Tagfysik

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

• nedbør;
• vind;
• solstråling;
• temperaturvariationer;
• vanddamp inde i bygningens indeluft;
• kemisk aggressive stoffer i luften;
• insekter og mikroorganismeres vitale aktivitet;
• mekaniske belastninger.

Nedbør

Funktionen af ​​at beskytte bygningen mod atmosfærisk nedbør tildeles det øverste element på taget – taget. For at dræne regnvand skråner tagoverfladen. Tagets opgave er ikke at lade vand 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. Ved brug af andre materialer kan atmosfærisk nedbør med små taghældninger, især under dårlige vejrforhold (regn eller sne ledsaget af stærk vind) trænge ind under tagdækket. I sådanne tilfælde er der anbragt et yderligere vandtætte lag under taget, som er den anden beskyttelseslinie mod atmosfærisk nedbør..

En vigtig opgave er organiseringen af ​​dræningssystemet – internt eller eksternt.

Sne lægger en yderligere statisk belastning på taget (snebelastning). Det kan være ret stort, så det skal tages med i beregningen af ​​den samlede belastning på tagkonstruktionen. Denne belastning afhænger af tagets hældning. I snedækkede områder øges hældningen normalt, så sneen ikke drager på taget. Samtidig anbefales det at placere snebesiddende elementer, som ikke tillader sne at falde som et snøskred, hvilket truer forbipasserende helbred, ofte deformerer bygningens facade og deaktiverer det udvendige 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, at vand trænger ind i tagrenne, vandtrakten eller blot strømmer ned. Ved anvendelse af ikke-hermetisk tagdækning (metaltag, alle typer helvedesild) kan vand trænge ind i taget og danne lækager. Mekanismen til dannelse af isdannelse og måder til at bekæmpe dette fænomen diskuteres detaljeret i afsnittet Anti-icing-systemer til tag.

Vind

Vindstreams, der møder en hindring i form af en bygning undervejs, omgår den, som et resultat dannes områder med positivt og negativt tryk omkring bygningen (fig. 2).

fig. 2

Størrelsen på det resulterende undertryk, der udøver en riveaktion på taget, afhænger af mange faktorer. Den mest ugunstige i denne henseende er vinden, der blæser på bygningen i en vinkel på 45⁰. 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 (dannelse af blærer, afrivning af en del af belægningen osv.). Det øges især, når trykket øges inde i bygningen (under tagets bund) på grund af luftindtrængning gennem åbne døre og vinduer fra baggrundssiden eller gennem revner i strukturen. I dette tilfælde bestemmes vindens rivekraft af to komponenter: både undertryk over taget og positivt tryk inde i bygningen. For at eliminere risikoen for skader på taget er dets base så tæt som muligt (fig. 4). Yderligere mekanisk fastgørelse af tagmaterialet til basen udføres ofte..

fig. 4

Parapeter bruges til at reducere undertrykket. Man skal dog huske, at de ikke kun kan falde, men også øge det negative pres. Hvis parapeterne er for lave, kan det negative tryk være endnu højere end uden dem..

Solstråling

Forskellige tagmaterialer har forskellig følsomhed over for solstråling. Så for eksempel har solstråling praktisk talt ingen indflydelse på keramiske og cement-sandfliser såvel som på metaltag uden polymerbelægninger påført dem..

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

Et antal materialer, der er påvirket af ultraviolet stråling, mister deres oprindelige farve (fade) over tid. Metaltag med nogle typer polymerbelægninger er især følsomme over for denne stråling..

Den solstrålende energi, der kommer ind i taget, absorberes delvis af tagmaterialerne. Samtidig kan de øverste lag af taget opvarmes markant (undertiden op til 100 ° C), hvilket også påvirker deres opførsel. Så f.eks. Blødgør materialer baseret på bitumen ved tilstrækkelig høje temperaturer og kan i nogle tilfælde glide af skrånende tagoverflader. Metal tagdækningsmaterialer med nogle typer belægninger er også varmefølsomme. Når du vælger et tagmateriale til brug i sydlige regioner, skal du sørge for, at det har tilstrækkelig varmemodstand..

Temperaturvariationer

Som bygningskonvolut fungerer taget i et temmelig hårdt temperaturregime og oplever både rumlige og tidsmæssige temperaturvariationer. Som regel har dens nedre overflade (loft) en temperatur tæt på rummet. På samme tid varierer temperaturen på den ydre overflade inden for et ret bredt område – fra meget markante negative værdier (på en vinter, frostig nat) til værdier tæt på 100 0С (på en sommer, solskinsdag). Temperaturen på tagets ydre overflade kan på samme tid være heterogen på grund af den ulige solbelysning af dets forskellige dele..

Men som du ved er alle materialer underlagt termisk strækning og kompression i en eller anden grad. Derfor er det meget vigtigt, at materialerne, der arbejder i en enkelt struktur, har lignende termiske ekspansionskoefficienter for at undgå deformation og ødelæggelse. For at øge tagets modstand mod termiske belastninger bruges også en række tekniske løsninger. Specielt i flade tag for at begrænse effekten af ​​vandrette bevægelser og overdreven indre spændinger er der lagt specielle deformationsknuder.

En alvorlig fare for næsten alle tagmaterialer (undtagen metalbelægninger) repræsenteres af hyppige, undertiden daglige temperaturfald fra plus til minus. Dette har en tendens til at forekomme i områder med milde og fugtige vintre. I sådanne klimatiske zoner er det derfor nødvendigt at være nøje opmærksom på en så vigtig egenskab for tagmaterialer som vandabsorption. Ved høj vandabsorption trænger fugtighed ved positive temperaturer ind og akkumuleres i porerne i materialet, og ved negative temperaturer fryser den og udvider deformerer materialets meget struktur. Resultatet er en gradvis ødelæggelse af materialet, hvilket 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 termiske isoleringslag. For at det termiske isoleringsmateriale skal udføre sin funktion, skal det være så tørt som muligt. Med en stigning i fugtighed på kun 5% er materialets varmeisoleringskapacitet næsten halveret.

Vanddamp

Vanddamp genereres konstant i bygningens indre som et resultat af menneskelige aktiviteter (madlavning, vask, badning, vask af gulve osv.). Fugtigheden er især høj i nybyggede eller renoverede bygninger. I processen med diffusion og konvektiv overførsel stiger vanddampen, og efter afkøling til en temperatur under dugpunktet kondenseres det i taget (fig. 5). Mængden af ​​frembragt fugtighed er jo højere, jo større er temperaturforskellen uden for og inde i bygningen, derfor om vinteren akkumuleres fugtighed temmelig intensivt i underetagen.

fig. 5

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

En betydelig barriere for indtrængning af damp i rummet under taget er en speciel film med lav damppermeabilitet, som placeres i tagkonstruktionen direkte under den varmeisolering. Intet dampspærremateriale er imidlertid i stand til fuldstændigt at udelukke strømmen af ​​damp fra indersiden af ​​bygningen ind i underetagen. Derfor for at taget ikke mister sin varmeisolerende evne fra år til år, er det nødvendigt, at al den fugtighed, der akkumuleres i det varmeisolerende materiale om vinteren, skal gå ud om sommeren..

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

Særlige ventilationshuller er anbragt i skrå tag (fig. 6). Som regel er der to af dem – det øverste hul og det nederste. Gennem den øverste spalte (mellem tagdækningen og vandtætningen) fjernes atmosfærisk fugtighed, der er fanget under tagdækket. Takket være ventilation er trækonstruktioner (mod-gitter og lathing) konstant ventileret, hvilket sikrer deres holdbarhed. Fugt fjernes gennem det nedre ventilationsgap, der trænger ind i isoleringen fra det indre. Arrangement af dampbarriere i høj kvalitet fra siden af ​​det indvendige og tilstedeværelsen af ​​en tilstrækkelig lavere ventilationshul, udelukker vandstopning af tagkonstruktionen.

fig. 6

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

For at sikre god luftcirkulation tilbyder mange virksomheder, der fremstiller tagmaterialer til skrå tag, som regel en række ventilationselementer som yderligere elementer: overhængsluftværn, rygbelufter, ventilationsgitter og til flisebelagte tag – specielle ventilationsfliser.

Den mest pålidelige beskyttelse mod vanddamp er især nødvendig i tag over værelser med høj luftfugtighed: svømmebassiner, museer, computerrum, hospitaler, nogle industrilokaler osv. Dampbeskyttelse skal også være særlig opmærksom, når man bygger i områder med ekstremt koldt klima, selv med normal luftfugtighed indendørs. Når man analyserer miljøforholdene og temperatur- og fugtighedsforholdene i lokalerne, kan man tage antagelser om muligheden for fugtkondensation og dens akkumulering, 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 temmelig høj koncentration af kemisk aggressive stoffer, for eksempel hydrogensulfid og kuldioxid. Derfor er det nødvendigt at anvende materialer, der er modstandsdygtige over for kemikalier, der findes i luften for alle strukturelle elementer i tagene og især for tagene 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 i deres liv. For at beskytte træstrukturer bruges specielle imprægneringer, der beskytter materialet mod mikroorganismer.

Mekaniske belastninger

Tagkonstruktionen skal modstå mekaniske belastninger, både konstant (statisk) – fra påfyldnings- og installationselementer, og midlertidig – sne, fra bevægelse af mennesker og udstyr osv. Belastninger forbundet med mulige bevægelser mellem tag og bygningsknuder er også midlertidige..

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

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

fig. 7

• tagmateriale, hvorpå der om nødvendigt påføres et ekstra lag (forbinding, ballast osv.);
• vandtætningslag (på skrå tag) – isolerer desuden tagets indre lag fra atmosfærisk fugtindtrængning;
• varmeisolering – giver en forholdsvis stabil lufttemperatur i lokalerne;
• dampbarriere – forhindrer indtrængning af vanddamp fra bygningens inderside ind i tagkonstruktionen;
• grundlag.

Tagets struktur skal være forsynet med foranstaltninger til fri luftcirkulation (ventilation).

Behovet for visse lag og deres placering afhænger af bygningstypen og de effekter, som det vil blive udsat for. Når du vælger, skal du også tage hensyn til de tekniske egenskaber ved de anvendte materialer: koefficienter for termisk ekspansion og kompression; ultimativ træk-, tryk- og forskydningsstyrke; karakteristika ved damppermeabilitet og fugtabsorption; ældningskarakteristika inkl. øget skrøbelighed og tab af termisk modstand; elasticitet; brandmodstand. Betydningen af ​​alle de ovennævnte tekniske egenskaber bestemmes af hvert specifikt tilfælde.