Архитектура малоэтажных зданий

Принципы проектирования светопрозрачных ограждений в переплетах. Окна гражданских зданий

Переплет — это каркас из деревянных брусков, стальных, алюминиевых или пластмассовых профилей, которым заполняют оконные проемы и к которому осуществляют крепление стекол (рис.Х.1). Переплет должен обладать достаточной прочностью и жесткостью для восприятия механических усилий (масса стекла, ветровые нагрузки, вибрация стекла от движения транспорта, открывание переплета и др.) и не давать перекосов, которые могут разрушить стекло. Сечение переплета, а также толщину стекла, определяют расчетом. Обычно переплеты с площадью светопрозрачной поверхности до 1 м 2 остекляют стеклом толщиной 2,5...3 мм, а с площадью более 1м2 — стеклом толщиной не менее 4 мм.

Для установки и возможности закрепления стекла в обвязках переплетов предусматривают фальцы (рис. Х.2). Высота и глубина фальца регламентируется размерами стекла. Минимальная высота фальца для листового стекла равна 10 мм, а для стеклопакета — 18 мм. Заглубление стекла в фальц составляет около 2/3 высоты фальца. Таким образом, между кромками стекла и основаниями фальцев образуется зазор К = 3...5 мм по всему периметру переплета, который компенсирует температурные деформации металлических и пластмассовых переплетов, а в деревянных — деформации при их разбухании от увлажнения.

В переплетах положение стекла площадью более 0,2 м 2 фиксируется посредством прокладок (из дерева, пластмассы, морозостойкой резины), которые устанавливают по кромкам стекла с целью обеспечения его заданного положения в переплете, обеспечения равномерной передачи на переплет нагрузок от собственного веса стекла и других воздействий, а также для исключения контакта стекла с переплетом для гарантии его сохранности (см. рис. Х.2). Величина и расположение прокладок зависят от размеров стекла и способов открывания переплета.

Стекло закрепляют по всему периметру посредством штапиков , шпилек, кляммеров или профилей из озон о - и морозостойкой резины (рис. Х.З). Шпильки, кляммеры , а также крепежные элементы для штапиков (пружинки, кнопки и др.) устанавливают через 200 мм, а от углов переплета — на расстояние 100...50 мм. Пружинящие штапики вставляют в предусмотренные профилированные пазы алюминиевых и пластмассовых переплетов.

Одновременно с закреплением стекла производят герметизацию стыка стекла с переплетом уплотнителями и мастиками, предотвращающими проникновение через него дождя, снега, ветра, звука и запаха. Выбор вида закрепления стекла, а также уплотнение и герметизация стыка определяется материалом и конструкцией переплета, размерами стекла, назначением здания и характером эксплуатации светопрозрачных ограждений. На нижней обвязке переплета, смежного с улицей, предусматривают капельник для отвода воды, стекающей со стекол во время дождя.

Остекленные переплеты можно непосредственно крепить к стенам. В этом случае их называют глухими, т.е. не открывающимися. Чтобы переплеты могли открываться, их шарнирно крепят к рамке из того же материала, что и переплет, но больших размеров, которую называют коробкой, а открывающийся переплет — створкой. Коробка с переплетом представляет оконный блок (рис. Х.4 а). В оконных блоках предусматривают вертикальные бруски-импосты или горизонтальные средники, которые увеличивают жесткость блоков при ветровом напоре, а также при открывании створок. Полотна балконных дверей отличаются от оконных створок только тем, что их нижняя часть высотой от пола до уровня подоконника имеет вместо стекол филенки. Полотно балконной двери с коробкой носит название блока балконной двери (рис. Х.4 б). Конструкцию светопрозрачных ограждений с открывающимися переплетами называют створной.

В створных ограждениях к стенам крепят коробку, а створки навешивают на коробку с помощью петель, позволяющих тем открываться соответственно расположению этих шарнирных креплений. На рис. Х.5 показаны способы открывания створок, которые определяются их размерами, удобством проветривания помещения и возможностью мытья стекол при эксплуатации. Для проветривания помещений наиболее удобно устройство фрамуг (см. рис. X. 1) — открывающихся створок в верхней части светового проема, которые вращаются вокруг горизонтальных осей. Фрамуги направляют холодный воздух к потолку. Для проветривания помещений предусматривают также небольшие распашные створки на всю высоту светового проема или в верхней его части — форточки (см. рис. X. 1). Распашные створки в зданиях выше двух этажей открываются только внутрь помещения для безопасности и удобства мытья и ремонта конструкции светопроема . Полотна балконных дверей всегда устраивают распашными с открыванием внутрь помещения. Для открывания и фиксации створок в открытом и закрытом положении предусматривают ручки, ветровые стопоры и другие металлические элементы.

Стык створок между собой и коробкой называется притвором. От продувания притворы перекрывают нащельниками и четвертями, устраиваемыми в коробке и переплетах створок. В деревянных створках эта четверть называется наплавом. Притворы уплотняют прокладками в виде шнуров из пористой резины, шерсти или синтетических материалов. По всему наружному периметру короб-га устраивается паз. Попадая в него, воздушные потоки, проникающие извне через щели притворов, теряют скорость. Паз препятствует также подсасыванию воды внутрь помещения: вода при косых дождях, попадая в полость, стекает вниз, а оттуда через прорези в нижнем бруске коробки вытекает наружу.

Обычно ширина и высота переплетной конструкции меньше соответствующих размеров светового проема, для которого она предназначена (рис. Х.6). Эти зазоры, предусмотренные СНиПом , необходимы для компенсации неточностей при изготовлении как строительных конструкций, так и конструкций светопрозрачного ограждения; для обеспечения компенсаций температурных воздействий в металлических и пластмассовых переплетах и влажностных — в деревянных переплетах; для удобства монтажа и ремонта светопрозрачной конструкции и для удобства утепления и герметизации стыков. При монтаже положение светопрозрачной конструкции выверяют с помощью подкладок под ее вертикальные элементы, после чего осуществляют ее крепление к строительным конструкциям. Способы крепления и количество крепежных элементов зависят от размеров светопрозрачной конструкции и материала переплетов (см. рис. Х.6). Крепления должны быть прочными, долговечными, с требуемым пределом огнестойкости. Вслед за креплением стыки между светопрозрачными и строительными конструкциями заполняют утепляющими материалами (антисептированной паклей, жгутом из отходов синтетических волокон и др.). Со стороны помещения утепляющий материал защищают от паров, которые могут проникнуть из помещения. В качестве пароизоляции используют самоклеющуюся ленту, толь, мастику, силикон. Затем стыки перекрывают нащельниками в соответствии с материалами переплетов из дерева, алюминия, пластмассы. Со стороны улицы стык защищают от атмосферных осадков и солнечного ультрафиолетового излучения предварительно сжатой уплотнительной саморасширяющейся лентой (ПСУЛ), которая пропускает воздух, но хорошо защищает от дождя (см. рис. Х.6). В каменных стенах с деревянной конструкцией светопроемов нательники иногда заменяют штукатурным откосом. Нижние горизонтальные стыки со стороны помещения перекрывают подоконными досками из дерева, железобетона, из синтетических материалов или асбестоцементным листом, а со стороны улицы — отливами с капельниками из оцинкованной стали, алюминия, бетона, естественного камня, керамики.

Края отливов поднимают по боковым откосам светового проема во избежание потеков и высолов фактурного слоя на фасаде стены.

Теплоизоляционные качества светопрозрачных ограждений, их воздухо - и звуконепроницаемость обеспечивают прежде всего тщательной герметизацией стыков светопрозрачного ограждения со стеной, герметизацией сопряжения стекол с переплетами и устройством плотных притворов в створных переплетах. На тепло- и звукоизоляционные свойства влияет также количество слоев остекления, толщина стекол и их энергетические характеристики и толщина воздушной прослойки между стеклами. Однослойное остекление светопроемов допустимо лишь в IV климатической зоне и в неотапливаемых зданиях во всех климатических зонах. Двумя рядами остекления в переплетах заполняют светонроемы в зданиях II и III климатических зон. Три и четыре ряда остекления в переплетах предназначают для зданий, строящихся в районах с температурой наиболее холодной пятидневки ниже — ЗГ; в районах с сильными ветрами и в верхних этажах высотных зданий для снижения воздухопроницаемости светопрозрачных ограждений; для светопроемов , выходящих на шумные магистрали.

Конструкции с двумя рядами остекления решают в раздельных переплетах, в спаренных или в одинарном , застекленном стеклопакетом.

Минимальное расстояние между переплетами при раздельном их положении определяется возможностью установки на наружный переплет створок приборов открывания и крепежных устройств, а в некоторых случаях и возможностью промывки поверхности стекол в межстекольном пространстве. При распашном открывании створок в переплетах с раздельным остеклением размеры внутренней створки и по высоте, и по ширине больше наружной на 50...70 мм. Это увеличение, необходимое для открывания наружной створки в сторону помещения, называется рассветом (рис. X.7 а). В спаренных переплетах створки плотно примыкают друг к другу. На коробку навешивают одну внутреннюю створку, а наружную крепят к внутренней при помощи петель (рис. X. 7 б). Обе створки стягивают болтами или соединяют посредством крючков и разъединяют лишь при мытье стекол. Спаренные конструкции в сравнении с раздельными экономичнее по расходу материалов на 20%. Остекление стеклопакетом требует устройства одного переплета (см. рис. Х.4). В этом случае по сравнению с раздельным остеклением (с двойными переплетами) экономия материала составляет 30...35%.

Конструкции светопрозрачных ограждений с тройным и четвертным остеклением устраивают комбинированного типа (рис.Х.8). Переплеты со стеклопакетами всегда размещают со стороны помещения.

Конструкции шумозащитных окон имеют тройное остекление с более тщательной герметизацией притворов и звукопоглощающими обкладками по коробке в межстекольном пространстве по всему периметру окна.

Выбор материала переплетов производят с учетом назначения здания, размера световых проемов, ветровых нагрузок и технико-экономических решений.

Деревянные переплеты обладают прочностью, легкостью, имеют большое термическое сопротивление, сравнительно просты в изготовлении, но подвержены гниению. Перемена влажности воздуха приводит к их короблению. Более долговечными, эстетичными и лучшими в эксплуатации считаются оконные конструкции из клееной древесины. Трехслойный клееный брус имеет более высокую прочность по сравнению с единым брусом того же сечения и меньшее водопоглощение . До склейки древесину просушивают и удаляют из нее все пороки (сучки, трещины, смоляные карманы), затем древесину подвергают специальной обработке от грибковых поражений и древесной гнили. Склеиваемые деревянные планки (ламели) имеют толщину 20—30 мм. В склеенном деревянном профиле сочетаются положительные свойства разных пород дерева. Например: низкая теплопроводность сосны или лиственницы с высокой прочностью и текстурой дуба. Срок службы и влагостойкость деревянных переплетов увеличивают обработкой антисептиками, периодическим нанесением лакокрасочных покрытий и полимерных составов, а также тщательной герметизацией стыков в их элементах, а также устройством дренажных отверстий (рис. Х.9).

Переплеты из поливинилхлорида (ПВХ) не требуют защитного покрытия, поскольку стойки к воздействию влаги, коррозии и огня, герметичны, безопасны в эксплуатации, долговечны. Профили из ПВХ производят путем экструзии, которая позволяет делать их конфигурацию разнообразной. Рамы из ПВХ могут иметь разнообразные цвета, в том числе цвет любого дерева. Основа профилей представляет полую тонкостенную коробку с четвертью; внутреннее пространство коробки расчленяется на более мелкие элементы. Степень теплозащиты и звукоизоляции зависит от количества камер. В местах, необходимых для крепления герметизирующих прокладок и штапика , в профилях предусмотрены углубления (канавки).

Для жесткости пластиковые профили армированы корозие-стойкими металлическими элементами (рис. X. 10). Профили оконной конструкции в углах сопрягаются специальными уголками из полифинилхлорида . Поскольку сопряжения металлических элементов в углах отсутствуют (что отрицательно сказывается на жесткости рамы), а также учитывая высокий коэффициент температурного расширения ПВХ, крепление рам к стене рассчитывают, принимая во внимание конструкцию остекления и конструкцию стены, и производят по всему периметру оконного проема. Крепление осуществляют рамными дюбелями диаметром 8—10 мм или монтажными стальными пластинами, которые не препятствуют линейным изменениям рамы (рис. X. 11).

Алюминиевые переплеты обладают высокими архитектурно-эстетическими качествами, долговечны, коррозиестойки, но теплопроводны. Алюминиевые профили переплетов изготавливают методом экструзии, позволяющим получать их разнообразными по форме и точными по размерам, что обеспечивает надежность соединений и плотность сопряжений элементов переплета. Благодаря этому алюминиевые переплетные конструкции, по сравнению с деревянными , имеют меньшую водо - и воздухопроницаемость, повышенные звукоизоляционные характеристики. Ввиду возникновения электрохимической коррозии алюминия при соприкосновении его с другими строительными материалами соприкасающиеся поверхности алюминия дважды покрывают битумным лаком с прокладкой одного слоя гидроизола , а все металлические крепежные элементы кадмируют или оцинковывают с последующим покрытием битумным лаком.

Для повышения коррозиестойкости алюминия и улучшения его декоративных качеств детали переплетов анодируют или окрашивают методом порошкового напыления краски в электростатическом поле. Количество цветов таких переплетов неограниче-но . Возможно иметь разные цвета переплета для внутренней и внешней сторон окна. Форма окон в алюминиевых переплетах может быть прямоугольной, арочной, трапециевидной и треугольной.

Алюминиевые переплеты применяются в окнах одностворчатой и двухстворчатой конструкции со стеклопакетами или одинарным стеклом. При одностворчатом остеклении для районов с отрицательной температурой коробку и створки выполняют из двух алюминиевых профилей, которые объединяют посредством жестких полимерных материалов с большим термическим сопротивлением. В притворах предусматривают прокладки, препятствующие продуванию и проникновению атмосферных осадков в помещения (рис. X. 12).

Крепление алюминиевых переплетов к стенам оконного проема осуществляют, применяя монтажные стальные пластины как и в переплетах из ПВХ (см. рис, X.11), которые позволяют компенсировать температурные деформации переплетов. Крепят либо горизонтальные бруски переплетов, либо вертикальные.

Чтобы конструкция переплетов отвечала максимальным эксплуатационным требованиям, ее зачастую выполняют не из одного, а из двух материалов, используя положительные свойства каждого из них. Учитывая коррозиестойкость алюминия и пластмассы, из них выполняют переплеты, обращенные к улице, или этими материалами облицовывают фасадные поверхности деревянных конструкций, что повышает эксплуатационные качества дерева. Из алюминия или пластмассы можно изготовить лишь отдельные элементы переплетной конструкции с целью улучшения ее вод о - , воздухо - и звуконепроницаемости.

Окна с пожаробезопасным стеклом Pyrobel имеют переплеты из дерева, стали, алюминия, покрытые огнестойкой краской. В переплет устанавливают прозрачный стеклоблок, состоящий из листовых стекол толщиной 4 мм с воздушными зазорами между ними в 1 мм. Со стороны воздушных зазоров поверхность стекол покрыта силикатной огнестойкой композицией. Стекла блока по периметру объединены герметизирующими материалами (рис. X.13). При температуре около 120° (при пожаре) силикатная композиция изменяет свои физические характеристики и, расширяясь, превращается в жесткую и непрозрачную, склеивая стекла. Количество стекол в блоке, а следовательно, и его толщина, определяется требуемой огнестойкостью окна. Окна устанавливают в проемы стен с огнестойкостью, соответствующей огнестойкости окон. Огнестойкость окна может доходить до 120 мин, при этом стекло не разрушается и сохраняет термоизолирующую способность. Огонь и продукты горения в защищаемом пространстве отсутствуют, и в нем не повышается температура. В пожаростойком остеклении могут быть применены стекла с различными световыми и энергетическими характеристиками; они могут быть плоскими или криволинейными и иметь размеры до 270 см.

Использование огнезащитного стекла в наружных стенах допускается только если температурный режим его эксплуатации не превышает 40°

Переплетную конструкцию окон изготавливают в заводских условиях и на строящиеся объекты или домостроительные комбинаты поставляют, в основном, остекленную с установленными приборами открывания и крепления. Размеры окон определяются необходимостью обеспечения нормальной освещенности помещений. Обычно площадь остекления составляет 1/6—1/10 от площади помещения. При наличии козырьков, балконов, эркеров или лоджий, затеняющих окна нижнего этажа, размеры затененных окон увеличивают на 20—30%. Размеры окон можно увеличивать при их остеклении высокоэффективными стеклопакетами с теплосберегающими стеклами (низкоэмиссионными ), которые уменьшают теплопотери помещений. Для массового жилого строительства (муниципального) размеры окон стандартны, они кратны укрупненному 3 м (300 мм) и дополнительному 1,5 м (150 мм) модулям.