Okno, na każdym etapie swojego cyklu życia, od wstępnej wyceny aż po demontaż i utylizację, jest nieustannie opisywane za pomocą wielu różnych charakterystyk oraz związanych z nimi parametrów. Niektóre z nich nie są skomplikowane i mogą być prawidłowo opisane jakościowo i ilościowo nawet przez osoby bez specjalistycznego przygotowania i fachowej wiedzy, natomiast inne przysparzają pewnych trudności, zarówno jeżeli chodzi o ich pełne i poprawne zrozumienie, jak i wyrażenie za pomocą odpowiednich wartości liczbowych. Do tej drugiej kategorii zaliczyć można grupę cech i właściwości, którą zbiorczo określa się jako statykę okien.
O statyce wspomina się zarówno w materiałach marketingowych, w trakcie rozmów z osobami zainteresowanymi kupnem okien, przy projektowaniu całego systemu i konstruowaniu konkretnych rozwiązań, podczas produkcji, jak i w kontekście analizy zachowania zamontowanych okien. W każdym z tych przypadków słowo „statyka” może być użyte i rozumiane nieco inaczej, nie zawsze prawidłowo i często bez odniesienia się do konkretnych parametrów. Celem napisania niniejszego artykułu jest możliwie przystępne omówienie i uporządkowanie informacji związanych ze statyką okien z nieco szerszym komentarzem na temat niektórych jej aspektów, a także przedstawienie analizowanego problemu w kontekście istniejących norm i regulacji prawnych.
Poruszając zagadnienie statyki okien, najpierw warto zdefiniować samo słowo „statyka”, które dla części osób może nie być w pełni zrozumiałe. Zgodnie z podręcznikową definicją, statyka jest działem mechaniki zajmującym się badaniem warunków koniecznych i wystarczających do tego, aby dany układ materialny nie zmienił swojego położenia w przyjętym układzie odniesienia (Paluch, 1999). Inna, nieco węższa, definicja mówi, że statyka konstrukcji zajmuje się analizą wytrzymałościową ustrojów nośnych w stanie ich równowagi (Brzoska, 1965). Występujące w powyższej definicji sformułowanie „analiza wytrzymałościowa” odnosi się do wytrzymałości materiałów, innego działu mechaniki, który dostarcza narzędzi pozwalających odpowiedzieć na pytanie, czy w jakimś obszarze ciała siły wewnętrzne (naprężenia) powstałe pod wpływem obciążeń zewnętrznych nie osiągną zbyt dużych wartości, oraz czy pod wpływem tych obciążeń odkształcenia ciała nie osiągną zbyt dużych wartości w odniesieniu do przydatności konstrukcji (Niezgodziński, Niezgodziński, 1984). Na podstawie powyższych definicji dość łatwo można wywnioskować, że mówiąc o statyce okien, należy skupić się przede wszystkim na siłach działających na okno oraz na efektach ich oddziaływania w postaci wytworzonych naprężeń i odkształceń.
Trzeba mieć świadomość tego, że w zależności od sposobu przyłożenia sił zewnętrznych do ciała, rozróżnić można kilka prostych przypadków obciążenia, którymi są rozciąganie, ściskanie, ścinanie, zginanie i skręcanie (Niezgodziński, Niezgodziński, 1984). Konsekwencją każdego z tych rodzajów obciążeń jest inny rozkład naprężeń wewnątrz ciała, a także odmienne jego zachowanie. Analiza wytrzymałościowa każdego z prostych przypadków obciążenia wiąże się również z koniecznością uwzględnienia innych parametrów materiałowych i geometrycznych rozpatrywanego elementu.
Jeżeli chodzi o czynniki zewnętrzne, których wpływom poddawane są okna, to wśród różnych ich kategorii można wyróżnić także oddziaływania mechaniczne, spośród których szczególnie istotne dla analizy statycznej są dwa przypadki: obciążenie wiatrem oraz ciężar własny okna. Obciążenie wiatrem jest siłą poziomą działającą prostopadle do płaszczyzny okna i odniesioną do pola powierzchni, na którą działa, a więc wyrażane jest jako ciśnienie. Ciężar własny jest natomiast działającym w płaszczyźnie okna obciążeniem pionowym, które składa się z ciężaru konstrukcji okna oraz ciężaru wypełnienia. Zgodnie z opisanymi wcześniej założeniami dotyczącymi analizy wytrzymałościowej, efektem występowania każdego z tych oddziaływań jest powstanie naprężeń i odkształceń w poddanych im elementach, a w skrajnych przypadkach pojawienie się trwałych uszkodzeń. Oczywiście na wielkość tych efektów w obciążanych elementach wpływ ma nie tylko wartość działających sił, ale również geometria zastosowanych profili oraz właściwości użytego materiału, co – wobec faktu, że głównym skutkiem występowania obu opisanych powyżej rodzajów oddziaływań jest zginanie elementów okna i przyjęcia że to właśnie zginanie jest zjawiskiem dominującym przy analizie statycznej okien – wyraża się za pomocą parametrów nazywanych momentem bezwładności oraz modułem Younga.
