Tetőfizika

Építési burkolatként a tető számos tényezőnek van kitéve, amelyek szorosan kapcsolódnak az épületen kívül és az épületben zajló folyamatokhoz. Ezek a tényezők magukban foglalják különösen:

• csapadék;
• szél;
• napsugárzás;
• hőmérséklet-ingadozások;
• az épület beltéri levegőjében lévő vízgőz;
• kémiailag agresszív anyagok a levegőben;
• rovarok és mikroorganizmusok életképessége;
• mechanikai terhelések.

Csapadék

Az épület légköri csapadékoktól való védelmének funkcióját a tető legfelső elemének – a tetőnek – kell hozzárendelni. Az esővíz elvezetéséhez a tetőfelület lejtős. A tető feladata nem az, hogy vizet engedjen az alatta lévő rétegekbe.

A puha tetőfedő anyagok, amelyek folytonos tömítésű szőnyeget képeznek a tető felületén (hengeres és mastikus anyagok, polimer membránok), jó munkát végeznek ezzel a feladattal. Más anyagok használata esetén a tetőfedés alatt kis tető lejtőjű légköri csapadék hatolhat be, különösen kedvezőtlen időjárási körülmények között (eső vagy hó, erős szél kíséretében). Ilyen esetekben egy további vízszigetelő réteget helyezünk el a tető alatt, amely a légköri csapadék elleni második védelmi vonal..

Fontos feladat a vízelvezető rendszer felépítése – belső vagy külső.

A hó további statikus terhet ró a tetőre (hóterhelés). Elég nagy lehet, ezért figyelembe kell venni a tetőszerkezet teljes terhelésének kiszámításakor. Ez a terhelés a tető lejtésétől függ. Havas területeken a lejtőt általában úgy növelik, hogy a hó ne maradjon a tetőn. Ugyanakkor a lejtős tetőkön ajánlatos olyan hómegtartó elemeket felszerelni, amelyek nem engedik a hónak lavinaként esni, ezáltal veszélyeztetik a járókelők egészségét, gyakran deformálják az épület homlokzatát és letiltják a külső vízelvezető rendszert..

1. ábra

A havas területeken az egyik jelentős probléma a jég és jégcsapok képződése a tetőkön. A jég gyakran akadálygá válik, amely megakadályozza a víz bejutását a csatornába, a tölcsérbe vagy egyszerűen a lefolyást. Nem hermetikus tetőfedés (fémtetők, minden típusú övsömör) használata esetén a víz behatolhat a tetőbe, szivárgásokat képezve. A jégképződés mechanizmusát és ennek a jelenségnek a leküzdésére szolgáló módszereket a tetők jegesedésgátló rendszerei című részben tárgyaljuk részletesebben..

Szél

A széláramok, amelyek úton akadnak egy épület formájában lévő akadálynak, áthidalják azt, ennek eredményeként az épület körül pozitív és negatív nyomás alakul ki (2. ábra).

2. ábra

A tetőre szakító hatású negatív nyomás nagysága sok tényezőtől függ. Ebben a tekintetben a legkedvezőtlenebb a szél fújása az épületre 45 szögben⁰. Az épület tetőtervét, amely a negatív nyomás eloszlását mutatja 450 széliránynál, a 2. ábrán mutatjuk be. 3.

3. ábra

A szél szakítóereje elegendő lehet a tető károsodásához (hólyagosodás, a burkolatok egy részének letépése stb.). Különösen akkor növekszik, ha az épület belsejében (a tető alja alatt) növekszik a nyomás, mivel a leengedett oldalról nyitott ajtók és ablakok átjutnak a levegőbe vagy az épület szerkezetének repedései miatt. Ebben az esetben a szél szakítóerejét két összetevő határozza meg: mind a tető feletti negatív nyomást, mind az épület belső pozitív nyomását. Ezért a tető károsodásának elkerülése érdekében az alapját a lehető legszorosabbá kell tenni (4. ábra). A tetőfedő anyagot általában mechanikusan rögzítik az alaphoz..

4. ábra

A negatív nyomás csökkentésére parapettákat használnak. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ezek nem csak csökkenthetik, hanem növelik a negatív nyomást is. Ha a mellvédek túl alacsonyak, akkor a negatív nyomás még magasabb is lehet, mint nélküle..

Napsugárzás

A különböző tetőfedő anyagok eltérő érzékenységgel bírnak a napsugárzás ellen. Tehát például a napsugárzás gyakorlatilag nincs hatással a kerámia és cement-homok burkolólapokra, valamint a fém tetőkre, amelyekre nem alkalmazzák a polimer bevonatot..

A bitumen alapú anyagok nagyon érzékenyek a napsugárzásra: az ultraibolya sugárzásnak való kitettség felgyorsítja az öregedési folyamatot. Ezért általában ásványi kötszer felső védőrétegük van. A modern anyagok öregedés elleni védelme érdekében a bitumenkészítménybe speciális adalékokat (módosítókat) vezetnek be.

Számos anyag az ultraibolya sugárzás hatására idővel elveszíti eredeti színét (elhalványul). Bizonyos típusú polimer bevonatú fémtetők különösen érzékenyek erre a sugárzásra..

A tetőre eső sugárzó energiát részben elnyelik a tetőfedő anyagok. Ugyanakkor a tető felső rétegei jelentősen felmelegedhetnek (néha 100 ° C-ig), ami szintén befolyásolja viselkedésüket. Tehát például a bitumen alapú anyagok elég magas hőmérsékleten lágyulnak és bizonyos esetekben elcsúszhatnak a lejtős tetőfelületektől. Hőérzékeny és fémes tetőfedő anyagok bizonyos típusú bevonatokkal. Ezért a déli régiókban való felhasználásra való tetőfedő anyag kiválasztásakor ügyeljen arra, hogy megfelelő hőállósággal rendelkezik..

Hőmérséklet-ingadozások

Építési burkolatként a tető meglehetősen szélsőséges hőmérsékleti viszonyok között működik, mind a térbeli, mind az időbeli hőmérséklet-ingadozásokkal szemben. Alsó felületének (mennyezetének) hőmérséklete megközelíti a szoba hőmérsékletét. Ugyanakkor a külső felület hőmérséklete meglehetősen széles tartományban mozog – a nagyon jelentős negatív értékektől (télen, fagyos éjszaka) a 100 0 ° -hoz közeli értékekig (nyáron, napos napon). A tető külső felületének hőmérséklete ugyanakkor heterogén lehet, mivel annak különböző részei megvilágítják a napot..

De, amint tudod, minden anyag hőhatásnak és nyomásnak van kitéve bizonyos fokig. Ezért a deformáció és a pusztulás elkerülése érdekében nagyon fontos, hogy az egy szerkezetben működő anyagok hasonló hőtágulási együtthatókkal rendelkezzenek. A tető hőterheléssel szembeni ellenálló képességének növelése érdekében számos technikai megoldást is alkalmaznak. Különösen sík tetőkben a vízszintes mozgások és a túlzott belső feszültségek hatásainak korlátozása érdekében speciális deformációs csomópontokat helyeznek el.

Szinte minden tetőfedő anyagot (a fémbevonatok kivételével) komoly veszélyt jelent a gyakori, néha napi hőmérsékleti plusz-mínusz csökkenés. Ez általában enyhe és nedves télű területeken fordul elő. Ezért az ilyen éghajlati zónákban különös figyelmet kell fordítani a tetőfedő anyagok olyan fontos tulajdonságaira, mint a víz abszorpciója. Magas vízfelvétel mellett a nedvesség pozitív hőmérsékleten behatol és felhalmozódik az anyag pórusaiba, negatív hőmérsékleten lefagy, és tágulva deformálja az anyag szerkezetét. Ennek eredményeként az anyag fokozatosan megsemmisül, ami repedések kialakulásához vezet.

A tetőnek nemcsak ellen kell állnia a jelentős hőmérsékleti ingadozásoknak, hanem megbízhatóan meg kell védenie az épület belsejét is tőlük, megvédeni télen a hidegtől és a nyáron a hőtől. A hőszigetelés szerepe a tetőszerkezetben a hőszigetelő réteghez tartozik. Annak érdekében, hogy a hőszigetelő anyag elláthassa funkcióját, a lehető legszárazabbnak kell lennie. Csak 5% -os páratartalom-növekedéssel az anyag hőszigetelő képessége majdnem felére csökkent.

Vízpára

Az épület belsejében állandóan vízgőz képződik emberi tevékenységek (főzés, mosás, fürdés, padló mosása stb.) Eredményeként. A páratartalom különösen magas az újonnan épített vagy felújított épületekben. A diffúzió és a konvektív átadás során a vízgőz megemelkedik, és a harmatpont alatti hőmérsékletre hűtve kondenzálódik a tető alatti térben (5. ábra). A keletkező nedvesség mennyisége minél nagyobb, annál nagyobb a hőmérsékleti különbség az épületen belül és belül, ezért télen a nedvesség elég intenzíven halmozódik fel a tető alatti térben.

5. ábra

A nedvesség hátrányosan érinti mind a fa, mind a fém tetőszerkezeteket. A felesleggel a belsejébe folyik, és szivárgásokat képez a mennyezeten. A leg kellemetlenebb következmények a nedvesség felhalmozódása a hőszigetelő anyagban, amely – mint már említettük – élesen csökkenti annak hőszigetelő tulajdonságait..

A tető alatti helyiségbe történő gőz behatolásának jelentős akadálya az alacsony páraáteresztő képességű speciális film, amelyet közvetlenül a hőszigetelés alá helyeznek a tetőszerkezetbe. Egyetlen gőzálló anyag azonban nem képes teljesen kizárni a gőz áramlását az épület belsejéből a tető alatti térbe. Ezért annak érdekében, hogy a tető ne veszítse el hőszigetelő képességét évről évre, a télen a hőszigetelő anyagban felhalmozódó összes nedvességnek nyáron kell lennie..

Ezt a feladatot konstruktív intézkedésekkel oldják meg. Különösen sík tetők esetén nem a folyamatos, hanem a tetőfedő anyagok részleges ragasztása ajánlott.

Különleges szellőzőréseket helyeznek el a ferde tetőkben (6. ábra). Általában kettő közülük van – a felső és az alsó rés. A felső résen keresztül (a tetőfedés és a vízszigetelés között) eltávolítják a tetőfedés alá beragadt légköri nedvességet. A szellőzésnek köszönhetően a faszerkezeteket (rácsos és rácsos) folyamatosan szellőzik, ami biztosítja azok tartósságát. Az alsó szellőzőnyíláson keresztül a nedvesség eltávolodik, és behatol a belső szigetelésbe. A gőzgát magas színvonalú elrendezése a belső oldalról és megfelelő alsó szellőzőnyílás megléte kizárja a tetőszerkezet vízbejutását.

6. ábra

Vegye figyelembe, hogy ha lélegző membránokat használnak vízszigetelő anyagként, nincs szükség alsó szellőzőrésre..

A jó légáramlás biztosítása érdekében sok olyan cég, amely tetőfedő anyagokat gyárt lejtős tetőkhöz, általában számos szellőztető elemet kínál kiegészítő elemekként: túlnyúló levegőztetőket, gerinc-levegőztetőket, szellőzőrácsot, és cseréptetőhöz – speciális szellőzőlapokat.

A vízgőz elleni legmegbízhatóbb védelemre különösen a magas páratartalmú helyiségek tetejein van szükség: uszodák, múzeumok, számítógépes helyiségek, kórházak, egyes ipari helyiségek stb. A gőzvédelemre különös figyelmet kell fordítani, amikor rendkívül hideg éghajlattal rendelkező területeken építik be, még normál beltéri páratartalom esetén is. A helyiség környezeti, hőmérsékleti és páratartalmú körülményeinek elemzésekor feltételezéseket lehet tenni a páralecsapódás és felhalmozódásának lehetőségéről, és a tetőelemek különféle kombinációinak felhasználásával meg kell akadályozni ezeket a jelenségeket.

Vegyileg agresszív anyagok a levegőben

Általános szabály, hogy a nagyvárosokban vagy a nagyvállalatok közelében a légkörben meglehetősen magas a kémiailag agresszív anyagok koncentrációja, például a hidrogén-szulfid és a szén-dioxid. Ezért a tetők minden szerkezeti elemére, különös tekintettel az ilyen tetőkre, a levegőben lévő vegyszerekkel szemben ellenálló anyagokat kell használni..

Rovarok és mikroorganizmusok életerős aktivitása

Különböző rovarok és mikroorganizmusok jelentős károkat okozhatnak a tetőszerkezetben, különösen a fa elemekben. A magas páratartalom különösen kedvező környezet az életükhöz. A faszerkezetek védelme érdekében speciális impregnálást alkalmaznak, amelyek megvédik az anyagot a mikroorganizmusoktól.

Mechanikai terhelések

A tetőszerkezetnek ellenállnia kell mind állandó (statikus) mechanikai terheléseknek – a töltő- és szerelési elemekből, mind az ideiglenes – hónak, az emberek és a felszerelés mozgásának stb. A tető és az épület csomópontjai közötti lehetséges mozgásokkal járó terhek szintén ideiglenesek..

Tehát ahhoz, hogy a tető megbízhatóan elvégezze funkcióit, és ellenálljon a különféle (fent felsorolt) hatásoknak, elengedhetetlen: először is elegendő a csapágyrész helyes kiszámítása; másodszor, keresse meg a legjobb tervezési lehetőséget; és végül, harmadszor, az építőanyagok optimális kombinációjának biztosítása.

Mindezekből következik, hogy a tetőszerkezetben a következő fő rétegek lehetnek (7. ábra):

7. ábra

• tetőfedő anyag, amelyre szükség esetén egy további réteget felhordnak (kötszer, ballaszt stb.);
• vízszigetelő réteg (lejtős tetőkön) – ezenkívül szigeteli a tető belső rétegeit a légköri nedvesség behatolásától;
• hőszigetelés – meglehetősen stabil léghőmérsékletet biztosít a helyiségben;
• gőzgát – megakadályozza a vízgőz behatolását az épület belsejéből a tetőszerkezetbe;
• bázis.

A tető szerkezetét biztosítani kell a szabad levegőáramlás (szellőzés) intézkedéseivel..

Bizonyos rétegek igénye és elhelyezkedése az épület típusától és annak hatásaitól függ, amelyek ki vannak téve. A választás során figyelembe kell venni a felhasznált anyagok műszaki jellemzőit is: a hőtágulási és a kompressziós együtthatók; maximális szakító-, nyomó- és nyírószilárdság; a gőzáteresztő képesség és a nedvesség abszorpció jellemzői; öregedési jellemzők, beleértve megnövekedett törékenység és hőveszteség csökkenése; rugalmasság; tűzállóság. A fenti műszaki jellemzők fontosságát az egyes esetek határozzák meg.