Основы строительной физики для проектирования правильной крыши
- В этой теме 1 ответ, 2 участника, последнее обновление ⤠ сделано
.
-
Вся конструкция крыши — от кровли до плоскости внутренних стен чердачного пространства — должна отвечать требованиям ветроустойчивости. Конструкция должна противостоять образующемуся с одной стороны давлению ветра и возникающей на противоположной стороне тяге ветра, сила воздействия этих факторов — поскольку они имеют одно и то же направление — зависит от размеров самого здания и крыши. Плотность горизонтальных линий, символизирующих направление ветра, их удаленность друг от друга дают представление о силе ветра, отсюда видно, что с ростом высоты увеличивается сила давления ветра и сила тяги ветра. Расчет конструкции следует производить с учетом этих нагрузок.
При произведении расчетов помимо геометрических размеров здания необходимо учитывать также постоянные местные условия: соотношение между господствующим направлением ветра и плоскостью крыши здания, розу ветров данной местности, местоположение здания и его защищенность от ветра, затененность здания, возможность образования смерчей в данной местности, их воздействие на строения и т. д. Наряду со всем этим особо следует учитывать дополнительные нагрузки, которые возникают в результате наличия на крыше различных надстроек, печных труб, антенн.
Сама кровля также должна быть ветроустойчивой. Доски или обрешетины, которые находятся непосредственно под кровлей и связаны с ней, должны без деформации выдерживать давление ветра и ветряную тягу. Элементы кровли, закрепление материалов и их стыки необходимо обрабатывать так, чтобы ветер не разрывал, не скручивал и не смещал их.
Однако на скатных крышах стыки и места конструктивных связок невозможно обработать настолько идеально, чтобы через зазоры в чердачном пространстве не возникало движения воздуха, которое вызывает давление ветра и тяга ветра. Это явление невозможно полностью исключить даже при двойной изоляции внутреннего пространства.
Нужной герметичности можно добиться при правильной укладке под кровлей многослойной изоляции, применяя при этом максимально большие цельные куски теплоизолирующих материалов, пленок и т. д.
Воздействие силы ветра на здание: В — ветер; Дв — давление ветра; Вт — ветряная тяга.Водостойкость и водонепроницаемость
В европейских климатических условиях необходимо также учитывать воздействие, которое оказывают на поверхность крыши частые моросящие дожди; сильные ливни и грозы; дожди с градом, способным повредить кровлю; возможность мгновенного обледенения кровли крыш; снегопады, увеличивающие нагрузки на конструкцию крыши; увлажняющее воздействие и напряжение, которыми сопровождается таяние снега и его оледенение. Правильно сделанная крыша не пропускает влагу атмосферных осадков.
Нагрузки, которым под воздействием ветра подвергаются кровля крыши и чердачное пространство при разных углах наклона ската.
Воздействие атмосферных осадков на кровлю и различные слои крыши: 1. кровельный элемент; 2. нахлест; 3. направление потока воды; 4. обрешетина; 5. стропила; 6. нежелательное направление воды.В зависимости от необходимой степени защиты различают водостойкие и водонепроницаемые кровли.
При возведении водостойкой кровли — как для плоской, так и для скатной крыши — обычно применяют кровлю, которая укладывается на клей. При работе как с рулонными материалами, так и с отдельными элементами необходимо внимательно следить за тем, чтобы крепления или клей удерживали кровлю на крутой скатной конструкции даже в летнюю жару. Водостойкую крышу можно делать из металлического кровельного листа со специальными креплениями, однако проблемы могут возникать из-за конденсата, образующегося при запотевании внутренней стороны остывающего металлического листа.
На скатных крышах обычно делают водонепроницаемую кровлю. На внутренней поверхности водонепроницаемой кровли должно оставаться только такое количество влаги, которое может испаряться естественным путем и временное присутствие которого не оказывает вредного воздействия на конструкцию строения и людей, эксплуатирующих это здание. Именно по этой причине водонепроницаемая кровля обязательно должна проветриваться.
Вентиляция холодного покрытия: I. a), b) через чердачное пространство; с) воздушным потоком и через чердачное пространство; 6) двойным воздушным потоком.
Вентиляция холодного покрытия: II. а) одинарным воздушным потоком; Ь) двойным воздушным потоком.Общие правила проветривания крыши:
— Сечение свободного входного воздушного канала вдоль навеса крыши, подлежащей вентилированию, должно составлять 0,2% поверхности крыши, т. е. 200 см2/м.
— Живое сечение вентиляционных щелей вдоль конька и ребра кровли должно составлять не менее 1/4 живого сечения входного воздушного канала.
— Воздушный канал между кровлей и пленкой-прокладкой должен представлять собой полосу сечением не менее 200 см2/м.
Холодное покрытие — это конструкция с двойной кровлей, в которой между теплоизолированным внутренним слоем и защищающей от атмосферных осадков внешней кровлей имеется проветриваемое пространство или слой воздуха.
Теплое покрытие представляет собой одно- или многослойную кровлю, которая отделяет внутреннее пространство от внешнего.
Скатные крыши (о каком бы строении ни шла речь — с оборудованным или пустым чердачным пространством) практически всегда имеют холодное покрытие. Обычно они имеют водонепроницаемую кровлю, при сооружении которой следует обращать внимание на следующие моменты:
— Угол наклона крыши должен быть таким, чтобы вода долго не задерживалась на поверхности кровли, а быстро стекала с нее.
— Материал кровли, ее детали и их укладка должны обеспечивать беспрепятственный сток осадков и минимальное давление ветра на швах элементов.
— Соединение кровли с дополнительными сооружениями (кровельные детали, решетки для задержания снега, люкарны, печные трубы, выходы антенн и т. д.) должны быть достаточно прочными.
— Сбор и отвод стекающей с кровли воды должен быть беспрепятственным, а дпина пути отвода как можно короче.
Кроме многослойной системы крыши, важным фактором является также проверка воздействия снега и талых вод на различные плоскости и слои крыши. Снег собирается в определенных участках крыши, их расположение определяется формой геометрического профиля крыши и ее окружением. Это обстоятельство опасно не только чрезмерными нагрузками на некоторые участки крыши, по которым следует проводить отдельные расчеты; необходимо также учитывать промокание тех участков крыши, которые соприкасаются с тающим снегом, а также последующие механические и физические воздействия, связанные с их промерзанием. Еще более серьезные последствия связаны с намоканием этих участков. Поэтому рекомендуется проектировать и выполнять геометрию профилей крыши так, чтобы по возможности избегать появления на кровле таких потенциально опасных зон. Если же это невозможно, следует стремиться к тому, чтобы тающий на поверхности крыши снег направлялся в конструкции отвода атмосферных осадков по максимально короткому пути и быстро сходил с дома. Это имеет особое значение в тех случаях, когда из-за размеров строения или особенностей формы крыши отвод атмосферных осадков производится внутри здания. Если эту проблему не удается решить, представляется целесообразным вокруг внутренних водосточных труб (может быть, даже под крышей, на стропила или даже между рейкой-надставкой и обрешетиной) установить внутренний широкий желоб. Сделать это необходимо, потому что в противном случае скапливающийся в больших количествах на поверхности крыши, а также подтаивающий в результате теплоотдачи здания снег, который лежит в стыках плоскостей крыши и превращается в снежную кашу, не сможет сходить с крыши, поскольку желоба забиваются или в них образуются ледяные пробки.Теплоизоляция, теплоизолирующая способность и термостойкость
Нет необходимости подробно объяснять, что кровля скатных крыш, подвергающаяся непосредственному воздействию солнечных лучей, ветра, дождя и снега, сама по себе не может защитить чердачное пространство от перегрева или от охлаждения. Это становится особенно понятным, если учесть разницу между поверхностной температурой минус 20-25 °С зимой (а при ветре температура понижается еще больше) и возникающей под действием солнечного излучения температурой плюс 50-60 гр.С летом. Из этого следует, что на случай вероятных больших температурных колебаний:
— Для кровли следует подбирать материал, способный без деформации выдерживать температурные колебания.
— Элементы кровли должны скрепляться друг с другом и с дополнительными конструкциями так, чтобы они выдерживали происходящие из-за колебаний температуры смещения, не промокая при этом.
— Поверхность кровельных материалов, чувствительных к нагреванию, необходимо защищать от термического воздействия, используя светоотражающие материалы.
— Если кровля имеет темную окраску или может сильно нагреваться, следует позаботиться об эффективной вентиляции чердачного пространства или кровли.
— Если вы намерены использовать чердачное пространство для постоянного пребывания людей, необходимо защитить его от температурных колебаний, т. е. под кровлю необходимо уложить многослойную теплоизоляцию.
— Однако одних теплоизолирующих слоев еще недостаточно, особенно для летней жары: между кровлей и теплоизоляцией необходимо создать двухслойную вентиляцию.
— Для защиты внутреннего пространства послойное строение изоляции и конструкцию узлов следует выполнять таким образом, чтобы они обеспечивали соответствующий отвод и испарение влаги, образующейся на внутренней стороне кровли; чтобы они препятствовали попаданию влаги, образующейся на внутренней стороне, на элементы конструкции; чтобы структура теплоизоляции не приводила к образованию теплового моста.
— При установке теплоизоляции в чердачном пространстве не следует забывать о том, что качество кровли, даже имеющей хорошую теплоизоляцию, значительно ухудшается, если не уделить особого внимания герметизации кровли.
При соблюдении перечисленных принципов сооружения кровли и теплоизоляции мы добьемся не только соответствующего качества защиты обустроенного чердачного пространства, но и в значительной мере повысим срок службы конструкции крыши, кровли и изолирующих слоев.
Воздействие осадков, ветра и солнечного света на разные типы крыш: а) аттиковая стена; Ь) два дома с внутренним стоком; с) дом с зубчатой крышей; 1 скопившийся снег: 2 направление стока таящего снега; 3 поверхность предохранительного стока; 4 аттиковая стена.
Многослойное строение крыши в доме с обустроенным чердачным пространством: а) наиболее распространенный, но не идеальный вариант; Ь) улучшенный вариант, но не самое лучшее качество; 1. теплоизоляция; 2. стропила; 3. воздушный зазор; 4. обрешетины; А — ширина теплоизоляции; В — малый тепловой мост; К — внешнее пространство.
Однослойная теплоизоляция между стропильными балками: а) войлок, наклеенный на пленку; Ь) слой из теплоизолирующих плит.
Перекрытие с теплоизоляцией и плоской нижней облицовкой,+ тоже, но стропильная балка остается неприкрытой снизу.При строительстве скатных крыш теплоизолирующие плиты часто укладывают между стропилами так, что стропила, по сути дела, превращаются в тепловой мост. В результате в чердачном пространстве участки стен и облицовка под стропилами изменяют окраску. Поскольку дерево значительно лучше проводит тепло, чем теплоизолирующие материалы, эту проблему можно устранить, покрыв используемым теплоизолирующим материалом также и стропила и снизив тем самым размеры остывающей поверхности стропил. Тем самым мы добьемся еще и того, что в летнюю жару стропила будут меньше нагреваться, что удлинит срок их жизни.
В строительстве скатных крыш большое значение имеет вентиляция. Особое внимание следует уделять созданию соответствующей системы вентиляции скатной крыши, поскольку множество ошибок, допускающихся в процессе обустройства чердачного пространства, связаны именно с отсутствием соответствующей вентиляции.
При строительстве скатной крыши с пустым чердачным пространством проветривание чердака должно быть устроено таким образом, чтобы воздух поступал через щель под навесом и, нагреваясь, поднимался в направлении конька. Поэтому на крышах с традиционным черепичным покрытием коньковую черепицу следует укладывать не на раствор, а сухим способом, при этом воздух будет уходить через имеющиеся зазоры. Под навесом через каждый метр необходимо сделать вентиляционные отверстия размером 200 см2 (на них нужно установить защитную сетку от птиц), через эти отверстия в чердачное пространство будет поступать дополнительный воздух. Если имеются какие-либо препятствия к устройству таких отверстий, делают либо вентиляционные отверстия на самом высоком уровне фасадных стен или противопожарных перегородок, либо специальную надстройку на крыше для проветривания чердачного пространства.
Размещение теплоизолирующего слоя при оборудовании чердачного пространства: а) с относительно большой стеной и потолочным перекрытием; Ь) с выбором «эффективного» теплоизолирующего участка; F — обследованный участок крыши: эффективность теплоизоляции на охлаждающейся поверхности (f1+f2 на схеме а) ниже на 10-30%.К современным кровельным системам относятся специальные элементы с вентиляционными отверстиями. Однако было бы неверно думать, что вентиляционные элементы необходимо равномерно распределять по поверхности крыши. Правильнее, когда циркуляция воздуха происходит через отверстия, расположенные под навесом либо выше него, — через вентиляционные черепичные элементы, которые укладываются во втором-четвертом рядах: воздух может поступать и через другие отверстия, а уходить через черепичные элементы с вентиляционными отверстиями, которые укладываются около конька крыши; в зависимости от величины поверхности крыши их укладывают в один или два ряда.
Способы вентиляции крыши: I. а) общий вид: Ь) вид в разрезе, с одинарным воздушным каналом: с) с двойным воздушным каналом.
Способы вентиляции крыши: II. а) общий вид; Ь) вид в разрезе, с одинарным воздушным каналом; с) с двойным воздушным каналом.Звукоизоляция
Специальных предписаний по звукоизоляции скатных крыш не существует, да в них и нет необходимости, если чердак пустует. Многослойная теплоизолирующая система в оборудованном чердачном пространстве одновременно является и звукоизоляцией, поэтому в специальной звукоизоляции нужды нет. Что касается звукоизоляции установленных в плоскости крыши окон, которые применяются при обустройстве чердачного пространства, или звукоизоляции люкар-ны, выступающей из плоскости крыши, она должна соответствовать тем же требованиям, которые предъявляют к окнам, устроенным в стенах здания.
Если здание находится в шумной среде, на основании соответствующих стандартов необходимо провести расчет звукоизоляции для всех поверхностей перегородок, в том числе и для плоскости крыши. Важно отметить, что в шумной среде нецелесообразно применять кровельные материалы, чувствительные к звуковым волнам (металлический лист, гофрированный этернит и т.д.), потому что при звуках определенной частоты они значительно усиливают звуковой эффект.
Обустроенное чердачное пространство подвергается значительно более сильному воздействию шумов, чем находящиеся под ним помещения, поэтому необходимо тщательно продумать его защиту от шума: а) уровень шума в части здания, выступающей из плоскости крыши, можно регулировать с помощью соответствующей многослойной системы звукоизоляции; Ь) чем меньше будет выступающая поверхность и чем прочнее крепления, тем меньше уровень шума, воздействующего на внутреннее пространство.
Поглощение шумов в чердачном пространстве под кровлей обеспечивается за счет различной толщины.По материалам http://www.ssin.ru
- Для ответа в этой теме необходимо авторизоваться.