska stabil lufttemperatur i lokalerna;
  • ångspärr - förhindrar att vattenånga tränger in från byggnaden in i takkonstruktionen;
  • bas.

Takets struktur måste förses med åtgärder för fri luftcirkulation (ventilation).

Behovet av vissa lager och deras placering beror på vilken typ av byggnad och vilka effekter den kommer att utsättas för. När du väljer måste du också ta hänsyn till de tekniska egenskaperna hos de använda materialen: koefficienter för termisk expansion och kompression; ultimat drag-, tryck- och skjuvhållfasthet; egenskaper hos ånggenomtränglighet och fuktabsorption; åldrande egenskaper, inkl. ökad bräcklighet och förlust av termiskt motstånd; elasticitet; brandmotstånd. Betydelsen av alla ovan nämnda tekniska egenskaper bestäms av varje specifikt fall.