Рекомендуем вам также следующие ресурсы по темам, связаным с домами - строительство, недвижимость, дизайн интерьера :




 Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

 





СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА

 
СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА  — научная дисциплина, изучающая физические процессы в ограждающих и других конструкциях, зданиях и сооружениях в зависимости от климатических условий и режима эксплуатации. Строительная физика включает следующие основные разделы: строительную климатологию (см. Климатология строительная), теплофизику (см. Теплофизика строительная), строительную аэродинамику, теорию долговечности, строительную и архитектурную акустику (см. Акустика строительная), звукоизоляцию, светотехнику.Данные строительной физики служат основой для рационального проектирования строительных объектов и позволяют обеспечить соблюдение требуемых технических условий в течение заданного срока службы. Кроме того, разрабатываемые в строительной физике методы расчета и испытаний позволяют дать оценку качеству строительства, как в стадии проектирования, так и после возведения зданий и сооружений. Внутренний микроклимат при этих исследованиях задается гигиеническими или технологическими требованиями.
 
Особое развитие строительная физика получила в последние годы, когда широко развернулось индустриальное строительство с применением многочисленных новых строительных материалов и облегченных конструкций, требующих предварительной оценки их свойств.Для решения поставленных задач строительная физика использует: 1) теоретические расчеты на основе установленных общих физических закономерностей; 2) различные модели, на которых исследуемые процессы воспроизводятся или с измененными масштабами или на базе установленных аналогий; 3) лабораторные испытания элементов конструкций в разнообразных климатических камерах (по возможности с соблюдением реальных условий их эксплуатации); 4) натурные наблюдения и измерения в сооруженных объектах.
 
Помимо обычных теплофизических и акустических приборов и методов, в последнее время большое значение приобрели деструктивные методы исследования теплофизических и физико-технических характеристик материалов и конструкций с использованием изотопов, ультразвука, радио электрических и других явлений. При проектировании городов и промышленных комплексов учитываются климатические и геофизические особенности тех мест, где производится строительство; определяются наименее выгодные температуры воздуха и расчетные амплитуды колебаний его температуры (суточные, годовые и др.)» скорости ветра, относительная и абсолютная влажность воздуха, солнечная радиация, количество и характер осадков, и другие данные.
 
На основании указанных климатических данных должны быть определены условия движения воздуха вблизи зданий и сооружений в зависимости от рельефа местности, ориентации зданий и их формы. Аналогично решается задача о перемещении воздуха внутри помещений и об интенсивности возникающей при этом естественной конвекции тепла, чем и определяется (при наличии заданных источников тепла и воздуха) общий характер внутреннего микроклимата.Для оценки состояния любого элемента здания или сооружения необходимо знать распределение в нем температур, а также воздуха и влаги с учетом ее фазового состава.
 
Наличие взаимного влияния указанных факторов осложняет решение поставленных задач. Поэтому часто допускается, что влажностный режим уже известен и изменяется очень медленно. Тогда задача сводится к исследованию полей температуры в зависимости от геометрической формы конструкций и теплопроводности материалов. Эта задача решается с помощью уравнения Фурье, чисто аналитическим путем или с помощью различных электро - и гидроинтеграторов.
 
При наличии крупных капилляров, а также трещин и щелей в конструкции учитывается фильтрация воздуха и вызываемое ею изменение полей температур.Наиболее сложным является учет влияния влаги. В общем случае внутри капилляров относительно быстро устанавливается равновесие между находящейся в них жидкой влагой и водяным паром, насыщающим воздух в рассматриваемом капилляре. При наличии градиента температур в конструкции возникает поток диффузии водяного пара, который вызывает перераспределение влаги, а в определенных случаях — конденсацию пара и, следовательно, дополнительное увлажнение конструкции, в других же случаях — уменьшает влагосодержание и высушивает конструкцию.Если количество влаги в материале небольшое (меньше максимально гигроскопического), то влага перемещается только в газообразной среде.
 
В противном случае возможно движение жидкой влаги под влиянием разности ее давлений (равных давлению в газовой фазе за вычетом перепада давления, вызванного действием поверхностного натяжения воды). Это давление и заставляет жидкую влагу независимо от направления потока пара перемещаться в зону с меньшим ее давлением, т. е. туда, где меньше влажность материала или меньше диаметр капилляров, либо в зону более низких температур (см. Влагоизоляция).При понижении температуры ниже 0°С жидкая влага частично или полностью переходит в лед. При этом прекращается ее перемещение в конденсированной фазе и снова остается лишь перемещение, вызванное градиентом парциального давления пара и приводящее к выпадению инея в полостях конструкции. Необходимо отметить, что кристаллы льда имеют коэффициент температурного расширения значительно более высокий, чем у скелета строительных материалов, вследствие чего при повышении температуры внутри зоны промерзания происходит расширение кристаллов льда, вызывающее частичное разрушение стенок капилляров, поэтому для строительных материалов в ограждающих конструкциях требуется обязательная проверка их морозостойкости.
 
Наличие жидкой влаги в конструкции имеет еще одно существенное значение, а именно: оно содействует перекристаллизации скелета материала, так как в капиллярах одновременно происходит растворение кальциевых и щелочных соединений и выделение их из раствора в других, более благоприятных для этого местах. Одновременно в силу растворимости в воде углекислого газа происходит карбонизация этих соединений, в результате чего могут совершаться местные изменения объема материала, его усадка или пучение, вызывающие дополнительные напряжения в конструкции.Вообще всякое неравномерное поле температур вызывает соответствующие температурные напряжения, которые при охлаждении наружного сдоя конструкции с уменьшением его объема могут вызвать поверхностные трещины.
 
Аналогичный результат дает и усадка этого слоя. Если же поверхностный слой нагревается или увеличивается в объеме, то напряжения меняют знак и вместо растрескивания может произойти его отслаивание.Всякое частичное разрушение материала усиливает в нем фильтрацию воздуха и влаги, а, следовательно, и коррозию, как самого материала, так и арматуры и металлических деталей, находящихся под его защитой.Строительные материалы обладают также свойством передавать механические колебания, вибрации, шумы и звуковые колебания. Поэтому необходима проверка проектируемых конструкций на звукоизоляцию.
 
Одновременно конструкции реагируют и на внутренние акустические источники, в особенности при частотах, близких к частотам собственных колебаний конструкций, частично поглощая поступающие к их поверхности звуковые волны, а частично их отражая. Поэтому в помещении возникает сложная система вторичных звуковых колебаний, зависящая от размеров и формы помещения и особенностей конструкции ограждений. В случае невозможности получить требуемое качество звучания с помощью архитектурно-планировочных средств и улучшения конструкций приходится прибегать к методам специального звукоусиления.Большое значение имеют также свето - прозрачные ограждения, обеспечивающие использование естественного солнечного освещения. В некоторых случаях, когда солнечный свет приносит с собой большое количество тепла, вызывающее дискомфортность помещений, необходимо применение специальных мер для защиты от солнечной радиации (см. Светотехника, Солнцезащитные устройства).
 
Особую проблему составляет правильное сочетание естественного и искусственного освещения. Кроме того, большое значение имеет и окраска как внутренних, так и наружных поверхностей. Первая существенно влияет на световой режим помещений и на условия труда, а вторая — на общий вид городов и других населенных мест, как своеобразный архитектурный элемент (см. Цвет).Результаты, получаемые строительной физикой, позволяют уточнить эксплуатационные характеристики зданий и сооружений, более точно учесть необходимые затраты на тепло потери, вентиляцию или кондиционирование воздуха, на дополнительную звукоизоляцию или звукоусиление, освещение и т. д.
 
Учет напряжений, вызываемых объемными деформациями, влияния морозостойкости и влагостойкости конструкций позволяет оценить вероятный срок службы данной конструкции. Зная же величину последнего и затраты на ремонт и эксплуатацию, можно значительно правильнее назначать размеры конструкции, в особенности величины тепло - и пароизоляционных слоев, а также определять необходимый дополнительный запас прочности несущих конструкций и тем самым повышать экономическую эффективность сооружений.
 
 
Лит.: Строительная физика. Состояние и перспективы развития, М., 1961. О. Е. Власов.
 
 
 

« СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ »
Не нашли ответ на свой вопрос? Специалисты на нашем форуме помогут!