Немного физики
Что происходит с вашим домом и внутри него? Чтобы вы лучше поняли это, мы решили провести небольшой «урок физики». Надеемся, что, усвоив его, вы наилучшим образом воспользуетесь советами и пояснениями, данными на сайте.
Что такое влага
Под влагой понимается вода в трех ее состояниях: в виде пара, в жидком состоянии — собственно вода и в твердом состоянии, то есть лед или снег.
Паросодержание, конденсат, точка росы
Пар всегда содержится в воздухе. Вес пара в кг на куб. м воздуха называется влажностью или паросодержанием. Чем воздух теплее, тем больше пара он содержит. Если температура в определенном объеме воздуха понижается, то постепенно достигается такая точка, когда воздух больше не может удерживать данное количество влаги. Мы достигли так называемой точки росы, то есть такого уровня насыщения, когда пар выпадает в виде влаги, конденсируется, что приводит, например, к тому, что стекла запотевают или на траве образуется роса.
Отношение паросодержания в некотором объеме воздуха к уровню насыщения при одной и той же температуре называется относительной влажностью воздуха или относительным паросодержанием. Когда температура воздуха растет, относительная влажность уменьшается, а когда падает, она увеличивается, достигая максимально 100%.
Откуда берется влага?
Самой очевидной формой влаги являются, конечно, дождь и снег. Влажность воздуха создается также водяными парами, которые невидимы, но всегда присутствуют в воздухе. Влажность почвы создают дождь или талые воды, проникшие в грунт.
В новых домах содержится строительная влага, накопившаяся за время строительства, когда использовалось много воды для кирпичных и бетонных работ. Влажность добавляют выпавшие за этот период осадки.
Пути движения влаги
В парообразном состоянии влага перемещается с воздушными потоками, что называется конвекцией.
Содержание влаги во всем объеме воздуха выравнивается от более высокого к более низкому, что определяется понятием «диффузия». Обычно содержание пара внутри дома выше, чем снаружи. Поэтому влага стремится проникнуть через внешнюю оболочку дома. Относительное содержание пара увеличивается из-за более низкой температуры, что может вызвать порчу конструкций. По той же причине нельзя допускать конвекции наружу.
Вода проникает через почву и через все строительные материалы, кроме водостойких. Воду могут также всасывать мелкопористые материалы, на что важно обращать внимание прежде всего при строительстве фундамента.
При замерзании вода расширяется, что может вызвать отслоение штукатурки от стен и повреждение фундамента из-за морозного вспучивания.
Четыре принципа защиты от влаги
- Не допускать проникновения влаги в конструкции дома за счет использования водонепроницаемых или водоотталкивающих материалов.
- Если влага все-таки проникла, необходимо обеспечить просушку материала
- Использовать водостойкие материалы.
- Тщательно выполнять теплоизоляцию, чтобы не допустить образования конденсата.
Теплоизоляция тоже обеспечивает защиту от влаги
Теплый воздух может содержать больше влаги по сравнению с холодным, а относительная влажность уменьшается с повышением температуры. Дом, который благодаря хорошей теплоизоляции лучше держит тепло, более сухой по сравнению с холодным. В районе тепловых порогов, небольших участков с плохой изоляцией, имеющих более низкую по сравнению с окружающей температуру, может в худших случаях образовываться конденсат, например, если стальная или бетонная опора наружной стены не изолирована с внешней стороны.
Коротко о прочности
Иногда необходимо знать, какие стены являются несущими, какую толщину должна иметь балка и т.п. Ниже дается объяснение нескольких элементарных понятий.
Балки, лаги и опоры
Балка — это своего рода штанга, которая перекрывает пролет между двумя опорными точками.
Лагами называются брусья, как правило деревянные, которые лежат между двумя стенами и перекрывают одну или две комнаты или всю конструкцию лома. Предназначенные для крепления пола или потолка, они фактически являются небольшими балками и образуют цокольное или чердачное перекрытие.
Опора — это вертикально стоящие столбы, на которых, как правило, лежат балки.
Физика балок
Когда на балку ложится нагрузка, возникает напряжение, которое балка должна выдержать не переломившись.
В верхней части балка сжимается, в нижней — нет, так как действуют силы растяжения. Чем балка выше, тем она прочнее. Представьте себе доску, которая положена плашмя между двумя опорами. Когда вы идете по ней, она будет прогибаться больше, чем прогибалась бы доска, положенная ребром. В действительности балка, положенная на ребро, прочнее в четыре раза.
При усилении балки полезно знать, что по осевой линии в балке не действуют силы растяжения или сжатия. Таким образом, достаточно усилить балку сверху и снизу. Так работает, например, мазонитовая балка, выполненная из относительно тонкой мазонитовой пластины, к которой по верхнему и нижнему краям приклеены элементы жесткости. По этому же принципу изготавливаются и стальные балки в целях экономии и для удобства работы с ними.
Балка на трех опорах
Если нужна балка такой длины, которая требует опоры посередине, лучше, чтобы она в точке опоры была сплошной, то есть не следует использовать две отдельные балки. Сила, действующая у средней опоры, противоположна по своему направлению той, которая возникает от нагрузки между точками опоры, и помогает уменьшению ее действия между ними.
Фактически балка разрушается под действием сил растяжения в ее нижнем крае, когда их значения становятся слишком большими.
Балка на двух опорах
Сплошная балка на трех опорах
Опоры
Опоры не подвергаются изгибу, на них действует только вертикальная нагрузка. Строительные материалы выдерживают такую нагрузку значительно лучше, чем нагрузку, работающую на изгиб, которой, например, подвергаются балки. Поэтому опоры можно делать относительно тонкими. Фактически каркас деревянного дома значительно прочнее, чем это нужно, несмотря на то, что конструкция выглядит хрупкой. Толщина конструктивных элементов определяется необходимостью изоляции, укрепления дома в боковой плоскости с учетом местных природных условий.
Каркасная конструкция
Если балка получается слишком тяжелой или на нее уходит слишком много материала, делают каркасную конструкцию. Она состоит из соединенных между собой деревянных брусков или металлических штанг. В них действуют только силы сжатия и растяжения, и они не подвергаются изгибу, на который не рассчитаны. Каркасная конструкция применяется прежде всего в стропильных фермах с большими пролетами.
Пример каркасной конструкции
Взаимодействие между балками
С помощью перекрестных связей между балками перекрытия достигается стабилизация всей системы. Благодаря этому нагрузка на одну балку передается частично на ближайшие.