Dakfysica

Als gebouwschil wordt het dak blootgesteld aan een aantal factoren die nauw verband houden met de processen die zowel buiten als binnen plaatsvinden. Deze factoren zijn met name:

  • neerslag;
  • wind;
  • zonnestraling;
  • temperatuur schommelingen;
  • waterdamp in de binnenlucht van het gebouw;
  • chemisch agressieve stoffen in de lucht;
  • vitale activiteit van insecten en micro-organismen;
  • mechanische belastingen.

Neerslag

De functie om het gebouw te beschermen tegen atmosferische neerslag wordt toegewezen aan het bovenste element van het dak – het dak. Om regenwater af te voeren, is het dakoppervlak hellend. De taak van het dak is om geen water in de onderliggende lagen te laten komen.

Zachte dakbedekkingsmaterialen die een doorlopend gesloten tapijt op het dakoppervlak vormen (rol- en mastiekmaterialen, polymeermembranen) doen hun werk goed bij deze taak. Bij gebruik van andere materialen kan atmosferische neerslag op kleine dakhellingen, vooral bij ongunstige weersomstandigheden (regen of sneeuw met harde wind) onder de dakbedekking doordringen. In dergelijke gevallen wordt onder het dak een extra waterdichtingslaag aangebracht, de tweede beschermingslijn tegen atmosferische neerslag..

Een belangrijke taak is de organisatie van het afvoersysteem – intern of extern.

Sneeuw zorgt voor een extra statische belasting op het dak (sneeuwbelasting). Het kan behoorlijk groot zijn, dus er moet rekening mee worden gehouden bij het berekenen van de totale belasting op de dakconstructie. Deze belasting is afhankelijk van de helling van het dak. In besneeuwde gebieden wordt de helling meestal meer gemaakt zodat de sneeuw niet op het dak blijft hangen. Tegelijkertijd is het raadzaam om op schuine daken sneeuwhoudende elementen te installeren die geen sneeuw laten vallen als een lawine, waardoor de gezondheid van voorbijgangers wordt bedreigd, waarbij vaak de gevel van het gebouw wordt vervormd en het externe afvoersysteem wordt uitgeschakeld.

Dakfysica
figuur 1

Een van de grootste problemen in besneeuwde gebieden is de vorming van ijs en ijspegels op de daken. IJs wordt vaak een barrière die voorkomt dat water de goot, de watertrechter of gewoon naar beneden stroomt. Bij gebruik van niet-hermetische dakbedekking (metalen daken, alle soorten dakspanen) kan water het dak binnendringen en lekken vormen. Het mechanisme van ijsvorming en manieren om dit fenomeen te bestrijden worden uitvoerig besproken in de sectie Antivriessystemen voor daken.

Wind

Windstromen, die onderweg een obstakel in de vorm van een gebouw tegenkomen, omzeilen het, als gevolg hiervan worden gebieden met positieve en negatieve druk rond het gebouw gevormd (figuur 2).

Dakfysica
Figuur 2

De omvang van de resulterende onderdruk die een scheurende werking op het dak uitoefent, hangt van veel factoren af. Het meest ongunstige in dit opzicht is de wind die onder een hoek van 45 op het gebouw waait0. Het dakplan van het gebouw, dat de verdeling van de onderdruk bij een windrichting van 450 laat zien, is weergegeven in Fig. 3.

Dakfysica
Afb.3

De scheurkracht van de wind kan voldoende zijn om het dak te beschadigen (blaarvorming, afscheuren van een deel van de bekleding, etc.). Het neemt vooral toe als de druk in het gebouw toeneemt (onder de basis van het dak) als gevolg van het binnendringen van lucht door open deuren en ramen vanaf de lijzijde of door scheuren in de constructie. In dit geval wordt de scheurkracht van de wind bepaald door twee componenten: zowel onderdruk boven het dak als overdruk in het gebouw. Om het risico van schade aan het dak te elimineren, is de basis daarom zo strak mogelijk gemaakt (Fig. 4). Extra mechanische bevestiging van het dakbedekkingsmateriaal aan de basis wordt vaak gedaan..

Dakfysica
Afb.4

Borstweringen worden gebruikt om onderdruk te verminderen. Houd er echter rekening mee dat ze niet alleen de negatieve druk kunnen verminderen, maar ook kunnen verhogen. Als de borstweringen te laag zijn, kan de onderdruk zelfs hoger zijn dan zonder..

Zonnestraling

Verschillende dakbedekkingsmaterialen hebben verschillende gevoeligheid voor zonnestraling. Zo heeft zonnestraling praktisch geen effect op keramische en cementzandtegels, evenals op metalen daken waarop geen polymeercoatings zijn aangebracht..

Op bitumen gebaseerde materialen zijn zeer gevoelig voor zonnestraling: blootstelling aan ultraviolette straling versnelt het verouderingsproces. Daarom hebben ze in de regel een bovenste beschermende laag mineraal verband. Om moderne materialen tegen veroudering te beschermen, worden speciale additieven (modificatoren) aan de bitumensamenstelling toegevoegd.

Een aantal materialen verliezen onder invloed van ultraviolette straling na verloop van tijd hun oorspronkelijke kleur (vervagen). Metalen daken met sommige soorten polymeercoatings zijn bijzonder gevoelig voor deze straling..

Op het dak vallende zonne-energie wordt gedeeltelijk geabsorbeerd door de dakbedekkingsmaterialen. Tegelijkertijd kunnen de bovenste lagen van het dak aanzienlijk worden verwarmd (soms tot 100 ° C), wat ook hun gedrag beïnvloedt. Zo worden bijvoorbeeld materialen op basis van bitumen bij voldoende hoge temperaturen zacht en kunnen ze in sommige gevallen van schuine dakvlakken glijden. Hittegevoelige en metalen dakbedekkingsmaterialen met sommige soorten coatings. Daarom moet u er bij het kiezen van een dakbedekkingsmateriaal voor gebruik in zuidelijke regio’s voor zorgen dat het voldoende hittebestendigheid heeft..

Temperatuur schommelingen

Als gebouwschil functioneert het dak in een vrij streng temperatuurregime, met zowel ruimtelijke als temporele temperatuurschommelingen. In de regel heeft het onderste oppervlak (plafond) een temperatuur die dicht bij die van de kamer ligt. Tegelijkertijd varieert de temperatuur van het buitenoppervlak binnen een vrij breed bereik – van zeer significante negatieve waarden (op een winter, ijzige nacht) tot waarden in de buurt van 100 0С (op een zomerse, zonnige dag). De temperatuur van het buitenoppervlak van het dak kan tegelijkertijd heterogeen zijn vanwege de ongelijke zonnestraling van de verschillende delen..

Maar zoals u weet, zijn alle materialen onderhevig aan thermische uitrekking en compressie tot op zekere hoogte. Om vervorming en vernietiging te voorkomen, is het daarom erg belangrijk dat de materialen die in een enkele structuur werken, vergelijkbare thermische uitzettingscoëfficiënten hebben. Om de weerstand van het dak tegen thermische belastingen te vergroten, worden ook een aantal technische oplossingen gebruikt. Om het effect van horizontale bewegingen en overmatige interne spanningen te beperken, worden met name bij platte daken speciale vervormingsknopen gelegd.

Een ernstig gevaar voor bijna alle dakbedekkingsmaterialen (behalve metalen coatings) wordt vertegenwoordigd door frequente, soms dagelijkse temperatuurdalingen van plus naar min. Dit komt meestal voor in gebieden met milde en vochtige winters. Daarom is het in dergelijke klimaatzones noodzakelijk om goed te letten op zo’n belangrijk kenmerk van dakbedekkingsmaterialen als wateropname. Bij een hoge wateropname dringt vocht bij positieve temperaturen door en hoopt zich op in de poriën van het materiaal, en bij negatieve temperaturen bevriest het en vervormt het de structuur van het materiaal door uitzetting. Het resultaat is een geleidelijke vernietiging van het materiaal, wat leidt tot de vorming van scheuren.

Het dak moet niet alleen bestand zijn tegen aanzienlijke temperatuurschommelingen, maar ook het interieur van het gebouw op betrouwbare wijze ertegen beschermen, door het te beschermen tegen kou in de winter en tegen hitte in de zomer. De rol van de thermische barrière in de dakconstructie behoort tot de thermische isolatielaag. Om het thermische isolatiemateriaal zijn functie te laten uitoefenen, moet het zo droog mogelijk zijn. Met een stijging van de luchtvochtigheid van slechts 5% wordt het thermische isolatievermogen van het materiaal bijna gehalveerd.

Waterdamp

Waterdamp wordt constant gegenereerd in het interieur van het gebouw als gevolg van menselijke activiteiten (koken, wassen, baden, vloeren wassen, enz.). De luchtvochtigheid is vooral hoog in nieuw gebouwde of gerenoveerde gebouwen. Tijdens het proces van diffusie en convectie-overdracht stijgt de waterdamp en, afkoelen tot een temperatuur onder het dauwpunt, condenseert in de ruimte onder het dak (Fig.5). De hoeveelheid gegenereerd vocht is hoe hoger, hoe groter het temperatuurverschil buiten en binnen het gebouw, daarom hoopt vocht zich in de winter vrij intensief op in de ruimte onder het dak.

Dakfysica
Afb.5

Vocht heeft een nadelige invloed op zowel houten als metalen dakconstructies. Bij een teveel begint het weg te lopen naar het interieur en vormt het lekken op het plafond. De meest onaangename gevolgen zijn de ophoping van vocht in het warmte-isolerende materiaal, dat, zoals reeds vermeld, de warmte-isolerende eigenschappen ervan sterk vermindert..

Een belangrijke barrière voor het binnendringen van stoom in de ruimte onder het dak is een speciale folie met lage dampdoorlatendheid, die direct onder de thermische isolatie in de dakconstructie wordt geplaatst. Geen enkel dampremmend materiaal is echter in staat om de stoomstroom van de binnenkant van het gebouw naar de ruimte onder het dak volledig uit te sluiten. Om ervoor te zorgen dat het dak zijn warmte-isolerende vermogen niet van jaar tot jaar verliest, is het daarom noodzakelijk dat al het vocht dat zich in de winter in het warmte-isolatiemateriaal ophoopt, in de zomer naar buiten gaat..

Deze taak wordt opgelost door constructieve maatregelen. Met name voor platte daken wordt aanbevolen om dakbedekkingsmaterialen niet continu, maar gedeeltelijk op de basis te lijmen.

Bij schuine daken zijn speciale ventilatieopeningen aangebracht (afb. 6). In de regel zijn er twee: de bovenste opening en de onderste. Via de bovenste opening (tussen de dakbedekking en de waterdichting) wordt onder de dakbedekking opgesloten atmosferisch vocht verwijderd. Dankzij ventilatie worden houten constructies (tegenlatten en latten) constant geventileerd, wat hun duurzaamheid garandeert. Door de onderste ventilatiespleet wordt vocht afgevoerd, dat van binnenuit in de isolatie dringt. Hoogwaardige plaatsing van dampscherm vanaf de zijkant van het interieur en de aanwezigheid van een voldoende lagere ventilatiespleet, sluiten wateroverlast van de dakconstructie uit.

Dakfysica
afb.6

Merk op dat wanneer ademende membranen worden gebruikt als waterdichtingsmateriaal, er geen lagere ventilatiespleet nodig is..

Om een ​​goede luchtcirculatie te garanderen, bieden veel bedrijven die dakbedekkingsmaterialen voor schuine daken produceren, in de regel een aantal ventilatie-elementen aan als aanvullende elementen: overhangende beluchters, nokbeluchters, ventilatieroosters en voor pannendaken – speciale ventilatietegels.

De meest betrouwbare bescherming tegen waterdamp is vooral nodig in daken boven ruimtes met een hoge luchtvochtigheid: zwembaden, musea, computerruimtes, ziekenhuizen, sommige industriële gebouwen, enz. Stoombescherming moet ook speciale aandacht krijgen bij het bouwen in gebieden met extreem koude klimaten, zelfs met een normale luchtvochtigheid binnenshuis. Bij het analyseren van omgevingscondities en binnentemperatuur en vochtigheidsomstandigheden, kan men aannames doen over de mogelijkheid van vochtcondensatie en de accumulatie ervan, en door gebruik te maken van verschillende combinaties van dakcomponenten deze verschijnselen proberen te voorkomen..

Chemisch agressieve stoffen in de lucht

In de regel is er in grote steden of nabij grote ondernemingen in de atmosfeer een vrij hoge concentratie van chemisch agressieve stoffen, bijvoorbeeld waterstofsulfide en kooldioxide. Daarom is het voor alle structurele elementen van daken en vooral voor daken in dergelijke gebieden noodzakelijk om materialen te gebruiken die bestand zijn tegen chemicaliën die in de lucht aanwezig zijn..

Vitale activiteit van insecten en micro-organismen

Diverse insecten en micro-organismen kunnen aanzienlijke schade toebrengen aan de dakconstructie, vooral aan houten elementen. Een hoge luchtvochtigheid is een bijzonder gunstige omgeving voor hun leven. Om houten constructies te beschermen, worden speciale impregnaties gebruikt die het materiaal beschermen tegen micro-organismen.

Mechanische belastingen

De dakconstructie moet bestand zijn tegen mechanische belastingen, zowel permanent (statisch) – van de vul- en installatie-elementen, als tijdelijke – sneeuw, van de beweging van mensen en apparatuur, enz. Belastingen in verband met mogelijke bewegingen tussen het dak en bouwknooppunten zijn ook tijdelijk..

Dus om ervoor te zorgen dat het dak zijn functies betrouwbaar uitvoert en bestand is tegen verschillende soorten invloeden (hierboven vermeld), is het noodzakelijk: ten eerste is het voldoende om het dragende deel correct te berekenen; ten tweede, zoek de beste ontwerpoptie; en ten slotte, ten derde, de optimale combinatie van bouwmaterialen te garanderen.

Uit alles wat gezegd is, volgt dat de volgende hoofdlagen in de dakconstructie aanwezig kunnen zijn (Fig.7):

Dakfysica
Afb.7

  • dakbedekkingsmateriaal, waarop indien nodig een extra laag wordt aangebracht (dressing, ballast, etc.);
  • waterdichtingslaag (op hellende daken) – isoleert bovendien de binnenste lagen van het dak tegen het binnendringen van luchtvochtigheid;
  • thermische isolatie – zorgt voor een redelijk stabiele luchttemperatuur in het pand;
  • dampremmende laag – voorkomt dat waterdamp de dakconstructie binnendringt van binnenuit het gebouw;
  • baseren.

De constructie van het dak moet voorzien zijn van maatregelen voor vrije luchtcirculatie (ventilatie).

De behoefte aan bepaalde lagen en hun locatie is afhankelijk van het type gebouw en de effecten waaraan het zal worden blootgesteld. Bij het kiezen moet ook rekening worden gehouden met de technische kenmerken van de gebruikte materialen: thermische uitzettings- en compressiecoëfficiënten; ultieme trek-, druk- en afschuifsterkte; kenmerken van dampdoorlatendheid en vochtopname; verouderingseigenschappen, incl. verhoogde kwetsbaarheid en verlies van thermische weerstand; elasticiteit; vuurbestendig. Het belang van alle bovenstaande technische kenmerken wordt bepaald door elk specifiek geval.

Beoordeel dit artikel
( Nog geen beoordelingen )
Commentaar toevoegen

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: