Устройство крыши здания и сооружения

Устройство крыши здания и сооружения

Реферат

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации зданий и сооружений и может быть использовано для предотвращения образования на кромках крыши наледи и сосулек.

Известно устройство для удаления сосулек со свесов кровли зданий (См. авторское свидетельство №775268 по кл. Е 04 D 13/06, опубл. 30.10.80 г., бюл. №40). Устройство включает в себя систему блоков и двуплечие рычаги, шарнирно закрепленные на углах стен здания, к концам которых прикреплены тросы, натянутые вдоль кровли, причем короткие концы рычагов соединены дополнительными тросами с источником колебания, например дверями; к концам рычагов прикреплена проволока. Система рычагов, блоков и тросов позволяет использовать механические усилия при открывании дверей для воздействия на сосульки, за счет чего и обеспечивается их удаление. Известное устройство обеспечивает отрыв и сброс с крыши уже сформированных сосулек за счет механической энергии. Однако при отрыве сосулек от крыши неизбежны различного рода повреждения кровли крыши, что ограничивает использование известных устройств.

В описании к патенту РФ на изобретение №2169245 по кл. 7 Е 04 D 13/00, опубл. 20.06.2001 г., бюл. №17 представлено устройство для удаления льда с крыш зданий и сооружений. Устройство включает источник механических импульсов с узлом крепления на здании или сооружении и упругий элемент, расположенный вдоль карниза крыши, связанный с источником механических импульсов. Устройство дополнительно снабжено подпружиненными в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - с источником механических импульсов. Кроме того, известное устройство содержит ряд дополнительных признаков, улучшающих его технические и эксплуатационные характеристики. В известном устройстве за счет подпружиненных штоков обеспечивается концентрация импульса силы от источника его возмущения на линейный волновод, увеличивая тем самым амплитуду силового возмущения, передаваемого на сосульки, чем обеспечивается отрыв их от крыши и сброс под действием собственной силы тяжести вниз на землю. В данном устройстве также при отрыве сосулек от крыши неизбежны различного рода повреждения кровли крыши.

Известно противообледенительное покрытие, которое включает в себя неполярные каучуки и может быть нанесено на поверхность, предотвращаемую от нарастания льда (описание изобретения к патенту РФ №2086601 по Кл. 6 С 09 К 3/18). Покрытие может обеспечить эффективную защиту поверхности на длительный срок от нарастания льда. Однако для защиты крыши от наледи и сосулек, возникающих на ее нижних кромках, использование известного покрытия дорого и не всегда эффективно. Так, на отлогих крышах возможно смерзание льда по всей поверхности крыши, разрушение которого может произойти лишь при нарастании больших сосулек, угрожающих безопасности населения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство крыши здания и сооружения, включающее кровлю, на поверхность которой нанесено противообледенительное покрытие полосой вдоль нижней кромки кровли, ширина полосы в зависимости от климатической зоны и наклона крыши определяется значением от 0,1 м до 2,5 м; полоса покрытия нанесена с напуском относительно кровли на величину свисания не менее 2 см вниз от ее нижней кромки; угол между поверхностью кровли и плоскостью напуска не превышает значения 180° (См. патент РФ №2244790, МПК Е 04 D 13/076).

Известное техническое решение позволяет снизить сцепление замерзающей воды с поверхностью крыши в нижней ее части и тем самым снизить вероятность образования наледи и сосулек либо, как минимум, снизить нагрузки на кровлю в процессе удаления с крыши наледи.

Вместе с тем, учитывая, что значительная часть крыш имеет малый угол ската, вследствие чего даже при незначительных силах сцепления наледи с антиобледенительным покрытием имеют случаи удержания наледи на поверхности кровли.

Кроме того, в известном устройстве не решен вопрос отвода сточных вод, что затрудняет эксплуатацию зданий, особенно малой этажности.

Целью настоящего изобретения является снижение вероятности образования наледи на нижней кромке поверхности крыши.

Для достижения заявленной цели известное устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с антиобледенительными покрытиями, нижний край которых опирается на нижнюю кромку кровли и свисает вниз не менее чем на 2 см, снабжено смонтированными в нижней части кровли водоотводящими желобами, а верхний край антиобледенительных покрытий установлен на поверхности водоотводящих желобов; антиобледенительные покрытия выполнены в виде упругой конструкции, на поверхности которой, на длине периметра кровли 3 м, имеется не менее одной точки, допустимые упругие поперечные деформации которой относительно линии, соединяющей верхний и нижний края, составляют не менее 0,2% от значения ширины полосы покрытия; снабжено источниками генерации колебаний, связанными с антиобледенительными покрытиями в точках, допускающих максимальные значения упругих деформаций его наружной поверхности; внутренняя поверхность водоотводящих желобов и прилегающая к ним поверхность кровли на расстояние не менее чем на 10 см вверх покрыта антиобледенительным материалом.

Образование наледи и сосулек на крышах зданий и сооружений в значительной степени определяется наличием снежного покрова на прилегающей к нижней кромке поверхности крыши. Реализация предложенного технического решения позволяет увеличить угол наклона поверхности крыши в области, прилегающей к нижней кромке крыши. Так, если высота водоотводящего желоба составляет 5 см, а максимальное расстояние от него до кромки крыши - 50 см, то использование предлагаемого технического решения позволит увеличить угол ската кровли минимум на 6°, что увеличивает величину скатывающей силы примерно на 20%. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить угол наклона крыши и уменьшить вероятность задержания на ее поверхности снежного покрова, что способствует снижению вероятности образования наледи и, как следствие, снижению вероятности образования сосулек. Выполнение антиобледенительных покрытий в виде упругой конструкции создаст условия для колебания ее поверхности под воздействием различных нагрузок. Лед является хрупким материалом и при деформации подстилающей его поверхности либо разрушается (при небольшой толщине льда), либо отслаивается. И в том и другом случае нарушаются связи льда с подстилающей поверхностью, что способствует увеличению вероятности скатывания его с наклонной поверхности вниз. В качестве естественных нагрузок, вынуждающих колебания антиобледенитльных покрытий, могут рассматриваться прежде всего ветровые возмущения. В качестве статической нагрузки, вынуждающей деформироваться покрытия, выступают снежный покров и наледь. Для обеспечения гарантированного освобождения антиобледенительных покрытий от снега в предложенном устройстве предусмотрены источники генерации колебаний, связанные с антиобледенительными покрытиями. Для обеспечения более эффективной отдачи энергии источниками генерации колебаний антиобледенительным покрытиям источники генерации колебаний установлены в точках, допускающих максимальные значения упругих деформаций его наружной поверхности.

Покрытие внутренней поверхности водоотводящих желобов и прилегающей к ним поверхности кровли на расстояние не менее чем на 10 см вверх антиобледенительным материалом позволяет уменьшить вероятность замерзания в желобах стекающих с поверхности крыши талых вод. Кроме того, позволяет снизить трудозатраты очистки желобов ото льда в случае их переполнения в условиях сложной зимы.

На чертеже представлена условная схема предлагаемого технического решения. Устройство включает в себя кровлю 1 с антиобледенительными покрытиями 2, нижний край которых 3 свисает вниз не менее чем на 2 см. Водоотводящие желоба 4 смонтированы в нижней части кровли 1. Верхний край 5 антиобледенительных покрытий установлен на поверхности водоотводящих желобов 4. Источники генерации колебаний 5 установлены в пространстве, образованном между покрытиями 2 и кровлей 1. Конструктивное исполнение источников колебаний может быть различным. Частота и амплитуда определяются исходя из конкретных условий проектирования крыши. Так, например, источники колебаний могут быть выполнены в виде пьезокерамических элементов, закрепленных на антиобледенительном покрытии, в виде магнитострикционных преобразователей типа преобразователя, используемого для удаления накипи (типа УПА-2М), в виде электромагнитов, подключенных к источникам питания переменного тока (на рис.1 не показаны). Связь с антиобледенительным покрытием электромагнита может быть осуществлена различным способом, например путем установки на его внутренней поверхности в области, прилегающей к рабочей части электромагнита пластины с магнитными свойствами 6. Внутренняя часть водоотводящих желобов 4 и прилегающая к ним поверхность кровли на расстояние не менее чем на 10 см вверх покрыта антиобледенительным материалом 7. Конкретное значение области покрытия прилегающей поверхности кровли к водосточным желобам антиобледенительным материалом определяется конструкцией крыш и природно-климатическими условиями их эксплуатации.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Значительная часть выпадающих осадков, попадая на антиобледенительное покрытие, вследствие его гидрофобности и слабой адгезии ко льду, а также значительного угла наклона крыши, скатываются вниз. Процессу скатывания вниз осадков способствуют также колебания поверхности, формируемые либо ветровыми нагрузками, либо принудительно с помощью источников колебаний. Талые воды, образуемые вследствие таяния снегового покрова верхней части крыши из-за солнечной радиации либо тепловых потоков подкрышевого пространства, задерживаются водоотводящими желобами. При значительной снеговой нагрузке и замерзании талых вод в водоотводящих желобах происходит перетекание воды на антиобледенительное покрытие. Однако вследствие малой адгезии ко льду и колебаний поверхности перетекающие воды в виде замерзшей наледи скатываются вниз и нижняя кромка поверхности крыши остается практически свободной от снега и наледи, чего и требовалось достичь в цели предлагаемого изобретения. Кроме того, наличие антиобледенительного материала на внутренней поверхности водоотводящих желобов позволяет производить их периодическую очистку, что обеспечит исключение возможности попадания талых вод на антиобледенительное покрытие, и полностью исключить вероятность образования наледи на нижней кромке поверхности крыши.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно сделать заключение о том, что выявленные сравнительно с прототипом новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют снизить вероятность образования наледи на нижней кромке поверхности крыши.

Устройство крыши здания и сооружения, содержащее кровлю с антиобледенительным покрытием, нижний край которого опирается на нижнюю кромку кровли и свисает вниз не менее чем на 2 см, отличающееся тем, что оно снабжено смонтированными в нижней части кровли водоотводящими желобами, на поверхности которых установлен верхний край антиобледенительного покрытия, при этом в образованном пространстве между антиобледенительным покрытием и кровлей установлены источники генерации колебаний, а внутренняя поверхность водоотводящих желобов и прилегающая к ним поверхность кровли на расстояние не менее чем 10 см вверх покрыта антиобледенительным материалом.