Fizika krova

Kao ovojnica zgrade krov je izložen brojnim čimbenicima usko povezanim s procesima koji se odvijaju i izvan zgrade i unutar nje. Ti čimbenici uključuju posebno:

• taloženje;
• vjetar;
• solarno zračenje;
• promjene temperature;
• vodena para koja se nalazi u zraku u zatvorenom prostoru zgrade;
• kemijski agresivne tvari u zraku;
• vitalna aktivnost insekata i mikroorganizama;
• mehanička opterećenja.

Taloženje

Funkcija zaštite zgrade od atmosferskih oborina dodijeljena je najvišem elementu krova – krovu. Za odvodnju oborinskih voda krovna površina je nagnuta. Zadaća krova nije propuštanje vode u podložne slojeve.

Mekani krovni materijali koji tvore kontinuirano zatvoreni tepih na krovnoj površini (valjkasti i mastikalni materijali, polimerne membrane) dobro rade ovaj zadatak. Kada koristite druge materijale, atmosferske oborine s malim nagibima krova, posebno u nepovoljnim vremenskim uvjetima (kiša ili snijeg, praćeni jakim vjetrovima) mogu prodirati pod krovni pokrov. U takvim je slučajevima ispod krova postavljen dodatni hidroizolacijski sloj, što je druga linija zaštite od atmosferskih oborina..

Važan zadatak je organizacija odvodnog sustava – unutarnjeg ili vanjskog.

Snijeg stavlja dodatno statičko opterećenje na krov (opterećenje snijega). Može biti prilično velika, pa se mora uzeti u obzir prilikom izračuna ukupnog opterećenja na krovnoj konstrukciji. To opterećenje ovisi o nagibu krova. U snježnim područjima nagib se obično povećava tako da se snijeg ne zadržava na krovu. Istodobno, na nagnute krovove preporučljivo je ugraditi elemente za zadržavanje snijega koji ne dopuštaju da snijeg padne kao lavina, te na taj način prijeti zdravlju prolaznika, često deformirajući fasadu zgrade i onemogućujući vanjski sustav odvodnje.

Sl. 1

Jedan od značajnih problema u snježnim područjima je stvaranje leda i ledene kože na krovovima. Led često postaje prepreka koja sprečava da voda uđe u oluk, vodeni tok ili jednostavno teče dolje. Kada koristite nehermetički krov (metalni krovovi, sve vrste crijepa), voda može probiti kroz krov, stvarajući propuste. Mehanizam formiranja leda i metode borbe protiv ovog fenomena detaljno su obrađene u odjeljku Sustavi protiv zaleđivanja na krovovima..

Vjetar

Vjetrovni tokovi, susrećući prepreku u obliku zgrade na putu, zaobilazeći je, kao rezultat, oko zgrade se formiraju područja pozitivnog i negativnog pritiska (Sl. 2).

sl. 2

Veličina rezultirajućeg negativnog pritiska na krov ovisi o mnogim čimbenicima. Najnepovoljniji u tom pogledu je vjetar koji puše na zgradu pod kutom 45⁰. Plan krova zgrade, koji prikazuje raspodjelu negativnog tlaka u smjeru vjetra od 450, prikazan je na Sl. 3.

sl. 3

Snaga vjetra može biti dovoljna da ošteti krov (stvaranje mjehura, kidanje dijela obloga itd.). Posebno se povećava kada se tlak povećava unutar zgrade (ispod dna krova) zbog prodiranja zraka kroz otvorena vrata i prozore s leve strane ili kroz pukotine u strukturi. U ovom slučaju sila suza vjetra određena je od dvije komponente: negativnog tlaka iznad krova i pozitivnog tlaka unutar zgrade. Stoga, kako bi se eliminirao rizik od oštećenja krova, njegova je baza napravljena što je moguće čvršće (Sl. 4). Često se vrši dodatno mehaničko pričvršćivanje krovnog materijala na podlogu..

sl. 4

Parapeti se koriste za smanjenje negativnog tlaka. Međutim, treba imati na umu da oni mogu ne samo smanjiti, već i povećati negativan pritisak. Ako su parapeti preniski, negativni tlak može biti i veći nego bez njih..

Solarno zračenje

Različiti krovni materijali imaju različitu osjetljivost na sunčevo zračenje. Tako, na primjer, sunčevo zračenje praktički nema utjecaja na keramičke i cementno-pijeske pločice, kao i na metalne krovove bez nanesenih polimernih premaza..

Materijali na bazi bitumena vrlo su osjetljivi na sunčevo zračenje: izlaganje ultraljubičastom zračenju ubrzava proces starenja. Stoga, u pravilu, imaju gornji zaštitni sloj mineralnog preliva. Da bi se moderni materijali zaštitili od starenja, u bitumenski sastav uvode se posebni aditivi (modifikatori).

Brojni materijali, pod utjecajem ultraljubičastoga zračenja, s vremenom gube svoju izvornu boju (blijede). Metalni krovovi s nekim vrstama polimernih obloga posebno su osjetljivi na ovo zračenje..

Sunčeva zračenja, padajući na krov, djelomično se apsorbira u krovne materijale. Istodobno se gornji slojevi krova mogu značajno zagrijati (ponekad i do 100 ° C), što također utječe na njihovo ponašanje. Tako, na primjer, materijali na bazi bitumena omekšavaju pri dovoljno visokim temperaturama i u nekim slučajevima mogu se skliznuti s nagnutih krovnih površina. Metalni krovni materijali s nekim vrstama obloga također su osjetljivi na toplinu. Stoga, prilikom odabira krovnog materijala za uporabu u južnim krajevima, trebate osigurati da ima dovoljnu otpornost na toplinu..

Promjene temperature

Kao omotač zgrade krov djeluje u prilično teškom temperaturnom režimu, doživljavajući i prostorne i vremenske razlike u temperaturi. U pravilu, njegova donja površina (strop) ima temperaturu blizu one u sobi. Istodobno, temperatura vanjske površine varira u prilično širokom rasponu – od vrlo značajnih negativnih vrijednosti (zimi, mračne noći) do vrijednosti blizu 100 0S (ljetni, sunčani dan). Temperatura vanjske površine krova, istodobno, može biti raznolika zbog nejednakog osvjetljenja različitih dijelova sunca.

Ali, kao što znate, svi materijali podložni su toplinskom rastezanju i stiskanju u jednom ili drugom stupnju. Stoga je, kako bi se izbjegla deformacija i uništavanje, vrlo važno da materijali koji rade u jednoj strukturi imaju slične koeficijente toplinske ekspanzije. Za povećanje otpornosti krova na toplotna opterećenja koriste se i brojna tehnička rješenja. Konkretno, u ravnim krovovima, radi ograničavanja učinka horizontalnih pokreta i prekomjernih unutarnjih naprezanja, postavljaju se posebni čvorovi za deformaciju.

Ozbiljnu opasnost za gotovo sve krovne materijale (osim metalnih obloga) predstavljaju česti, ponekad dnevni pad temperature od plus do minus. To se obično događa u područjima sa blagim i vlažnim zimama. Stoga je u takvim klimatskim zonama potrebno obratiti veliku pozornost na tako važnu karakteristiku krovnih materijala kao što je apsorpcija vode. S velikom apsorpcijom vode, vlaga na pozitivnim temperaturama prodire i nakuplja se u porama materijala, a na negativnim temperaturama smrzava se i, šireći se, deformira samu strukturu materijala. Rezultat je progresivno uništavanje materijala, što dovodi do stvaranja pukotina.

Krov ne treba biti samo otporan na značajne temperaturne razlike, već i pouzdano zaštititi unutrašnjost zgrade od njih, štiteći je od hladnoće zimi i od vrućine ljeti. Uloga toplinske barijere u krovnoj konstrukciji pripada izolacijskom sloju. Da bi toplinski izolacijski materijal mogao obavljati svoju funkciju, mora biti što je moguće suhiji. S povećanjem vlažnosti od samo 5%, kapacitet toplinske izolacije materijala gotovo je prepolovljen.

Vodena para

Vodena para se stalno stvara u unutrašnjosti zgrade kao rezultat ljudskih aktivnosti (kuhanje, pranje, kupanje, pranje poda itd.). Vlaga je posebno visoka u novoizgrađenim ili obnovljenim zgradama. Tijekom difuzijskog i konvekcijskog prijenosa vodena para raste i, hladeći se do temperature ispod točke rosišta, kondenzira se u prostoru ispod krova (Sl. 5). Kolika je generirana vlaga što je veća, to je veća razlika u temperaturama izvan i unutar zgrade, pa se zimi vlaga prilično intenzivno akumulira u prostoru pod krovom..

sl. 5

Vlaga negativno utječe na drvene i metalne krovne konstrukcije. Uz višak, počinje se odvoditi u unutrašnjost, tvoreći pukotine na stropu. Najneugodnije posljedice su nakupljanje vlage u toplinski izolacijskom materijalu, što, kao što je već spomenuto, oštro smanjuje njegova toplinski izolacijska svojstva..

Značajna prepreka prodiranju pare u prostor pod krovom je poseban film s niskom propusnošću pare, koji se postavlja izravno ispod toplinske izolacije u krovnoj konstrukciji. Međutim, niti jedan materijal za zaštitu od pare ne može u potpunosti isključiti protok pare iz unutrašnjosti zgrade u prostor ispod krova. Stoga, da krov iz godine u godinu ne izgubi toplinsko-izolacijsku sposobnost, potrebno je da sva vlaga koja se akumulira u toplinski izolacijskom materijalu zimi izlazi ljeti vani..

Taj se zadatak rješava konstruktivnim mjerama. Konkretno, za ravne krovove ne preporučuje se kontinuirano, već djelomično lijepljenje krovnih materijala na podlogu.

Posebni otvori za ventilaciju raspoređeni su u nagibnim krovovima (Sl. 6). U pravilu postoje dva od njih – gornji jaz i donji. Kroz gornji razmak (između krovne i hidroizolacije) uklanja se atmosferska vlaga zarobljena ispod krovnog pokrivača. Zahvaljujući ventilaciji, drvene konstrukcije (kontra rešetke i letvice) stalno se ventiliraju, što osigurava njihovu trajnost. Donji ventilacijski otvor uklanja vlagu koja prodire u izolaciju iz unutrašnjosti. Visokokvalitetni raspored zaštitne pare sa strane u unutrašnjosti i postojanje dovoljnog nižeg ventilacijskog jaza, isključuju zamrzavanje krovne konstrukcije.

sl. 6

Imajte na umu da kad se propusne membrane upotrebljavaju kao hidroizolacijski materijali, nije potreban niži ventilacijski jaz..

Kako bi se osigurala dobra cirkulacija zraka, mnoge tvrtke koje proizvode krovne materijale za popločane krovove, u pravilu nude niz ventilacijskih elemenata kao dodatne elemente: viseći aerator, grebenasti aerator, ventilacijske rešetke, a za popločane krovove – posebne ventilacijske pločice.

Najpouzdanija zaštita od vodene pare posebno je potrebna na krovovima nad prostorijama s visokom vlagom: bazeni, muzeji, računarske sobe, bolnice, neki industrijski prostori itd. Zaštiti od pare također se mora posvetiti posebna pažnja prilikom gradnje u područjima s izrazito hladnom klimom, čak i s normalnom unutarnjom vlagom. Kada se analizira stanje okoliša, uvjeti temperature i vlage u prostorijama, mogu se pretpostaviti mogućnosti kondenzacije vlage i njenog nakupljanja, te se pomoću različitih kombinacija krovnih komponenata pokušati spriječiti ove pojave.

Kemijski agresivne tvari u zraku

U pravilu, u velikim gradovima ili u blizini velikih poduzeća u atmosferi postoji prilično visoka koncentracija kemijski agresivnih tvari, na primjer, sumporovodik i ugljični dioksid. Stoga je za sve konstrukcijske elemente krovova i, posebno, za krovove na takvim područjima potrebno koristiti materijale koji su otporni na kemikalije prisutne u zraku..

Vitalna aktivnost insekata i mikroorganizama

Razni insekti i mikroorganizmi mogu nanijeti značajnu štetu krovnoj konstrukciji, posebno drvenim elementima. Visoka vlaga je posebno povoljno okruženje za njihov život. Za zaštitu drvenih konstrukcija koriste se posebne impregnacije koje štite materijal od mikroorganizama.

Mehanička opterećenja

Krovna konstrukcija mora biti otporna na mehanička opterećenja, kako stalna (statička) – od elemenata za punjenje i ugradnju, tako i privremena – snijeg, kretanje ljudi i opreme itd. Opterećenja povezana s mogućim kretanjem između krova i čvorova na zgradi također su privremena..

Dakle, da bi krov pouzdano obavljao svoje funkcije i bio otporan na razne vrste utjecaja (gore navedeni), potrebno je: prvo, dovoljno je pravilno izračunati nosivi dio; drugo, pronađite najbolju opciju dizajna; i konačno, treće, za osiguranje optimalne kombinacije građevinskih materijala.

Iz svega što je rečeno proizlazi da u krovnoj konstrukciji mogu biti sljedeći glavni slojevi: Sl. 7:

sl. 7

• krovni materijal, na koji se po potrebi nanosi dodatni sloj (prevlaka, balast itd.);
• hidroizolacijski sloj (na kosim krovovima) – dodatno izolira unutarnje slojeve krova od prodiranja atmosferske vlage;
• toplinska izolacija – pruža prilično stabilnu temperaturu zraka u prostorijama;
• barijera pare – sprečava da vodena para ulazi u krovnu konstrukciju iz zgrade;
• baza.

Konstrukcija krova mora se osigurati mjerama za slobodnu cirkulaciju zraka (ventilacija).

Potreba za određenim slojevima i njihovom smještaju ovisi o vrsti zgrade i učincima kojima će biti izložena. Prilikom odabira potrebno je uzeti u obzir i tehničke karakteristike upotrijebljenih materijala: koeficijente toplinske ekspanzije i kompresije; krajnja vlačna, tlačna i posmična čvrstoća; karakteristike propusnosti pare i apsorpcije vlage; karakteristike starenja, uklj. povećana krhkost i gubitak toplinske otpornosti; elastičnost; otpornost na vatru. Važnost svih gore navedenih tehničkih karakteristika određuje se za svaki pojedini slučaj.