Jumta Fizika

Jumta Fizika
Jumta Fizika
Anonim

Jumts kā ēkas aploksne ir pakļauts vairākiem faktoriem, kas ir cieši saistīti ar procesiem, kas notiek gan ārpus ēkas, gan tās iekšienē. Šie faktori jo īpaši ietver:

  • nokrišņi;
  • vējš;
  • saules radiācija;
  • temperatūras svārstības;
  • ūdens tvaiki, kas atrodas ēkas iekštelpu gaisā;
  • ķīmiski agresīvas vielas gaisā;
  • kukaiņu un mikroorganismu vitālā aktivitāte;
  • mehāniskās slodzes.

Nokrišņi

Ēkas aizsardzības funkcija no atmosfēras nokrišņiem tiek piešķirta jumta augšējam elementam - jumtam. Lai novadītu lietus ūdeni, jumta virsma ir slīpa. Jumta uzdevums nav ielaist ūdeni apakšējos slāņos.

Mīksti jumta materiāli, kas uz jumta virsmas veido nepārtrauktu noslēgtu paklāju (ruļļu un mastikas materiāli, polimēru membrānas), veic šo darbu. Lietojot citus materiālus, nokrišņi nelielās jumta nogāzēs, īpaši nelabvēlīgos laika apstākļos (lietus vai sniegs, ko papildina stiprs vējš), var iekļūt zem jumta seguma. Šādos gadījumos zem jumta ir izvietots papildu hidroizolācijas slānis, kas ir otrā aizsardzības līnija pret atmosfēras nokrišņiem.

Svarīgs uzdevums ir drenāžas sistēmas organizēšana - iekšēja vai ārēja.

Sniegs uz jumta rada papildu statisku slodzi (sniega slodze). Tas var būt diezgan liels, tāpēc tas jāņem vērā, aprēķinot jumta konstrukcijas kopējo slodzi. Šī slodze ir atkarīga no jumta slīpuma. Sniegotās vietās slīpums parasti tiek palielināts, lai sniegs neuzkavētos uz jumta. Tajā pašā laikā uz slīpajiem jumtiem ieteicams uzstādīt sniegu uzturošus elementus, kas neļauj sniegam nokrist kā lavīnai, tādējādi apdraudot garāmgājēju veselību, bieži deformējot ēkas fasādi un atspējojot ārējo kanalizācijas sistēmu.

Image
Image

1. attēls

Viena no būtiskām problēmām sniegotajos apgabalos ir ledus un lāsteku veidošanās uz jumtiem. Ledus bieži kļūst par barjeru, kas neļauj ūdenim iekļūt notekcaurulē, ūdens piltuvē vai vienkārši plūst lejup. Lietojot nehermētisku jumta segumu (metāla jumti, visa veida jostas roze), ūdens var iekļūt jumtā un veidot noplūdes. Ledus veidošanās mehānisms un šīs parādības apkarošanas metodes ir detalizēti aplūkotas sadaļā Jumta apledojuma sistēmas.

Vējš

Vēja plūsmas, ceļā sastopot šķērsli ēkas veidā, apiet to, kā rezultātā ap ēku veidojas pozitīva un negatīva spiediena zonas (2. attēls).

Image
Image

2. attēls

Iegūtā negatīvā spiediena, kas uz jumtu plīsīs, lielums ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Šajā ziņā visnelabvēlīgākais ir vējš, kas pūš uz ēku 45 0 leņķī. Ēkas jumta plāns, kas parāda negatīvā spiediena sadalījumu vēja virzienā 450, parādīts attēlā. 3.

Image
Image

3. attēls

Vēja plīsuma spēks var būt pietiekams, lai sabojātu jumtu (pūslīšu veidošanās, daļu segumu noraušana utt.). Tas jo īpaši palielinās, ja spiediens palielinās ēkas iekšpusē (zem jumta pamatnes), pateicoties gaisa iekļūšanai caur atvērtajām durvīm un logiem no pretvēja puses vai konstrukcijas plaisām. Šajā gadījumā vēja plīsuma spēku nosaka divas sastāvdaļas: gan negatīvs spiediens virs jumta, gan pozitīvs spiediens ēkas iekšpusē. Tāpēc, lai novērstu jumta bojājumu risku, tā pamatne ir izgatavota pēc iespējas ciešāka (4. attēls). Bieži tiek veikta jumta materiāla papildu mehāniska piestiprināšana pie pamatnes.

Image
Image

4. attēls

Parapetus izmanto, lai samazinātu negatīvo spiedienu. Tomēr jāpatur prātā, ka tie var ne tikai samazināties, bet arī palielināt negatīvo spiedienu. Ja parapeti ir par zemu, negatīvais spiediens var būt pat lielāks nekā bez tiem.

Saules radiācija

Dažādiem jumta materiāliem ir atšķirīga jutība pret saules starojumu. Piemēram, saules starojums praktiski neietekmē keramikas un cementa-smilšu flīzes, kā arī metāla jumtus bez polimēru pārklājumiem.

Uz bitumena bāzes materiāli ir ļoti jutīgi pret saules starojumu: ultravioletā starojuma iedarbība paātrina novecošanās procesu. Tāpēc viņiem parasti ir augšējais minerālvielu pārsēju aizsargslānis. Lai pasargātu mūsdienu materiālus no novecošanas, bitumena sastāvā tiek ieviestas īpašas piedevas (modifikatori).

Vairāki materiāli ultravioletā starojuma ietekmē laika gaitā zaudē sākotnējo krāsu (izbalē). Metāla jumti ar dažiem polimēru pārklājumu veidiem ir īpaši jutīgi pret šo starojumu.

Saules starojuma enerģiju, kas nonāk jumtā, daļēji absorbē jumta materiāli. Tajā pašā laikā jumta augšējos slāņus var ievērojami uzsildīt (dažreiz līdz 100 ° C), kas arī ietekmē viņu uzvedību. Tā, piemēram, materiāli, kuru pamatā ir bitumens, pietiekami augstā temperatūrā mīkstina un dažos gadījumos var slīdēt no slīpām jumta virsmām. Karstumjutīgi un metāla jumta materiāli ar dažu veidu pārklājumiem. Tāpēc, izvēloties jumta materiālu lietošanai dienvidu reģionos, jums jāpārliecinās, vai tam ir pietiekama siltumizturība.

Temperatūras svārstības

Kā ēkas aploksne jumts darbojas diezgan smagā temperatūras režīmā, piedzīvojot gan telpiskās, gan laika temperatūras svārstības. Parasti tā apakšējās virsmas (griestu) temperatūra ir tuvu istabas temperatūrai. Tajā pašā laikā ārējās virsmas temperatūra mainās diezgan plašā diapazonā - no ļoti nozīmīgām negatīvām vērtībām (ziemas, sala naktī) līdz vērtībām, kas tuvu 100 0С (vasaras, saulainā dienā). Tajā pašā laikā jumta ārējās virsmas temperatūra var būt nevienmērīga dažādu to nevienmērīgā saules apgaismojuma dēļ.

Bet, kā jūs zināt, visi materiāli tiek pakļauti termiskai stiepšanai un saspiešanai vienā vai otrā pakāpē. Tāpēc, lai izvairītos no deformācijas un iznīcināšanas, ir ļoti svarīgi, lai materiāliem, kas darbojas vienā struktūrā, būtu līdzīgi siltuma izplešanās koeficienti. Lai palielinātu jumta izturību pret termiskām slodzēm, tiek izmantoti arī vairāki tehniski risinājumi. Jo īpaši plakanajos jumtos, lai ierobežotu horizontālo kustību un pārmērīgu iekšējo spriegumu ietekmi, tiek uzlikti īpaši deformācijas mezgli.

Nopietnas briesmas gandrīz visiem jumta materiāliem (izņemot metāla pārklājumus) ir raksturīgas biežām, dažkārt ikdienas temperatūras pazemināšanās no plus līdz mīnus. Tas mēdz notikt apgabalos ar vieglu un mitru ziemu. Tāpēc šādās klimatiskajās zonās ir jāpievērš īpaša uzmanība tādai svarīgai jumta materiālu īpašībai kā ūdens absorbcija. Ar augstu ūdens absorbciju mitrums pozitīvās temperatūrās iekļūst un uzkrājas materiāla porās, un negatīvā temperatūrā tas sasalst un, paplašinoties, deformē pašu materiāla struktūru. Rezultāts ir pakāpeniska materiāla iznīcināšana, kas noved pie plaisu veidošanās.

Jumtam vajadzētu būt ne tikai izturīgam pret ievērojamām temperatūras svārstībām, bet arī droši aizsargāt ēkas interjeru no tiem, ziemā pasargājot to no aukstuma un vasarā no karstuma. Termiskās barjeras loma jumta konstrukcijā pieder siltumizolācijas slānim. Lai siltumizolācijas materiāls varētu veikt savu funkciju, tam jābūt pēc iespējas sausākam. Palielinot mitrumu tikai par 5%, materiāla siltumizolācijas spēja ir gandrīz uz pusi samazināta.

Ūdens tvaiki

Cilvēka darbības rezultātā (ēdiena gatavošana, mazgāšana, mazgāšanās, grīdu mazgāšana utt.) Ēkas interjerā pastāvīgi rodas ūdens tvaiki. Mitrums ir īpaši augsts jaunuzceltās vai atjaunotās ēkās. Difūzijas un konvekcijas pārneses procesā ūdens tvaiki paceļas uz augšu un pēc atdzesēšanas līdz temperatūrai zem rasas punkta kondensējas zem jumta esošajā telpā (5. attēls). Radītā mitruma daudzums ir lielāks, jo lielāka ir temperatūras starpība ārpus ēkas un iekšpusē, tāpēc ziemā zem jumta esošajā telpā mitrums uzkrājas diezgan intensīvi.

Image
Image

5. attēls

Mitrums nelabvēlīgi ietekmē gan koka, gan metāla jumta konstrukcijas. Pārmērīgi tas sāk aizplūst interjerā, veidojot noplūdes uz griestiem. Visnepatīkamākās sekas ir mitruma uzkrāšanās siltumizolācijas materiālā, kas, kā jau minēts, strauji samazina tā siltumizolācijas īpašības.

Būtisks šķērslis tvaika iekļūšanai zem jumta esošajā telpā ir īpaša plēve ar zemu tvaiku caurlaidību, kas tiek novietota jumta konstrukcijā tieši zem siltumizolācijas. Tomēr neviens tvaika barjeras materiāls nespēj pilnībā izslēgt tvaika plūsmu no ēkas iekšpuses zem jumta esošajā telpā. Tāpēc, lai jumts gadu no gada nezaudētu siltumizolācijas spējas, ir nepieciešams, lai viss mitrums, kas ziemā uzkrājas siltumizolācijas materiālā, vasarā ietu ārā.

Šis uzdevums tiek atrisināts ar konstruktīviem pasākumiem. Jo īpaši attiecībā uz plakaniem jumtiem ieteicams nevis nepārtraukti, bet daļēji jumta materiālu līmēšanu pie pamatnes.

Speciālie ventilācijas spraugas ir sakārtotas slīpajos jumtos (6. attēls). Parasti tie ir divi - augšējā un apakšējā sprauga. Caur augšējo spraugu (starp jumta segumu un hidroizolāciju) tiek noņemts atmosfēras mitrums, kas iesprostots zem jumta seguma. Pateicoties ventilācijai, koka konstrukcijas (pretrežģis un latojums) tiek pastāvīgi vēdinātas, kas nodrošina to izturību. Mitrums tiek noņemts caur apakšējo ventilācijas spraugu, kas iekļūst izolācijā no interjera. Augstas kvalitātes tvaika barjeras izvietojums no interjera sāniem un pietiekamas zemākas ventilācijas spraugas klātbūtne izslēdz jumta konstrukcijas pārmērīgu piesūkšanos.

Image
Image

6. attēls

Ņemiet vērā, ka, ja elpojošās membrānas tiek izmantotas kā hidroizolācijas materiāli, nav nepieciešama zemāka ventilācijas sprauga.

Lai nodrošinātu labu gaisa cirkulāciju, daudzi uzņēmumi, kas ražo jumta materiālus slīpajiem jumtiem, kā papildelementus parasti piedāvā vairākus ventilācijas elementus: pārkares aeratorus, kores aeratorus, ventilācijas restes, bet dakstiņu jumtiem - īpašas ventilācijas flīzes.

Visuzticamākā aizsardzība pret ūdens tvaikiem ir īpaši nepieciešama jumtos virs telpām ar augstu mitruma līmeni: peldbaseinos, muzejos, datoru telpās, slimnīcās, dažās rūpniecības telpās utt. Īpaša uzmanība jāpievērš arī tvaika aizsardzībai, būvējot teritorijās ar ārkārtīgi aukstu klimatu pat normālā gaisa mitrumā telpās. Analizējot vides apstākļus un temperatūras un mitruma apstākļus telpu iekšienē, var izdarīt pieņēmumus par mitruma kondensācijas iespēju un tā uzkrāšanos un, izmantojot dažādas jumta sastāvdaļu kombinācijas, mēģināt novērst šīs parādības.

Ķīmiski agresīvas vielas gaisā

Parasti lielās pilsētās vai netālu no lieliem uzņēmumiem atmosfērā ir diezgan augsta ķīmiski agresīvu vielu, piemēram, sērūdeņraža un oglekļa dioksīda, koncentrācija. Tāpēc visiem jumtu konstrukcijas elementiem un jo īpaši jumtiem šādās vietās ir jāizmanto materiāli, kas izturīgi pret gaisā esošajām ķīmiskajām vielām.

Kukaiņu un mikroorganismu vitālā aktivitāte

Dažādi kukaiņi un mikroorganismi var nodarīt ievērojamus zaudējumus jumta konstrukcijai, it īpaši koka elementiem. Augsts mitrums ir īpaši labvēlīga vide viņu dzīvībai. Lai aizsargātu koka konstrukcijas, tiek izmantotas īpašas impregnēšanas, kas aizsargā materiālu no mikroorganismiem.

Mehāniskās slodzes

Jumta konstrukcijai jābūt izturīgai pret mehāniskām slodzēm, gan pastāvīgām (statiskām) - no uzpildes un uzstādīšanas elementiem, gan īslaicīgām - sniegam, no cilvēku un aprīkojuma pārvietošanās utt. Arī slodzes, kas saistītas ar iespējamām kustībām starp jumtu un ēkas daļām, ir īslaicīgas.

Tātad, lai jumts varētu droši veikt savas funkcijas un būtu izturīgs pret dažāda veida ietekmēm (uzskaitītas iepriekš), ir nepieciešams: pirmkārt, pietiek ar to, lai pareizi aprēķinātu gultņu daļu; otrkārt, atrodiet labāko dizaina variantu; un, visbeidzot, treškārt, lai nodrošinātu optimālu būvmateriālu kombināciju.

No visa teiktā izriet, ka jumta konstrukcijā var būt šādi galvenie slāņi (7. attēls):

Image
Image

7. attēls

  • jumta seguma materiāls, uz kura, ja nepieciešams, tiek uzklāts papildu slānis (pārsējs, balasts utt.);
  • hidroizolācijas slānis (uz slīpiem jumtiem) - papildus izolē jumta iekšējos slāņus no atmosfēras mitruma iekļūšanas;
  • siltumizolācija - nodrošina diezgan stabilu gaisa temperatūru telpās;
  • tvaika barjera - novērš ūdens tvaiku iekļūšanu no ēkas iekšpuses jumta konstrukcijā;
  • bāze.

Jumta konstrukcijai jānodrošina pasākumi brīvai gaisa cirkulācijai (ventilācijai).

Nepieciešamība pēc noteiktiem slāņiem un to atrašanās vieta ir atkarīga no ēkas veida un ietekmes, kurai tā tiks pakļauta. Izvēloties, jāņem vērā arī izmantoto materiālu tehniskās īpašības: siltuma izplešanās un saspiešanas koeficienti; galīgā stiepes, spiedes un bīdes izturība; tvaiku caurlaidības un mitruma absorbcijas īpašības; novecošanās īpašības, t.sk. paaugstināta trauslums un siltuma pretestības zudums; elastība; ugunsizturība. Visu iepriekš uzskaitīto tehnisko īpašību nozīmi nosaka katrs konkrētais gadījums.

Ieteicams: