УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ОТ ПАДЕНИЯ СОСУЛЕК С КРОВЛИ СКАТНОЙ КРЫШИ
DEVICE TO PREVENT ICICLES FROM FALLING OFF PITCHED ROOF

Изобретение относится к строительным конструкциям, в частности к устройствам для предохранения от падения сосулек с кровли скатной крыши.
Известны устройства для борьбы с падением сосулек путем предупреждения их образования при обогревании кромки кровли крыши нагревательными кабелями; применения ручных орудий скалывания сосулек для предотвращения от их случайного падения; удаления при применении электроимпульсной противооблединительной системы [1, с.540-543].
Недостатками данных устройств являются: в первом случае - необходимость использования дорогостоящих кабелей и большой расход электроэнергии; во втором случае - большие затраты и высокая опасность труда, а также механического повреждения кровли крыши от ударов применяемых орудий; в третьем случае - возможность разрушения только локальной сосульки и практически неприменимость электроимпульсной системы для протяженных участков сливного желоба.
Из известных наиболее близким по технической сущность является устройство для предохранения от падения сосулек с наружной кромки кровли крыши [2], которое содержит закрепленный на кромке кровли крыши в зоне образования сосулек свисающий элемент, выполненный в виде шторки из упругоэластичного материала гигроскопической структуры с гидрофильным свойством и с высотой, по меньшей мере, не более размера длины образуемых сосулек, и расположено над водосточными желобами водосточной системы без касания их нижней части стенок.
Работа данного устройства (прототипа) заключается в следующем. При таянии снега на кровле крыши в случае положительной температуры окружающей среды образуемая вода с нее стекает и равномерно пропитывает шторку из гигроскопического материала, и при его перенасыщении влагой лишняя ее часть перетекает в желоба и далее из них по водосточным трубам в канализацию или на землю. Подобная ситуация наблюдается и при атмосферных осадках в виде дождя.
В случае же отрицательной температуры окружающей среды вода от таяния снега или дождя в капиллярах штоки замерзает и замоноличивает ее подобно железобетонной конструкции, а при дальнейшем таянии снега нарост намораживаемой массы льда достигает нижней части стенок желобов, которые являются ограничителями роста сосулек.
Причина падения сосулек под действием силы тяжести, в первую очередь, кроется в подтаянии их в зоне образования, т.е. на кромке кровли крыши, а не в низкой прочности на растяжение льда.
При этом в отдельности каждую сосульку можно представить в виде телесного конуса изо льда объемом V=1/3·sh и массой m=1/3·shp, где s - площадь основания конуса; h - высота конуса (сосульки); p - плотность льда.
2
2
3
Так, с учетом вышеприведенных зависимостей при пределе прочности на растяжение льда, равным σ=m/s=10 кг/см [3, с.827], сосулька площадью s=1 кг/см, т.е. d=1,15 см, и ρ=0,001 кг/см может разрушиться под действием собственной силы тяжести в месте ее примерзания по всей площади основания к кромке крыши с достижением высоты h=3σ/ρ=3×10/0,001=30000 см, т.е. 300 м. Следовательно, в этом случае даже при стократном запасе прочности на растяжение льда высота сосулек при их росте на крыше составит h=3 м, что психологически наблюдателю трудно воспринять безопасным из-за низкой ударной прочности льда, т.е. его хрупкости.
Общим признаком прототипа и предлагаемого устройства является наличие прикрепленной к крыше двухслойной сетчатой шторки из упругоэластичного материала с размещением на ней гигроскопического наполнителя.
Однако известное решение направлено на удержание намораживаемого слоя льда при таянии снега на кровле крыши по всей высоте шторки из гигроскопического материала, т.е. от кромки кровли до желобов водосточной системы, и связано с большими ее размерами, а следовательно, с большими затратами на изготовление и ведет к изменению архитектурного облика зданий и сооружений.
Задача изобретения - предохранение от падения сосулек, расширение функциональных достоинств устройства, снижение затрат на изготовление и повышение эксплуатационной надежности крыши.
Это достигается тем, что в устройстве для предохранения от падения сосулек с кровли скатной крыши, содержащем прикрепленную к крыше двухслойную сетчатую шторку из упругоэластичного материала с размещением в ней гигроскопического наполнителя, расположенную над водосточными желобами под углом в пределах угла уклона крыши и с опорой на их наружную стенку с образованием за ними ниспадающей ее части высотой не более двукратной высоты желобов, а между слоями в ниспадающей части шторки размещен слой наполнителя из материала гигроскопической структуры с гигрофильным свойством (базальтовая вата, стекловата, полимерная ткань и др.).
На фиг.1 изображен общий вид устройства для предохранения от падения сосулек с кровли скатной крыши с желобами и элементами крепления водосточной системы.
Устройство для предохранения от падения сосулек с кровли скатной крыши содержит двухслойную сетчатую шторку 1 из упругоэластичного материала (базальтовые и углеродные волокна, хладоводостойкий полимер, нержавеющая сталь), верхняя часть которой прикреплена к кромке крыши 2 с помощью накладки 3, а следующая за ней часть расположена над желобами 4 с опорой на их наружную стенку с образованием за ними ниспадающей ее части с гигроскопическим наполнителем 5 в ней. Желоба 4 установлены на кронштейнах 6, прикрепленных к несущим элементам крышки 7 здания или сооружения 8.
Устройство работает следующим образом. При атмосферных осадках в виде дождя или таяния снега в случае положительной температуры окружающей среды вода с кровли крыши 2 стекает в желоба 4 через расположенную над ними сетчатую часть шторки 1, не перетекая в ее ниспадающую часть, а далее из них по водосточным трубам в канализацию на землю.
В случае же отрицательной температуры окружающей среды вода, образующаяся при подтаянии снега на кровле крыши 2, постепенно заполняет желоба 4 и замерзает в них, замоноличивая льдом расположенную над ними часть шторки 1. Далее появляющаяся вода на кровле крыши 2 при таянии снега свободно перетекает на ниспадающую часть шторки 1 с расположенным в ней наполнителем 5, пропитывает его гигроскопическую структуру и замерзает в ее капиллярах, обеспечивая тем самым начало роста сосулек и надежного закрепления сосулек за счет армирования их льда в зоне образования.
Применение в устройстве двухслойной сетчатой шторки с разными свойствами по высоте ее расположения относительно элементов кровли крыши 2 и водосточной системы позволяет целенаправленно в зависимости от температуры окружающей среды, т.е. положительной или отрицательной, обеспечить в первом случае сток дождевой воды с кровли крыши 2 непосредственно в желоба 4 и защитить от попадания листьев в них, а во втором случае, минуя их, направлять воду с кровли крыши 2 при таянии снега в ниспадающую часть шторки 1 с наполнителем 5 для образования сосулек и надежного удержания на ней. Устройство дает возможность исключить образование сосулек на кромке кровли крыши 2, следовательно, и избежать их подтаяния и падения под воздействием собственной силы тяжести. При этом находящаяся масса льда в желобах 4 и удаление зоны образования сосулек от кромки кровли крыши 2 в ниспадающую часть шторки 1 являются стабилизирующими факторами обеспечения температуры их льда близкой к температуре окружающей среды. Подобного эффекта, но в меньшей степени, можно достигать и при отвесном положении шторки 1 с нахождением в нижней части ее половины гигроскопического наполнителя 5.
Кроме того, оно обладает высокой совместимостью с действующими водосточными системами, просто реализуемо с применением доступных материалов, повышает эксплуатационную надежность крыши.
Источники информации
1. Серия «Застройщик». Кровельные системы. Материалы и технологии. ООО «Стройинформ». Издательство «Феникс», 2006. - 631 с.
2. Патент РФ № 2458218, опубл. 10.082012. Бюл. №22, кл. МПК Е04D 13/076.
3. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. - 4 изд. - М.: Издательство «Наука», 1965. - 856 с.