Fizyka budowli - podstawy

Budynki są przedmiotem różnych oddziaływań środowiskowych. Oddziaływania te mają różną naturą, częściowo pochodzą od wpływów naturalnych, częściowo zaś są wynikiem rosnącej roli techniki w życiu człowieka:

  • wiatr, trzęsienia ziemi
  • wahania temperatury i wilgotności powietrza
  • woda (opady, woda gruntowa)
  • hałas
  • ogień
  • oddziaływania mechaniczne, chemiczne i biologiczne
  • elektryczność

Budynki muszą być tak skonstruowane, aby przenieść wszystkie obciążenia i zminimalizować negatywne skutki oddziaływań zewnętrznych, a jednocześnie nie powodować degradacji środowiska naturalnego.

W przeszłości rozwiązania budowlane były weryfikowane empirycznie, dziś dysponujemy narzędziami teoretycznymi, które pozwalają eliminować błędy na etapie projektu i zapewniają pełną przydatność powstającego obiektu. Teoretyczne podstawy w budownictwie pochodzą głównie z fizyki, a szczególnie z jej działów takich jak: mechanika, termodynamika, akustyka itp. Zastosowanie nauk podstawowych w technice budowlanej wiązało się z powstaniem nowych dyscyplin, takich jak: statyka budowlana, wytrzymałość materiałów i fizyka budowli. Statyka i wytrzymałość pozwalają obliczać wielkość naprężeń powstających od sił zewnętrznych. Fizyka budowli zajmuje się natomiast problemami związanymi z ruchem ciepła i wilgoci w przegrodach budowlanych, akustyką, odpornością ogniową i innymi.

Ochrona cieplna

Zagadnienia ochrony cieplnej są związane z ruchem ciepła przez przegrody zewnętrzne budynku, powstającym w wyniku różnic temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego. Różnice temperatur występują zarówno w lecie, jak i w zimie. Ochrona cieplna to między innymi problem oszczędzania energii. W modelach obliczeniowych zakłada się stałość temperatur w czasie.
Celem ochrony cieplnej jest:

  • zapewnienie warunków komfortu cieplnego we wnętrzu
  • ograniczenie zapotrzebowania na energię grzewczą
  • obniżenie kosztów ogrzewania lub klimatyzacji
  • zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza
  • ochrona przegród budynku przed szkodami wywołanymi zawilgoceniem
W lecie izolacja cieplna budynku ma uchronić wnętrze przed przegrzewaniem.

Ochrona przed kondensacją pary wodnej

Ochrona przed kondensacją jest powiązana z izolacyjnością termiczną przegród budowlanych. Szczególnej uwagi wymaga ruch wilgoci (głównie dyfuzja pary wodnej) przez przegrody, wywołany różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz budynku. Przedmiotem obliczeń sprawdzających jest możliwość wykraplania pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród, zgodnie z obowiązującymi
przepisami oraz we wnętrzu przegród budowlanych. Ochrona przed kondensacją nie zajmuje się natomiast środkami zapobiegającymi przed opadami, podciąganiem wilgoci z gruntu, wodami gruntowymi.
Celem ochrony przed kondensacją wgłębną jest:

  • stworzenie dogodnych warunków we wnętrzu
  • utrzymanie właściwej izolacyjności termicznej
  • ochrona przegród przed uszkodzeniem w wyniku nadmiernego zawilgocenia
  • zapewnienie trwałości fizycznej i jakości materiałów

Efektem ochrony przed wilgocią jest zdrowy mikroklimat oraz wnętrze pozbawione grzybów pleśniowych.

Ochrona akustyczna

Dźwięki powstają zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz budynków. Tak więc przy ochronie akustycznej konieczne jest branie pod uwagę właściwości izolacyjnych przegród zewnętrznych i wewnętrznych. Źródła hałasu w budownictwie dzieli się na trzy grupy:

  • pomieszczenia mieszkalne i miejsca pracy
  • hałas od urządzeń technicznych w tym samym budynku
  • hałas zewnętrzny (od ruchu ulicznego, zakładów przemysłowych itp.)
Na hałas w ogromnym stopniu narażeni są ludzie nie tylko w dużych, ale również i w małych miastach. Około 60% ludzi skarży się dziś na hałas, twierdząc, że w sposób znaczący zakłóca im życie.

Zasadniczym problemem jest tu zmniejszenie natężenia dźwięku przechodzącego przez przegrodę od źródła do odbiorcy, a więc tzw. izolacyjność akustyczna przegrody.

Artykuł opracowany na podstawie materiałów Stowarzyszenia Producentów Styropianu