Metoda obliczeń ugięć okien PVC pod obciążeniem wiatrem |
Data dodania: 28.01.09 |
''Okno jest to ruchoma lub stała część ściany zewnętrznej, izolująca, przepuszczająca światło''. Izolacyjna funkcja okna polega na ochronie pomieszczeń przed niekorzystnymi wpływami atmosferycznymi oraz utrzymanie odpowiedniego klimatu cieplnego, wilgotnościowego i akustycznego wewnątrz pomieszczeń. Stopień spełnienia swej funkcji przez okno jako wyrób budowlany uzależniony jest od jego konstrukcji, rodzaju komponentów (tj. elementów składowych) oraz sposobu połączenia ich w całość. Dopiero poprawnie zaprojektowane okno jest w stanie bezpiecznie przenieść obciążenia, na jakie może być narażone podczas eksploatacji i zachować odpowiednie właściwości użytkowe.
Ze względu na materiał użyty do konstrukcji współczesnych okien, wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje: okna aluminiowe, z drewna klejonego warstwowo (rzadziej litego), oraz okna PVC. W każdym rodzaju okien występują systemy (związane z technologią produkcji) oraz typy okien klasyfikowane ze względu na wymiary i podział powierzchni. Najliczniejszą grupą spośród wymienionych rodzajów są okna PVC, które stanowią ponad 50% udziału wszystkich okien na ryku krajowym i zagranicznym.
Jedną z właściwości technicznych okien, którą ustala się na podstawie obliczeń, jest ich odkształcenie pod obciążeniem równomiernie rozłożonym, odwzorowującym parcie lub ssanie wiatru. W przypadku okien, jedynym uwzględnianym rodzajem odkształceń, jest ugięcie jego elementów nośnych (ślemię w oknie wielorzędowym, słupek stały oraz słupek ruchomy z ramą skrzydła w oknie wielodzielnym). W praktyce inżynierskiej do obliczania ugięć elementów nośnych okien stosowana jest uproszczona metoda zwana dalej metodą tradycyjną.
W zakresie obliczeń ugięć okien nie istnieją żadne publikacje lub dokumenty normatywne, ani nawet zalecenia, które w jakikolwiek sposób porządkowałyby zakres ich wykorzystania. Podstawowym źródłem wiedzy w tym zakresie są katalogi systemowe producentów okien. Zawarte w nich informacje w przeważającej części dotyczą zagadnień technologicznych (komponentów - czyli elementów składowych okna i sposobu ich montażu), natomiast na temat obliczeń ugięć zamieszczana jest zazwyczaj wzmianka dotycząca ogólnych założeń metody tradycyjnej.
Uproszczenia metody tradycyjnej wynikają głównie ze zbyt ogólnych założeń, które nie uwzględniają wpływu odpowiednich parametrów okna na jego ugięcie przy obciążeniu wiatrem. Parametry okna są to wielkości fizyczne, charakteryzujące te komponenty, które mają wpływ na sztywność giętną elementów nośnych okna. Model metody tradycyjnej (zwany dalej podstawowym) ma tylko jeden parametr, a mianowicie sztywność giętną elementu nośnego, którym jest profil stalowy (zwany dalej zbrojeniem) umieszczony wewnątrz profilu PVC (rys. 1). Jeden parametr nie odwzorowuje w pełni złożonej konstrukcji, jaką jest okno. W konsekwencji metoda tradycyjna jest mało efektywna. Brak efektywności metody tradycyjnej wyrażony jest błędem modelu, który określa niedokładność odwzorowania rzeczywistej konstrukcji modelem obliczeniowym.
W przypadku okien, błąd modelu wyznaczany jest jako stosunek ugięcia modelu elementu nośnego (ustalanego na podstawie obliczeń), do ugięcia rzeczywistego elementu okna w skali naturalnej (określonego na podstawie badań).
Przy posługiwaniu się tradycyjną metodą obliczeń, błąd modelu współczesnych okien PVC dochodzi nawet do wartości 3,0 (wyniki obliczeń są trzykrotnie większe od wyników badań). Nie oznacza, że okno jest niepoprawnie skonstruowane, lecz jest dowodem na to, że tradycyjna metoda obliczeń nie odwzorowuje wszystkich parametrów, wpływających na ugięcie okna. Obliczenia przeprowadzone metodą tradycyjną mogą funkcjonować jedynie w parze z badaniami laboratoryjnymi, gdyż tylko w tym przypadku można oszacować błąd modelu. W konsekwencji dalsze obliczenia metodą tradycyjną są obarczone wyznaczonym błędem, przy czym obliczenia te dotyczą tylko tego typu okna, które było przedmiotem badań. Zakres stosowania takich obliczeń jest niewielki, gdyż obejmuje modyfikację tylko jednego parametru (tj. sztywności giętnej zbrojenia), bez możliwości określenia przyczyn powstania błędu modelu.
![]() Rys. 1. Przekrój przez ościeżnicę i skrzydło okna PVC
Zakres korekty określony jest ogólną zależnością: ![]() Rys. 2. Wyniki badań i obliczeń. Okno dwudzielne ze słupkiem stałym
![]()
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: - 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
więcej informacji: Świat Szkła 7-8/2006 Rys. 1. Przekrój przez ościeżnicę i skrzydło okna PVC
|