КАРНИЗ КРЫШИ ЗДАНИЯ
BUILDING ROOF CORNICE

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих падение образовавшихся сосулек и обеспечивающих их разрушение на стадии формирования.
Известны карнизы на чердачных и совмещенных крышах, имеющих покрытие из листового железа, волоконно-асбестоцементных листов и пр. /см. Осипов Л.Г. и др. Гражданские и промышленные здания. М.: Высшая школа, 1964, с.231, рис.129 [1]/.
Недостатками известных конструкций является слабость сил сцепления образующихся при таянии снега и льда сосулек с карнизным свесом, приводящая к срыву сосулек с карниза под действием собственного веса и их падение, представляющее опасность для расположенных внизу людей и объектов.
Известны также конструкции карнизов с предотвращением образования сосулек, в которых край карниза выполнен специальной желобообразной формы, а карнизный свес выполнен с соответствующим покрытием, в частности края металлического желоба облицованы резиной или специальными гидрофобными материалами, не смачивающимися водой /см. патент ФРГ №2643348, кл. E04D 13/06, опубл. 1978 [2]/.
Недостатками известных конструкций является малая эффективность, конструктивная сложность, невозможность применения на уже существующих зданиях, необходимость в коренной переделке карнизов, что сопряжено с большими материальными и трудовыми затратами.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является карниз крыши здания, в котором консольный свес кровли снабжен элементами для намерзания воды из гидрофильного вещества с повышенной способностью к смачиванию водой, имеющего низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкость, выполненными в форме двух досок, например, из мягких пород дерева, прикрепленных с нижней и верхней сторон консольного свеса кровли на всю длину карниза /см. а.с. СССР №953143, кл. E04D 13/06, 1982 [3]/, принятый за прототип.
Указанная конструкция обеспечивает удлинение времени нагрева элементов для примерзания воды, а также более сильное примораживание к ним сосулек, что приводит к дольшему удержанию сосулек на элементах в процессе их таяния. Однако само нахождение на карнизе сосулек значительных размеров до завершения процесса их таяния представляет значительную опасность вследствие возможности их срыва под действием ветровых нагрузок, резкой неожиданной оттепели либо при случайных воздействиях.
Сущность изобретения заключается в создании карниза крыши, снабженного специальным приспособлением, обеспечивающим с одной стороны - формирование и удержание образующихся сосулек практически только на себе, а с другой - недопускание нарастания сосулек до значительных размеров, принудительный их автоматический сброс непосредственно на стадии формирования.
Технический результат - повышение эксплуатационных качеств устройства за счет обеспечения возможности сосредоточения и удержания сосулек на специальных элементах и их автоматического своевременного разрушения.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном карнизе крыши здания с консольным свесом кровли, снабженном элементами для намерзания воды, прикрепленными к свесу на всю длину карниза и выполненными из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью и значительной удельной теплоемкостью, особенность заключается в том, что элементы для намерзания воды выполнены в виде хлопчатобумажной плетеной веревки, натянутой вплотную под свесом вдоль его кромки и состоящей из отрезков, соединенных между собой и свесом с помощью винтовых спиральных пружин кручения, плавно или скачкообразно изменяющих свой угол закручивания при изменении температуры окружающей среды в диапазоне температур -5…+5°C активного сосулькообразования. При этом пружины с плавным изменением угла закручивания выполнены из термобиметалла, а пружины со скачкообразным изменением угла закручивания выполнены из сплавов с эффектом термомеханической памяти формы /ПМФ/ с различными температурными порогами срабатывания в вышеуказанном диапазоне температур.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично на фиг.1 показан карниз крыши на виде спереди; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Карниз крыши 1 здания 2 с консольным свесом 3 кровли снабжен элементами 4 для намерзания воды, прикрепленными к свесу 3 на всю длину карниза и выполненными из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью и значительной удельной теплоемкостью, при этом элементы 4 для намерзания воды с образованием на них сосулек 5 выполнены в виде хлопчатобумажной плетеной веревки, натянутой вплотную под свесом 3 вдоль его кромки с помощью установленных на внутренней поверхности свеса 3 кронштейнов 6. Веревка 4 состоит из отдельных отрезков, соединенных между собой с помощью винтовых спиральных пружин 7, 8… кручения, плавно или скачкообразно изменяющих свой угол закручивания при изменении температуры окружающей среды в диапазоне температур -5…+5°С активного сосулькообразования. При этом пружины с плавным изменением угла закручивания выполнены из термобиметалла, а пружины со скачкообразным изменением угла закручивания выполнены из сплавов с эффектом термомеханической памяти формы /ПМФ/ с различными температурными порогами срабатывания в вышеуказанном диапазоне температур /-5…+5°C/. В общем случае число пружин 7, 8 … может изменяться от одной до бесчисленного множества. Естественно, что увеличение числа пружин 7, 8 … повышает интенсивность принудительного сброса сосулек 5 с веревки 4, однако при этом усложняет конструкцию устройства. На рисунке в качестве примера реализации устройства показан вариант с использованием только двух пружин 7, 8, при этом веревка 4 выполнена единой без разделения пружинами на отрезки, а пружины 7, 8 соединяют концы веревки 4 со свесом 3. Наружные концы пружин 7, 8 прикреплены к кронштейнам 6 /приварены либо вставлены в специальные отверстия и загнуты, что не существенно и на рисунках не иллюстрируется/, внутренние концы пружин 7, 8 выполнены с заостренными отгибами 9, введенными в тело веревки 4 с последующим зажатием /в случае введения пружин 7, 8 между отрезками веревки 4 оба конца пружин выполняются с вышеуказанными заостренными отгибами 9/. При этом одна из пружин, например 7, выполнена из термобиметалла, а другая - 8 - из сплава с ПМФ с температурным порогом срабатывания 0°C. Хлопчатобумажная плетеная веревка 4, обладающая высокой прочностью, водоизносоустойчивостью, представляет собой трех- или четырехпрядное крученое изделие из льна, пеньки или хлопка диаметром 4,5-28 мм и прочностью 1.05-28,6 кН. Применяется обычно для крепления полотняной обшивки фюзеляжей самолетов, для изготовления строп парашютов и т.п. Физические параметры таких веревок близки к параметрам мягких пород дерева: удельная теплоемкость примерно в три раза выше, чем у стали, теплопроводность в пять-семь раз меньше, чем у стали, гидрофильность, то есть способность к смачиванию водой даже выше, чем у дерева. Эти физические параметры веревки /см. [3]/ при стенании воды с кромки консольного свеса 3 кровли непосредственно вниз на веревку 4 обеспечивают формирование, сосредоточение и удержание сосулек 5 в процессе их таяния практически только на данной веревке 4. Термобиметаллическая пружина 7 изготовлена из инвара ЭН 36 со слоями из железоникелевых сплавов, отличающегося максимальными упругими свойствами именно в указанном выше температурном диапазоне. Для изготовления пружины 8 из сплава с ПМФ использован сплав никелид титана TiNi /нитинол/, относящийся к классу интерметаллических соединений и широко применяемый на практике для подобных целей. Температурные пороги срабатывания таких сплавов в диапазоне -5…+5°C довольно легко реализуются, серийный процесс изготовления таких пружин уже много лет серийно отработан и подробно описан. Использования вышеописанного элемента для намерзания воды в совокупности с пружинами 7, 8 обеспечивает не только концентрацию сосулек 5 на веревке 4, но и их автоматический сброс на стадии формирования до достижения ими опасных размеров.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Как было указано выше, в процессе таяния снега и льда на крыше 2 при температурах окружающей среды в диапазоне -5…+5°C, наиболее опасного с точки зрения сосулькообразования, вода, стекающая со свеса 3 крыши 1, попадает на веревку 4, где и замерзает в форме сосулек 5, причем вследствие вышеуказанных физических свойств веревки 4 сосульки 5 формируются, концентрируются и образуются практически только на веревке 4. Естественно в течение суток /день, ночь, солнце, дождь, ветер и т.п./ температура окружающей среды непрерывно изменяется. При этом пружина 7 из термобиметалла плавно и практически постоянно закручивается-раскручивается вместе с веревкой 4 с сосульками 5. Это приводит к непрерывному разрушению сосулек 5, разрыву за счет примерзания контакта веревки 4 со свесом 3, силовым контактам сосулек 5 как со стеной здания 2, так и со свесом 3, что не позволяет сосулькам 5 сформироваться до опасных размеров. При прохождении температуры окружающей среды через 0°C в том или другом направлении /при увеличении или уменьшении температуры/ пружина 8 из сплава с ПМФ скачком закрутится на значительный угол /возможно на несколько оборотов/ вместе с веревкой 4, что приведет к интенсивному соударению сосулек 8 со стеной здания 2 и свесом 3 и практически мгновенному разрушению сосулек 5. При наличии в конструкции еще нескольких пружин 8 из сплава с ПМФ, но размещенных между отрезками веревки 4 и имеющих, например, температурные пороги срабатывания
+2°C, -2°C и т.п., такие скачкообразные закручивания веревки 4 будут происходить очень часто, по много раз в сутки, причем при изменении температуры окружающей среды как в одну, так и в другую стороны. При таких закручиваниях срываться с веревки 4 и осыпаться вниз будут сосульки 5 на стадии их формирования и не достигшие еще опасных размеров, то есть не представляющие опасности для расположенных внизу людей и объектов. Выбором заданного числа пружин 7, 8 как из термобиметалла, так и из сплавов с ПМФ, а также диапазонов между температурными порогами их срабатывания можно достичь оптимального компромисса между необходимой эффективностью сброса сосулек и допустимой сложностью конструкции устройства.