Takfysik

Som bygghölje utsätts taket för ett antal faktorer nära kopplade till processerna som äger rum både utanför byggnaden och inuti den. Dessa faktorer inkluderar särskilt:

• nederbörd;
• vind;
• solstrålning;
• temperaturvariationer;
• vattenånga som finns i byggnadens inomhusluft;
• kemiskt aggressiva ämnen i luften;
• insekter och mikroorganismernas vitala aktivitet;
• mekaniska belastningar.

Nederbörd

Funktionen att skydda byggnaden mot atmosfärisk nederbörd tilldelas takets översta element – taket. För att tappa regnvatten lutar takytan. Takets uppgift är inte att släppa in vatten i de underliggande skikten.

Mjuka takmaterial som bildar en kontinuerlig tätad matta på takytan (rulle och mastikmaterial, polymermembran) gör ett bra jobb med denna uppgift. Vid användning av andra material kan nederbörd med små taklutningar, särskilt i ogynnsamma väderförhållanden (regn eller snö, åtföljd av stark vind) tränga in under takbeläggningen. I sådana fall är ett ytterligare vattentätningsskikt anordnat under taket, vilket är den andra linjen för skydd mot atmosfärisk nederbörd..

En viktig uppgift är organiseringen av dräneringssystemet – internt eller externt.

Snö sätter en extra statisk belastning på taket (snöbelastning). Det kan vara ganska stort, så det måste beaktas när man beräknar den totala belastningen på takkonstruktionen. Denna belastning beror på takets lutning. I snöiga områden ökas vanligtvis lutningen så att snön inte blir kvar på taket. Samtidigt rekommenderas det att montera snöhållande element som inte tillåter snö att falla som ett snöskred, vilket därmed hotar förbipasserande hälsa, ofta deformerar byggnadens fasad och inaktiverar det yttre dräneringssystemet.

figur 1

Ett av de betydande problemen i snöiga områden är bildandet av is och istappar på taken. Is blir ofta en barriär som förhindrar att vatten tränger 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 sätt att bekämpa detta fenomen diskuteras i detalj i avsnittet Anti-isbildningssystem för tak.

Vind

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

fig. 2

Storleken på det resulterande negativa trycket som utövar en rivningsverkan på taket beror på många faktorer. Det mest ogynnsamma i detta avseende är vinden som blåser på byggnaden i en vinkel på 45⁰. Byggnadens takplan, som visar fördelningen av undertrycket vid vindriktningen 450, visas i fig. 3.

fig. 3

Vindens rivkraft kan vara tillräcklig för att skada taket (blåsbildning, rivning av delar av täcken etc.). Det ökar särskilt när trycket ökar inuti byggnaden (under takets botten) på grund av luftgenomträngning genom öppna dörrar och fönster från baksidan eller genom sprickor i strukturen. I detta fall bestäms vindens rivkraft av två komponenter: både negativt tryck över taket och positivt tryck inuti byggnaden. För att eliminera risken för skador på taket görs dess bas så tätt som möjligt (Fig. 4). Ytterligare mekanisk fästning av takmaterialet till basen görs ofta..

fig. 4

Parapets används för att minska undertrycket. Man bör dock tänka på att de inte bara kan minska utan också öka det negativa trycket. Om parapeterna är för låga, kan undertrycket vara ännu högre än utan dem..

Solstrålning

Olika takmaterial har olika känslighet för solstrålning. Så, till exempel, solstrålning har praktiskt taget ingen effekt på keramiska och cement-sand brickor, liksom på metalltak utan polymerbeläggningar appliceras på dem..

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

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

Solen strålar energi som kommer in i taket absorberas delvis av takmaterialen. Samtidigt kan takets övre lager värmas avsevärt (ibland upp till 100 ° C), vilket också påverkar deras beteende. Så till exempel, material baserade på bitumen mjukas 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 byggnadshölje arbetar taket i en ganska hård temperaturregim och upplever både rumsliga och temporära temperaturvariationer. Som regel har dess undre yta (tak) en temperatur nära rummet. Samtidigt varierar temperaturen på den yttre ytan inom ett ganska brett intervall – från mycket betydande negativa värden (på en vinter, frostig natt) till värden nära 100 0С (på en solig sommardag). Temperaturen på takets yttre yta kan samtidigt vara heterogen på grund av den ojämna solbelysningen i dess olika delar..

Men som du vet är alla material utsatta för termisk sträckning 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 motstånd mot värmelaster används också ett antal tekniska lösningar. Speciellt i platta tak läggs speciella deformationsnoder för att begränsa effekten av horisontella rörelser och överdriven inre påkänningar.

En allvarlig fara för nästan alla takmaterial (utom metallbeläggningar) representeras av ofta, 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 uppmärksam på en så viktig egenskap för takmaterial som vattenabsorption. Med hög vattenabsorption penetrerar och ackumuleras fukt vid positiva temperaturer i materialets porer, och vid negativa temperaturer fryser den och expanderar, deformerar materialets mycket struktur. Resultatet är en gradvis förstörelse av materialet, vilket leder till sprickbildning.

Taket ska inte bara vara motståndskraftigt mot betydande temperaturvariationer, utan också skydda byggnadens inre på ett tillförlitligt sätt mot dem, skydda det från kyla på vintern och mot värme på sommaren. Den termiska barriärens roll i takkonstruktionen hör till värmeisoleringsskiktet. För att värmeisoleringsmaterialet ska kunna utföra sin funktion måste det vara så torrt som möjligt. Med en ökning av fuktigheten på endast 5% är materialets värmeisoleringsförmåga nästan halverad.

Vattenånga

Vattenånga genereras ständigt i byggnadens inre som ett resultat av mänskliga aktiviteter (matlagning, tvätt, bad, tvätt av golv, etc.). Luftfuktigheten är särskilt hög i nybyggda eller renoverade byggnader. Vid processen med diffusion och konvektiv överföring stiger vattenånga och kyls ner till en temperatur under daggpunkten i taket (fig. 5). Mängden genererad fukt är desto högre, desto större är skillnaden i temperatur utanför och i byggnadens inre, därför på vintern ackumuleras fukt ganska intensivt i taket.

fig. 5

Fukt har en negativ effekt på både tak- och metallkonstruktioner. Med ett överskott börjar det dränera in i det inre och bildar läckor i taket. De mest obehagliga konsekvenserna är ansamling av fukt i det värmeisolerande materialet, vilket, som redan nämnts, kraftigt minskar dess värmeisolerande egenskaper..

En betydande barriär för att ånga tränger in i takutrymmet är en speciell film med låg ånggenomsläpplighet, som placeras i takkonstruktionen direkt under värmeisoleringen. Inget ångbarriärmaterial kan emellertid helt utesluta flödet av ånga från byggnadens insida in i taket. För att taket inte ska förlora sin värmeisolerande förmåga från år till år är det nödvändigt att all fukt som samlas i det värmeisolerande materialet på vintern ska gå ut på sommaren..

Denna uppgift löses med konstruktiva åtgärder. Speciellt för platta tak rekommenderas inte kontinuerlig utan partiell limning av takmaterial på basen..

Särskilda ventilationsgap är anordnade i lutade tak (Fig. 6). Som regel finns det två av dem – det övre gapet och det nedre. Genom det övre gapet (mellan taket och vattentätningen) avlägsnas atmosfärisk fukt som fångas under taket. Tack vare ventilation är treskonstruktioner (motgitter och svarv) ständigt ventilerade, vilket garanterar deras hållbarhet. Fukt avlägsnas genom det nedre ventilationsgapet som tränger in i isoleringen från det inre. Högkvalitetsarrangemang av ångspärr från insidan av sidan och närvaron av ett tillräckligt lägre ventilationsgap, utesluter tappning av takkonstruktionen.

fig 6

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

För att säkerställa god luftcirkulation erbjuder många företag som tillverkar takmaterial för upphöjda tak, som regel ett antal ventilationselement som ytterligare element: överhängsluftare, ångluftare, ventilationsgaller och för kaklade tak – speciella ventilationsplattor.

Det mest pålitliga skyddet mot vattenånga behövs särskilt i tak över rum med hög luftfuktighet: simbassänger, museer, datorrum, sjukhus, vissa industrilokaler etc. Ångskydd måste också ägnas särskild uppmärksamhet när man bygger i områden med extremt kallt klimat, även med normal luftfuktighet inomhus. När man analyserar miljöförhållandena och temperatur- och luftfuktighetsförhållandena i lokalerna kan man göra antaganden om möjligheten till fuktkondensation och dess ansamling, och genom att använda olika kombinationer av takkomponenter, försöka förhindra dessa fenomen.

Kemiskt aggressiva ämnen i luften

Som 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 material som är resistenta mot kemikalier som finns i luften för alla konstruktionselement i tak och särskilt för tak i sådana områden..

Vital aktivitet 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 laster

Takkonstruktionen måste motstå mekaniska belastningar, både konstant (statisk) – från påfyllnings- och monteringselement, och tillfällig – snö, från rörelse av människor och utrustning etc. Belastningar förknippade med eventuella rörelser mellan taket och byggnoderna är också tillfälliga..

Så för att taket på ett tillförlitligt sätt kan utföra sina funktioner och vara motståndskraftigt mot olika slags påverkningar (listade ovan), är det nödvändigt: för det första räcker det att beräkna lagerdelen korrekt; för det andra, hitta det bästa designalternativet; och slutligen, för det tredje, för att säkerställa en optimal kombination av byggmaterial.

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

fig. 7

• takmaterial, på vilket, vid behov, ett extra lager appliceras (förband, ballast, etc.);
• vattentätskikt (på sluttande tak) – isolerar dessutom takets inre lager från atmosfärisk fuktgenomträngning;
• värmeisolering – ger en relativt stabil lufttemperatur i lokalerna;
• ångbarriär – förhindrar att vattenånga tränger in från byggnadens insida in i takkonstruktionen;
• bas.

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

Behovet av vissa lager och deras placering beror på byggnadstypen och de effekter som det 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 draghållfasthet, tryck och skjuvstyrka; egenskaper hos ångpermeabilitet och fuktabsorption; åldrande egenskaper, inkl. ökad bräcklighet och förlust av termisk motstånd; elasticitet; brandmotstånd. Vikten av alla ovanstående tekniska egenskaper bestäms av varje specifikt fall.