Tagfysik

2023 Forfatter: Douglas Hoggarth | [email protected]. Sidst ændret: 2023-07-30 20:56

Som bygningskonvolut udsættes taget for en række faktorer, der er tæt knyttet til de processer, der finder sted både uden for bygningen og inde i den. Disse faktorer inkluderer især:

• nedbør;
• vind;
• solstråling;
• temperaturvariationer
• vanddamp indeholdt i bygningens indendørs luft
• kemisk aggressive stoffer i luften
• vital aktivitet af insekter og mikroorganismer;
• mekaniske belastninger.

Nedbør

Funktionen til at beskytte bygningen mod atmosfærisk nedbør tildeles det øverste element af taget - taget. For at dræne regnvand er tagfladen skråt. Tagets opgave er ikke at lade vand komme ind i de underliggende lag.

Bløde tagmaterialer, der danner et kontinuerligt forseglet tæppe på tagoverfladen (rulle- og mastikmaterialer, polymermembraner) gør et godt stykke arbejde med denne opgave. Når du bruger andre materialer, kan nedbør med små taghældninger, især under ugunstige vejrforhold (regn eller sne, ledsaget af stærk vind) trænge ind under tagdækket. I sådanne tilfælde er der arrangeret et ekstra vandtætningslag under taget, hvilket er den anden beskyttelseslinje mod atmosfærisk nedbør.

En vigtig opgave er organisationen af afløbssystemet - internt eller eksternt.

Sne lægger en ekstra statisk belastning på taget (sne belastning). Det kan være ret stort, så det skal tages i betragtning ved beregning af den samlede belastning på tagkonstruktionen. Denne belastning afhænger af hældningen på taget. I snedækkede områder øges skråningen normalt, så sneen ikke hænger på taget. Samtidig tilrådes det på skrå tage at installere snebestandige elementer, der ikke tillader sne at falde som en lavine, hvorved de forbipasserende truer sundheden og ofte deformerer bygningens facade og deaktiverer det eksterne dræningssystem.

fig. 1

Et af de væsentligste problemer i snedækkede områder er dannelsen af is og istapper på tagene. Is bliver ofte en barriere, der forhindrer vand i at komme ind i tagrenden, vandtragt eller simpelthen strømme ned. Ved ikke-hermetisk tagdækning (metaltage, alle typer helvedesild) kan vand trænge ind i taget og danne lækager. Mekanismen for isdannelse og metoder til bekæmpelse af dette fænomen diskuteres detaljeret i afsnittet Anti-icing-systemer til tage.

Vind

Vind strømmer, støder på en forhindring i form af en bygning undervejs, omgå den, som et resultat dannes områder med positivt og negativt tryk omkring bygningen (figur 2).

fig. 2

Størrelsen af det resulterende undertryk, der udøver en rivende handling på taget, afhænger af mange faktorer. Det mest ugunstige i denne henseende er vinden, der blæser på bygningen i en vinkel på 45 ⁰. Bygningens tagplan, der viser fordelingen af undertrykket i en vindretning på 450, er vist i fig. 3.

fig. 3

Vindens rivekraft kan være tilstrækkelig til at beskadige taget (blærer, rive en del af belægningerne osv.). Det stiger især, når trykket stiger inde i bygningen (under bunden af taget) på grund af luftindtrængning gennem åbne døre og vinduer fra den ledside side eller gennem revner i strukturen. I dette tilfælde bestemmes vindens rivekraft af to komponenter: både undertryk over taget og positivt tryk inde i bygningen. Derfor, for at eliminere risikoen for beskadigelse af taget, gøres bunden så tæt som muligt (fig. 4). Yderligere mekanisk fastgørelse af tagmaterialet til basen udføres ofte.

fig. 4

Parapeter bruges til at reducere undertrykket. Det skal dog huskes, at de ikke kun kan falde, men også øge undertrykket. Hvis parapeterne er for lave, kan undertrykket være endnu højere end uden dem.

Solstråling

Forskellige tagmaterialer har forskellig følsomhed over for solstråling. For eksempel har solstråling praktisk talt ingen effekt på keramiske fliser og cement-sandfliser såvel som på metaltage uden polymerbelægninger påført dem.

Bitumenbaserede materialer er meget følsomme over for solstråling: udsættelse for ultraviolet stråling fremskynder aldringsprocessen. Derfor har de som regel et øvre beskyttende lag af mineralforbinding. For at beskytte moderne materialer mod ældning introduceres specielle additiver (modifikatorer) i bitumensammensætningen.

Et antal materialer, under indflydelse af ultraviolet stråling, mister deres oprindelige farve (falmer) over tid. Metaltage med nogle typer polymerbelægninger er særligt følsomme over for denne stråling.

Solstrålingsenergi, der falder på taget, absorberes delvist af tagmaterialerne. Samtidig kan de øverste lag af taget opvarmes betydeligt (nogle gange op til 100 ° C), hvilket også påvirker deres adfærd. Så blødgør materialer baseret på bitumen ved tilstrækkeligt høje temperaturer og kan i nogle tilfælde glide af skrå tagoverflader. Metal tagmaterialer med nogle typer belægninger er også varmefølsomme. Derfor, når du vælger et tagdækningsmateriale til brug i sydlige regioner, skal du sørge for, at det har tilstrækkelig varmebestandighed.

Temperaturvariationer

Som bygningskonvolut fungerer taget i et temmelig alvorligt temperaturregime, der oplever både rumlige og tidsmæssige temperaturvariationer. Som regel har dens nedre overflade (loft) en temperatur tæt på rummets. Samtidig varierer temperaturen på den ydre overflade inden for et ret bredt interval - fra meget signifikante negative værdier (om vinteren, frostnatten) til værdier tæt på 100 0С (en sommer solskinsdag). Temperaturen på tagets ydre overflade kan på samme tid være uensartet på grund af den ulige solbelysning af dens forskellige dele.

Men som du ved, er alle materialer underkastet termisk strækning og kompression i en eller anden grad. For at undgå deformation og ødelæggelse er det derfor meget vigtigt, at materialerne, der fungerer i en enkelt struktur, har lignende termiske ekspansionskoefficienter. For at øge tagets modstand mod termiske belastninger anvendes der også en række tekniske løsninger. Især på flade tage, for at begrænse effekten af vandrette bevægelser og overdreven indre spændinger, lægges der specielle deformationsknudepunkter.

En alvorlig fare for næsten alle tagmaterialer (undtagen metalbelægninger) er repræsenteret af hyppige, undertiden daglige temperaturfald fra plus til minus. Dette har tendens til at forekomme i områder med milde og fugtige vintre. Derfor er det i sådanne klimatiske zoner nødvendigt at være opmærksom på en så vigtig egenskab ved tagmaterialer som vandabsorption. Med høj vandabsorption trænger fugt ved positive temperaturer ind i og ophobes i porerne i materialet, og ved negative temperaturer fryser den og deformerer materialets struktur, når den ekspanderes. Resultatet er en progressiv ødelæggelse af materialet, der fører til dannelse af revner.

Taget skal ikke kun være modstandsdygtigt over for betydelige temperaturvariationer, men også pålideligt beskytte bygningens indre mod dem og beskytte det mod kulde om vinteren og mod varme om sommeren. Den termiske barrieres rolle i tagkonstruktionen hører til det varmeisolerende lag. For at varmeisoleringsmaterialet skal udføre sin funktion, skal det være så tørt som muligt. Med en stigning i fugtigheden med kun 5% er materialets varmeisoleringskapacitet næsten halveret.

Vanddamp

Vanddamp genereres konstant i det indre af bygningen som et resultat af menneskelige aktiviteter (madlavning, vask, badning, gulvvask osv.). Fugtighed er især høj i nybyggede eller renoverede bygninger. Under diffusionsprocessen og konvektiv overførsel stiger vanddampen og køler ned til en temperatur under dugpunktet, og kondenseres i under-tagrummet (fig. 5). Mængden af genereret fugtighed er jo højere, jo større er forskellen i temperatur uden for og inde i bygningen, derfor akkumuleres fugt ganske intensivt om vinteren om vinteren.

fig. 5

Fugt har en negativ indvirkning på både træ- og metaltagkonstruktioner. Med et overskud begynder det at dræne ind i det indre og danner lækager i loftet. De mest ubehagelige konsekvenser er akkumuleringen af fugt i det varmeisolerende materiale, som som allerede nævnt kraftigt reducerer dets varmeisolerende egenskaber.

En væsentlig barriere for indtrængning af damp i under-tag-rummet er en speciel film med lav dampgennemtrængelighed, der placeres i tagkonstruktionen direkte under varmeisolationen. Imidlertid er intet dampspærremateriale i stand til fuldstændigt at udelukke dampstrømmen fra bygningens inderside ind i undertagsområdet. Derfor er det nødvendigt for, at taget ikke mister sin varmeisolerende evne fra år til år, at al fugt, der akkumuleres i det varmeisolerende materiale om vinteren, kommer ud om sommeren.

Denne opgave løses ved konstruktive foranstaltninger. Især til flade tage anbefales det ikke kontinuerlig, men delvis limning af tagmaterialer til bunden.

Specielle ventilationshuller er anbragt i skrå tag (fig. 6). Som regel er der to af dem - det øverste hul og det nederste. Gennem det øverste hul (mellem tagdækningen og vandtætningen) fjernes atmosfærisk fugt fanget under tagdækningen. Takket være ventilation ventileres trækonstruktioner (mod-drejning og drejning) konstant, hvilket sikrer deres holdbarhed. Fugt fjernes gennem det nedre ventilationsgab, der trænger ind i isoleringen fra det indre. Arrangering af dampbarriere af høj kvalitet fra siden af det indre og tilstedeværelsen af et tilstrækkeligt lavere ventilationsgab, udelukker vandforsyning af tagkonstruktionen.

fig. 6

Bemærk, at når åndbare membraner bruges som vandtætningsmaterialer, er der ikke behov for et lavere ventilationsgab.

For at sikre god luftcirkulation tilbyder mange virksomheder, der producerer tagmaterialer til hældningstage, som regel et antal ventilationselementer som ekstra elementer: overhængsbeluftere, rygbeluftere, ventilationsgitre og til tegltage - specielle ventilationsfliser.

Den mest pålidelige beskyttelse mod vanddamp er især nødvendig i tage over rum med høj luftfugtighed: svømmehaller, museer, computerrum, hospitaler, nogle industribygninger osv. Dampbeskyttelse skal også være særlig opmærksom, når der bygges i områder med ekstremt kolde klimaer, selv med normal indendørs luftfugtighed. Når man analyserer miljøforholdene og temperatur- og fugtighedsforholdene inde i lokalet, kan man antage antagelser om muligheden for fugtkondensation og dens ophobning og ved hjælp af forskellige kombinationer af tagkomponenter forsøge at forhindre disse fænomener.

Kemisk aggressive stoffer i luften

Som regel er der i store byer eller i nærheden af store virksomheder i atmosfæren en ret høj koncentration af kemisk aggressive stoffer, for eksempel hydrogensulfid og kuldioxid. Derfor er det nødvendigt at anvende materialer, der er resistente over for kemikalier, der findes i luften, for alle tagelementer og især for tag i sådanne områder.

Vital aktivitet af insekter og mikroorganismer

Forskellige insekter og mikroorganismer kan forårsage betydelig skade på tagkonstruktionen, især på træelementer. Høj luftfugtighed er et særligt gunstigt miljø for deres liv. For at beskytte trækonstruktioner anvendes specielle imprægneringer, der beskytter materialet mod mikroorganismer.

Mekaniske belastninger

Tagkonstruktionen skal modstå mekanisk belastning, både permanent (statisk) - fra påfyldnings- og installationselementerne og midlertidig - sne, fra bevægelse af mennesker og udstyr osv. Belastninger forbundet med mulige bevægelser mellem tag og bygningsenheder er også midlertidige.

Så for at taget pålideligt kan udføre sine funktioner og være modstandsdygtigt over for forskellige slags påvirkninger (angivet ovenfor), er det nødvendigt: For det første er det nok at beregne den bærende del korrekt; for det andet, find den bedste designmulighed; og endelig for det tredje for at sikre den optimale kombination af byggematerialer.

Af alt, hvad der er blevet sagt, følger det, at følgende hovedlag kan være til stede i tagkonstruktionen (fig. 7):

fig. 7

• tagmateriale, hvor der om nødvendigt påføres et ekstra lag (dressing, ballast osv.);
• vandtætningslag (på skrånende tage) - isolerer desuden de indre lag af taget mod atmosfærisk fugtindtrængning;
• varmeisolering - giver en forholdsvis stabil lufttemperatur i lokalerne;
• dampspærre - forhindrer indtrængning af vanddamp fra indersiden af bygningen i tagkonstruktionen;
• grundlag.

Tagkonstruktionen skal forsynes med foranstaltninger til fri luftcirkulation (ventilation).

Behovet for bestemte lag og deres placering afhænger af bygningstypen og de påvirkninger, det vil blive udsat for. Når du vælger, skal du også tage højde for de tekniske egenskaber ved de anvendte materialer: koefficienter for termisk ekspansion og kompression; ultimativ træk-, tryk- og forskydningsstyrke; egenskaber ved dampgennemtrængelighed og fugtabsorption aldringsegenskaber, inkl. øget skrøbelighed og tab af termisk modstand elasticitet; brandmodstand. Vigtigheden af alle ovennævnte tekniske egenskaber bestemmes af hvert enkelt tilfælde.