Покрытия и фонари

Лекция 9

6  ПОКРЫТИЯ И ФОНАРИ

6.1 Типы покрытий, их классификация. Основные элементы

Покрытия (крыши), завершая здание, защищают его от воздействия внешней среды. Различают два конструктивных типа покрытий:

плоскостные, состоящие из ограждающих элементов (панелей, стальных листов и др.), уложенных по балкам или фермам; пространственные покрытия, представляющие собой тонкостенную конструкцию криволинейной формы и выполняющие несущие и ограждающие функции.

Покрытия промышленных зданий имеют разнообразные конструктивные решения и их классифицируют по следующим признакам:

по теплотехническим свойствам: утепленные, устраиваемые в отапливаемых зданиях, и неутепленные, устраиваемые в неотапливаемых зданиях и в горячих цехах;  по характеру опирания: с прогонами, уложенными по верху балок, ферм, пространственных структур, и без прогонов с опиранием конструкций покрытия па балки и фермы; по использованию межфермен­ного пространства: бесчердачные и с подвесными потолками, образующими в межбалочном (межферменном) пространстве технический этаж;

по материалу ограждения: из железобетонных, асбестоцементных панелей, стальных профилированных или асбестоцементных листов

по профилю покрытия: плоские скатные (одно - и многоскатные),  криволинейные; по конструкции ограждения; для обычных и взрывоопасных производств - (с легкосбрасываемым покрытием). Такое покрытие устраивают из железобетонных плит, имеющих отверстия, перекрытые асбестоцементными листами. При взрыве ударная волна, проходя через отверстия, не разрушает несущих конструкций покрытия.

Основными элементами плоскостных покрытий (рисунок 6.1) будут:

1)несущий настил (железобетонные плиты, стальной профилированный лист);

2)пароизоляция (слой битумной мастики или рубероида), предупреждающая проникание водяного пара из помещения в вышележащие слои покрытия;

3)теплоизоляция (из пенобетона, керамзитобетона, пепополистирола и других утепляющих материалов);

4)выравнивающая стяжка из це­ментного раствора или асфальта;

5)кровля из трех-четырехслойного рулонного ковра, волнистых асбестоцементных листов.

Назначение здания, особенности производственного процесса определяют конструктивное решение покрытия.

6.2 Покрытия из крупноразмерных панелей

Покрытия зданий массового строительства выполняют из желе­зобетонных предварительно напря­женных панелей (рисунок 6.2). Крупноразмерные панели укладывают по верхнему поясу стропильных ба­лок или ферм.

При шаге несущих конструкций 6 м используют плиты 6х3 и 6х1,5 м, при шаге 12 м плиты 12хЗ и 12х1,5 м. В местах пропуска вентиляционных шахт, расположе­ния зенитных фонарей и участков  легкосбрасываемого покрытия укладываются плиты с отверстиями в полке. Панели шириной 1,5 м предназначены для участков с больши­ми нагрузками (в местах «снеговых мешков», перепада высот, у фонарей) или используются в ка­честве доборных элементов.

Ребра 12-метровых плит опирают на железобетон­ные или стальные балки на длину не менее 90 мм, а шестиметровых - соответственно на длину не менее 75 и 65 мм. Закладные детали плит приваривают к стропильным конструкциям не менее чем в трех точках.

Швы между уложенными плитами заделывают бетоном класса В22,5, а при опирании плит на сегментные фермы в шов закладывают доску, затем стык замоноличивают бетоном.

Железобетонные плиты покрытия (рисунок 6.3) изготовляют:

неутепленными, требующими укладки пароизоляции, теплоизоляции и гидроизоляции в построеч­ных условиях; утепленными из легких или ячеистых 'бетонов, совмещающие функции настила и утеплителя; комплексными,  имеющими  слой утеплителя и гидроизоляции; в по­строечных условиях заделывают швы и наклеивают кровлю.

Длинномерные настилы покрытий (рисунок 6.4) опирают на балки, уложенные по колоннам продольных рядов (вдоль пролета).

6.3 Покрытия из профилированного листа и монопанелей

с эффективным утеплителем

Ограждающую часть покрытия в зданиях с несущими металличес­кими конструкциями выполняют из профилированного стального настила. При шаге стропильных ферм 12 м такое покрытие опирается на решетчатые прогоны, при шаге 6 м — на прогоны из швеллере. Прогоны, укладываемые по верхнему поясу ферм, балок, рам, структур, располагаются через 3 м.

Профилированные стальные листы  (толщиной 0,8-1 мм,  высоте ребер 60-80 мм) (рисунок 6.5)  закрепляют самонарезающими болтами к прогонам.  Листы настила укладывают внахлестку и соединяют комбинированными  заклепками. По верху настила устраиваются  пароизоляция, теплоизоляция (из  пенополистирольных  или  жестких  минераловатных  плит) и рулонная кровля.

Рисунок 6.1 - Основные виды ограждающих конструкций покрытий (детали разрезов):

а, 6- холодные; в-д - утепленные, не вентилируемые; е, з - то же, вентилируемые; ж - частично вентилируемые; и - с диффузной прослойкой;

1-защитный слой; 2 - кровельный ковер; 3- выравнивающий слой;

4 - железобетонный нас­тил; 5- асбестоцементные или металлические листы;

6- прогон; 7- утеплитель; 8- пароиэоляция; 9- металлический профилированный настил; 10 - легкобетонный настил; 11-деревянная рейка; 12 - каналы или борозды; 13- перфорированный рубероид

Рисунок 6.2 -  Железобетонные плиты для покрытий без прогонов:

а - размером 3x6 и 1,5x6 м; б - то же, 3x12 и 1,5x12 м; в - плоская из ячеистого бетона; г - ребристая из легких бетонов; д - то же, комбинированная из тяжелого и легкого бетонов; е - комплексная панель покрытия

Рисунок 6.3 – Железобетонные плиты покрытия:

а – для шага стропильной конструкции 12 м; б – для шага 12 м; в – фрагмент плит для легкосбрасываемых покрытий

Рисунок 6.4 – Плиты работающие «на пролет»:

а – КЖС; б – П-образные; в – коробчатого сечения

Индустриальными решениями для таких покрытий являются:

1)Панели, изготовленные на строи тельной площадке (рисунок 6.5)  несущей основой из металлического: листа. Их длина до 12 м. Жест­кость обеспечивается уголками, закрепляющими торцы настила, и по­перечными пластинами в средней части панели. После укладки па­нелей заделывают стыки и наклеи­вают кровлю.

2)Монопанели (рисунок 6.6) состо­ят из профилированного стального листа с приформованным слоем пенопласта и гидроизоляционного покрытия. Их изготовляют в завод­ских условиях длиной до 12 м. Прочное сцепление утеплителя с металлической обшивкой повыша­ет жесткость и несущую способ­ность панели. Рулонная кровля на­клеивается после монтажа панелей и заделки стыков.

3)Трехслойные панели (рисунок 6.7) имеют наружную металлическую обшивку с утеплителем из вспененного пенополиуретана. Их изготовляют на технологических линиях. Панели имеют длину до 12 метров, что исключает устройство поперечных стыков в покрытии. Продольные швы между панелями в покрытии решены внахлестку. Листы наружной обшивки соединяют заклепками

В коньковой части покрытия уложенные панели закрывают фасонными листами из оцинкованной стали.

Ограждающие конструкции из профилированного настила по сравнению с покрытием из железобетонных плит экономичны по материалоемкости (масса покрытия уменьшается в 7-10 раз), по затратам труда изготовление 30-50%, по стоимости 10-20%

6.4 Покрытия из волнистых асбестоцементных листов и других листовых материалов

Асбестоцементные листы ис­пользуют в покрытиях неотапли­ваемых промышленных зданий.

Их укладывают (рисунок 6.8) вна­хлестку и закрепляют крюками к стальным прогонам, расположен­ным с шагом 1,5 м. Крепежные де­тали устанавливают на гребне вто­рой волны, а при большом ветровом отсосе и на гребне пятой волны каждого листа.

В коньке покрытие перекрывают переходными и лотковыми деталями. Для осмотра и ремонта по­крытия устраивают дощатый на­стил, уложенный вдоль конька. Ог­раждение веса покрытия устраи­вают при высоте здания более 10м.

Листы оцинкованной стали и алюминиевых сплавов с плоским или волнистым профилем приме­няют в неутепленных покрытиях. Их укладывают внахлестку и за­крепляют к прогонам (рисунок 6.9) так же, как асбестоцементные листы.

Места соприкосновения алюминиевых листов со стальными прогонами покрывают грунтовкой, предупреждающей появление электрохимической  коррозии.

Рисунок 6.5 -  Металлические ограждающие конструкции покрытий:

а, б - стальные и алюминиевые профилированные листы; в - конструкция с послойной сборкой на клею и винтах; г - монопанель; д - трехслойная алюминиевая панель; е - то же, каркасная панель; 1 - профилированный настил; 2 - винтовое соединение; 3 - пароизоляция; 4 - битумная мастика; 5 - рулонная кровля; 6- гравийно-защитный слой; 7- утеплитель; 8- каркас панели

Рисунок 6.6 -  Монопанель покрытия:

а - продольный разрез; б - поперечный стык; 1 - прогон; 2 - профилированный пастил; 3 - утеплитель по слою клея; 4 - приформованная гидроизоляция;

5 - слой рубероида на мастике; 6 - са­монарезающий болт; 7 - герметик;

8 - эластичная прокладка из пенополиуретана

Рисунок 6.7 -  Покрытие из трехслойных панелей:

а - поперечный разрез панели; б - устройство кровли в коньке; в - переход от ската к ендове;

1– облицовочный лист нижний; 2 - утеплитель; 3 - облицовочный лист верхний; 4- прогон; 5 - оцинкованный лист; 6 - самонарезающий болт; 7 - герметик;

8 - комбинированная заклепка; 9 - доборный утеплитель; 10 - гребенка из оцинкованной стали; 11 - про­филированный стальной лист; 12 - утеплитель по пароизоляцин; 13 - кровельный ковер

Рисунок 6.8 -  Легкие покрытия по прогонам:

а - из асбестоцементыых волнистых листов (лист и детали крепления); б - асбестоцементная плита на деревянном каркасе; в - то же, на алюминиевом каркасе; г - армоцементная плита; д - плита из легкого бетона; е - асбестоцементная по­лая плита (общий вид и детали крепления); ж - экструзионные асбестоцементные панели; 1 - прогон; 2 - крюк; 3 - бобышки; 4 - доска 150х40мм; 5 - уголок 50x5длиной 600мм; б - утеплитель; 7- пароизоляция; 8- упругая прокладка; 9-герметизирующая мастика; 10 - рулонный ковер; 11 - стальная накладка; 12 –кляммера

Рисунок 6.9 - Типы прогонов:

а - железобетонные; б - стальные гнутого профиля; в - то же, прокатного; г - решетчатые прогоны длиной 12 м

При прогонной схеме покрытия применяют легкие конструкции ограждения: асбестоцементные и металлические листы, асбестоцементные

Рулонированные листы тонкого металла длиной до 150 м и шириной 1560 мм используют в «холодных» покрытиях. Ленты из оцинкован­ной стали или алюминиевых сплавов укладывают на прогоны, расположенные через 1,5 м и свя­занные между собой поперечными распорками через 2 м (в уровне верхнего пояса). Металлические листы (рисунок 6.10) укладывают внахлестку, натягивают и точечной электросваркой закрепляют к про­гонам и поперечным распоркам.

Крупноразмерные асбестоцементные листы с приформованным слоем пенопласта применяют в покрытиях отапливаемых зданий (рисунок 6.11). Их укладывают внахлестку и закрепляют к прогонам крюками с винтовой нарезкой. Водонепроницаемость в местах крепления обеспечивается штампованны­ми шайбами с упругими проклад­ками, плотно прилегающими к ли­сту.

6.5 Рулонные и мастичные кровли производственных зданий

Верхний водоизолирующий слой покрытия называют кровлей.  В промышленных зданиях чаще всего устраивают рулонные  (мягкие) кровли.

1)Плоские кровли (уклон до 2,5%) выполняются  четырехслойными: из кровельного толя на дег­тевой мастике, из биостойкого ру­бероида или стеклорубероида на битумной мастике.

2)Скатные кровли (при уклонах 2,5—10%) устраиваются  трехслой­ными: из кровельного толя на дег­тевой мастике и из слоя стеклорубероида и двух слоев рубероида на битумной мастике

При уклонах кровли 10—25% два нижних (прокладочных) слоя выполняют из рубероида или пер­гамина, а верхний (покровный) из рубероида или стеклорубероида. Основанием под мягкую кров­лю служат выровненная поверх­ность плит покрытия, пенополистирольных, минераловатных и других утепляющих плит, а также стяжка из цементного раствора или асфальта.

Основной водоизоляционный ковер склеивают из полотнищ рулонного материала. При уклонах до 15% полотнища наклеивают параллельно коньку, а при уклонах более 15% — перпендикулярно конь­ку. Рубероид, гидроизол, изол на­клеивают на битумных мастиках, а кровельный толь — на дегтевой мастике.

Гравий, втопленный в кровельную мастику, образует защитный слой, предохраняющий водоизоляционный ковер от механических по­вреждений и солнечной радиации.

Сопряжение кровли со стеной (рисунок 6.12) выполняют в виде карниза или парапета. В местах примыкания рулонный ковер закан­чивают на переходном валике, а на вертикальную поверхность наклеивают дополнительные, плавно обрываемые слои рубероида. Ру­лонный ковер поднимают на высо­ту 300—450 мм и накрывают фар­туком из кровельной стали.

Трубы, прорезающие кровлю (рисунок 6.14), пропускают через обойму из стального или асбестоцементного патрубка. Зазор между трубой и обоймой законопачива­ют просмоленной паклей и накры­вают фартуком из кровельной стали.

Деформационные швы (рисунок 6.13) перекрывают аркой из полужестких минераловатных плит, обжатой фартуком из кровельной стали. Поверх фартука подстила­ют прокладки стекловолокна и наклеивают рулонный ковер.

Мастичные (безрулонные) кровли устраивают из битумных, резинобитумных и других мастик, армированных стеклотканью. Плоские кровли (уклон до 2,5%) имеют четыре слоя мастики с армирующими прокладками из стекломатериалов. Скатные кровли (с уклоном 2,5 — 10%) состоят из трех слоев армированной мастики. При уклонах 10-25 % кровля состоит из двух слоев армированной масти­ки с верхним ковром из рубероида. Для защиты от солнечной радиации поверхность мастичной кровли окрашивают красками светлых тонов.

Стоимость мастичной кровли по сравнению с рулонной меньше на 30%, а затраты труда в два раза меньше.

6.6 Системы водоотвода. Водоприемные воронки. Водоотводящая сеть

Водоотвод с покрытий промышленных зданий может быть наружным или внутренним.

Наружный неорганизованный во­доотвод  со сбросом атмосферных осадков через верх карниза устраивают в зданиях (высотой до 10 м) со скатными покрытиями. При таком водостоке свес карниза закрыт фартуком из оцинкованной стали. Бортик фартука предохраняет края рулонной кровли от отрыва ее ветром. Капельник (в нижней части фартука) препятствует затека­нию воды на стены здания.

Наружный организованный водоотвод устраивают в многоэтажных зданиях. Вода сбрасывается через настенные желоба и водосточные трубы, установленные на наружных стенах через 24 м.

Внутренний организованный во­доотвод имеют здания с плоскими и многоскатными покрытиями. Такая система водостока (рисунок 6.15) состо­ит из водоприемных воронок, стояков (водосточных труб) подвестных и подпольных трубопроводов, а также выпусков в ливневую канализацию.

Водоприемная воронка состоит из сливного патрубка, воротника, прижимного кольца и колпака. К покрытию сливной патрубок прикрепляют хомутом, а кровельный ковер зажимают прижимным кольцом к воротнику воронки.

Водонепроницаемость кровлив местах установки воронок обеспечивается наклейкой двух слоев рубероида и стеклоткани размером 0,5х0,5 м. Дополнительные слои кровли по периметру отверстия зажимаются между прижимным кольцом и воротником воронки.

На скатных покрытиях водоприемные воронки устанавливают на пониженных участках (ендовах). В сторону водоприемных воронок ендовы имеют уклон 0,2 – 0,5 %.

Рисунок 6.10 - Алюминиевая шпренгельная панель:

1 - волнистые  алюминиевые листы;  2 - утеплитель;  3 - Z-образный  профиль; 4- алюминиевые уголки 63х25х3,5 мм

Рисунок 6.11 - Асбестоцементные панели покрытий и детали их стыков:

а - асбестопенопластовая панель; б - панель типа ПАК; 1 - панель; 2 - мастика; 3-пороизол; 4- рулонная кровля; 5-минеральная вата (войлок); 6- полоска жести; 7 - диафрагмы из асбестоцемента

Рисунок 6.12 - Детали покрытий различной конструкции (при нулевой привязке):

а - примыкание многослойной кровли к парапету с покрытием по железобетон­ным плитам; б - то же, с применением стального профилировванного настила (у торцевой стены); в - заделка кровли в средней ендове; г - устройство попереч­ного температурного шва; д - примыкание мастичной кровли к парапету; е ~ то же, водонаполненной кровли; 1 - стена; 2 - парапетная плита; 3 - фартук из оцинкованной стали с креплением дюбелями через 600мм; 4 - дополнительные слои рулонного ковра; 5 - воронка водостока; 6 - основной рулонный ковер; 7-защитный слой; 8- выравнивающий слой; 9 - утеплитель; 10- набетонка; 11 - полоска рубероида; верхний фартук из оцинкованной стали; 12 - полужесткие минераловатные плиты; 13 - нижний фартук из оцинкованной стали; 14 - мастичная кровля; 75 - защитное покрытие парапета из оцинкованной кровельной стали; 16- слой воды

Рисунок 6.14 -  Пропуск трубы через легкое покрытие

1 - зона усиленного ковра; 2 - патрубок с фланцем;

Рисунок 6.13 - Температурный шов при покрытии  3 - зонт из оцинкованной стали

по профилированному настилу:  4 - хомут; 5 - просмоленная пакля

а - поперечный; б - продольный со вставкой «1000»;

1 - кровля в пределах шва (сверху вниз послойно): гравий,

втопленный в  мастику; основной кровельный ковер;

слой рубероида насухо; верхний фартук из оцинкованной стали;

полужесткие минераловатные плиты; нижний фартук из

оцинкованной кровельной стали; 2 - крошка из пенополистирола;

3 - профилированный стальной настил; 4 - прогон; 5 - ферма;

6 – торцы ребер настила закрытые пенополистиролом на мастике

Рисунок 6.15 - Основные схемы внутренних водостоков:

а-в - в однопролетных зданиях; г-ж - в многопролетных зданиях; 1 - подполь­ный трубопровод; 2 - стояк; 3- водоприемная воронка; 4-подвесной трубо­провод; 5- выпуск; 6- коллектор ливневой или общесплавной канализации

На плоских покрытиях, изменяя толщину утеплителя и выравнивающей стяжки, получают уклон в 2-3% в сторону водоприемных воронок. Расстояние между приемными воронками не более 24 метров.

Стояки внутреннего водостока закрепляют хомутами к стенам или колоннам, а подвесные трубопроводы – к фермам или балкам покрытия. При повышенных требованиях к интерьеру  трубы в помещениях зданиях закрывают коробами.

6.7 Плоские водонаполненные покрытия

В южных районах страны плоские покрытия производственных зданий в летний период заполняют водой. Слой воды в 25-60 мм. предохраняет рулонную кровлю от разрушающего воздействия солнечной радиации и защищает помещение от перегрева.

Водонаполненные покрытия имеют такую же конструкцию, как и обычные плоские кровли с внутренним водоотводом. Рулонный ковер кровли – четырехслойный из толь-кожи или гидроизола на дегтевой или битумной мастике. В летнее время такая мастика, расплавляясь, заполняет мелкие трещи­ны. Дегтевые мастики обладают также антисептическими свойствами, предохраняющими рулонный ковер от загнивания и прорастания на нем семян растений. Защитное покрытие из слоя гравия, втопленного в кровельную мастику, пред­охраняет рулонный ковер от меха­нических повреждений.

Постоянный уровень воды на водонаполненных покрытиях поддерживается с помощью запорных вту­лок, вставляемых в водоприемные воронки в летнее время. На покрытие воду подают из водопроводной сети, добавляя ее по мере испарения. При наступлении холодов вода спускается через водоприемные воронки. Площадь водосброса на одну воронку не более 1000 м2

В местах примыкания кровли к стенам, деформационным швам и выступающим деталям рулонный ковер поднимают не менее чем па 150 мм и прикрывают фартуками из оцинкованной стали. У мест подачи воды кровлю от воздействия прямой струи воды защищают деревянны­ми или металлическими щитами.

Рисунок 6.16 - Детали внутренних водостоков:

а - ендова пристенная; б - то же, средняя; в - установка воронки в покрытии из железобетонных плит; г-то же, с металлическим настилом;

1- парапет; 2- воронка; 3- основной водо изоляционный ковер; 4- плита покрытия; 5 - набетонка; 6- асбестоцементное кольцо; 7- сливной патрубок;

8- прижимной фланец; 9- стальной профилированный настил; 10-стальной поддон; 11-хомут; 12-деревянная прокладка; 13 - асбестоцементный лист

Рисунок 6.17 - Крепление стеновой панели к покрытию по продольной оси:

а - при  нулевой  привязке;  б – при приняли - «250»; 1 - панель стены; 2 - стержневой  сцеп; 3 - настил покрытия; 4 - ферма; 5 - сцеп; 6 - железобетонная плитка; 7 - стальной надколонник

Рисунок 6.18 -  Примыкание покрытия к стенам:

а - парапет продольной стены (привязка «250»); б - парапет торцевой  привяз­ка «0»); в - карниз продольной стены (привязка «250»);

1 - стальная стойка железо­бетонной фермы; 2 - железобетонная плитка; 3 - зона усиленного ковра; 4 - колпак водо­приемной воронки; 5 - железобетонный настил; 6 - верхний пояс железобетонной фермы; 7 - надставка фахверковой колонны; 8 - насадка из уголка 125х14: 9 - карнизная плита; 10 - стальная ферма

Рисунок 6.19 -  Примыкание покрытия к деформационным швам:

а - поперечный тон; б - поперечный шов со вставкой; в - шов у перепала высот; 1 - кровля в пределах шва (сверху вниз, послойно): гравий, утопленный в мастику; основной гидроизоляционный ковер; три слоя стеклоткани на мастике; слой рубероида насухо; верхний фартук из оцинкованной стали; полужесткая минераловатная плита; нижний фартук из оцинкованной стали; 2 - засыпка керамзита; 3 - металлическая ферма; 4 - железобетонный настил; 5 - плиты из полистирола; 6 - доборная железобетонная пли­та; 7 - зона усиленного ковра; 8 - герметик; 9 - полоса стальная 40x3, пристреленная дюбелем через 600 мм; 10 - минеральная вата; 11- надопорная стальная стойка же­лезобетонной фермы

Рисунок 6.20 -  Примыкание лег­кого покрытия к наружным стенам:

а - парапет продольной стены, привязка «250»; б - карниз продольной стены, привязка «250»; в - парапет торцевой стены;

1 - герметик; 2 - фартук, пристреленный дюбелями через стальную планку;

3 - зона усилен­ного ковра; 4- стальной поддон; 5 - ферма; 6 - железобетонная карниз­ная плита; 7 - фартук из кровельной стали; 8 - решетчатый прогон;

9 - стойка фахверка

Рисунок 6.21 - Примыкание легкого покрытия к стене при перепаде высот:

а - по продольному направлению; б - по поперечному направлению;  1 - зона усиленного ковра; 2 - фартук,  укрепленный  дюбелями  через  стальную  планку;  3 - гнутый  швеллер;  4 - пенополистирол  на  мастике;  5 - поддон; 6 - ферма; 7- доборная железобетонная плита