Исследовательская работа по теме: Безопасный домик для Карлсона

Безопасный домик для Карлсона                                                     Автор:                                               Степченко Екатерина Павловна, 11  класс,                        МБОУ «СОШ № 36» г. Ангарск                                                 Руководитель:                                                 Якушенко Вера Викторовна, учитель ОБЖ,                                                 МБОУ «СОШ № 36» г. Ангарск 2015 год 1 Содержание Введение I.Теоретическая часть I.1. Расчет максимальной снеговой нагрузки и ее нормативное значение I.2. Факторы влияния снеговой нагрузки на скатную кровлю I.3. Анализ снеговой нагрузки в разных регионах РФ I.4. Крыша. Скаты на кровле I.5. Кровельное покрытие I.6. Снегозадержатели I.7. Гидроизоляция утеплителя крыши дома I.8. Для чего необходимо очищать крышу от снега.  Способы очистки крыши от снега. II. Практическая часть 2.1. Создание макета крыши 2.2. Анкетирование.  Анализ результатов анкетирования Заключение Литература Страницы 3 5 5 7 9 11 14 15 16 17 17 19 19 20 20 Введение 2 Русскую зиму невозможно представить без снежных шапок на деревьях и крышах. В нашем   регионе   снег   не   тает   до   весны,   создавая   дополнительные   проблемы   не   только городским коммунальщикам, но и владельцам частных домов, которые могут рассчитывать только на себя. Однако тем, кто думал о зиме на этапе проектирования и строительства дома, не страшны никакие капризы погоды. Актуальность:   в   минувшую   зиму   в   городах   Российской   Федерации     происходили несчастные случаи, связанные с обрушением ледяных глыб и сосулек на головы горожан. Сосулька – это кусок льда, свисающий с конструкции здания, провода, ветви дерева и т.д. Сосульки образуются при низких температурах, обычно ­ несколько градусов ниже нуля, и при поступлении воды.  Вода  может, например, стекать с крыши дома, где  снег  тает под воздействием   солнечных   лучей.   Талая   вода   стекает   вниз,   и,   благодаря   холодному окружающему воздуху, замерзает. Когда становится  тепло, снег начинает  таять, капельки воды стекают по сосульке и замерзают. Вот сосулька и «растёт». Мы   заметили:  крутизна   склона   крыши   и   ее   шероховатость   влияет   на   образование сосулек. Если угол склона крыши (в зависимости от ее шероховатости) более 40°–60°, то при снегопаде снежный покров на крыше не образуется, соответственно, вероятность появления сосулек на краю крыши в течение зимнего сезона очень мала. Проблема: Из­за обвала наледи и сосулек с крыш домов  погибает много людей. Основная   опасность   сосулек   для   человеческой   жизни   —   падение   сосулек   с   крыш высотных зданий. Особенную опасность представляет падение на голову человека, обычно такое явление может вызвать сильный ушиб или сотрясение мозга.  Некоторые из этих эпизодов закончились крайне трагично. Например, в середине января этого   года в   Санк   –   Петербурге погиб   6­тилетний   мальчик   в   результате   падения   ледяной глыбы с крыши дома. Трагедия произошла 13 января у дома № 28 по проспекту Стачек. 6­ летний Ваня Завьялов с бабушкой шел по пешеходной дорожке вдоль дома, в этот момент с крыши рухнул кусок льда. Мальчик получил открытую черепно­мозговую травму, ребенок скончался в больнице.   Образование   сосулек   на   карнизах   зданий   и   проводах   представляет   собой   серьёзную проблему. Под тяжестью сосулек могут обрываться электропровода, ломаться конструкции зданий. Одной из наиболее простых мер по удалению сосулек, является своевременное сбитие их  дворниками.   Более   современный   способ   борьбы   с   образованием   сосулек   — конструирование крыш с подогревом или использование ультразвука. Выбор данной темы продиктован возможностью углубить  и систематизировать знания по   теме   «Снеговая   нагрузка   на   кровлю   крыш   в   Восточной   Сибири». В   данной   работе,   мы   рассмотрим   теоретический   материал,   который   полезно   знать   при строительстве крыши: о скатах на кровле, позволяющих снегу не задерживаться на крыше, об их   уклонах,   существенно   снижающих   снеговую   нагрузку,   а   так   же   о   ветровой   нагрузке, которая, напротив, растет с увеличением уклона. Выясним,   какое   значение   имеет   тип   кровельного   покрытия   для   крыши   и  почему подготовку  крыши  к  сибирской  зиме   необходимо  не  просто  правильно    рассчитать,   но  и грамотно подобрать кровельное покрытие, которое не побоится холода и высоких нагрузок зимой, а также влаги по весне.  Цель исследования: разработать и спроектировать механизм, убирающий снег с кровли, с учетом природных условий Восточной Сибири.  Для реализации данной  цели были поставлены задачи: 1. Изучить:  теоретический материал о снеговой нагрузке, и найти формулу, по которой она       вычисляется;  природные факторы, влияющие на снеговую нагрузку в Восточной Сибири; 3  способы очистки крыши от снега; 2. Проанализировать данные по снеговой нагрузке в разных регионах России; 3. Выяснить:   нужны ли скаты на кровле;   важно ли кровельное покрытие для нашего региона, с учетом природных условий;   какую роль играют снегозадержатели;   насколько важна гидроизоляция утеплителя; 4. Провести анализ выполненной работы; 5. Разработать и создать макет кровли с механизмом, убирающим снег. Объект исследования: кровля крыш в Восточной Сибири, с учетом норм снеговой нагрузки. Предмет исследования: уровень соответствия снеговой нагрузки на кровлю. Гипотеза: если создать механизм для уборки наледи и снега с крыши, то можно обеспечить безопасность для пешеходов от падения ледяных глыб и снега. Методы исследования:  Эмпирические:  изучение факторов снеговой нагрузки на крыши;  теоретический анализ снеговой нагрузки на крыши домов;   анализ научных статей экспертов в области строительных технологий.  Теоретические:  принятие решений, позволяющих снизить снеговую нагрузку на крыши домов в         Сибири;  анализ полученных данных;   Практические:  создание макета крыши дома, с использованием приспособления убирающего снег         автоматически. Методологическая   основа:   методологической   основой   работы   стала,   книга   Михаила Алексеевича   Бурдейного   «Строительство   дома».   В   книге   подробно   описаны   все   этапы строительства   дома   –   от   проекта   до   установки   крыши.   Перечислены   все   материалы   с описанием их свойств и технических характеристик. №   1 2 3 План работы Решаемые задачи Изучить литературу:  Об основах строительства крыш;  О   факторах   влияния   снеговой нагрузки на крышу;   анкетирование  о способах очистки крыш.   по Провести   установлению     количества школьников, владеющих правильной информацией   правил   безопасности возникающих  вблизи домов и норм строительства крыши. Проанализировать   ответы,   сделать выводы. Провести исследование:   свойств крыши   способов уборки наледи с крыши Методы исследования Теоретический анализ  Анкетирование Сроки Сентябрь – октябрь 2014г. Ноябрь 2014г. Исследовательски й Практический Декабрь 2014г. 4 Сделать выводы Анализ 4 5 7 8   и     презентацию Сделать   макет   крыши   своими руками Подготовить выступления. Подготовить   буклеты   о   правилах безопасности выводах исследования. Познакомить учащихся и педагогов с   итогами   исследования   через выступления   на   научно   – практических конференциях, уроках ОБЖ и физики. Выступить собрании и классных часах.   родительском   на Проектирование Практический Январь­ февраль 2015г. Февраль 2015г. Март 2015г. Практический Март – май 2015г. I. Теоретическая часть I.1. Расчет максимальной снеговойнагрузки и ее  нормативное значение При   строительстве   крыши   одним   из   важных   технических   решений   является   расчет максимальной   снеговой   нагрузки,   определяющий   конструкцию   стропильной   системы, толщину   элементов   несущей   конструкции.   Для   России   нормативное   значение   снеговой нагрузки находится по специальной формуле с учетом района местонахождения дома и норм СНиП.   Для   снижения   вероятности   последствий   от   чрезмерного   веса   снежной   массы,   при проектировании кровли обязательно выполняют расчет значения нагрузки. Особое внимание уделяется необходимости установки снегозадержателей, препятствующие схождению снега со свеса крыши. Кроме   оказания   чрезмерной   нагрузки   на   крышу,   снежная   масса,   иногда,   является причиной протечек в кровле. Так, при образовании полосы  наледи,  свободный сток воды становится   невозможным   и   талый   снег   вероятней   всего   попадет   в   подкровельное пространство. Самые большие снегопады приходятся на долю горных районов, где снежный покров   достигает   нескольких   метров   в   высоту.   Но,   наиболее   негативные   последствия   от нагрузки   происходят   при   периодическом   оттаивании,   наледи   и   промерзании.   При   этом возможны деформации кровельных материалов, неправильная работа водосточной системы и лавинообразный поток снега с крыши дома. Точную   нагрузку   от   веса   снегового   покрова,   требуемую   для   расчета   несущей способности   стропильных   систем   в   конкретном   месте   строительства,   нужно   выяснить   в районных   строительных   организациях   или   установить   по   СНиП   2.01.07­85   «Нагрузки   и воздействия» [2]. В   новой   редакции   СНиП   границы   районирования   не   совпадают   со   старой   картой,   а расчет нагрузки от веса снегового покрова гармонизирован со структурой Европейских норм. В таблице №1 показаны нагрузки от веса  снегового покрова для расчета по второй группе   предельных   состояний   (с   коэффициентом   0,7).   Полная   снеговая   нагрузка   (без коэффициента 0,7) по карте районирования. 5 Расчетный вес снегового покрова Q на 1 м² горизонтальной поверхности земли Снеговые районы Российской Федерации Q, кПа (кг/м²) 1 2 3 4 5 6 7 8 0,8 (80) 1,2 (120) 1,8 (180) 2,4 (240) 3,2 (320) 4,0 (400) 4,8 (480) 5,6 (560) Таблица 1. Районирование территории Российской Федерации  по расчетному значению веса снегового покрова При снегопаде нагрузка может деформировать элементы несущей конструкции дома, стропильную   систему,   кровельные   материалы.   С   целью   предотвращения   этого   на   стадии проектирования выполняют расчет конструкции в зависимости от воздействия нагрузки. В среднем снег весит порядка 100кг/м3, а в мокром состоянии его масса достигает 300 кг/м3. Зная   эти   величины,   достаточно   просто   можно   рассчитать   нагрузку   на   всю   площадь, руководствуясь всего лишь толщиной снегового слоя. Толщина покрова должна  измеряться на открытом участке, после  чего это значение умножают на коэффициент запаса ­ 1,5. Для учета региональных особенностей местности в России используют специальную карту снеговой нагрузки. На её основе построены требования СНиП и других правил. Полная снеговая нагрузка на крышу рассчитывается при помощи формулы: S=Sрасч.×μ; где S – полная снеговая нагрузка; Sрасч. – расчетное значение веса снега на 1 м2 горизонтальной поверхности земли; μ – расчетный коэффициент, учитывающий наклон кровли (Рис.1). На территории России расчетное значение веса снега на 1м2 в соответствии со СНиП принимается по специальной карте, которая представлена ниже (Рис.2). 6 Рис. 1. Схемы нормативных снеговых нагрузок и коэффициенты µ Рисунок 2. Расчетное значение веса снега на 1 м2 на территории РФ СНиП оговаривает следующие значения коэффициента μ:    при уклоне крыши менее, чем 25° его значение равняется единице; при величине уклона от 25° до 60° он имеет значение 0,7; если уклон составляет более 60°, расчетный коэффициент не учитывается при расчете нагрузки [3]. 1.2.Факторы влияния снеговой нагрузки на скатную кровлю При расчете нагрузки от снежных масс на скатную кровлю следует учитывать тот факт, что до 5% массы снега испаряется в течение суток. В это время он может сползать, сдуваться 7 ветром,   покрываться   настом. Вследствие   этих   трансформаций   возникают   следующие негативные последствия:  нагрузка   от   слоя   снега   на   несущую   конструкцию   кровли   имеет   свойство   возрастать   в несколько раз при резком потеплении с последующим морозом; это вызывает превышение нагрузки, расчет которой выполнялся некорректно, стропильная система, гидроизоляция и теплоизоляция при этом подвергаются деформациям;  кровля   сложной   формы   с   многочисленными   примыканиями,   переломами   и   другими архитектурными   особенностями,   имеет   свойство   собирать   снег;   это   способствует неравномерной нагрузке, что не всегда учитывается при расчете;  снег, который сползает к карнизу, собирается возле краев и предоставляет опасность для человека;   по   этой   причине   в   районах   с   большим   количеством   осадков   рекомендуется заблаговременно устанавливать снегозадержатели;  Толстый   слой   снега,   скапливающийся   на   крыше   и   превышающий   средненормативную толщину, называется снеговым «мешком» (Рис.3).   Снеговой «мешок», образующийся с подветренной стороны, постепенно сползает и давит на свес кровли, пытаясь обломить его, поэтому свес кровли не должен превышать размеры, рекомендуемые изготовителем кровельного покрытия.  Рисунок 3. Образование снеговых «мешков» на крышах с уклонами скатов от 20 до 30°  Однако нельзя забывать и о ветровой нагрузке. Она, напротив, растет с увеличением уклона. В   регионах   с   сильными   и   порывистыми   ветрами   стропильной   системе   придется противостоять периодическим рывковым нагрузкам в горизонтальной плоскости.  Увеличение   уклона   кровли   помогает   существенно   снизить   снеговую   нагрузку.   При уклонах больше 60° она вообще не учитывается.  В регионах строительства, где средняя скорость ветра трех зимних месяцев превышает 4 м/с,   на   пологих   крышах   с   уклоном   от   12   до   20%   (примерно   от   7   до   12°),   происходит частичный снос снега с крыши (Рис.4). В этом случае расчетная величина нагрузки от веса снега должна быть уменьшена применением коэффициента c = 0,85. Во всех других случаях, для скатных крыш применяется коэффициент c = 1. Окончательные формулы определения расчетной нагрузки и расчетной нормативной нагрузки от веса снега, учитывающие наклон скатов и ветровой снос снега, будут выглядеть так: 8 Qн.сн = 0,7Q×µ×c ­ для второго предельного состояния (расчет на прогиб)  Qр.сн =   Q×µ×c­для   первого   предельного   состояния   (расчет   на   прочность); Рисунок 4. Районирование территории Российской Федерации по средней скорости ветра, м/с, за зимний период                                                                                                                      Для снеговых нагрузок, действующих на крышу, несущий каркас крыши рассчитывается по первой группе состояний — на полный вес снегового покрова Q. Эту величину принято называть расчетной нагрузкой т.к. в данном случае речь идет только о весе снега, то ее можно обозначить,   как   Qр.сн..   Для   расчета   по   второй   группе   предельных   состояний:   вес   снега учитывается с коэффициентом 0,7 т.е. расчет ведется на снеговую нагрузку равную 0,7Q — эту величину можно обозначить, как Qн.сн. (расчетная нормативная нагрузка от веса снега). Снижение снеговой нагрузки c = 0,85 не распространяется: на крыши зданий в районах со   среднемесячной   температурой   воздуха   в   январе   выше   ­5°С,   так   как   периодически образующаяся  наледь  препятствует   сносу  снега  ветром;   на  крыши  зданий,  защищенных   от прямого воздействия ветра соседними более высокими зданиями или лесом, удаленными менее чем на 10h, где h — разность высот соседнего и проектируемого зданий; Скорость ветра и среднесуточная температура января определяется по картам «Изменения к СНиП 2.01.07­85» (Рис. 5). 9 Рисунок 5 Районирование территории Российской Федерации по средней месячной температуре воздуха, °С, в январе 1.3. Анализ снеговой нагрузки в разных регионах РФ Вся территория Российской Федерации разграничена на 8 районов, с различающимся показателем   снеговой   нагрузки   (Рис.6).   В   первом   вес   покрова   будет   минимальным, соответственно самая большая нагрузка приходится на районы, с индексов 8. Здесь вес снега (мокрый и липкий) может достигать 560 кг/м2. Самые большие снегопады приходятся на долю горных районов, где снежный покров достигает нескольких метров в высоту (Таб. 2). Но, наиболее негативные последствия от нагрузки происходят при периодическом оттаивании, наледи   и   промерзании.   При   этом   возможны   деформации   кровельных   материалов, неправильная работа водосточной системы и лавинообразный поток снега с крыши дома. Рисунок 6. Районирование территории РФ по расчету значения веса снегового покрова Расчетный вес снегового покрова Q на 1 м² горизонтальной поверхности земли Снеговые районы Российской Федерации Q , кПа (кг/м²) 1 2 3 4 5 6 7 8 0,8 (80) 3,2 (320) Таблица 2. Снеговая нагрузка в Сибири 1,2 (120) 1,8 (180) 2,4 (240) 4,0 (400) 4,8 (480) 5,6 (560) Среднегодовая снеговая нагрузка в северных широтах России 60­180 кг/м2.  Если Вы  живете в Сибири, то кровля вашего коттеджа должна быть рассчитана на значительные  снеговые нагрузки (Таблица  3). Стропильная система, а также стены дома, на которые она  опирается, должны выдерживать не только вес самой кровли с покрытием и людей, которые  будут подниматься на крышу для проверки ее состояния и ремонта, но и вес снега зимой, а  также нагрузку, создаваемую_порывами_ветра. Город Ангарск Иркутск Братск Снеговой район Ветровой район 2 2 3 3 3 2 10 Красноярск Новосибирск Томск 3 4 4 3 3 3 Таблица 3. Снеговая и ветровая нагрузка в районах Иркутской области В   регионах   с   сильными   и   порывистыми   ветрами   стропильной   системе   придется противостоять периодическим рывковым нагрузкам в горизонтальной плоскости. Кроме того, если угол будет слишком большим, кровля получится «золотой» за счет увеличения расхода материалов.   Например,   площадь   кровли   с   уклоном   60°   в   1,7   раза   больше   площади аналогичной кровли с уклоном 30° (Рис. 7). Рисунок 7. Зависимость полезной площади мансарды от уклона кровли 1.4. Крыша. Скаты на кровле Крыша – это верхняя конструкция здания, которую часто называют пятым фасадом. Форма крыши зачастую определяет стиль здания. Но основные функции крыши – это защита от атмосферных осадков, сохранение тепла и защита от перегрева.  В регионах с большим количеством осадков в зимний период года угол наклона кровли составляет от 45° до 60°. При этом расчет показывает, что большое количество примыканий и сложных соединений обеспечивает неравномерную нагрузку. [2.с.95]. Крыши бывают плоские и скатные. Плоскими называются те конструкции, уклон ската крыш которых не больше 5 градусов по отношению к горизонту. Рассмотрим такой вид плоских крыш, как заливная крыша (Рис. 8). Рисунок  8. Процесс покрытия заливкой крыши мастикой 11 Такое бесшовное покрытие состоит из гидроизоляционного и армирующего слоев. Основой для такой кровли служат: стяжки из цементно­песчаного раствора; бетонные и железобетонные плиты;    металл;  дерево;  старое рулонное покрытие;  плиты утеплителя;  плоский шифер и др. [2.с.98]. Заливная кровля применяется при строительстве жилых и промышленных зданий. На   плоской   горизонтальной   поверхности   скапливается   максимально   возможное количество снега. Расчет нагрузок в этом случае должен обеспечивать необходимый запас прочности несущей конструкции. Плоские горизонтальные крыши практически не строят в районах России с большим количеством атмосферных осадков. Снег может скапливаться на их   поверхности   и   создавать   чрезмерно   большую   нагрузку,   которая   не   учитывалась   при расчете.  Мембранная крыша – еще одна разновидность плоских кровель  (Рис. 9). Рисунок 9. Процесс укладки мембранной крыши Такая   крыша   может   прослужить   своему   хозяину   до   50   лет.   Она   отличается   своей идеальной гидроизоляцией и надежностью.  Скатные крыши – это такие конструкции, угол наклона которых может доходить до 65 градусов. Такая крыша долговечна и водонепроницаема (Рис. 10). Рисуок 10. Пример конструкции скатной крыши Рассмотрим основные формы скатных крыш:  Односкатная   крыша  —   простая   по   своему   сооружению   и   конструкции   (Рис.   11). Такие крыши наиболее популярны для гаражей, навесов, домов и других конструкций.  12 Рисунок 11. Пример односкатной крыши  Двухскатная   крыша  —   самая   распространенная   конструкция  (Рис.12).   Вдоль длинных стен дома располагают наклонные плоскости двухскатной крыши.  Рисунок 12. Пример конструкции двухскатной крыши В   современном   строительстве   большой   популярностью   пользуется  крыша   мансарда (Рис.13). Такие крыши могут иметь различные геометрические формы. Иметь треугольный или   ломаный   силуэт,   быть   симметричными   или   несимметричными,   располагаться   по   всей ширине здания или только по одну сторону от его продольной оси.  Рисунок 13 .Пример дома с крышей ломаного типа Ломаная крыша – разновидность двухскатной крыши. Ее отличие состоит в наклоне нижних частей ската. (Рис. 14). Рисунок 14. Пример дома с крышей ломаного типа 13 Сводчатые   крыши   можно   также   можно   отнести   к   двухскатным   крышам.   Профиль скатов таких крыш представляет собой дугу (Рис. 15). Рисунок  15. Пример сводчатой крыши Вальмовая крыша состоит из четырех скатов. (Рис. 16). Рисунок  16. Пример крыши вальмовой конструкции Шатровая   крыша –   разновидность   вальмовой   конструкции. Все   четыре   ската   крыши сводятся в одну точку (Рис.17). Рисунок  17.  Пример крыши шатровой конструкции Еще одна разновидность вальмовой крыши – это вальмовая крыша со скосами. Такая конструкция образует трапециевидные фронтоны. (Рис. 18). Рисунок 18. Пример вальмовой крыши со скосами Складчатая крыша представляет собой две, пронизывающие друг друга двухскатные крыши (Рис. 19). 14 Рисунок  19. Пример складчатой крыши Асимметричная крыша – вид крыши, который используется при строительстве жилых домов (Рис.20). Рисунок  20. Пример чертежа асимметричной крыши Дом с асимметричной крышей включает: стропила с консолями крутого и пологого скатов; плиты покрытия, которые соединяются в коньке; стойки стропил, которые качаются на горизонтальной оси под углом; стойки стен помещений для чердака; горизонтальные балки­затяжки с консолями, которые соединенные со стропилами.       Разжелобок  - это внутренние углы пересекающихся плоскостей крыш. Он образуется за счет специально предназначенного для этого стропила. [2.с.109]. 1.5. Кровельное покрытие Для   подготовки   крыши   к   сибирской   зиме   необходимо   не   просто   правильно   ее рассчитать, но и грамотно подобрать кровельное покрытие, которое не побоится холода и высоких нагрузок зимой, а также влаги по весне. В наших условиях покрытие должно быть одновременно  и   прочным,   и   защищенным   от   атмосферных   воздействий,   в   частности   –  от коррозии. Металлочерепица ­ самый предпочтительный вариант для регионов с продолжительной зимой   и   обильными   снегопадами.   Этот   кровельный   материал   отличается   нулевой гигроскопичностью (способностью впитывать влагу) и в отличие от покрытий на битумной основе прекрасно выдерживает низкие температуры.   Кроме металлочерепицы существуют другие виды кровельных покрытий: Рулонные кровли    Наиболее распространенными из рулонных кровельных материалов являются пергамин, рубероид и толь. [2.с.114]. 15  Мастичная   кровля —кровельным   мастикам присущи   стойкость   к   агрессивным   средам, окислению и УФ­излучению, антикоррозионная стойкость.  Мембранные   покрытия.  Мембрана   сделана   из   высокоэластичного   резиноподобного полимерного материала. Правильно выполненная кровля может прослужить более 30 лет.  Листовые кровельные материалы.  Асбестоцементные   волнистые   листы (искусственный   шифер)   являются   довольно долговечным материалом, который служит до 50 лет. Стальной   оцинкованный   лист —   долговечные   и   существенно   менее   хрупкие кровельные материалы. Срок службы таких кровель — более 50. Битумно­картонные   волнистые   листы ­   Еврошифер,   Ондулин,   Аквалин,   их долговечность существенно ниже, чем у шифера и не превышает 25­30 лет.  Штучные кровельные материалы.  керамической черепицы —черепичная кровля не требует практически никакого ухода и служит более 100 лет. Металлическая   черепица  представляет   собой   профилированный   оцинкованный стальной лист с минеральным гранулятом в акриловом связующем на поверхности. [2.с.112]. Мягкая (гибкая) черепица ­ Такую кровлю удобно монтировать, особенно на крышах сложной конфигурации. Срок службы покрытия — 30­50 лет [2.с.103]. Существуют   и   другие   кровельные   материалы,   но   они   не   получили   широкого распространения (Рис.21]. Рисунок 21.  Пример кровельного материала 1.6. Снегозадержатели Крыша   дома   всегда   требует   к   себе   повышенного   внимания,   особой   осторожности   и повышенной безопасности. Для обеспечения безопасности есть достаточно много различных систем,   которыми   оборудуют   кровлю   при   ее   монтаже. К   ним   относятся   кровельные ограждения и лестницы, мостики и снегозадержатели (Рис. 22). 16 Рисунок 22. Снегозадержатели Последний вариант относится к самому эффективному и простому способу обеспечения безопасности для кровли. С ним обеспечивается удобная и простая эксплуатация, к тому же, внешний вид получает эффект завершенности. Снегозадержатели применяют для удержания снега на крыше дома, чтобы не дать ему упасть на голову человека или не повредить автомобиль. С приходом весны снег не будет лавиной падать вниз, а сможет задерживаться на крыше и равномерно таять. Так   же   СНиП  описывает   основные   конструкции   и   геометрические   размеры снегозадержателей, места их установки и принцип действия [3]. 1.7.Гидроизоляция утеплителя крыши дома Гидроизоляция крыши дома и любого другого здания необходима, прежде всего, для защиты от воздействия влаги, конденсата и атмосферных осадков, которые преимущественно скапливаются   на   внутренней   поверхности   крыши   и   на   элементах   конструкции. Если   не выполнить   гидроизоляцию,   то   утеплитель   очень   скоро   пропитается   влагой   и   перестанет поддерживать   в   доме   тепло,   а   деревянные   и   металлические   элементы   подвергнутся окислению (Рис.23). Рисунок 23. Пример прохождения воздушных масс через кровельное покрытие Гидроизоляция   крыши   состоит   из   трех   основных   элементов: гидроизоляции, пароизоляции и системы вентиляции.  Гидроизоляция позволяет защитить утеплитель, а также стропила от влаги.  Пароизоляция   помогает   предотвратить   попадание   из   внутренних   помещений   в утеплитель водяных паров, и помогает ему сохранить теплоизоляционные свойства.   Система   вентиляции   необходима   для   того,   чтобы   влажный   воздух   удалялся   из внутреннего пространства крыши. Существует   несколько   видов   подкровельных   гидроизоляционных   материалов:  мембраны   и пленки (Рис. 24). Пленки –   данный   материал   обеспечивает   отменную   гидроизоляцию   всей   кровельной конструкции. Мембраны – не пропускают влагу внутрь и не пропускают со стороны пар.  17 Рисунок 24. Пример устройства кровельного покрытия дома 1.8. Для чего необходимо очищать крышу от снега. Способы очистки крыши от снега Скопление снега на крыше может привести к нежелательным последствиям.  Во­первых, многократно возрастает нагрузка на несущие конструкции здания, плотность снега может составлять до 700 кг/м3 . Во­вторых, возможны протечки скатных крыш в зонах образования снеговых мешков, настенных   и   подвесных   желобов,   а   также   протечки   в   результате   обледенения   кровли   и выпадения   конденсата   на   внутренней   стороне   кровельного   покрытия   из­за неудовлетворительного   температурно­влажностного   режима   чердачных   помещений.   А   на плоских крышах протечки возможны в местах дефектов и повреждений покрытия. Немалую   опасность   представляют   свисающие   с   крыш   карнизы   и   сосульки.   Такие образования   появляются   на   выступающих   участках   фасада   здания,   на   карнизах,   отливах, козырьках   балкона,   краях   крыши.   При   "благоприятном"   стечении   обстоятельств   за   одни сутки вес сосульки может увеличиться на несколько десятков килограммов. Вес некоторых из них может достигать 300 кг.  Сосульки могут ломаться и падать вниз, повреждая все, что встречается им на пути. Так в Москве за год от падения льда с крыши погибает 4­7 человека, около 50 получают травмы, наносится ущерб более чем 300 автомобилям. Сосулька весом 2 килограмма, сорвавшаяся с высоты пятиэтажного дома развивает у земли скорость в 60 км/ч. Целесообразным   выходом   из   ситуации   является   ручная   очистка.   Но,   исходя   из безопасности для человека, выполнять подобные работы крайне опасно. По этой причине расчет   нагрузки   оказывает   значительное   влияние   на   конструкцию   кровли,   стропильной системы и других элементов крыши.  Давно известно, что чем круче скаты, тем меньше снега задержится на крыше.  Для предотвращения   образования   сосулек   и   наледи   применяют   системы   кабельного   обогрева. Нагревательный   элемент   устанавливают   по   периметру   крыши   прямо   перед   водосточным желобом.   Для   управления   системой   подогрева   используют   автоматическую   систему управления или вручную контролируют весь процесс. Следующее   изобретение   относится   к   области   строительства,   в   частности   к   способу уборки снега с крыши здания. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши здания. Способ уборки заключается в том, что снег с поверхности крыши сдувают струей сжатого воздуха. С помощью ориентируемого вручную гибкого  шланга   с  жестким   трубчатым   наконечником,  подсоединенного   к  закрепленной  на крыше   здания   и   ориентированной   по   его   длине   трубе,   соединенной   с   расположенным   на чердаке   здания   компрессором.   Труба   данного   оборудования   выполнена   с   отводящими патрубками с вентилями с возможностью подсоединения к ним упомянутого гибкого шланга и 18 возможностью   закрепления   на   трубе   страховочного   приспособления   для   оператора   с возможностью его передвижки вдоль трубы по мере удаления снега с крыши. [4]. Применяются   и   другие   методики   уборки   снега   с   крыш   зданий,   а   именно   системы обогрева кровельного покрытия. Они бывают двух типов: электрические, и водяные [5].                                II. Практическая часть      2.1. Создание макета крыши Практическая работа направлена на создание «идеальной» крыши, приспособленной для условий Сибири, с использованием новых технологий и изобретений для уборки снега с кровли. Выполнив и проанализировав результаты теоретической части работы, мы определили условия, при которых на крышу будет приходиться низкая снеговая нагрузка и решили в дальнейшей практической работе использовать именно эти условия:  Угол наклона кровли составляет от 45° до 60°;  Правильно построенная стропильная система;  Двухскатная крыша;  Металлочерепица;  Гидроизоляция. За   основу,   мы   взяли   стоматологическую   виброплатформу  VIBR­X­24   [Рис.   26],  на которую   сконструировали   основу   из   сосновых   брусков.   Далее   на   основу   мы   поставили стропила, но т.к. виброплатформа не позволяет сделать угол наклона кровли 60º, сделали её под углом 30º. На стропильную систему уложили пароизоляцию, утеплитель, гидроизоляцию и после чего уложили металлочерепицу (металопрофиль) и конек [Рис. 27]. Виброплатформа   VIBR­X­24,   предназначена   для   уплотнения   и   удаления   пузырьков воздуха из паковочной массы. Технические характеристики VIBR­X­34:   Мощность ­  160 Вт   Плавная регулировка амплитуды вибрации, 4 присоски, съемный резиновый столик   Размеры стола ­ 352×252 мм  Высота ­  200 мм  Напряжение ­  220/240 В  Вес ­  10 кг Мощность виброплатформы можно регулировать по интенсивности вибрации. Рисунок 26. Виброплатформа VIBR­X­24 19 Рисунок 27. Макет крыши 2.2. Анкетирование О том, что крыша дома   должна быть прочной и непромокаемой известно и понятно всем. Но разве кто – нибудь задумывался над тем, почему нужно и можно покрывать ее различными кровельными материалами? Почему на плоской крыше чаще образуется наледь? Существуют ли снеговые мешки, а если существуют, то какие неприятности могут возникнуть от их существования? Для того, чтобы выяснить, смогут ли ответить на эти вопросы учащиеся нашей школы, было   проведено анкетирование. Школьникам (41 человек, ученики 10­11­х классов МБОУ «СОШ № 36» г. Ангарска) были заданы следующие вопросы: 1. Знаете ли вы, что на крыше образуются снеговые мешки? 2. Знаете ли вы критерии, по которым строится крыша дома? Какие? 3. Знаете ли вы, на какой крыше чаще образуется наледь?  Какую опасность для жизни и здоровья людей она представляет? Диаграмма 1. Результаты анкетирования В результате анкетирования было выявлено: 1. 60%  учащихся  не  имеют   представления  об  опасности,   грозящей  людям     в  связи  с образованием снеговых мешков, а так же в связи   с обрушением с крыши   наледи сосулек; 2. 100% не знают критериев, используемых при строительстве крыши дома; 20 3. 40% учащихся владеют информацией о том, на какой крыше чаще всего   образуется наледь и, соответственно, могут предотвратить несчастный случай.  Вывод: 1. Результаты анкетирования показали, что большинство учащихся не представляют всего масштаба угрозы, которая их может застать в самый неожиданный момент. 2. О строительных нормах и правилах возведения безопасных крыш школьники не имеют представления. Заключение При   строительстве   крыши   одним   из   важных   технических   решений   является   расчет максимальной   снеговой   нагрузки,   определяющий   конструкцию   стропильной   системы, толщину элементов несущей конструкции.  Полная   снеговая   нагрузка   на   крышу   рассчитывается   при   помощи   формулы: S=Sрасч.×μ. Увеличение   уклона   кровли   помогает   существенно   снизить   снеговую   нагрузку.   При уклонах больше 60° она вообще не учитывается. Основные функции крыши – это защита от атмосферных осадков, сохранение тепла и защита от перегрева. Самая оптимальная  двухскатная крыша —  самая распространенная конструкция. Для подготовки крыши к сибирской зиме необходимо не просто правильно ее рассчитать, но и грамотно подобрать кровельное покрытие, которое не побоится холода и высоких нагрузок зимой, а также влаги по весне. В наших условиях покрытие должно быть одновременно и прочным, и защищенным от атмосферных воздействий, в частности – от коррозии.  Металлочерепица – самый предпочтительный вариант для регионов с продолжительной зимой   и   обильными   снегопадами.   Этот   кровельный   материал   отличается   нулевой гигроскопичностью (способностью впитывать влагу) и в отличие от покрытий на битумной основе прекрасно выдерживает низкие температуры. Для  обеспечения  безопасности  снегозадержатели применяют   для  удержания  снега  на крыше дома, чтобы не дать ему упасть на голову человека или не повредить автомобиль. С приходом весны снег не будет лавиной  падать вниз, а сможет задерживаться на крыше и равномерно таять. Если   не   выполнить   гидроизоляцию   крыши,   то   утеплитель   очень   скоро   пропитается влагой и перестанет поддерживать в доме тепло, а деревянные и металлические элементы подвергнутся окислению. Изучив   историю   вопроса   о     «разработке   механизма   убирающего   снег   с   кровли»   с учетом природных условий Восточной Сибири, нам удалось определить основные нормы, по которым следует строительство крыши:   Хорошая стропильная система;   Угол уклона кровли 60º, двускатная крыша;  Кровельное покрытие – металлочерепица;  Использование пароизоляции, гидроизоляции, утеплителя;  Так же следует использовать виброплатформу. Виброплатформы могут быть установлены под стропильными ногами, которые в свою очередь будут передавать вибрацию на кровельное покрытие, что поможет сдвинуть снег с крыши. Для того чтобы систематизировать виброплатформы их можно подключить к одной главной   системе,   которую   можно   будет   установить   на   компьютер   или   на   телефон   для 21 удобства. Тем самым, нажав на кнопку в телефоне человек, может исключить возможность обрушения снега с собственного дома, не взывая специальную службу. Модель  сконструированной   нами    крыши   показывает,  как   можно  усовершенствовать систему   крыш,   для   того   чтобы   предотвратить   обрушение   большой   массы   снега,   провала крыши так же сэкономить на жилищно­коммунальных услугах. Следовательно, гипотеза о том, что если создать механизм для уборки наледи и снега с крыши, то можно обеспечить безопасность для пешеходов от падения ледяных глыб и снега подтвердилась.    Для привлечения внимания к данной теме была проведена следующая работа: Выступления с сообщениями на уроках ОБЖ; Проведены беседы для учеников 10­х классов; Проведено анкетирование;  Работа   может   быть   использована   на   уроках   ОБЖ,   на   классных   часах   в   качестве дополнительного материала.  Кроме того, работа может быть использована в дальнейшем в жилищно­коммунальных, строительных компаниях. Литература 1. Бурдейный М.А. Строительство дома. – М.:ООО «ТД «Издательство Мир книги», 2. Серия   «Эрудит».   Физика.   –   М.:   ООО   ТД   «Издательство   Мир   книги»,   2006.­ 2007. – 320 с.:ил. 192с.:ил. 3. Система нормативных документов в строительстве/Строительные нормы и правила РФ СниП 31­02­2001 5 издание Официальное/. Государственный комитет РФ по строительству и жилищзно – коммунальному комплексу (Госстрой России) – М.­ 2001 4. http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/1/1880/ 5. http://ostroykevse.ru/Krisha/Krisha_page_1.html 6. http://ostroykevse.ru/Krisha/Krisha_page_2.html 7. http://roof­tops.ru/vidy/skatnaya­krovlya/ 8. http://roof­tops.ru/vidy/vidy­krovli/ 9. http://build­experts.ru/stropilnaya­sistema­dvuxskatnoj­kryshi/ 10.http://files.stroyinf.ru/Data1/1/1880/ 11.http://ostroykevse.ru/Krisha/Krisha_page_3.html 12.http://gigabaza.ru/doc/80000.html 13.http://yandex.ru/images/search?text=снеговые+нагрузки+снип 14.http://yandex.ru/images/search?text=фрмы%20крыш&uinfo=sw­1280­sh­800­ww­ 1263­wh­691­pd­1­wp­16x10_1280x800 15.http://yandex.ru/images/search?text=кровельное%20покрытие&uinfo=sw­1280­sh­ 800­ww­1263­wh­691­pd­1­wp­16x10_1280x800 22 23