Проектування монтажних швів сучасних вікон із ПВХ

Конструкція монтажного шва повинна відповідати певним вимогам, які встановлюються за виходячи з природи впливів, що припадають на систему вікно-шов-стіна (рис.1).

Силові дії (перш за все, такі як вітер і експлуатаційні), що викликають внутрішні напруги і деформації в конструкції вікна, повинні передаватися на більш жорстку частину огороджувальної оболонки будівлі - стіну - за допомогою системи кріпильних засобів.

Під монтажним швом розуміється ділянку зовнішньої оболонки будівлі в місці з`єднання вікна зі стіною. Він являє собою систему ізоляції і кріпильних елементів, призначених для забезпечення захисту приміщення від впливів навколишнього середовища і передачі навантажень з вікна на стіну.

Несилові впливу на монтажний шов повинні бути нейтралізовані за допомогою системи ізоляції, запроектованої з урахуванням теплофізічес-кого і акустичного режиму в місці з`єднання вікно-стіна.

Класифікація впливів і відповідні вимоги до монтажних швах наведені в табл.1.

Температурний режим у вузлі примикання вікна до зовнішньої стіни

рис.1

Основні впливу на конструкцію вікна і монтажного шва.

Термічний опір стіни в 3 ... 4 рази більше термічного опору вікна, яке в даному випадку є так званим "тепловим мостом", тобто ділянкою, що характеризується підвищеними тепловтратами, зумовленими геометрією елементів, відмінністю матеріалів елементів і, як правило, зниженням температури огороджувальної поверхні в приміщенні.

Такими чином, в місцях влаштування світлових прорізів відбувається ослаблення загального термічного опору зовнішньої оболонки будівлі, при цьому в місцях сполучення вікна зі стіною формуються характерні температурні поля.

На видовженому ділянці зовнішньої стіни, геометрично незмінної, ізотерми (ізотерма - лінія, що з`єднує точки з однаковою температурою) розташовані паралельно поверхні, а тепловий потік спрямований перпендикулярно ізотермам зсередини приміщення назовні (рис. 2). Залежно від застосовуваного матеріалу в конструкції стіни змінюється хід ізотерм, що показують температуру в товщі стіни.

Розглянемо докладніше вузол примикання рами до зовнішньої стіни (рис. 26). Розрахунок проводився за програмою "ТЕМП - 1", розробленої на кафедрі архітектури МГСУ. Граничні кліматичні умови прийняті згідно СНиП 2.01.01-82. Для Москви вони становлять: температура навколишнього середовища -26 ° С (температура найбільш холодної п`ятиденки) - температура в приміщенні +20 ° С (МГСН 2.01.94) - відносна вологість повітря 50%.

рис.2

Температурні поля:

а) в одношарової керамзитобетонний панелі;

б) в вузлі звикання вікна до стіни.

У міру наближення до вікна паралельні ізотерми згинаються в бік зовнішньої поверхні і переходять в площину монтажного шва і рами. При цьому не всі ізотерми потрапляють в тіло конструкції, що обгороджує. Відзначимо, що ізотерма 10 ° С перериває свій хід, і частина укосу і коробки вікна виявляється в зоні точки роси, що в свою чергу призводить до випадання в цьому місці рясного конденсату по всьому периметру вікна. На це одночасно впливають два негативних фактори. З одного боку, різко падає безпосередньо термічний опір огородження, з іншого - з`являються додаткові втрати тепла через укіс, зумовлені відмінністю геометрії стіни і вікна. Фактично стіна в зоні монтажного шва зменшується в товщині, опір теплопередачі падає, і відбувається локальне промерзання укосу (рис. 3).

рис.3

Температурні поля в вузлі примикання вікна

до стіни з одношарової керамзитобетонний панелі:

а) при примиканні з широкою коробкою;

б) при додатковому утепленні.

Таким чином, за допомогою розрахунку ізотерм можна визначити розподіл температур в будь-якому вузлі сполучення і проаналізувати можливі проблеми. Схеми розподілу ізотерм дозволяють також провести оцінку в разі виникнення пошкоджень. Найважливішою изотермой, що дозволяє зробити оцінку вузла з`єднання будівельних конструкцій, є ізотерма 10 ° С. Для запобігання утворенню конденсату на поверхні укосу і палітурки вікна всередині приміщення при нормативних значеннях тим-температурних-вологісного режиму, ця ізотерма повинна проходити всередині конструкції. Відомо, що при температурі 20 ° С і відносній вологості повітря 50%, температура точки роси становить 9,3 ° С. Якщо повітря з температурою 20 ° С і вологістю 50% охолоджується до 9,3 ° С, то його відносна вологість збільшується до 100%, тобто повітря з температурою 9,3 ° С насичений водою до межі. Якщо поверхню вікна (стіни) буде охолоджуватися далі, а, значить, і межує з ним повітря, то почнеться утворення конденсату на вікні (стіні), оскільки повітря більше не в змозі утримувати воду.

Оптимальною площиною установки вікна в одношарової конструкції стіни з матеріалу, що задовольняє сучасним нормам теплотехніки (пористий пінобетон, газобетон і т.д.), є середина укосу. Таке розташування гарантує неможливість утворення конденсату, тому що тепловтрати через поверхню укосу будуть мінімальні (рис. 4а).

рис.4

Хід Ізотерми 10 ° С

(При різних площинах установки вікна);

а) Для одностороннього зовнішній стіні без чверті.

б) тришарова стіна

в) двошарова конструкція (структурний утеплення).

У тришарової ізолюючої конструкції (рис. 46) вікно встановлюється в зоні теплоізоляції. Високі теплоізоляційні властивості утеплювача перешкоджають тепловтрат через укіс, при цьому температура внутрішньої поверхні укосу залишається вище точки роси.

У системах зовнішніх стін з так званим структурним утепленням фасаду вікно розташовується безпосередньо за утеплювачем в площині несучої стіни (рис. 4в).

Кріплення віконних блоків в стінах.

Найбільшу складність при вирішенні питання про закріплення віконного блоку представляють вікна з ПВХ. Високий коефіцієнт температурного розширення ПВХ в поєднанні з малою загальною жорсткістю рами за рахунок відсутності з`єднання внутрішніх армуючих елементів обумовлюють необхідність більш продуманого їх кріплення в порівнянні з вікнами інших систем.

Як зазначалося вище, функція системи кріплення полягає в передачі зусиль, які сприймаються віконною конструкцією, на конструкцію зовнішньої стіни. При цьому матеріал кріплення і ізоляційний шов повинні зберігати свої експлуатаційні властивості в усьому розрахунковому періоді часу.

рис.5

Cтатіческая схема сил:

а) при майже закритій стулці вікна;

б) при відкритій стулці вікна на 90 °.

• вітрової натиск;
• власну вагу вікна;
• експлуатаційне вплив в режимі відкривання-закривання вікна;
• температурні напруги ПВХ-профілю.

Розрахунок кріпильних елементів ведеться на дію сил, що виникають від вітрового навантаження і власної ваги стулки, інші навантаження (в тому числі і від руху людей в області вікна). Крім того, елементи кріплення повинні бути запроектовані таким чином, щоб сприймати температурні напруги ПВХ-профілю.

2. Експлуатаційна навантаження на кріплення визначається виходячи з впливу сил при відкриванні-закриванні стулки. Серед всіх режимів відкриття самим несприятливим, з точки зору статичної навантаження, є поворотний режим (рис. 5). При цьому на стулку діє додаткове навантаження Р, яка дорівнює 0.25 - 1.00 кН (умовна навантаження при опорі одну людину на раму в момент відкривання-закривання вікна).

рис.6

Правила установки прокладок;

А - несуча прокладка,

Б - дистанційна прокладка.

Опорна сила, яка не залежить за величиною і напрямком від того, наскільки відкрито вікно, розраховується за формулою:

рис.7

Установка вікна із застосуванням металевої

подстановочной пластини (1) і анкерів (2).

4. При монтажі вікон із захисними функціями необхідно враховувати навантаження не тільки від власної ваги конструкції, але і від можливих впливів, спрямованих на руйнування вікна. До таких конструкцій, наприклад, відносяться склопакети з важкими ламінованим склом - триплексом. При установці на вікно додаткових елементів, таких, як жалюзі, віконниці та ролети, навантаження від них повинні також враховуватися при проектуванні кріплення.

Вся сукупність навантажень і впливів утворює сили, що діють на вікно. Ці сили повинні відводитися з вікна, як слабшого елемента, на стіну, як більш жорсткого елемента в системі вікно-стіна. Кріпильні елементи, що сприймають ці сили, повинні задовольняти вимогам міцності і жорсткості.

• жорсткість рами (стійкість рамного профілю до вигину). Характеризується моментом інерції J сталевого армуючого елемента;
• становище і число точок кріплення;
• коефіцієнт теплового розширення матеріалів рами;
• податливість точки кріплення.

рис.8

Формування підкладок: а) по ширині:

а - ширина підкладки;

б - відстань, необхідне для ізоляції зовні;

в - відстань необхідне, для ізоляції зсередини;

б) по висоті: 1 - багатошарові, 2 - клиновидні.

При проектуванні кріплення необхідно розрізняти навантаження, що діють в площині вікна (власна вага вікна, вага відкритої стулки з додатковим навантаженням Р, при малих кутах відкривання 0 ° ... 45 °, вага людини (для балконних дверей) і з площини вікна (сила вітру, вага відкритої стулки з додатковим навантаженням Р при великих кутах відкривання 45 ° -90 °, навантаження від інтенсивного руху людей в області вікна), а також враховувати деформації, обумовлені термічним розширенням профілю.

Для сприйняття і передачі зусиль стиснення, що діють в площині вікна, застосовуються несучі і дистанційні підкладки.

Несучі підкладки сприймають і передають зусилля стиснення від власної ваги вікна на конструкцію будівлі. Вони ставляться по кутах рами під вертикальні елементи і під імпости для найкращої передачі навантаження. У підйомно-розсувних конструкції вікна і дверей крім цього встановлюються додаткові підкладки для сприйняття сил, утворених тиском ролика на направляючу, встановлену по нижнього профілю рами. У балконних дверях з поворотною фурнітурою несучі підкладки необхідно так само розташувати в середині нижнього профілю для сприйняття сил, утворених вагою одну людину при опорі ногою на профіль рами.

Передача навантаження від власної ваги за допомогою несучих підкладок можлива тільки в конструкціях стін, де профіль рами безпосередньо прилягає до несучої частини стіни (одношарова, двошарова системи). У багатошарових системах, зокрема, в тришарової конструкції, де вікно знаходиться в зоні утеплювача, навантаження повинна передаватися за допомогою металевих консолей (подставочной пластина), що мають достатню міцність на вигин (рис. 7). Анкера, що закріплюють пластину, повинні розраховуватися на дію висмикувати сил, рівних повного вазі вікна.

Для сприйняття сил, утворених під впливом ваги відкритої стулки і додаткового навантаження Р при малих кутах відкривання, застосовуються так звані дистанційні підкладки. Підкладки працюють на стиск і встановлюються в залежності від напрямку реакцій сил. При цьому вони не повинні розташовуватися в одному рівні по горизонталі, якщо в цій же площині знаходиться горизонтальний елемент рами, тому що така постановка буде перешкоджати тепловому розширенню рами вікна (рис. 6).

рис.9

Відстані між елементами кріплення для вікон із ПВХ