Çatı fiziği

Bir bina kabuğu olarak çatı, hem binanın dışında hem de içinde gerçekleşen süreçlerle yakından ilgili bir dizi faktöre maruz kalır. Bu faktörler özellikle şunları içerir:

• yağış;
• rüzgar;
• Güneş radyasyonu;
• sıcaklık değişimleri;
• binanın iç havasında bulunan su buharı;
• havadaki kimyasal olarak agresif maddeler;
• böceklerin ve mikroorganizmaların hayati aktivitesi;
• mekanik yükler.

Yağış

Binayı atmosferik yağıştan koruma işlevi, çatının en üst elemanı olan çatıya atanır. Yağmur suyunu boşaltmak için çatı yüzeyi eğimlidir. Çatının görevi suyun alttaki katmanlara girmesine izin vermemektir..

Çatı yüzeyinde sürekli sızdırmaz bir halı oluşturan yumuşak çatı kaplama malzemeleri (rulo ve mastik malzemeler, polimer membranlar) bu görevde iyi bir iş çıkarır. Diğer malzemeleri kullanırken, özellikle olumsuz hava koşullarında (kuvvetli rüzgarların eşlik ettiği yağmur veya kar) küçük çatı eğimli yağışlar çatı kaplamasının altına nüfuz edebilir. Bu gibi durumlarda, atmosferik yağışa karşı ikinci koruma hattı olan çatının altına ek bir su yalıtım tabakası düzenlenir..

Önemli bir görev, drenaj sisteminin organizasyonudur – iç veya dış.

Kar, tavana ek bir statik yük getirir (kar yükü). Oldukça büyük olabilir, bu nedenle çatı yapısındaki toplam yük hesaplanırken dikkate alınmalıdır. Bu yük, çatının eğimine bağlıdır. Karlı alanlarda, kar çatıda oyalanmaması için eğim genellikle artar. Aynı zamanda, eğimli çatılarda, karın çığ gibi düşmesine izin vermeyen, böylece yoldan geçenlerin sağlığını tehdit eden, genellikle binanın cephesini deforme eden ve dış drenaj sistemini devre dışı bırakan kar tutucu elemanların yerleştirilmesi tavsiye edilir..

şekil 1

Karlı alanlarda önemli sorunlardan biri de çatılarda buz ve buz sarkıtlarının oluşmasıdır. Buz genellikle suyun oluğa, su hunisine girmesini veya sadece aşağı akmasını önleyen bir bariyer haline gelir. Hermetik olmayan çatı kaplaması kullanıldığında (metal çatılar, her türlü zona), su çatıya girebilir ve sızıntılar oluşturabilir. Buzlanma oluşum mekanizması ve bu fenomenle mücadele yolları, çatılar için buzlanmayı önleme sistemleri bölümünde ayrıntılı olarak tartışılmıştır..

Rüzgar

Yolda bina şeklinde bir engeli karşılayan rüzgar akıntıları, onu atlayarak bina çevresinde pozitif ve negatif basınç alanları oluşur (Şekil 2).

incir. 2

Çatıda yırtılma etkisi yaratan negatif basıncın büyüklüğü birçok faktöre bağlıdır. Bu konuda en olumsuz olanı 45 derecelik açıyla binaya esen rüzgardır.⁰. Negatif basıncın 450 rüzgar yönünde dağılımını gösteren yapının çatı planı Şekil 2’de gösterilmiştir. 3.

Şekil 3

Rüzgarın yırtılma kuvveti çatıya zarar vermeye yeterli olabilir (kabarcık oluşumu, kaplamaların bir kısmının yırtılması vb.). Özellikle rüzgar altı tarafından açık kapı ve pencerelerden veya yapıdaki çatlaklardan havanın nüfuz etmesi nedeniyle bina içinde (çatı tabanı altında) basınç arttığında artar. Bu durumda, rüzgarın yırtılma kuvveti iki bileşen tarafından belirlenir: hem çatı üzerindeki negatif basınç hem de bina içindeki pozitif basınç. Bu nedenle, çatının zarar görme riskini ortadan kaldırmak için tabanı mümkün olduğu kadar sıkı yapılır (Şekil 4). Çatı kaplama malzemesinin tabana ek mekanik olarak sabitlenmesi genellikle yapılır..

şekil 4

Parapetler, negatif basıncı azaltmak için kullanılır. Bununla birlikte, sadece azaltamayacakları değil, aynı zamanda negatif basıncı da artırabilecekleri akılda tutulmalıdır. Parapetler çok düşükse, negatif basınç onlarsız olandan daha yüksek olabilir..

Güneş radyasyonu

Farklı çatı kaplama malzemeleri güneş ışınlarına karşı farklı hassasiyetlere sahiptir. Bu nedenle, örneğin, güneş ışınımının, seramik ve çimento-kum kiremitlerin yanı sıra üzerlerine polimer kaplama uygulanmamış metal çatılar üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur..

Bitüm bazlı malzemeler güneş ışınlarına karşı oldukça hassastır: ultraviyole radyasyona maruz kalma yaşlanma sürecini hızlandırır. Bu nedenle, bir kural olarak, bir üst koruyucu mineral kaplama tabakasına sahiptirler. Modern malzemeleri yaşlanmaya karşı korumak için, bitüm bileşimine özel katkı maddeleri (değiştiriciler) eklenir..

Ultraviyole radyasyonun etkisi altındaki bir dizi malzeme zamanla orijinal rengini kaybeder (solar). Bazı polimer kaplamalı metal çatılar özellikle bu radyasyona duyarlıdır..

Çatıya giren güneş ışıyan enerjisi kısmen çatı kaplama malzemeleri tarafından emilir. Aynı zamanda, çatının üst katmanları önemli ölçüde ısıtılabilir (bazen 100 ° C’ye kadar) ve bu da davranışlarını etkiler. Bu nedenle, örneğin, bitüm esaslı malzemeler yeterince yüksek sıcaklıklarda yumuşar ve bazı durumlarda eğimli çatı yüzeylerinden kayabilir. Bazı kaplama türlerine sahip metal çatı kaplama malzemeleri de ısıya duyarlıdır. Bu nedenle güney bölgelerinde kullanmak için bir çatı kaplama malzemesi seçerken yeterli ısı direncine sahip olduğundan emin olmalısınız..

Sıcaklık değişimleri

Bir bina kabuğu olarak çatı, hem mekansal hem de zamansal sıcaklık değişimleri yaşayarak oldukça şiddetli bir sıcaklık rejiminde çalışır. Kural olarak, alt yüzeyi (tavanı) odanın sıcaklığına yakın bir sıcaklığa sahiptir. Aynı zamanda, dış yüzeyin sıcaklığı oldukça geniş bir aralıkta değişir – çok önemli negatif değerlerden (kışın, soğuk gecede) 100 0o’ye yakın değerlere (yazın, güneşli bir günde). Aynı zamanda, çatının dış yüzeyinin sıcaklığı, farklı parçalarının eşit olmayan güneş aydınlatması nedeniyle heterojen olabilir..

Ancak, bildiğiniz gibi, tüm malzemeler bir dereceye kadar termal gerilmeye ve sıkıştırmaya tabidir. Bu nedenle, deformasyon ve tahribatı önlemek için, tek bir yapıda çalışan malzemelerin benzer ısıl genleşme katsayılarına sahip olması çok önemlidir. Çatının ısıl yüklere karşı direncini artırmak için bir dizi teknik çözüm de kullanılmaktadır. Özellikle düz çatılarda yatay hareketlerin ve aşırı iç gerilmelerin etkisini sınırlandırmak için özel deformasyon düğümleri döşenir..

Hemen hemen tüm çatı kaplama malzemeleri (metal kaplamalar hariç) için ciddi bir tehlike, sık, bazen günlük sıcaklık düşüşleri artıdan eksiye düşmektedir. Bu, ılıman ve nemli kışların olduğu bölgelerde meydana gelme eğilimindedir. Bu nedenle, bu tür iklim bölgelerinde, su emilimi gibi çatı kaplama malzemeleri için bu kadar önemli bir özelliğe çok dikkat etmek gerekir. Yüksek su emilimi ile pozitif sıcaklıklardaki nem, malzemenin gözeneklerine nüfuz ederek birikir ve negatif sıcaklıklarda donar ve genişleyerek malzemenin yapısını deforme eder. Sonuç, malzemenin aşamalı olarak tahrip olması ve çatlakların oluşmasına neden olur..

Çatı yalnızca önemli sıcaklık değişikliklerine dayanıklı olmamalı, aynı zamanda binanın içini bunlardan güvenilir bir şekilde korumalı, kışın soğuktan ve yazın sıcaktan korumalıdır. Isı bariyerinin çatı yapısındaki rolü ısı yalıtım katmanına aittir. Isı yalıtım malzemesinin işlevini yerine getirebilmesi için mümkün olduğunca kuru olması gerekir. Sadece% 5’lik nem artışı ile malzemenin ısı yalıtım kapasitesi neredeyse yarı yarıya azalır..

Su buharı

İnsan faaliyetleri (yemek pişirme, yıkama, banyo, zemin yıkama vb.) Sonucunda binanın iç kısmında sürekli olarak su buharı oluşur. Nem, özellikle yeni inşa edilmiş veya yenilenmiş binalarda yüksektir. Difüzyon ve konvektif transfer sürecinde su buharı yükselir ve çiğlenme noktasının altındaki bir sıcaklığa kadar soğuyarak çatı altı boşlukta yoğunlaşır (Şekil 5). Üretilen nem miktarı ne kadar yüksekse, binanın dışındaki ve içindeki sıcaklık farkı o kadar fazla olur, bu nedenle kışın nem çatı altı alanda oldukça yoğun bir şekilde birikir..

şekil 5

Nem, hem ahşap hem de metal çatı yapıları üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Fazlalıkla, tavanda sızıntılar oluşturarak iç mekana akmaya başlar. En rahatsız edici sonuçlar, daha önce de belirtildiği gibi, ısı yalıtım özelliklerini keskin bir şekilde azaltan ısı yalıtım malzemesinde nem birikmesidir..

Buharın çatı altı boşluğuna nüfuz etmesine önemli bir engel, çatı yapısına doğrudan ısı yalıtımının altına yerleştirilen düşük buhar geçirgenliğine sahip özel bir filmdir. Bununla birlikte, hiçbir buhar bariyer malzemesi, binanın içinden çatı altı boşluğuna buhar akışını tamamen engelleyemez. Bu nedenle çatının yıldan yıla ısı yalıtım özelliğini kaybetmemesi için kışın ısı yalıtım malzemesinde biriken tüm nemin yazın dışarı çıkması gerekir..

Bu görev yapıcı önlemlerle çözülüyor. Özellikle düz çatılar için, çatı kaplama malzemelerinin tabana sürekli değil, kısmen yapıştırılması tavsiye edilir..

Eğimli çatılarda özel havalandırma boşlukları düzenlenmiştir (Şekil 6). Kural olarak, iki tane var – üst boşluk ve alt boşluk. Üst boşluktan (çatı ile su yalıtımı arasındaki), çatının altına hapsolmuş atmosferik nem giderilir. Havalandırma sayesinde ahşap yapılar (karşı kafes ve çıta) sürekli havalandırılır ve bu da dayanıklılıklarını sağlar. Nem, iç kısımdan yalıtıma giren alt havalandırma boşluğundan uzaklaştırılır. İç kısımdan buhar bariyerinin yüksek kaliteli düzenlenmesi ve yeterli bir düşük havalandırma boşluğunun varlığı, çatı yapısının su basmasını hariç tutar.

şekil 6

Su yalıtım malzemesi olarak nefes alabilen membranlar kullanıldığında, daha düşük bir havalandırma boşluğuna gerek olmadığını unutmayın..

İyi bir hava sirkülasyonu sağlamak için, eğimli çatılar için çatı kaplama malzemeleri üreten birçok şirket, kural olarak, ek elemanlar olarak bir dizi havalandırma elemanı sunmaktadır: çıkıntı havalandırıcılar, sırt havalandırıcılar, havalandırma ızgaraları ve kiremitli çatılar için – özel havalandırma kiremitleri.

Su buharına karşı en güvenilir koruma, özellikle yüksek nem oranına sahip odaların üzerindeki çatılarda gereklidir: yüzme havuzları, müzeler, bilgisayar odaları, hastaneler, bazı endüstriyel tesisler vb. Normal iç ortam nemi olsa bile aşırı soğuk iklime sahip bölgelerde inşa ederken buhar korumasına özel dikkat gösterilmelidir. Çevresel koşulları ve iç ortam sıcaklığı ve nem koşullarını analiz ederken, nem yoğunlaşması ve birikmesi olasılığı hakkında varsayımlar yapılabilir ve çeşitli çatı bileşenleri kombinasyonları kullanılarak bu olayları önlemeye çalışılabilir..

Havadaki kimyasal olarak agresif maddeler

Kural olarak, büyük şehirlerde veya atmosferdeki büyük işletmelerin yakınında, örneğin hidrojen sülfür ve karbondioksit gibi oldukça yüksek kimyasal olarak agresif madde konsantrasyonu vardır. Bu nedenle çatıların tüm yapı elemanları ve özellikle bu tür alanlardaki çatılar için havada bulunan kimyasallara dayanıklı malzemelerin kullanılması gerekmektedir..

Böceklerin ve mikroorganizmaların hayati aktivitesi

Çeşitli böcekler ve mikroorganizmalar, özellikle ahşap elemanlar olmak üzere çatı yapısına önemli zararlar verebilir. Yüksek nem, yaşamları için özellikle elverişli bir ortamdır. Ahşap yapıları korumak için malzemeyi mikroorganizmalardan koruyan özel emprenye kullanılır..

Mekanik yükler

Çatı yapısı, hem sabit (statik) – dolgu ve montaj elemanlarından hem de geçici – kardan, insanların ve ekipmanın hareketinden vb. Mekanik yüklere dayanmalıdır. Çatı ve bina düğümleri arasındaki olası hareketlerle ilişkili yükler de geçicidir..

Bu nedenle, çatının işlevlerini güvenilir bir şekilde yerine getirmesi ve çeşitli etkilere (yukarıda listelenmiştir) dirençli olması için gereklidir: ilk olarak, yatak parçasını doğru bir şekilde hesaplamak yeterlidir; ikinci olarak, en iyi tasarım seçeneğini bulun; ve son olarak, üçüncüsü, inşaat malzemelerinin optimum kombinasyonunu sağlamak için.

Tüm söylenenlerden, çatı yapısında aşağıdaki ana katmanların mevcut olabileceği anlaşılmaktadır (Şekil 7):

şekil 7

• gerekirse ek bir katmanın uygulandığı çatı malzemesi (pansuman, balast vb.);
• su yalıtım katmanı (eğimli çatılarda) – ayrıca çatının iç katmanlarını atmosferik nem penetrasyonundan yalıtır;
• ısı yalıtımı – tesiste oldukça dengeli bir hava sıcaklığı sağlar;
• buhar bariyeri – su buharının binanın içinden çatı yapısına girmesini önler;
• temel.

Çatının yapısı serbest hava sirkülasyonu (havalandırma) için önlemler ile sağlanmalıdır..

Belirli katmanlara duyulan ihtiyaç ve bunların konumu, binanın türüne ve maruz kalacağı etkilere bağlıdır. Seçim yaparken, kullanılan malzemelerin teknik özelliklerini de dikkate almalısınız: termal genleşme ve sıkıştırma katsayıları; nihai çekme, basınç ve kesme dayanımı; buhar geçirgenliği ve nem emiliminin özellikleri; yaşlanma özellikleri artan kırılganlık ve termal direnç kaybı; esneklik; yangına dayanıklılık. Yukarıda listelenen tüm teknik özelliklerin önemi, her bir özel durum tarafından belirlenir.