Wydanie 2/2010
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Okna powinny być bardzo dobrze osadzone i zamocowane w otworze ściennym tak, aby w czasie intensywnego działania wiatru lub przy gwałtownym zamykaniu skrzydeł nie nastąpiło nawet nieznaczne przemieszczenie wyrobu. Również powinny mieć właściwe uszczelnienia, aby nie występowało przeciekanie opadów a także przenikanie powietrza w miejscach połączeń ościeżnicy z ościeżami.
Wprowadzenie
Nieprawidłowe ustawienie okna (w pionie i poziomie) w otworze ściennym może spowodować jego deformację. Odkształcenia skrzydeł okna mogą np. wywoływać powstanie niekorzystnych naprężeń, które w skrajnym przypadku mogą spowodować pęknięcie szyb. Okna zdeformowane w wyniku nieprawidłowego wbudowania będą się źle zamykać i otwierać, a także zmniejszy się sprawność działania okuć.
Okna powinny być wbudowywane w racjonalny i nieskomplikowany sposób. Zamocowanie ościeżnicy powinno być sprężyste i wytrzymałe.
Do najważniejszych zagadnień, które należy właściwe zidentyfikować w procesie osadzania i zamocowania okien należą:
- rodzaje ścian, w których osadzane będą okna,
- charakter ściennych otworów okiennych (z węgarkiem lub bez),
- rodzaj materiału, z jakiego wykonane jest ościeże,
- sposób wykończenia ościeży,
- rodzaj montowanych okien.
Jednym z najważniejszych warunków uzyskania dobrego połączenia okna z ościeżem lub ścianą jest zastosowanie właściwych elementów mocujących i prawidłowe wyznaczenie punktów zamocowania.
Poniżej przedstawione zostaną najczęściej stosowane elementy mocujące ościeżnice okien, a mianowicie: kotwy montażowe, łączniki rozporowe i łączniki śrubowe.
Tablica 1
Rys. 1. Rozmieszczenie punktów mocowania ościeżnicy okna (wg Instrukcji ITB nr 421/2006)
Mocowanie okna
Okno powinno być tak usytuowane w ościeżu otworu ściany, aby nie powstawały mostki termiczne, prowadzące do skraplania się pary wodnej na wewnętrznej stronie ościeżnicy lub powierzchni ościeża.
Ogólne zasady usytuowania okien w zależności od rodzaju ściany, są następujące:
- w ścianie jednowarstwowej – w połowie grubości ściany,
- w ścianie warstwowej z ociepleniem wewnętrznym – w strefie izolacji termicznej,
- w ścianie z ociepleniem zewnętrznym – z dosunięciem do węgarka.
Przed wbudowaniem okna w otworze należy sprawdzić:
- czy zapewniona jest dostatecznie szeroka szczelina na obwodzie pomiędzy ościeżem a ościeżnicą,
- czy jest miejsce dla klinów dystansowych i podpierających od dołu.
Mocowanie okna powinno być wykonane w taki sposób, aby przewidywalne obciążenia zewnętrzne wynikające z:
- ruchów budynku i konstrukcji ramy okna,
- temperatury zewnętrznej i wewnętrznej oraz warunków atmosferycznych,
- ciężaru własnego okna,
- były przenoszone za pośrednictwem łączników lub kotew na konstrukcję budynku, a funkcjonalność okien w odniesieniu do płynnego ruchu skrzydła przy otwieraniu i zamykaniu była zachowana.
Zamocowania powinny być rozmieszczone na całym obwodzie ościeżnicy okna, zgodnie z rysunkiem 1 oraz tablicą 1.
Bardzo często do ościeża mocowane są tylko stojaki ościeżnic (elementy pionowe), natomiast próg i naproże pozostaje niezamocowane za pośrednictwem kotew i łączników rozporowych lub śrubowych. Wówczas elementy te pod wpływem wiatru ulegają odkształceniom, co powoduje trwałą deformację elementów okna i obniżenie jego funkcjonalności.
Występują również przypadki umiejscawiania łączników rozporowych lub śrubowych w strefie izolacji termicznej ściany. Nośność takiego mocowania jest zdecydowanie zbyt niska, gdyż działające na okno obciążenie wiatrem spowoduje obluzowanie osadzenia łącznika, co może doprowadzić do deformacji okna.
Rzeczą całkowicie wykluczoną i niedopuszczalną jest mocowanie okna tylko za pomocą pianki poliuretanowej i tym podobnego materiału izolacyjnego.
Autor publikacji spotkał się z przypadkiem twierdzenia szefa ekipy montującej okna w budynku mieszkalnym, że przecież są to pianki montażowe (taki napis był na opakowaniu), a więc służą do montażu okien. Pianki te są przeznaczone wyłącznie do uszczelniania i ocieplania szczeliny pomiędzy oknem a ścianą.
Szczegółowe zagadnienia związane z montażem okien przedstawione są w opracowanej przez Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie Instrukcji nr 421/2006 Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych, Część B: Roboty wykończeniowe, Zeszyt 6: Montaż okien i drzwi balkonowych.
Elementy mocujące okno
Do mocowania okien w ościeżach otworów ścian budynków, w zależności od rodzaju ściany i sposobu mocowania stosuje się:
- kotwy montażowe,
- łączniki rozporowe,
- łączniki śrubowe.
Rys. 2. Kotwa montażowa K typu 2A (wg AT-06-0793/2005)
Rys. 3. Kotwa montażowa REHAU 796 (wg AT-06-0557/2002)
Rys. 4. Mocowanie górnych pionowych elementów ościeżnicy z PVC-U za pomocą kotwy montażowej
Kotwy montażowe
Kotwy, których przykłady przedstawiono na rysunkach 2 i 3 służą do pośredniego mocowania okien, tzn. jeden koniec osadzany jest przez zakleszczenie w odpowiednim rowku zewnętrznej ścianki ościeżnicy, natomiast drugi mocowany do ściany lub ościeża. Mocowanie kotwy następuje przy pomocy łączników rozporowych lub specjalnych stalowych gwoździ wbijanych bezpośrednio w mur.
Kotwy powinny być stosowane wszędzie tam, gdzie odstęp ościeżnicy jest zbyt duży, aby zastosować łączniki rozporowe bądź śrubowe, np. przy mocowaniu dolnym (progowym) lub w rozwiązaniach ścian warstwowych.
Przykład zamocowania okna za pomocą kotwy montażowej przedstawiono na rysunku 4.
Kotwy montażowe wykonywane są z taśmy lub blachy ze stali niskowęglowej gatunku co najmniej DX51D wg normy PN-EN 10327:2005[1] lub DC01 wg normy PN-EN 10152:2003[2], grubościach 0,8÷2,0 mm, pokrytych powłoką cynku o masie nie niższej niż 200 g/m2 (około 14 µm na każdej stronie).
Rys. 5. Metalowy łącznik rozporowy STALCO typu KO (wg AT-15-7529/2008)
Rys. 6. Przykład zamocowania ościeżnicy okna aluminiowego z kształtowników z przekładką termiczną metalowym łącznikiem rozporowym
Rys. 7. Przykładowy łącznik rozporowy tworzywowo-metalowy mocujący ościeżnicę okna tworzywowego
Łączniki rozporowe
Do bezpośredniego mocowania okien w ościeżach ścian zewnętrznych budynków mogą być stosowane metalowe łączniki rozporowe zwane ramowymi, których przykład przedstawiono na rysunku 5.
Typowy łącznik rozporowy ramowy składa się ze śruby z okrągłym łbem stożkowym i nacięciem krzyżowym, tulei oraz stożka rozpierającego z otworem gwintowym. Rozparcie łącznika wewnątrz otworu powoduje metalowy stożek wciągany w tuleję podczas dokręcania śruby.
Śruba i tuleja wykonywane są przeważnie ze zwykłej stali węglowej o średniej wytrzymałości na rozciąganie 385 MPa lub w klasie własności mechanicznych co najmniej 4.8 wg normy PN-EN ISO 898-1:2009[3]. Elementy te pokrywane są zanurzeniową powłoką aluminiowo-cynkową (tuleja) o grubości nie mniejszej niż 20 µm oraz elektrolityczną powłoką cynkową z konwersyjną powłoką chromianową (śruba) o łącznej grubości nie mniejszej niż 8 µm. Stożek rozpierający wykonuje się ze stopu cynku z aluminium.
Do mocowania okien stosowane są głównie łączniki o średnicy tulei 10 mm ze śrubą M5 o długościach 85÷215 mm. Zakotwienie (zagłębienie) łącznika w podłożu nie powinno być mniejsze niż 30 mm.
Przykładowe mocowanie ościeżnicy okna przy pomocy metalowych łączników rozporowych przedstawiono na rysunku 6.
Dodać należy, że występują także tworzywowo-metalowe łączniki rozporowe, które można stosować do mocowania ościeżnic okiennych. Składają się z nylonowych tulei rozporowej i stożka oraz stalowego wkręta z łbem walcowym i gniazdem krzyżowym. Tuleje wykonuje się o średnicach 8 lub 10 mm i długościach 100÷165 mm. Podczas dokręcania wkręta nylonowy stożek jest wciągany w tuleję powodując jej rozparcie wewnątrz otworu.
Przykładowy łącznik, zakotwiony na minimalną głębokość 40 mm (tuleja ø 8) lub 50 mm (tuleja ø 10) przedstawiony jest na rysunku 7.
Rys. 8. Stalowe łączniki śrubowe FISCHER typu FBS (wg AT-15-7682/2008)
P − z łbem walcowym ściętym,
SK − z łbem stożkowym wpuszczanym,
US − z łbem sześciokątnym z zintegrowaną podkładką,
S − z łbem sześciokątnym
Rys. 9. Wkręty ramowe wg Katalogu FISCHER
Rys. 10. Przykład zamocowania ościeżnicy okna za pomocą łącznika śrubowego
Łączniki śrubowe
Bezpośredni montaż ościeżnic okien w ościeżach ścian budynków możliwy jest także poprzez zastosowanie stalowych łączników śrubowych przedstawionych na rysunku 8.
Stosowanie łączników śrubowych ma tę zaletę, że podczas montażu nie następuje nadmierne dociągnięcie ościeżnicy do powierzchni ościeża.
Łączniki pokazane na rysunku 8 charakteryzują się wytłoczonym gwintem szerokozwojnym, który, w trakcie wkręcania, wcina się w podłoże tworząc kształtowe zamocowanie. Wyroby mają łby walcowe, stożkowe oraz sześciokątne i wykonywane są głównie ze stali węglowej w klasie własności mechanicznych nie niższej niż 5.8 wg normy PN-EN ISO 898-1:2001 lub ze stali odpornej na korozję rodzaju A4 w klasie 70 wg normy PN-EN ISO 3506-1:2009[4]. Łączniki wykonywane ze stali węglowej pokryte są zazwyczaj elektrolityczną powłoką cynkową o grubości nie mniejszej niż 8 µm.
Do mocowania okien stosowane są łączniki głównie o średnicy 8 lub 10 mm i długościach 100÷200 mm. Głębokość zakotwienia łącznika zależy od jego średnicy oraz rodzaju podłoża i przykładowo dla betonu zwykłego wynosi minimum 75 mm (łącznik ø 8) lub 85 mm (łącznik ø 10).
Jeden z producentów wykonuje łączniki stosowane do mocowania okien o nazwie wkręty ramowe z łbem walcowym i płaskim, o średnicy 7,5 mm i długościach 52÷212 mm, przedstawione na rysunku 9. Charakteryzują się ząbkowanym czubkiem gwintu, co umożliwia łatwe wkręcanie łącznika. Zaleca także, aby do mocowania okien metalowych i tworzywowych stosować wkręty z łbem walcowym, a do drewnianych z łbem płaskim.
Przykładowe mocowanie ościeżnicy okna przy pomocy łączników śrubowych przedstawiono na rysunku 10.
Wymagania formalne
Zgodnie z obowiązującymi w Polsce przepisami, szczególnie z ustawą z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (Dz. U. Nr 92, poz. 881), wszystkie elementy stosowane do osadzania okien powinny być dopuszczone do obrotu, tzn. oznakowane znakiem budowlanym B lub oznaczone CE.
Wymaga to dokonania przez producenta oceny zgodności z dokumentem odniesienia, jakimi są aktualne krajowe bądź europejskie aprobaty techniczne (na kotwy montażowe, łączniki rozporowe i śrubowe nie ma polskich i europejskich norm wyrobu).
Jest to ważne z tego względu, że w aprobatach szczegółowo określone są podłoża do jakich przeznaczone są łączniki, nośności obliczeniowe i charakterystyczne poszczególnych wyrobów oraz ich parametry montażowe, potwierdzone stosownymi badaniami. Informacje te powinny być zawarte także w dokumentacji towarzyszącej wyrobowi.
Dodać należy, że kotwy montażowe oraz łączniki rozporowe i śrubowe powinny być stosowane zgodnie z projektem, w którym uwzględniono:
- wymagania występujące w polskich normach i przepisach techniczno-budowlanych,
- wymagania zawarte w obowiązujących Aprobatach Technicznych,
- informacje producenta, dotyczące warunków wykonywania zamocowań z użyciem jego wyrobów.
Wymagania i badania elementów mocujących
Kotwy montażowe
Wymagania i badania kotew montażowych określić można na podstawie udzielonych dotychczas Aprobat Technicznych (nie ma normy wyrobu).
Najczęściej formułowane są następujące wymagania:
- wymiary i tolerancje – zgodne z rysunkami producenta;
- jakość wykonania – powierzchnie zewnętrzne powinny być gładkie, bez zadrapań, złuszczeń i plam pochodzenia korozyjnego, a krawędzie powinny być zatępione lub zaokrąglone;
- zabezpieczenie antykorozyjne – powłoka cynku o masie nie niższej niż 200 g/m2 i odporne na działanie mgły solnej przez czas 96 h;
- wytrzymałość na obciążenia siłą rozciągającą – kotwy powinny być odporne na obciążenie siłą rozciągającą o wartości 1000 N, a odkształcenie długości nie powinno być większe niż 1,5 % pierwotnej długości;
- wytrzymałość na obciążenie siłą wyrywającą – kotwa zaczepiona w kształtowniku (zgodnie z instrukcją producenta) powinna być odporna na obciążenie siłą wyrywającą działającą w osi kotwy, o wartości nie niższej niż 1000 N.
Sprawdzenie wytrzymałości na powyższe obciążenia przeprowadza się przy pomocy maszyny wytrzymałościowej. Szczególnie istotne jest badanie wytrzymałości na obciążenie siłą wyrywającą, w trakcie którego kotwę zaczepia się sztywno w zamocowanym kształtowniku okiennym i działa siłą wyrywającą o wartości 1000 N. Następnie zwiększa się obciążenie aż do wyrywania kotwy z kształtownika lub jej zniszczenia. Notuje się zniszczoną siłę wyrywającą i na jej podstawie ustala nośność charakterystyczną i obliczeniową kotwy.
Łączniki rozporowe
Wymagania i badania metalowych łączników rozporowych, w tym ramowych, stosowanych przy montażu okien, określone są w Polsce w następujących dokumentach:
- wytyczne do Europejskich Aprobat Technicznych ETAG nr 001 Kotwy metalowe do stosowania w betonie,
- zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych ITB ZUAT-15/I.05/2008 Łączniki metalowe, rozporowe, do mocowania w niezarysowanym podłożu betonowym lub ZUAT-15/I.15/2008 Łączniki tworzywowo-metalowe do mocowania w pełnym podłożu.
Na podstawie ETAG nr 001 opracowywane są Europejskie Aprobaty Techniczne i do ich udzielania w Polsce upoważniony jest Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie. Europejskie Aprobaty ważne są na obszarze całej Unii Europejskiej i w krajach należących do EFTA (Europejskie Stowarzyszenie Wolnego Handlu).
Na podstawie ETAG nr 001 oraz ZUAT-15/I.05/2008 lub 15/I.15/2008 opracowywane są w ITB krajowe Aprobaty Techniczne, ważne tylko na terenie naszego kraju.
Zawarte w krajowych aprobatach na łączniki rozporowe wymagania dotyczą:
- kształtu, wymiarów i odchyłek wymiarowych,
- stanu powierzchni,
- nośności charakterystycznej i obliczeniowej,
- odporności korozyjnej.
Najważniejszym wymaganiem jest nośność charakterystyczna zamocowań łączników rozporowych w podłożu, którym może być beton zwykły o klasie wytrzymałości C20/25 wg normy PN-EN 206-1:2003[5] lub cegła ceramiczna pełna klasy 20, wg normy PN-EN 771-1:2006[6].
Mocowanie wykonane za pomocą łączników rozporowych powinno wytrzymać w sposób długotrwały obciążenia, na które są one przewidziane i zapewniać wystarczające bezpieczeństwo przed zniszczeniem.
Określana jest zawsze nośność na wyrywanie oraz w określonych przypadkach na ścinanie, np. ze względu na długość, co występuje właśnie przy łącznikach rozporowych ramowych wg rysunków 5 i 7. Określenie nośności charakterystycznej zamocowań łączników rozporowych przeprowadzane jest na łącznikach osadzonych w podłożu do jakiego są przeznaczone, np. w betonie zwykłym o klasie wytrzymałości C20/25.
Pomiaru sił dokonuje się za pomocą urządzenia o zakresie dobranym do spodziewanej wartości siły niszczącej, umożliwiającej stałe i powolne zwiększanie siły aż do zniszczenia. Urządzeniem tym jest zazwyczaj maszyna wytrzymałościowa.
Łączniki poddane są statycznemu obciążeniu siła skupioną, działającą prostopadle do osi złącza, za pośrednictwem cięgna. Mierzone są maksymalne wartości obciążeń niszczących i rejestrowane wykresy „obciążenie – przemieszczenie”.
W celu określenia nośności łącznika wyznacza się:
- siłę niszczącą połączenie,
- średnią siłę niszczącą z serii badań,
- współczynnik zmienności (jeżeli jest większy niż 20%, to badanie należy powtórzyć),
- nośność charakterystyczną,
- nośność obliczeniową.
Łączniki śrubowe
Na łączniki śrubowe nie opracowano dotychczas żadnych dokumentów w randze Wytycznych do Europejskich Aprobat Technicznych lub Zaleceń Udzielania Aprobat Technicznych. Jedynym dokumentem zawierających właściwości techniczne i wymagania, jakim powinny odpowiadać tego typu łączniki są krajowe Aprobaty Techniczne, do udzielania których w Polsce jest upoważniony Instytut Techniki Budowlanej.
W dotychczas udzielonych Aprobatach Technicznych na łączniki śrubowe zawarte były wymagania dotyczące:
- kształtu, wymiarów i odchyłek wymiarowych,
- nośności charakterystycznej i obliczeniowej,
- odporności korozyjnej.
Podobnie jak w łącznikach rozporowych, najważniejszymi wymaganiami są właściwe nośności charakterystyczne i obliczeniowe. Ich określenie i metody sprawdzania są identyczne jak w przypadku łączników rozporowych.
Zasady stosowania
Jak już w publikacji wspomniano, do mocowania okien stosować należy elementy mocujące dopuszczone do obrotu, tzn. oznakowane CE lub znakiem budowlanym B. Świadczy to o tym, że producent dokonał oceny zgodności z dokumentem odniesienia, jakim jest – w tym przypadku – Aprobata Techniczna (europejska lub krajowa). Aprobaty podają szczegółowy zakres stosowania wyrobów, które obejmują, co jest szczególnie ważne przy łącznikach rozporowych i śrubowych.
W zakresie stosowania podane są nośności obliczeniowe dotyczące poszczególnych łączników, w odniesieniu do ich średnicy oraz rodzaju podłoża. Ponadto aprobaty podają parametry montażowe łączników, w tym najważniejszy, jakim jest minimalna głębokość kotwienia.
Informacje te powinny być zawarte w informacjach towarzyszących tym wyrobom.
Zabudowa okien powinna być zgodna z instrukcją montażu opracowaną przez producenta, która powinna uwzględniać pomiary ościeży otworów ściennych wg normy PN-ISO 7976-2:1994[7].
Instrukcja montażu powinna również określać minimalną ilość punktów mocujących kotwami lub łącznikami, jakich należy użyć do montażu okien z uwzględnieniem stref obciążenia wiatrem oraz współczynnika ekspozycji określonych w normie PN-B-02011:1977[8].
Zalecany rozstaw między kotwami lub łącznikami okien nie powinien przekraczać 700 mm, a odległość kotew od naroży okien nie powinna być większa niż 150 mm (zgodnie z przedstawiona już tablicą 1).
Zalecany luz obwodowy między ościeżnicami okien a ościeżem muru powinien wynosić 10-20 mm na każdą stronę okna. Rodzaj stosowanej pianki montażowej do uszczelniania okien powinien określić producent okien.
W przypadku stosowania do wypełnień szczeliny obwodowej między ościeżnicą a ościeżem zapraw murarskich należy przestrzegać zasady, aby kotwy nie miały bezpośredniego kontaktu z wypełnieniem zawierającym gips, który może powodować pojawienie się śladów korozji na powierzchni kotwy lub łącznika.
Kotwy mocuje się w ościeżu przy pomocy specjalnych gwoździ lub łączników rozporowych dobieranych dla każdego rodzaju muru. Dobór łączników w zależności od rodzaju materiału z którego wykonany jest mur powinna określać instrukcja montażu drzwi i okien.
Właściwy montaż kotew zapewnia prawidłową dylatację (połączenie przesuwalne) pomiędzy oknem a ościeżem.
inż. Zbigniew Czajka
Zakład Aprobat Technicznych, ITB
Literatura
- Klein W.: Nowoczesne okna
- Pečenik Jerzy: Nowoczesna stolarka budowlana
- Instrukcja ITB nr 421/2006 Warunki Techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Część B: Roboty wykończeniowe, Zeszyt 6: Montaż okien i drzwi balkonowych
- Katalogi firmy FISCHER
- Aprobaty Techniczne Instytutu Techniki Budowlanej i Centralnego Ośrodka Badawczo-Rozwojowego PEWB „Metalplast”
- Zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych ITB ZUAT-15/I.05/2008 Łączniki metalowe, rozporowe, do mocowania w niezarysowanym podłożu betonowym
- Zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych ITB ZUAT-15/I.15/2008 Łączniki tworzywowo-metalowe do mocowania w pełnym podłożu
- Wytyczne do Europejskich Aprobat Technicznych ETAG nr 001 Kotwy metalowe do stosowania w betonie
[1] PN-EN 10327:2005 Taśmy i blachy ze stali niskowęglowych powlekane ogniowo w sposób ciągły do obróbki plastycznej na zimno. Warunki techniczne dostawy
[2] PN-EN 10152:2009 Wyroby płaskie stalowe walcowane na zimno ocynkowane elektrolitycznie do obróbki plastycznej na zimno. Warunki techniczne dostawy
[3] PN-EN ISO 898-1:2009 Własności mechaniczne części złącznych wykonanych ze stali węglowej oraz stopowej. Część 1: Śruby i śruby dwustronne o określonych klasach własności. Gwint zwykły i drobnozwojny
[4] PN-EN ISO 3506-1:2009 Własności mechaniczne części złącznych odpornych na korozję ze stali nierdzewnej. Część 1: Śruby i śruby dwustronne
[5] PN-EN 206-1:2003 Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność
[6] PN-EN 771-1:2006 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 1: Elementy murowe ceramiczne
[7] PN-ISO 7976-2:1994 Tolerancje w budownictwie. Metody pomiaru budynków i elementów budowlanych. Usytuowanie punktów pomiarowych
[8] PN-B-02011:1977 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie wiatrem
patrz też:
- Elementy mocujące ościeżnice okien, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2010
- Montaż najważniejszy, Karol Reinsch, Świat Szkła 1/2010
- Montaż okien w budynkach energooszczędnych i pasywnych, Wiesław Dybał, Świat Szkła 1/2009
oraz:
- Wady montażu i wykonania okien. Część 1, Jerzy Płoński, Świat Szkła 4/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 2, Jerzy Płoński, Świat Szkła 5/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 3, Jerzy Płoński, Świat Szkła 6/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 4, Jerzy Płoński, Świat Szkła 7-8/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 5, Jerzy Płoński, Świat Szkła 9/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 6, Jerzy Płoński, Świat Szkła 11/2006
inne artykuły tego autora:
- Zawiasy jednoosiowe. Klasyfikacja i wymagania, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2011
- Rodzaje i klasyfikacja zamków , Zbigniew Czajka, Świat Szkla 11/2010
- Metalowe ościeżnice rozwieranych drzwi wewnętrznych. Badania i ocena , Zbigniew Czajka, Świat Szkla 9/2010
- Przeszklone balustrady - wymagania, mocowanie, stosowanie , Zbigniew Czajka, Świat Szkla 5/2010
- Elementy mocujące ościeżnice okien, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2010
- Drzwi wewnętrzne. Badania i zakładowa kontrola produkcji, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 11/2009
- Drzwi wewnętrzne. Wymagania i ocena zgodności cz. 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2009
- Drzwi wewnętrzne. Wymagania i ocena zgodności cz. 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła nr 7-8/2009
- Właściwości techniczno-użytkowe przeszklonych ścian działowych , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2009
- Wymagania i badania automatycznych napędów , Zbigniew Czajka , Świat Szkła 4/2009
- Łączniki do punktowego mocowania szkła Cz. 3, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 3/2009
- Łączniki do mechanicznego mocowania szklanych elewacji Cz. 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2009
- Łączniki do mechanicznego mocowania szklanych elewacji Cz. 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 6/2008
- Wymagania związane z bezpieczeństwem drzwi z automatycznym napędem. Część 2 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2009
- Wymagania związane z bezpieczeństwem drzwi z automatycznym napędem. Część 1 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 12/2008
- Bezpieczeństwo automatycznych drzwi obrotowych , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2008
- Specjalistyczne wymagania i ocena zgodności okuć do drzwi przeciwpożarowych i dymoszczelnych , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 7-8/2008
- Okucia do drzwi i ścianek działowych całoszklanych. Część 2 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 5/2008
- Okucia do drzwi i ścianek działowych całoszklanych. Część 1 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 4/2008
- Wymagania i klasyfikacja zamknięć przeciwpanicznych i awaryjnych Część 2 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2008
- Wymagania i klasyfikacja zamknięć przeciwpanicznych i awaryjnych Część 1 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 12/2007
- Zamykacze drzwiowe – wymogi związane z wprowadzeniem do obrotu , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2007
- Wymagania i badania niezbędne do oznakowania CE okien według zharmonizowanej normy europejskiej EN 14351-1. Część 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 6/2007
- Wymagania i badania niezbędne do oznakowania CE okien według zharmonizowanej normy europejskiej EN 14351-1. Część 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 5/2007
- Ocena zgodności okien i drzwi zewnętrznych bez właściwości dotyczących ognioodporności i/lub dymoszczelności Część 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 3/2007
- Ocena zgodności okien i drzwi zewnętrznych bez właściwości dotyczących ognioodporności i/lub dymoszczelności. Część 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2007
- Właściwości eksploatacyjne i klasyfikacja drzwi zewnętrznych, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2007
- Właściwości eksploatacyjne i klasyfikacja okien, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2006
- Okna i drzwi bez właściwości związanych z odpornością ogniową, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2006
- Napędy do drzwi automatycznych - wymagania zawarte w przepisach i normach, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 4/2006
- Markizy pionowe i fasadowe oraz osłony przeciwsłoneczne, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2006
- Przepisy dotyczące okien, drzwi i bram a "Warunki technicznie..." , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2006
- Zasady wprowadzania do obrotu automatycznych napędów i drzwi z napędem , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 12/2005
- Zagadnienia dotyczące normalizacji żaluzji i zasłon, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 11/2005
- Daszki nad drzwiami wejściowymi , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2005
- Odporność na włamanie okien a tymczasowe normy europejskie ENV (prenormy) , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2005
- Drzwi z napędem automatycznym - wymagania w świetle norm, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 7-8/2005
- Żaluzje i zasłony przeciwsłoneczne, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 6/2005
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
COOLTEMPER, producent linii do termicznego hartowania szkła oraz linii do laminowania szkła z autoklawem, które opisane zostały już w „Świecie Szkła”, zajmuje się również produkcją innych urzadzeń do obróbki szkła, którym warto się przyjrzeć.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Pilkington udoskonalił grupę produktów przeciwsłonecznych Pilkington Suncool™. Udoskonalenie polega na obniżeniu współczynnika przenikania ciepła Ug do wartości 1,0 W/m2K, co oznacza, że asortyment szyb przeciwsłonecznych marki Pilkington oferuje wybór produktów o najniższej emisyjności z dostępnych na rynku.
Dotyczy to produktów Pilkington Suncool™ 70/35, Pilkington Suncool™ 66/33, Pilkington Suncool™ 50/25 i Pilkington Suncool™ Silver 50/30, które korzystając z rozwoju technologii powlekania, zapewniają efektywną ochronę przed słońcem wraz ze znakomitą izolacyjnością cieplną – wszystko w jednym produkcie. Postęp w tej dziedzinie przekłada się również na ich odpowiedniki samoczyszczące, czyli szyby: Pilkington Activ Suncool™ 70/35, Pilkington Activ Suncool™ 66/33, Pilkington Activ Suncool™ 50/25 oraz Pilkington Activ Suncool™ Silver 50/30.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Samozamykacze drzwiowe, napęd do drzwi rozwieralnych turnMASTER
Bezpieczeństwo osób i mienia stanowi najwyższy priorytet w budownictwie obiektowym, dlatego pragniemy zwrócić Państwa uwagę na rozwiązania, dzięki którym drzwi zamykają się samoistnie.
Samozamykacze stanowią duże ułatwienie przy zamykaniu drzwi.
Ich dobór uzależniony jest od:
• funkcji i przeznaczenia drzwi,
• szerokości skrzydła,
• wagi skrzydła.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Jednym z podstawowych wymagań jakim podlegają budynki a szczególnie pomieszczenia przeznaczone na stały pobyt ludzi jest zapewnienie właściwego klimatu termicznego w tych pomieszczeniach oraz ochrona przed nadmiernym wychładzaniem i zbyt dużym zużywaniem ciepła.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Poniżej kolejna część katalogu najbardziej typowych wad okien, który powstał na podstawie ekspertyz stolarki okiennej – z drewna, PVC, aluminium – wykonywanych przez Zakład Konstrukcji i Elementów Budowlanych Instytutu Techniki Budowlanej.
Fot. 57. Nieudolnie wklejony słupek. Śrubki – elementy „konstrukcyjne”
Fot. 58. Szczegół „łączenia” słupka
Fot. 59. Kolejny szczegół łączenia
Fot. 60. I jeszcze jeden – łączenie rygla ze słupkiem „na styk” i bez kleju – sam silikon
Fot. 61. Tak to wygląda „z profilu”
Fot. 62. Listwy przyszybowe też się rozłażą; to wina nieprzemyślanej do końca konstrukcji
Fot. 63. Przykład z innej budowy – szczelina w oknie na ok. 10 mm
Fot. 64. Efekt – brudne wręby nieszczelnego okna
Fot. 65. Wypięta rozwórka
Fot. 66. Okna zmasakrowane w transporcie, zniszczone w trakcie budowy i zawilgocone przez prace mokre, a na domiar ze źle ustawionymi okuciami, nie dają się zamknąć – szczelina ok. 10 mm
Fot. 67. Spuchnięte od zawilgoceń połączenie rygla z ościeżnicą. Tego rozklejenia nie da się już naprawić
Fot. 68. Spuchnięte od zawilgoceń i rozklejone naroża. Skutek – kleszczenie skrzydeł
Fot. 69. Skorodowane okucia, pourywane wkręty, spękanie drewna. Jest to efekt „otwierania” zakleszczonego, spuchniętego od wilgoci skrzydła
Fot. 70. Wypaczona listwa przyszybowa, rozklejenie na styku ram – progowej i podprogowej – to też skutki zawilgoceń drewna
Fot. 71. Zawilgocona rama rozwarstwiła się wzdłużnie po sklejeniu listew
Fot. 72. Ramy okien spęczniały po ok. 3-4 mm
Fot. 73. Złuszczenia lakieru na zewnętrznych płaszczyznach okna
Fot. 74. Złuszczenia lakieru postępują od porozklejanych naroży. Woda wnika w drewno i migrując od środka odwarstwia lakier z powierzchni
Fot. 75. Odwarstwianie lakieru jest postępujące
Fot. 76. W zawilgoconych oknach nastąpił rozwój grzybów pleśniowych na dolnych ramach okien, szczególnie w styku pod listwą przyszybową
Fot. 77. Sinizna i grzyb rozkładu brunatnego – już nie do usunięcia
Fot. 78. Początek rozwoju grzybów na listwach przyszybowych
Fot. 79. Z upływem czasu bardzo intensywny rozwój pleśni – tak silne zagrzybienie okien to rzadkość
Fot. 80. Pleśnie rozwijające się na suficie mogą porazić okna
Fot. 81. Fatalny przykład zlicowania okna z murem, bez żadnej osłony od góry – w ramy może wciekać woda spływająca po ścianie
Fot. 82. Fotka z tej samej inwestycji – tu szczelina na ok 5 mm, bez uszczelnienia
Fot. 83. Tu okna na styk z murem. Mikroszczelina na 1-2 mm
Fot. 84. A od wewnątrz zupełny brak uszczelnienia pod ramą okna
Fot. 85. Inny przykład – bok okna zamurowany w tynku
Fot. 86. A tu okno zamurowane w szlichcie posadzki
Fot. 87. Okno bez uszczelnienia w ościeżu, wilgoć może wnikać bez przeszkód, bez uszczelnienia okna są „zimne” z mokrymi ościeżami
Fot. 88. „Dziura” w ościeżu ma ok 18 cm głębokości
Fot. 89. Inny przykład. Okno wpuszczone w bruzdę w posadzce tarasu
Fot. 90. Pod kamykami szlam, mokra od wody ościeżnica progowa
Fot. 91. Słupek już zasiniony
Fot. 92. Pod tym oknem w ogóle nie ma uszczelnienia (plama wody)
Fot. 93. To okno – dla odmiany – stoi na cegłach bezpośrednio
Fot. 94. Tu pianka jest, ale w minimalnej ilości. Drewniany klocek powinien być wstawiony pod ramę okna
Fot. 95. Okno wstawione wyłącznie na piankę PU – beż żadnej kotwy
Fot. 96. Na ramie bocznej też brak jest kotew. Pianka ma 6 cm grubości
Fot. 97. Jedna kotew jest, tylko bez mocowania w murze, a wypada na spoinie zaprawy
Fot. 98. Mocowanie wkrętem wbitym w otwór w ścianie, bez kołka-koszulki
Fot. 99. Uszkodzone okno – tu zawias mocowany jednym wkrętem, naroże rozklejone, a samo skrzydło przybite do ramy ościeżnicy
Fot. 100. Zawias skrzywiony i prawie urwany, trzyma się na jednym wkręcie, naroże rozklejone
Fot. 101. Zawias górny wyrwany, puszka zawiasu przykręcona była wkrętami długości 2 cm, rama pęknięta i rozłupana na całej długości
Fot. 102. Pozioma rama też jest rozłupana. W przedstawionych oknach użyto fatalnej jakości drewno, nieodpowiadające normie, ramy są z drewna bez jego impregnacji, a wkręty chyba wbijano młotkiem
Fot. 103. Puszka dolnego zawiasu wypada z gniazda – za krótkie wkręty, a puszka za luźna
Fot. 104. Rama uszkodzona przez element rozwórki
Fot. 105. Urwana klamka – drobiazg
Fot. 106. „Naklejone” szprosy
Fot. 107. Brak zaślepki bocznej. Takie drobiazgi jak brak zaślepek potrafią skutecznie zniszczyć okno
Fot. 108. Brak zaślepki bocznej, listwa okapnikowa urwana
Fot. 109. Drobiazg – brak zaślepki okapnika, woda wcieka w naroże
Fot. 110. Bez zaślepki, woda wycieka z okapnika (uszczelniony silikonem)
Fot. 111. Przeciekająca zaślepka
Fot. 112. Gruba krawędź zaślepki – odpycha skrzydło
Fot. 113. Okapnik powinien mieć większe podfrezowanie pod skrzydłem. Skrzydło nie domyka się, bo jest odpychane przez okapnik
Fot. 114. Wycieki wody opadowej z narożnika, spod listew przyszybowych – to bardzo rzadki przypadek
Fot. 115. Spęcznienia naroża
Fot. 116. Przecieki spod górnego okna – plama wody na ryglu
Fot. 117. Tu też przecieki – intensywne
Fot. 118. Kałuża wody
Fot. 119. Wyciek wody spod listwy przyszybowej
Fot. 120. Za grube wkręty spowodowały pęknięcie ramy
Fot. 121. Wyrwany zaczep skrzydła – w dużych skrzydłach ryglowanie na pojedynczych zaczepach jest niewystarczające
Fot. 122. Otarcia drewna przez zaczep
Fot. 123. Wyłamanie drewna przez zaczep
Fot. 124. Użyto hebla by okno mogło się zamykać
Fot. 125. Porozmijane zaczepy na ościeżnicy i skrzydle. Skrzydło nie domyka się
Fot. 126. Jeszcze jedna spuchnęta od zawilgoceń rama drzwi
Fot. 127. Jeszcze jeden przykład okna wstawionego na „styk” z węgarkiem
Fot. 128. Wypaczone skrzydło
Fot. 129. Wypaczone skrzydło
Powyżej oraz w „Świecie Szkła” 1/2010 mogli Państwo „podziwiać” niedoróbki związane z instalowanymi na budowach oknami drewnianymi. W przyszłości postaramy się pokazać typowe wady montowanych przez wykonawców okien PVC. c.d.n.
Jerzy Płoński
Instytut Techniki Budowlanej
Zakład Konstrukcji i Elementów Budowlanych
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
wszystkie części artykułu:
- Czy Twoje okna też są takie? Część 1 , Jerzy Płoński, Świat Szkła 1/2010
- Czy Twoje okna też są takie? Część 2 , Jerzy Płoński, Świat Szkła 2/2010
- Czy Twoje okna też są takie? Część 3 , Jerzy Płoński, Świat Szkła 3/2010
- Czy Twoje okna też są takie? Część 4 , Jerzy Płoński, Świat Szkła 4/2010
- Czy Twoje okna też są takie? Część 5 , Jerzy Płoński, Świat Szkła 10/2011
- Czy Twoje okna też są takie? Część 6 , Jerzy Płoński, Świat Szkła 1/2012
patrz też:
- Powierzchniowa kondensacja pary wodnej , Robert Geryło, Świat Szkła 9/2008
- Wady montażu i wykonania okien. Część 1, Jerzy Płoński, Świat Szkła 4/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 2, Jerzy Płoński, Świat Szkła 5/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 3, Jerzy Płoński, Świat Szkła 6/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 4, Jerzy Płoński, Świat Szkła 7-8/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 5, Jerzy Płoński, Świat Szkła 9/2006
- Wady montażu i wykonania okien. Część 6, Jerzy Płoński, Świat Szkła 11/2006
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Kompensacja obciążeń i kompatybilność – klejenie szyb termoizolacyjnych we wrębach skrzydeł okiennych otwiera nowe możliwości, jak na przykład zwiększenie powierzchni przepuszczania światła, czy poprawa wartości współczynnika przenikania ciepła. Jakie przesłanki będą decydować o wysokiej jakości klejonych zespołów okiennych, jeśli na sprawę spojrzymy z punktu widzenia wytwórcy szyb termoizolacyjnych?
Z uwagi na zaostrzenie wymagań stawianych szybom termoizolacyjnym należy koniecznie uwzględnić określone kryteria montażowe, jak np. głębokość osadzenia szyby w profilu ramy skrzydła okiennego. Dlatego też istnieją specjalne rodzaje szyb termoizolacyjnych, przeznaczonych do montażu w klejonych zespołach okiennych. Firma Glas Trösch posiada bogate doświadczenia w dziedzinie klejenia szyb w ramach: od 1956 roku wszystkie szyby zespolone tego wytwórcy montuje się przy wykorzystaniu połączeń klejonych. Ponadto od wielu lat firma ta wykorzystuje technikę złączy klejonych w wykonywaniu przeszklonych strukturalnie fasad oraz tzw. schodkowych szyb termoizolacyjnych, znajdujących zastosowanie w skrzydłach okiennych wytwarzanych w technologii całoszklanej.
Szkło termoizolacyjne i kompensacja obciążenia
Każda z powszechnie stosowanych szyb termoizolacyjnych wraz z jej pasem brzegowym podlega oddziaływaniu zróżnicowanych, krótkotrwale występujących sił. Wynikają one nie tylko ze zmienności naporu wiatru i wytwarzanego przezeń podciśnienia (ssania) lecz są również skutkiem zmian jego kierunku: przy zmiennej temperaturze i ciśnieniu dochodzi do rozprężania i kurczenia się gazów wypełniających zespoloną szybę termoizolacyjną. Owe zmiany objętości gazów powodują powstawanie naprężeń na linii szyba - jej pas brzegowy, na które mogą się nakładać dodatkowe naprężenia wywołane obciążeniami przenoszonymi przez samo złącze klejone. Jeżeli – na przykład – przy obwodowym klejeniu szyb wielkopowierzchniowych nie zostanie przewidziany żaden układ bądź element odciążający szybę nie przyklejoną, to w takim wypadku strefa pasa brzegowego będzie przez całe lata znajdować się pod wpływem obciążeń dodatkowych.
Sytuacja komplikuje się w wypadku szyby dwukomorowej bez odciążenia. Pas brzegowy „dźwiga” w pobliżu złącza klejonego nie tylko szybę środkową, lecz również drugą szybę zewnętrzną. Do tego dochodzą zróżnicowane ugięcia trzech szyb, które również oddziaływują na pas brzegowy. Dlatego też – w zależności od budowy zespołu okiennego i wymagań, jakie musi spełniać szyba termoizolacyjna – należy ponownie przeliczyć i dostosować do istniejących warunków głębokość osadzenia wtórnej warstwy uszczelniającej szyby termoizolacyjnej.
W wypadku szyb wklejanych w żłobienia ram skrzydeł okiennych nie zachodzi wprawdzie konieczność stosowania dodatkowych elementów nośnych i dystansowych (tzw. „klocków”), należy jednakże przewidzieć odpowiednie elementy odciążające. Potrzeba ta wynika stąd, że do wykonania znajdującej się w pasie brzegowym szyby warstwy uszczelnienia wtórnego stosuje się materiały lepkosprężyste, tzn. takie, które wykazują jednocześnie własności sprężyste i plastyczne. Obciążenia, na jakie w normalnych warunkach narażona jest szyba, są częstokroć krótkotrwałe (np. nagłe podmuchy wiatru lub zmiany jego kierunku), jednakże „zawieszenie” w ramie skrzydła okiennego przyklejonej do niej szyby oznacza wystąpienie w pasie brzegowym ciągłych obciążeń statycznych.
Wniosek: ciężar własny szyb, które nie są przyklejone do ramy należy koniecznie skompensować! Ponadto, w zależności od wybranej metody odciążenia złącza klejonego wykonanego na dnie wrębu ramy okiennej może się zdarzyć, że na pierwszy plan wysunie się kwestia kompatybilności zastosowanych materiałów. W wypadku niektórych rodzajów złączy klejonych sprawa ta nie ma istotnego znaczenia i można ją pomijać.
Jeżeli na przykład przy obwodowym klejeniu szyb o dużej powierzchni nie zostanie przewidziany żaden układ bądź element odciążający szybę nie przyklejoną, to w takim wypadku w pasie brzegowym będą przez całe lata występować obciążenia dodatkowe (ilustracja lewa).
W wypadku szyb wklejanych w żłobki ram skrzydeł okiennych nie zachodzi wprawdzie konieczność stosowania dodatkowych elementów nośnych i dystansowych („klocków”), pomimo tego należy jednak przewidzieć element odciążający, kompensujący ciężar własny szyby (ilustracja środkowa).
Sytuacja pogarsza się w wypadku szyb dwukomorowych bez odciążenia (ilustracja prawa).
Pas brzegowy i kompatybilność materiałów
W wyniku wykonania złącza klejonego na dnie wrębu ramy okiennej, w pasie brzegowym szyby dochodzi do bezpośredniego kontaktu różnych materiałów. O tym, czy są one wzajemnie kompatybilne decyduje chemiczny skład użytych materiałów. W pasie brzegowym szyby występują różne materiały pełniące rolę spoiwa i uszczelnienia. Po pierwsze, jest to uszczelnienie podstawowe, które z jednej strony uszczelnia wypełnioną gazem termoizolacyjnym komorę szyby i zapobiega ubytkowi tego gazu, z drugiej zaś uniemożliwia infiltrację wilgoci do przestrzeni wewnątrzkomorowej. Po drugie – warstwa uszczelnienia wtórnego, które z jednej strony stanowi dodatkowe uszczelnienie uszczelnienia podstawowego, z drugiej zaś łączy ze sobą poszczególne składniki szyby termoizolacyjnej, tzn. szkło i ramkę dystansową. Pas brzegowy szyby termoizolacyjnej można zatem rozpatrywać jako układ dwuskładnikowy. Wykonanie złącza klejonego powoduje dołączenie do tego układu trzeciego składnika, którym jest klej.
Niekompatybilność materiałów stanowi poważne zagrożenie w wypadku klejonych zespołów okiennych. Stwierdzenie braku kompatybilności materiałów wymaga długiego okresu czasu – nawet w laboratorium, gdzie badania prowadzi się w warunkach symulacji warunków rzeczywistych. Toteż kwestia stwierdzenia kompatybilności materiałów lub jej braku nabiera pierwszorzędnego znaczenia. Pomimo ogólnej wiedzy, jakie kleje są kompatybilne z materiałami występującymi w strefach brzegowych szyb stosowanych w oknach klejonych, kwestia kompatybilności zawsze wymaga indywidualnej i dokładnej analizy.
W miarę upływu czasu zarówno kleje, jak i materiały uszczelniające ulegają zmianom – np. dodaje się do nich różnego rodzaju domieszki, których zadaniem jest poprawa określonych własności tych materiałów, w tym również ich kompatybilności z innymi materiałami.
Dobór konkretnej konfiguracji pasa brzegowego oraz ramki dystansowej szyby jest ściśle związany z jej przeznaczeniem oraz wymogami klienta i w konsekwencji przesądza o wyborze konkretnego rodzaju złącza klejonego, którym może być złącze obwodowe, złącze wykonane na dnie wrębu ramy, względnie któreś ze wszystkich pozostałych rodzajów połączeń. Każde połączenie klejone odznacza się określonymi wadami i zaletami i każde może być stosowane w oknach o zróżnicowanej konstrukcji. Konfiguracja pasa brzegowego szyby musi być oczywiście dostosowana do rodzaju złącza klejonego. Nie należy jednakże zapominać o tym, że wymiary szyby również odgrywają tu istotną rolę.
Wzajemne oddziaływanie – akcja i reakcja
W wypadku wykonywania złącza klejonego na powierzchni dna rowka ramy okiennej na pierwszy plan wysuwa się kwestia kompatybilności zastosowanych materiałów i ich wzajemnego współdziałania.
Klient poszukuje rozwiązań systemowych
Szkło w oknie klejonym pełni w zasadzie rolę elementu usztywniającego. Toteż poprzez zastosowanie w konstrukcji mocującej przeszklenie cieńszych, bardziej smukłych elementów, można zwiększyć powierzchnię przepuszczania światła. Poprzez zastosowanie odpowiednich technologii klejenia jest możliwe – na przykład – przestawienie się na produkcję większych okien przy zastosowaniu konstrukcji wykonywanych z wąskich elementów, albo też dzięki zastosowaniu okien o ramach z tworzyw sztucznych całkowicie zrezygnować z użycia usztywnień stalowych – jednak nie wszystko naraz. Kiedy ktoś twierdzi, że dzięki zastosowaniu odpowiednich metod klejenia można produkować większe okna to jeszcze nie oznacza, że można zarazem zrezygnować z wykorzystania konstrukcji stalowej. Może się bowiem okazać, że to właśnie konstrukcje stalowe, jako elementy mocujące płyty przeszkleniowe, będą warunkowały rozpoczęcie takiej produkcji.
Mimo bogactwa doświadczeń zdobytych przez przemysł produkcji szyb termoizolacyjnych, pochodzące od różnych wytwórców okien opinie na temat złącz klejonych będą również zróżnicowane. Wpływ na to ma m.in. fakt, że jeden i ten sam rodzaj złącza klejonego nie pozwoli na uzyskanie wszystkich korzyści jednocześnie. Jest to tym bardziej istotne dlatego, że to klient ustala priorytety. Największym wyzwaniem dla zakładów produkcyjnych jest dostarczenie klientowi takich okien termoizolacyjnych, które będą spełniały jego oczekiwania – a zarazem wprowadzenie na rynek takiego produktu, z którego będą zadowoleni wszyscy.
Życzenia poszczególnych klientów kryją tymczasem w sobie tak wielkie zapotrzebowanie na porady i konsultacje, że aby im sprostać, konieczne jest zaangażowanie nie tylko wytwórców szyb termoizolacyjnych.
Gdy w grę wchodzi np. wdrożenie w danym zakładzie produkcyjnym konkretnej technologii klejenia ważną rzeczą jest, by klient został włączony w proces decyzyjny już na wczesnym jego etapie oraz by współpracował ze wszystkimi jego uczestnikami, tzn. autorem przyjętego systemowego rozwią-zania projektowego, dostawcami klejów oraz wytwórcą szyb termoizolacyjnych. Na tym etapie klient musi skonkretyzować zadania, realizacji których będzie służył proces produkcyjny, wzajemne zrozumienie zaś jest tu podstawą wspólnego sukcesu. Wspólnie należy też dopracowywać wszelkie szczegóły, celem jest tutaj bowiem wdrożenie danego projektu jako rozwiązania systemowego, a nie tylko wyprodukowanie wyrobu utworzonego z jego poszczególnych części składowych. Przy wdrażaniu rozwiązań systemowych wszystkie ich komponenty muszą dobrze do siebie pasować i tworzyć harmonijną całość.
Artykuł powstał na podstawie rozmowy Jörga Pfäffingera z magazynu GLASWELT z dr Romanem Grafem, kierownikiem działu rozwoju firmy Glas Trösch
GLASWELT 2/2009
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Szyby zespolone stosowane w nowoczesnej architekturze muszą spełniać coraz bardziej wygórowane wymagania dotyczące ich własności technicznych i efektów estetycznych. Chcąc sprostać tym wymaganiom producenci szyb zespolonych stosują niezwykle wyrafinowane rozwiązania. Architektom poszukującym nowych wyzwań, już nie wystarczają „tradycyjne” szyby zespolone, w których są zamontowane tafle szklane posiadające coraz doskonalsze powłoki przeciwsłoneczne czy termoizolacyjne, z przestrzenią międzyszybową wypełnioną gazem szlachetnym. Ich pomysły mogą być zrealizowane tylko przy użyciu „niezwykłych” szyb zespolonych, czasami zaprojektowanych wyłącznie dla jednego budynku.
Szyba z żaluzjami między taflami szkła
Dostępne są już na rynku polskim żaluzje wbudowane hermetycznie w szybę zespoloną. Opracowana technologia produkcji pozwala uzyskać całkowitą szczelność pakietu. Mechanizm umożliwiający podnoszenie, opuszczanie oraz obrót lamelek sterowany może być elektrycznie – za pomocą przełącznika lub pilota – oraz ręcznie, za pomocą koralikowego sznurka, korbki, a ostatnio pojawiło się rozwiązanie pozwalające na sterowanie za pomocą ruchu magnesów. Silnik służący do napędu żaluzji może być umieszczony wewnątrz szyby w górnej listwie żaluzji lub na zewnątrz. Może być zasilany z instalacji elektrycznej lub baterii. Istnieją także rozwiązania zasilane bateriami słonecznymi z ogniwami fotowoltaicznymi.
Żaluzja doskonale reguluje dopływ światła do pomieszczeń, chroni je przed przegrzaniem oraz zapewnia pełną prywatność. Nie zabiera przy tym światła w dni pochmurne, nie wymaga konserwacji, nie ulega zabrudzeniu, nie utrudnia również mycia okien.
Żaluzje nadają się do zamontowania we wszystkich typach okien i drzwi (PVC, aluminiowych i drewnianych). Są one przydatne w pomieszczeniach narażonych na nadmierne nasłonecznienie – pomieszczenia mieszkalne, ogrody zimowe, pomieszczenia biurowe (ekrany monitorów komputerowych stają się czytelniejsze). Dzięki swoim zaletom powinny być stosowane w pomieszczeniach o podwyższonych wymogach higienicznych – ośrodki służby zdrowia, szpitale, zakłady farmaceutyczne i przetwórcze.
Najczęściej stosowanym osłonowym komponentem są zwykłe żaluzje listwowe (lamelkowe), wytwarzane z cienkiej blachy aluminiowej. Ale często oferowane są też rolety plisowane lub rolety rolowane. Dostępne są one w kilku typach rozmiarowych, aby mogły być montowane w szybach zespolonych o różnych rozmiarach. Przykładowo firma PELLINI oferuje żaluzje listwowe szer. 12,5 mm montowane w szybach zespolonych, z odległością między szybami 20 mm i przy szerokości szyby do 2 m, żaluzje listwowe szer. 16 mm montowane w szybach zespolonych z odległością między szybami 24 lub 27 mm i przy szerokości szyby do 3 m. Oferowane są też rolety plisowane z plisami szer. 14 i 20 mm i zwijane rolety tkaninowe – montowane są one w szybach zespolonych z odległością między taflami od 22 do 32 mm.
Walory użytkowe powyższych osłon okiennych są bezsporne. Chronią przed słońcem latem, nie „zabierają” światła zimą i jesienią, nie wymagają żadnej konserwacji i mycia. Dzięki swoim zaletom są szczególnie przydatne w pomieszczeniach o podwyższonych wymogach higienicznych np. ośrodkach służby zdrowia i szpitalach.
Dostępne są również ruchome żaluzje międzyszybowe z listwami z zamkniętych profili aluminiowych z pustką powietrzną w środku. Wymiary listew – szer. 35 mm i trzy rodzaje grubości 6, 10 i 13 mm. Żaluzje te, oprócz kontroli napływu światła i energii słonecznej do pomieszczeń, podwyższają jednocześnie izolacyjność akustyczną szyby i są elementem w zapewnianiu bezpieczeństwa mieszkańców, a gdy zamiast szkła zastosuje się przezroczyste płyty z poliwęglanu – przegroda taka jest kuloodporna.
zamknięte półotwarte otwarte
Szyba z nieruchomymi wewnętrznymi żaluzjami
Szyba zespolona może mieć system sterowania dostępu światła słonecznego bez stosowania ruchomych elementów. Dzięki specjalnie ukształtowaniu listwom żaluzji lustrzana powierzchnia odbija światło słoneczne w ściśle określonym kierunku. W zależności od pory dnia czy pory roku słońce zajmuje określone położenie na nieboskłonie – i w letnie południe gdy nasłonecznienie jest zbyt duże – promienie słoneczne są odbijane na zewnątrz, a w zimowy wieczór, gdy zależy nam na zachowaniu jak najdłużej naturalnego oświetlenia, promienie słoneczne przenikają do środka pomieszczenia. Aby nie powstawał efekt oślepiania, promieniowanie kierowane jest na sufit, po odbiciu od którego, jako promieniowanie rozproszone, oświetla równomiernie całe pomieszczenie.
Oferowanych jest kilka standardowych kształtów żaluzji dostosowanych do potrzeb i wymagań inwestora. Wyprofilowanie listew żaluzji zależy również od tego, czy szyba będzie montowana pionowo na fasadzie, czy pod małym kątem w szklanym dachu.
W zależności od kąta padania promieni słonecznych i kąta ustawienia listew – transmisja światła może się zmieniać od 1% do 47% dla jednego rodzaju listew (np. Okasolar S).
Własności optyczne takiego zestawu zależą również od różnych kształtów listew i ich rozstawu.
Strona „robocza” listwy może mieć gładką powierzchnię, ale może mieć też ukształtowaną strukturę w postaci równoległych mikropryzm (w przekroju przypominającą zęby piły), która zapewnia większą skuteczność selektywnego odbijania promieni słonecznych.
Pryzmatyczna mirkostruktura zapewnia wręcz „zarządzanie” dostępem świtała do pomieszczenia.
Brak ruchomych części zapewnia bardzo długą trwałość takiego rozwiązania – żaluzja jest zamontowana w stałym położeniu, a jedynym „elementem” który się porusza jest słońce.
Szyba zespolona z wewnętrznym kolektorem słonecznym
Szyby takie przeznaczone są do montażu w aluminowych systemach fasadowych. Szklany kolektor ustawiony jest pionowo, między profilami ściany osłonowej. Jest to propozycja wykorzystania przeszklonej fasady do produkcji ciepłej wody zużywanej w obiekcie oraz do obniżenia kosztów ogrzewania i chłodzenia (klimatyzacji).
1. Tafle szkła – szyba laminowana ze szkła hartowanego od strony pomieszczenia, szyba hartowana monolityczna od zewnątrz.
2. Zamknięta przestrzeń napełniana gazem szlachetnym argonem lub kryptonem.
3. Powłoka niskoemisyjna low-e.
4. Powłoka lustrzana z warstwy srebra.
5. Przewody miedziane transportujące czynnik grzewczy.
6. Listwy aluminiowe w kształcie U pokryte warstwa absorbera pochłaniającego energię z promieniowania słonecznego.
Rozwiązanie to zapewnia:
* pasywne zyski ciepła w zimie – niższe koszty ogrzewania,
* ochronę przeciwsłoneczną w lecie – niższe koszty klimatyzacji,
* produkcję ciepłej wody użytkowej przez cały rok – niższe rachunki za cwu (przykładowo zastosowanię kolektora o powierzchni 7 m2 w Monachium zaspokoiło 60% zapotrzebowania na cwu czteroosobowej rodziny),
* komfortowe naturalne oświetlenie – niższe rachunki za energię elektryczną (mniejsze użycie oświetlenia sztucznego).
Szyba z wkładką z rusztu drewnianego
Jako materiał naturalny, drewno tworzy bardzo przyjemną atmosferę wewnątrz budynków. Odnosi się to również do szyb: włączenie drewnianego rusztu do struktury szyby zapewnia uzyskanie selektywnej ochrony przed słońcem, przy zachowaniu bardzo dobrej izolacyjności cieplnej zestawu.
Drewniany ruszt sprawia że wpadające do pomieszczenia światło odznacza się „ciepłym” zabarwieniem. Jednocześnie ażurowy ruszt pozwala na obserwacje otoczenia za oknem.
Włożenie do wnętrza szyby zespolonej płyty MDF oklejonej naturalnym, drewnianym fornirem dodaje emocjonalnego ciepła i witalności naturalnego materiału do wyglądu budynku, tym bardziej, że można zastosować niezwykłe, cenne forniry z egzotycznego drewna, chronione szybą przed promieniowaniem UV i innymi niekorzystnymi warunkami klimatycznymi. Również utrzymanie w czystości tak zbudowanej struktury jest o wiele łatwiejsze od swobodnie montowanego zestawu.
Szyba z przekładką metalową
Wewnątrz szyby zespolonej umieszczane są różne struktury metalowe: jak przekładki, rozpięte siatki lub blachy perforowane, z fantazyjnie wyciętymi otworami, ozdobnymi wytłoczeniami. Szyby z metalowymi strukturami zachowują dobre własności termoizolacyjne, łącząc je z aktywną ochroną przeciwsłoneczną i efektami dekoracyjnymi – połączeniem różnych kolorów, refleksyjnych powierzchni struktur i tekstur. Nacisk położony jest szczególnie na wzajemne przenikanie się wielu wizualnych „atrakcji”, światła i cienia, połysku i struktury, powierzchni zwierciadlanych i matowych, odbijających i rozpraszających światło. Wewnętrzne struktury tych szyb mogą znacznie ograniczyć, prawie „wyłączyć oślepiające światło” docierające w lecie do pomieszczeń od słońca będącego w apogeum swojej aktywności.
W wyniku rozproszenia światła naturalnego przenikającego poprzez struktury materiału powstają ciągle nowe i ciekawe refleksy świetlne. Te dające cień sploty i wzory zmniejszają bezpośrednią transmisję energii słonecznej, która jest w znaczne części odpowiedzialna za przegrzewanie się pomieszczeń w lecie. Procent energii docierającej jest zdeterminowany głównie przez jej absorpcję na metalowych splotach i może być mniejszy o 30%.
Funkcjonalność wypełnień jest połączona z ich estetyczną atrakcyjnością, splot o różnych gęstościach zwraca uwagę na uwagę na lekkość i elegancję architektury i celowo tworzy kontrastowe efekty świetlne. Różne możliwe kombinacje umożliwiają precyzyjne, dostosowane do obiektu zaprojektowanie transmisji światła widzialnego i całkowitej energii w połączeniu z różnymi stopniem przezroczystości.
Rozpięte siatki mogą być wykonane z różnorodnych materiałów – głównie z naturalnego aluminium, malowanego proszkowo, anodowanego, patynowanego lub z kolorowym nadrukiem. Metalowe sploty wykonane są z drutów różnych rodzajów i w różnej grubości. Są też produkowane z brązu lub stali nierdzewnej. Dostępne są standardowe wzory do wyboru z katalogu lub unikatowe, zaprojektowane na zamówienie.
Szyba z nanożelem
To najnowszy system izolacyjne z wykorzystaniem szkła. Przestrzeń międzyszybowa wypełniona jest półprzezroczystą krzemionką koloidalną. Dzięki swoim niezwykłym właściwościom fizycznym, szyby te przeznaczone są do innowacyjnych zastosowań – wszędzie tam, gdzie potrzebne jest światło rozproszone, przy jednoczesnej bardzo dobrej izolacyjności termicznej i akustycznej.
Materiał wypełniający – Nanogel – pochodzi z firmy Cabot Corporation i należy do specjalnej klasy niekrystalicznych ciał stałych. Ten delikatny aerożel posiada unikalne właściwości fizyczne. Produkt zawiera nanopory o średnicy od 0,7 do 3,5 mm i składa się przede wszystkim z SiO2, czyli podstawowego składnika szkła. To, co wyróżnia Nanogel, to bardzo niska gęstość (zawartość powietrza do 95%) i niezwykle mały ciężar (1 litr waży tylko 75 g). To sprawia, że Nanogel okazał się najlżejszym i najbardziej izolacyjnym ciałem stałym. Zapewnia doskonałą izolację termiczną i akustyczną przy wysokiej przepuszczalności i dufuzji (równomiernym rozpraszaniu) światła widzialnego. Szyby o izolacyjności cieplnej dochodzącej do Ug = 0,3 W / (m²K), oferują zupełnie nowe spektrum zastosowań.
Transmisja całkowitej energii słonecznej w zależności od położenia słońca
1. zewnętrzna tafla szkła z powłoką niskoemisyjną lub przeciwsłoneczną
2. wewnętrzna tafla szkła
3. płyta z kapilarami
4. włókno szklane lub z poliwęglanu
Szyba z kapilarami szklanymi lub z poliwęglanu
Szyby zespolone z mozaiką kapilar ze szkła lub poliwęglanu mają bardzo dekoracyjny wygląd i odznaczają się wysoką skutecznością. Dostarczają do pomieszczeń równomiernie rozproszone światło słoneczne, a jednocześnie zapewniają doskonałą kontrolę promieni słonecznych i chronią przed zbyt intensywnym nagrzewaniem i oślepianiem. Ich właściwości izolacyjności cieplnej i wartości transmisji szkła mogą być indywidualnie dostosowanej do wymagań określonych budynków.
Elementy izolacyjne zawierają w przestrzeni między taflami szkła matrycę złożoną z wielu rurek kapilarnych – przezroczystych, białych lub kolorowych. One rozszczepiają (rozdzielają) padające naturalne światło i rozprzestrzeniają je po całym pomieszczeniu nawet na głębokość 15 m, z minimalnym efektem zacienienia. Konwencjonalne szyby zespolone zapewniają intensywne naświetlenie tylko miejsc w sąsiedztwie elewacji, w wyniku efektu zacienienia dalsze partie pomieszczenia są nieoświetlone światłem naturalnym i wymagają stosowania światła sztucznego.
Małe rurki kapilarne mają niezwykłe właściwości termiczne: działają jak poduszki powietrzne, uniemożliwiając konwekcję gazów w przestrzeni między szybami. Szyby te mają współczynniki Ug równe do 0,7 W/(m²K), a specjalne wersje nawet do 0,4 W/(m²K).
W zależności od wymaganych parametrów optycznych kapilary mogą być prostopadłe do powierzchni tafli szklanej lub ustawione pod odpowiednim kątem (dostosowanym do kierunku padania promieni słonecznych).
Płyty z kapilarami mogą również być elementem systemu izolacji transparentnych i dogrzewać nieprzezroczyste elementy budynku, np. murowane ściany pokryte specjalną powłoką absorbującą ciepło.
Szyba z dekoracyjnymi wypełnieniami
Przestrzeń między szybami może być wykorzystana do umieszczenia elementów, które mają tylko znaczenie dekoracyjne. Niekiedy elementy te znacznie zmniejszają jej izolacyjność cieplną, więc stosowane są głównie w dekoracji przeszklonych wnętrz.
W miejscach, gdzie nie jest wymagana przezierność szyby, np. wypełnienie pasów międzyokiennych, zewnętrzna tafla szyby może mieć nałożoną powłokę malarską w jednolitym kolorze lub odwzorowującą z fotograficzną dokładnością określony wzór.
Robert Sienkiewicz
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
patrz też:
- Szyby z zastosowaniem aerożeli , Tadeusz Michałowski , Świat Szkła 2/2008
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Szkło w budownictwie stało się szczególnie modne. Ze względu na swoje walory estetyczne i parametry techniczne jest materiałem chętnie i szeroko stosowanym. Biura architektoniczne projektują coraz ciekawsze szklane elementy architektoniczne budowli z coraz większych tafli szkła.
Ich realizacja staje się wyzwaniem dla wykonawców, od których oczekuje się nowych, odważnych projektów rozwiązań konstrukcyjnych mocowań szkła. SPINIG jest polskim systemem punktowego mocowania szkła, opracowanym przez firmę GLASS-MAL, który w ciągu ponad 10 lat stosowania pozwolił wykonać wiele bardzo trudnych i ciekawych elementów architektonicznych w całym kraju.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Lekka ściana osłonowa jest to wyrób budowlany, składający się z różnych komponentów, połączonych ze sobą w procesie prefabrykacji oraz w trakcie montażu na obiekcie, której zadaniem jest osłona budynku przed wpływem warunków atmosferycznych oraz zapewnienie odpowiedniego komfortu i funkcjonalności użytkowania pomieszczeń. Tradycyjny podział ścian osłonowych przedstawia rys. 1.
Ściana osłonowa powinna charakteryzować się takimi właściwościami technicznymi, aby obiekty, w których je zamontowano, spełniały wymagania podstawowe, tj.: zapewniały nośność i stateczność, bezpieczeństwo pożarowe, higienę, zdrowie, ochronę środowiska, bezpieczeństwo użytkowania, ochronę przed hałasem, oszczędność energii i izolacyjność termiczną.
Rys. 1. Tradycyjny podział ścian osłonowych.
Zakres wymagań dotyczących ścian osłonowych określa norma wyrobu PN-EN 13830:2005 Ściany osłonowe. Norma wyrobu.
Zdecydowaną większość ścian osłonowych stanowią tradycyjne konstrukcje słupowo-ryglowe w różnych konfiguracjach (rys 1), dla których wyznaczenie właściwości wytrzymałościowych (odkształcalności i nośności) nie stanowi właściwie żadnego problemu, ponieważ producenci tych systemów opracowali i wdrożyli do stosowania w praktyce liczne katalogi z gotowymi rozwiązaniami. Obecnie na rynku budowlanym coraz częściej pojawiają się ściany, które daleko odbiegają od dotychczas stosowanych standardowych rozwiązań.
Jedną z takich nowości są tzw. ściany całoszklane, czyli tafle wielkoformatowych szyb zespolonych montowanych zazwyczaj między stropami, z ograniczoną liczbą podziałów konstrukcją wsporczą, tj. słupy metalowe mają duże rozstawy (np. 3 m) i w ścianie nie ma rygli między słupami. W tradycyjnych konstrukcjach funkcję nośną spełniały metalowe elementy, takie jak słupy i rygle, a przeszklenia i panele nieprzezierne stanowiły tylko wypełnienie tych elementów. W ścianach całoszklanych przeszklenie jest powiększone do takich rozmiarów, że nie może być traktowane już tylko jako wypełnienie lecz samo powinno spełniać funkcję nośną.
Ściana powinna bezpiecznie przenosić obciążenie wiatrem i ciężar własny w aspekcie nośności oraz zapewniać odpowiednie warunki użytkowalności, (tj. ugięć np. 1/200 wysokości ściany). Z punktu widzenia formalnego (tj. w rozumieniu normy PN-EN 13830:2005) ściana całoszklana odbiega od definicji ściany osłonowej, to jednak powinna ona spełniać wszystkie właściwości ścian tradycyjnych, bo w rzeczywistości pełni funkcję analogiczną do tych ścian.
Jednym z problemów przy ocenie właściwości wytrzymałościowych ścian całoszklanych jest metoda obliczeń statycznych nośności i odkształcalności.
W projektowaniu lub ocenie istniejących rozwiązań wielkoformatowych szyb zespolonych w zakresie nośności i sztywności pod obciążeniem wiatrem, istotną rolę odgrywają takie czynniki, jak: sposób rozdziału obciążenia (artykuł [1]), wybór odpowiedniej metody analizy numerycznej (liniowej lub nieliniowej) oraz dobór poprawnego modelu podparcia (artykuł [2]).
Sprawdzianem poprawności wymienionych wyżej czynników jest porównanie wyników obliczeń z wynikami badań na elemencie w skali naturalnej. Takie sprawdzenie zostało przedstawione w niniejszym tekście na podstawie porównania badań i obliczeń numerycznych. Badania wykonano w laboratorium zakładowym w Holandii i wchodzą one w skład archiwów badawczych Instytutu Techniki Budowlanej.
Obiektem badań była szyba zespolona 10/12/44.2 (10 mm szyba zewnętrzna, 44.2 szyba wewnętrzna), o wymiarach LxH= 2938x3334 mm. Szyba montowana jest do aluminiowej konstrukcji nośnej i stanowi fragment ściany „całoszklanej”. Szyba dociskana jest do konstrukcji nośnej za pośrednictwem listew dociskowych i podpierana na dolnej krawędzi podkładkami w odległości około 150 mm od dolnych naroży.
Fot. 1. Obiekt badań odporności na obciążenie wiatrem
Obiekt badany jest w komorze ciśnień (fot. 1) w pozycji wbudowania, tj. analogicznej, jak w ścianie osłonowej. Badanie polegało na mierzeniu maksymalnych ugięć w środku rozpiętości szyby przy narastającym (co 250 Pa do 1000 Pa) obciążeniu równomiernie rozłożonym, odwzorowującym obciążenie wiatrem. Pomiary ugięć wykonano na dwóch taflach szkła: zewnętrznej, tj od strony obciążenia i wewnętrznej.
Ugięcia przy narastającym parciu wiatru dla zewnętrznej i wewnętrznej szyby zestawiono w tablicy 1 i na wykresie 1.
Tablica 1.
Wykres 1. Wyniki badań ugięcia szyby zespolonej wielkoformatowej.
Model obliczeniowy odpowiada obiektowi badawczemu i jest to szyba zespolona 10/12/44.2 (10 mm szyba zewnętrzna, 44.2 szyba wewnętrzna), o wymiarach a x b = 2938 x 3334 mm. Do obliczeń przyjmuje się pojedyncze tafle szkła szyby zespolonej pod obciążeniem zredukowanym wg rozdziału obciążenia (etap 1). Model obciążany jest obciążeniem równomiernie rozłożonym odwzorowującym oddziaływanie wiatru (obciążenie bazowe): 250 Pa, 500 Pa, 750 Pa, 1000 Pa. Warunki podparcia omówiono w dalszej części artykułu (etap 2).
Etap 1. Rozdział obciążenia
Udział sztywności poszczególnych tafli szkła szyby zespolonej w sztywności całej szyby: hi=44.2=8,0 mm – grubość wewnętrznej (od pomieszczenia) tafli szkła szyby zespolonej;
Uwaga: przyjęto, że przy obciążeniu wiatrem (krótkotrwałym), szyba klejona stanowi pełne zespolenie tafli 4 mm + 4 mm, stąd sumaryczna szkła do obliczeń wynosi 8,0 mm;
he=10 mm – grubość zewnętrznej tafli szkła szyby zespolonej, wyznacza się wg zależności:
dla tafli zewnętrznej
(1)
dla tafli wewnętrznej
(2)
Charakterystyczną długość krawędzi wyznacza oblicza się wg zależności:
(3)
gdzie:
h SZR – grubość ramki szyby zespolonej,
hi, he, - zewnętrzna i wewnętrzna grubość tafli szkła
k – współczynnik kształtu
Współczynnik k (p~;λ=a/b), ustalana się w funkcji stosunku boków oszklenia (a/b) i tzw. obciążenia znormalizowanego p~ wyrażone zależnością:
(4)
gdzie:
E=70000MPa – moduł sprężystości podłużnej szkła,
a – krótszy bok szyby,
h – grubość szyby (oznaczenie ogólne)
– obciążenie bazowe
Przy projektowaniu przyjmuje się zazwyczaj jeden poziom obciążenia bazowego i dla niego wyznacza się ugięcia oraz naprężenia przy zginaniu. W prezentowanym przykładzie jest inaczej, gdyż tutaj szuka się charakterystyki ugięcia, w funkcji obciążenia i warunków podparcia modelu obliczeniowego, w celu porównania wyników obliczeń z wynikami badań.
Ponieważ w analizowanym przykładzie założono, że obliczenia zostaną wykonane dla pełnego zestawu obciążeń , tj 0 Pa, 250 Pa, 500 Pa, 750 Pa i 1000 Pa dla szyby wielkoformatowej, należy tu spodziewać się nieliniowości modelu, w dodatku różnych na każdym poziomie obciążenia.
Współczynnik k występujący w zależności (3) wyznacza się na podstawie tablic w funkcji obciążenia zredukowanego oraz stosunku boków szyby (a/b), tj. k (; λ=a/b). Tablice współczynnika k zamieszczone są w pracy [3].
Nomogram umożliwiający dobór współczynnika k w zależności od od stosunku boków λ=a/b oraz obciążenia zredukowanego przedstawiono na wykresie 2.
Uwaga: oznaczenie na wykresie p* jest równoważne oznaczeniu w zależności (4)
Ponieważ dla każdego poziomu obciążenia mają różne wartości charakterystycznej krawędzi ã, to współczynnik oddziaływania ośrodka gazowego wg zależności (5), również będzie inny,
(5)
zatem rozdział obciążenia na szybę zewnętrzna (zależność (6)) i wewnętrzną (zależność (7) przy każdym poziomie obciążenia p też będzie inny
część obciążenia na szybie zewnętrznej przy obciążeniu z zewnątrz
(6)
część obciążenia na szybie wewnętrznej przy obciążeniu z zewnątrz
(7)
Zestawienie obciążeń do obliczeń nieliniowych, wyznaczonych na podstawie przedstawionych wyżej zależności, zamieszczono w tablicy 2.
Tablica 2.
Wykres 2. Wartości współczynnika k dla szyby podpartej na obwodzie
Etap 2. Obliczenia
Podparcie modelu
Istotny wpływ na wyniki obliczeń przy obliczeniach nieliniowych, zwłaszcza dla szyb wielkoformatowych, ma przyjęcie odpowiednich warunków podparcia (o czym opisałem w artykule [2]). W rozpatrywanym przykładzie wielkoformatowa szyba zespolona ustawiona jest na podkładkach podpierających, rozmieszczonych pod dolną krawędzią szyby, w odległości około 150 mm od naroży i dociskana jest za pośrednictwem listew obwodowych z uszczelkami EPDM do aluminiowej konstrukcji nośnej. Taki sposób osadzenia szyby odpowiada podparciu przegubowo-przesuwnemu na obwodzie modelu, z możliwością przesuwu w płaszczyźnie szkła (odwzorowanie listwy dociskowej), oraz podparciu punktowemu przegubowo-przesuwnemu i przegubowo-nieprzesuwnemu na dolnej krawędzi (odwzorowanie podkładek podpierających, rys. 2).
Rys. 2. Schemat podparcia szyby wielkoformatowej
a= 2938 mm b= 3334 mm
Wyznaczenie ugięć.
Obliczenia nieliniowe zostały przeprowadzone Metodą Elementów Skończonych (MES). Obliczenia wykonano oddzielnie dla szyby zewnętrznej i wewnętrznej, z uwzględnieniem obciążeń zestawionych w tablicy 2.
Wyniki obliczeń ugięć zamieszczono w tablicy 3
Na wykresie 3 zestawiono wyniki obliczeń (liniowych i nieliniowych) oraz badań ugięć tego samego modelu wielkoformatowej szyby zespolonej tzw. ,,ściany całoszklanej’’. Liniowe wyniki obliczeń ugięć (linie proste ciągłe) wyraźnie odbiegają od wyników badań i obliczeń nieliniowych i przy obciążeniu bazowym 1000 Pa są dwukrotnie większe od pozostałych, co oznacza, że takie wyniki obliczeń są nieprzydatne do miarodajnej oceny nośności i sztywności szyby zespolonej. Inaczej jest w przypadku obliczeń nieliniowych z odpowiednimi warunkami podparcia, gdyż w takim przypadku zgodność wyników obliczeń i badań jest bardzo dobra, tj. średnia różnica badań i obliczeń to około 6%, a więc na poziomie niepewności pomiaru przy badaniach w warunkach laboratoryjnych.
Poprawny wynik obliczeń w porównaniu do wyników badań świadczy o poprawności sposobu rozdziału obciążeń, warunków podparcia i przydatności numerycznej metody obliczeń w zakresie nieliniowym do oceny nietypowych, wielkoformatowych szyb zespolonych pod obciążeniem wiatrem. Stosując metody obliczeń opisane w artykułach [1] [2] i w niniejszym referacie można przyjąć, że odpowiednio wykorzystane, mogą zastąpić badania laboratoryjne w zakresie oceny nośności i odkształcalności pod obciążeniem wiatrem.
Tablica 3.
Wykres 3. Wyniki badań ugięcia szyby zespolonej wielkoformatowej.
dr inż. Artur Piekarczuk
Instytut Techniki Budowlanej
Literatura:
[1] A. Piekarczuk, Metoda projektowania szyb zespolonych, „Świat Szkła” 3/2008.
[2] A. Piekarczuk, Wpływ warunków podparcia na wyniki obliczeń ugięć szyb wielkoformatowych pod obciążeniem równomiernie rozłożonym, „Świat Szkła” 4/2008.
[3] Structural Behaviour of Glass Structures In Facades. Helsinki University of Technology Laboratory of Steel Structures. Publications 27, Espoo 2003.
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Projektowanie bezpiecznych przeszkleń w ścianach osłonowych ze szkłem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 2/2010
- Weryfikacja badawcza numerycznych metod obliczeń szyb zespolonych , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 10/2008
- Wpływ warunków podparcia na wyniki obliczeń ugięć szyb wielkoformatowych pod obciążeniem równomiernie rozłożonym, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 4/2008
- Metoda projektowania szyb zespolonych, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 3/2008
- Metoda obliczeń ugięć okien PVC pod obciążeniem wiatrem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 7-8/2006
- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 2, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 6/2005
- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 1, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 5/2005
patrz też:
- Ściany osłonowe szklane na wysokość kondygnacji , Krzysztof Mateja, Świat Szkła 7-8/2006
- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 2 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 1/2005
- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 1 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 12/2004
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2010
Nowoczesna architektura zbliża się coraz bardzie do idei szklanych domów. Tendencja zwiększania powierzchni przegród przezroczystych wiąże się jednak pojawieniem się różnych trudności, zwłaszcza jeżeli chodzi o zużycie energii. Dotyczy to budynków ogrzewanych i chłodzonych. Choć izolacyjność termiczna takich przegród stale się poprawia, jednak straty ciepła przez przegrody przezroczyste zimą oraz niepożądane zyski ciepła latem zwiększają zużycie energii. Rosną koszty eksploatacyjne budynku oraz pojawiają się trudności związane z utrzymaniem komfortu cieplnego pomieszczeń i odpowiedniego mikroklimatu.
Nowe oczekiwania od przegród zewnętrznych
W nowoczesnym pojęciu ściana zewnętrzna jest przegrodą interaktywną o wielorakim spektrum zadań. Musi reagować na zmienne warunki otoczenia, w kontrolowany sposób wykorzystując jego energię, pozwalając na tworzenie kompleksowych systemów mikroklimatu wewnątrz obiektu. Narzuca to „zdolność” dynamicznego dostosowywania się do zmiennych warunków zewnętrznych oraz wewnętrznych, można by rzec: przegrody „inteligentnej”. Musi ograniczać straty ciepła zimą, jednocześnie umożliwić maksymalne zyski, latem zaś konieczne jest ograniczanie zysków ciepła przy zapewnieniu odpowiedniej przejrzystości pomieszczeń.
Nowoczesne przegrody powinny umożliwiać również zmiany ekspresji elewacji, a nawet formy budynku „wykorzystując transparentność lub refleksyjność szkła” [1]. Poszukiwania w zakresie nowoczesnych przegród zewnętrznych zmierzają do zdolności „komunikowania” się z otoczeniem. Stają się nośnikiem informacji, ekranem emitującym obrazy i treści [1]. Są to przegrody zewnętrzne – medialne lub multimedialne, wchodzące w dialog z użytkownikiem oraz z osobami przebywającymi z otoczeniem [1].
Wpływ przegród przeźroczystych na energochłonność pomieszczenia, lokalu czy budynku zależy od: powierzchni przegród przeźroczystych, przepuszczalności energii cieplnej i widzialnej oraz izolacyjności termicznej. Dobra przejrzystość zawsze wiąże się z dobrą przepuszczalnością energii cieplnej.
Tabela 1. Wartość dodatkowego oporu cieplnego wynikającego z zastosowania różnych osłon przeciwsłonecznych
Podstawowe wymagania stawiane przegrodom przezroczystym: * zapewnienie odpowiedniego oświetlenia światłem dziennym Często jednak decyduje gównie kryterium estetyczne. |
Osłony przeciwsłoneczne a współczynnik Uw okna
Obliczeń współczynnika przenikania ciepła można dokonać na podstawie normy PN-EN ISO 10077-1 Własności cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część I. Metoda uproszczona [4] według wzoru:
(6),
gdzie:
Ag, Ug – powierzchnia i współczynnik przenikania ciepła szyby,
Af, Uf – powierzchnia i współczynnik przenikania ciepła ramy,
ψg, lg – wartość mostka liniowego oraz jego całkowita długość.
ΔR – wartość dodatkowego oporu cieplnego wynikająca z zastosowania osłon przegród przezroczystych spowodowane warstwą powietrza i osłoną.
Wartość dodatkowego oporu osłony zależy od:
. typu osłony (np. aluminiowe, z tworzywa sztucznego, drewniane)
. przepuszczalności powietrza przez osłonę przeciwsłoneczną ( bardzo wysoka, wysoka, średnia, niska przepuszczalność oraz szczelna osłona)
Fot. 1. Wyniki obliczeń współczynnika przenikania ciepła Uw dla okna o wymiarach 2x1,5 m i Uf=1,48 Ug=1,0 W/m2K oraz ψ=0,06 W/mK
Fot. 2. Wyniki obliczeń współczynnika przenikania ciepła Uw dla okna o wymiarach 2x1,5 m i Uf=1,48 Ug=1,0 W/m2K oraz ψ=0,06 W/mK z zastosowaniem osłony drewnianej o niskiej przepuszczalności powietrza
To samo okno przy użyciu różnych typów osłon charakteryzować się będzie różną izolacyjnością termiczną. W omawianym przypadku wartość Uw z uwzględnieniem osłon będzie w przedziale od 1,20 do 0,9 W/m2K, co oznacza, że poprawa izolacyjności termicznej przegrody przezroczystej będzie od 10% do 32 %.
A zatem, przy zastosowaniu osłon o dużej przepuszczalności powietrza, oszczędności zużycia energii osiągają 2,5% do 3%. Osłony przegród zewnętrznych mogą ograniczać straty ciepła, mogą też ograniczać zyski ciepła. W okresie grzewczym powinny umożliwić w ciągu zyski ciepła od energii słonecznej, a w ciągu nocy ograniczyć straty ciepła. Latem wymagania od przegród przezroczystych są zupełnie inne.
Konieczne jest ograniczenie zysków ciepła w ciągu dnia przy spełnieniu odpowiedniej przejrzystości przegrody. Potrzebne są nam osłony o zmiennych parametrach, np. ruchome. Wyznaczanie wpływu osłon przeciwsłonecznych na energochłonność budynku można wykonać zgodnie z normą PN-EN ISO 13790:2008 roku wg której dla każdego otworu i dla każdego miesiąca oblicza się:
(9),
gdzie:
Fsh,ob – współczynnik zacienienia związany z zewnętrznymi elementami zacieniającymi (liczony na podstawie normy PN-EN ISO 13790:2008 [5]):
(10),
gdzie:
Fhor – czynnik zacienienia od otoczenia wyznaczany na podstawie: kąta wzniesienia (0..40)°, orientacji okna oraz szerokości geograficznej: (49, 50, 51, 52, 53, 54)°,
Fov – czynnik zacienienia od elementów pionowych wyznaczany na podstawie: kąta dla elementu pionowego (0..60)°, orientacji okna szerokości geograficznej: (49, 50, 51, 52, 53, 54)°,
Ffin – czynnik zacienienia od elementów poziomych wyznaczany na podstawie: kąta dla elementu poziomego (0..60)°, orientacji okna szerokości geograficznej: (49, 50, 51, 52, 53, 54)°,
Asol – efektywne pole powierzchni nasłonecznionej:
(11),
gdzie:
Fsh,gl – współczynnik zacienienia związany z ruchomymi elementami zacieniającymi, liczony z wzoru:
(12),
gdzie:
ggl – współczynnik. przepuszczalności energii promieniowania słonecznego bez ruchomych elementów zacieniających,
ggl+sh – współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego z ruchomymi elementami zacieniającymi,
fsh,with – udział czasu użycia ruchomych elementów zacieniających,
ggl – współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego,
FF – współczynnik uwzględniający udział powierzchni ramy w całkowitej powierzchni otworu, tj. (1 – C/100),
Aw,p – całkowite pole powierzchni otworu,
Isol – średnia miesięczna wartość promieniowania słonecznego na powierzchnię otworu, dla danej orientacji oraz kąta nachylenia (kąt uwzględniony jest przez wsp. kα),
Fr – współczynnik kierunkowy dla danego otworu i powierzchni nieba (1,0 dla niezacienionego poziomego dachu; 0,5 dla niezacienionej pionowej ściany): 0° - 1,000; 30° - 0,833; 45° - 0,750; 0° - 0,667; 90° - 0,500.
Tabela 2. Zmiana współczynnika przenikania ciepła okna o wymiarach 2 x 1,5 m w zależności od zastosowania osłony przeciwsłonecznej
Stosowanie osłon przeciwsłonecznych
Zastosowanie osłon przeciwsłonecznych pozwala ograniczyć zużycie energii na chłodzenie. Najlepiej, żeby osłony umożliwiały wykorzystywać oddziaływanie słońca w okresie ogrzewczym, kumulując maksymalnie zyski ciepła, a latem ograniczały nagrzewanie budynków od wpływu słońca oraz minimalizowały refleks świetlny powstający na monitorach komputerów w dni słoneczne. W dni pochmurne osłony powinny umożliwiać maksymalny dopływ światła widzialnego do wnętrza budynku. Rozwiązania muszą się charakteryzować zmiennymi parametrami latem i zimą. Postanowiliśmy sprawdzić skuteczność takich rozwiązań. Wykonaliśmy badania termowizyjne dla zewnętrznych osłon typu refleksol z ręczną możliwością regulacji, zamontowaną od zewnątrz. W dwóch pomieszczeniach o podobnym położeniu (stona południowo-zachodnia) oraz o zbliżonej powierzchni wykonano badania w okresie letnim, przy temperaturze zewnętrznej 23,59°C.
W artykułach "Wymagania dotyczące przegród przeszklonych" oraz "Osłony przeciwsłoneczne w budownictwie" omówiono skutki stosowania takich osłon latem.
Dla tych samych pomieszczeń wykonano badania w ziemie. Termogramy wykonano o godzinie 22.30 do 23.30 przy temperaturze zewnętrznej -0,95°C oraz o godzinie 5.30 do 6.30 przy temperaturze zewnętrznej -3,93°C. W pomieszczeniu bez osłon zewnętrznych temperatura wewnętrzna temperatur wynosiła 22.53°C. W pomieszczeniu z opuszczoną osłoną – 22.15°C, czyli o 0,38°C niższą.
Fot. 3. Okno z osłoną zewnętrzną (refleksową) widok od wewnątrz
Fot. 4. Okno z osłoną zewnętrzną (refleksową) widok od wewnątrz
Fot. 5. Widok refleksoli od zewnętrznej strony budynku
Prezentacja wyników badań termowizyjnych refleksoli
Osłony przeciwsłoneczne - refleksole są to specjalnie przygotowane perforowane materiały przepuszczające promieniowanie słoneczne o różnej długości fali w różnym stopniu. Refleksole są specyficznymi łamaczami światła, które są montowane na zewnątrz budynków, w obrębie okien, w pozycji poziomej, pionowej lub skośnej i mają na celu ochronę przed przenikaniem promieni słonecznych do pomieszczeń (rys 1). Ze względu na budowę i sposób realizacji osłony stolarki okiennej istnieje obawa, że nie będzie żadnego wpływu na strumień ciepła.
Rys. 1. Schemat działania refeksoli (z materiałów firmy SELT)
Wyniki analiz i wnioski
W pomieszczeniu bez opuszczonych refleksoli temperatura wewnętrzna wynosiła 22,53°C i była nieznacznie większa (o 0,38°C) od temperatury w pomieszczeniu z działającymi osłonami. Zatem temperatury na badanych przegrodach przeźroczystych też powinny być odpowiednio niższe. Jednak tak nie jest. Temperatura na badanym oknie z opuszczoną osłoną jest wyższa, co świadczy o zdecydowanie mniejszym strumieniu ciepła przenikającym przez badane okno.
W polu R1 (termogram 2, tabela 3) na badanym oknie wyznaczono średnią temperaturę, która wynosi 19,58°C.
Pomieszczeniu z opuszczonymi refleksolami (termogram 3 tabela 4) na badanym oknie średnia temperatura w polu R1 wynosi 20,1°C i jest wyższa 0,52°C od średniej temperatury okna bez osłon. Uwzględniając różnicę temperatury w pomieszczeniach wynoszącą 0,38˚C, różnica temperatur na powierzchni badanego okna z osłonami do badanego okna bez osłon wynosi 0,9˚C.
W analizowanym przypadku zastosowanie osłon przeciwsłonecznych pozwala na nieznaczną poprawę izolacji termicznej przegrody przezroczystej. Zastosowanie refleksol zimą ma niewielki wpływ poprawę izolacyjności cieplnej przegród przezroczystych. Jeżeli refleksole są zainstalowane na przegrodach przeźroczystych warto je uruchamiać nawet zimą.
Oszacowano, że stosowanie refleksoli w zimie w okresie nocnym może spowodować ograniczenie zużycia energii do ogrzewania o 1,12%. Dużo większe efekty można uzyskać stosując ten typ osłon latem. Obniżenie zużycia energii potrzebnej do wytworzenia chłodu będzie o kilkanaście, a w niektórych przypadkach o kilkadziesiąt procent.
Termogram 1. Zobrazowanie budynku od strony frontowej (południowo-zachodniej) wykonane o godzinie 5.30 do 6.30
Termogram 2. Zobrazowanie wykonane w pomieszczeniu bez osłon przeciwsłonecznych
Termogram 3. Zobrazowanie wykonane w pomieszczeniu z osłonami przeciwsłonecznymi
Tabela 3. Prezentacja wyników pomiarów zarejestrowanych na termogramie 2
Tabela 4. Prezentacja wyników pomiarów zarejestrowanych na termogramie 3
Jerzy Żurawski
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Wpływ przegród przezroczystych na jakość energetyczną budynku , Jerzy Żurawski , Świat Szkła 1/2011
- Osłony przegród przezroczystych , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 2/2010
- Osłony przeciwsłoneczne , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 1/2010
- Elewacyjne osłony przeciwsłoneczne , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 5/2009
- Okno to okno... , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 4/2006
- Wybór stolarki okiennej , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 3/2006
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne