Фото: aluver-saint-barth.com. Верхнеподвесные окна

В мировой практике существует тенденция роста проектирования зданий с верхнеподвесными створками. Таких конструкций становятся все больше, в частности, в навесных фасадах высоток и небоскребов с допустимыми ветровыми нагрузками. Размеры остекления растут, а с этим, повышается риск аварийных ситуаций, которые могут привести, в том числе, к человеческим жертвам.

Что может создавать такие риски и точно влияет на эксплуатационные характеристики безопасности светопрозрачных фасадов с верхнеподвесными створками, в своем опубликованном исследовании рассказала североамериканская компания FSA. К каким выводам пришли эксперты в наши дни, рассказываем в новом обзоре мировой практики фасадостроения на tybet.ru.

История выпавшего верхнеподвесного окна

Большое верхнеподвесное окно выпало из здания в центре Манхэттена. Команда FSA, владелец которой на протяжении более 35 лет участвовал в разработке и проектировании тысяч фасадов зданий Нью-Йорка, была вызвана для расследования данной форс-мажорной ситуации и написания отчета о результатах проверки. В отчете говорилось о том, что окно соответствовало всем текущим строительным правилам. Конструкция имела всю необходимую сопроводительную документацию, и причины выхода из строя, как всегда, стоит искать в деталях.

В рамках расследования в FSA, прежде всего, обратили внимание на работу оконных ограничителей, и оказались правы. В выводах компания изложила, что существующие стандарты устарели. Они не учитывают особенностей работы современных СПК на этапе строительства объекта, равно как и привычек пользователей, эксплуатирующих прямо этот объект.

Защитные устройства для ограничения открытия окон были впервые представлены в 1976 году. В сравнении с современными решениями это были достаточно неуклюжие модели, и их единственной целью являлось обеспечение безопасности детей.

Сегодняшнее ограничительное устройство сложнее, оно прикрепляется к петлям, является рычагом, предотвращающим открытие створки более чем на 4,5 дюйма.

Немаловажное значение, безусловно, имеет и вес. Удерживающий рычаг должен уметь выдерживать нагрузку в 150 фунтов в средней точке – середине размаха. Существуют и другие критерии надежности крепления ограничителя и стопорных устройств, блокирующего работу окна.

С учетом накопленной экспертизы, с целью сокращения дальнейших рисков в мировой практике стеклянного фасадостроения, специалисты опубликовали доклад с выводами и рекомендациями по самым распространенным примерам.

Рекомендуем прочесть: Почему испытания оконной продукции российских предприятий не должны останавливаться на достигнутом. Опыт технического центра «РЕХАУ»

Исследование на примере #1

В первом исследовании рассматривается старая конструкция верхнеподвесного окна, в котором имелась верхняя петля в форме «конфеты» и довольно хлипкая фурнитура. Есть свидетельство выхода из строя подвижной створки. В протоколе обследования было описано, что авария была вызвана всасыванием или выбросом воздуха через закрытую вентиляционную створку, после чего закрывающий механизм вышел из строя, створка открылась, повредив защитное устройство, а затем резко упала с фасада.

Фото: FSA. Поврежденная вентиляционная створка

В одном случае из-за сильного трепетания во время проветривания само вентиляционное отверстие развалилось в местах угловых соединений с верхней рамой, в результате чего карнизный профиль остался на здании. В другом случае сильное трепетание привело к раскрытию усиленной шарнирной петли в головке и выпадению верхнеподвесной створки.

Фото: FSA. Схема типа вентиляции в окне

В случае широких вентиляционных проемов створка удерживается в закрытом положении в 3 точках в нижней части. Фурнитурная система состоит из одной защелки/прижима в центре и двух выдвижных штифтов, которые входят в защелки, прикрепленные к переплётам. Вентиляционные отверстия широкие, а рамы створок оказались чувствительными к прогибу/кручению. Кроме того, некоторые детали петель были изготовлены из пластика.

Рабочая теория основывалась на предположении, что окно изначально было закрыто и открылось само по себе. В данном случае ограничитель расценивается как вторичное повреждение. Чтобы открыть закрытую створку, необходима определенная критическая сила. Этот первоначальный сбой «перекинулся» на удерживающее устройство, которое было разработано в соответствии с правилами, но выдерживало нагрузку только в 150 фунтов.

Фото: FSA. Схема прогрессирующего выхода из строя верхнеподвесной створки

Хотя у FSA было несколько теорий относительно того, как произошло разрушение механизма, эксперты сосредоточились на предоставлении решения, которое могло бы выдерживать силу ветра до 100 миль в час, как в запорном механизме, так и в ограничительных устройствах. Первой рекомендацией было пересмотреть конструкцию фиксирующего механизма. В итоге производитель заменил пластиковые элементы металлическими и модифицировал устройство улавливания/захвата.

Дополнительно специалисты рекомендовали добавить две трёхшарнирные упорные петли на нижнюю направляющую створки. Эти устройства были уникальны тем, что фиксировали окно в закрытом положении, а при открывании, также фиксировали створку в открытом положении. Затем FSA разработали критерии испытаний для имитации потенциальных сил, действующих на верхнеподвесное окно в закрытом и открытом положениях. Модернизированное защитное устройство работало как положено, и эта корректирующая деталь была реализована в рамках проекта.

Рекомендуем прочесть: Технические вызовы при остеклении небоскрёбов

Исследование на примере #2

В предыдущем случае речь шла о готовом эксплуатируемом здании с закрытыми окнами. В примере 2 здание было частично недостроенным в районе шахты лифта. Вентиляционные отверстия были 6,5 футов в высоту и 4,5 фута в ширину. В конструкцию петли было заложено ограничительное устройство, которое состояло из 2-х шарнирных узлов «4-стержневых» в верхней части откоса и 2-х «регуляторов трения» в нижней части.

Фото. FSA. Схема верхнеподвесной створки

Поскольку это была действующая стройка, окна иногда открывались для проветривания. Хотя, по словам экспертов, всегда рекомендуется держать окна закрытыми, но это печальная реальность. Наблюдаемый выход из строя этих окон носил «каскадный» характер.

Во-первых, вышел из строя нижний «регулятор трения», который представляет собой стандартную деталь, служащую ограничителем. Скользящий узел натянул металлический упор и вышел из направляющей, а нижняя пластиковая деталь оторвалась.

Фото: FSA. Поврежденная вентиляционная створка

Во-вторых, вышел из строя верхний «упор» шарнирной петли, предназначенный для ограничения открытия фрамуги до 20 градусов.

В-третьих, верхнеподвесная створка, выступающая за фасад здания, поддерживаемая конструктивно поврежденными петлями, не закрывалась под собственным весом и раскачивалась ветром. Это привело к тому, что направляющая деформируется, металлическая направляющая отрывается, а затем выходят из строя поворотные рычаги, створка отваливается.

Фото: FSA. Схема прогрессирующего выхода из строя верхнеподвесной створки

У экспертов FSA возникли некоторые сомнения относительно того, что на самом деле стало причиной разрушения СПК. Был ли частично открытый контур здания стимулятором, создающим эффект кумулятивного давления? Могут ли ветры, дующие через открытую шахту лифта без внутреннего демпфирования, перегружать незакрытые окна и инициировать прогрессирующий сбой в работе? Или ответственны некорректно установленные концевые ограничители? Либо это все вместе? Для дальнейшего изучения этих проблем была проведена серия тестов.

Фото: FSA. Тестирование окна с модернизированной фурнитурой

В ходе испытаний проверялось соответствие фурнитуры безопасному креплению окна в открытом и закрытом положении, а также применение нового блокиратора в ограничителе. В конечном итоге модернизированная оконная система выдержала испытания.

Рекомендуем прочесть: Стеклопакет с функцией вентиляции – ноу-хау в оконном дизайне

Выводыэкспертов

Безопасные окна должны проектироваться с учетом всех реалий, связанных с процессом строительства и последующей эксплуатации здания. Действующие стандарты и правила не предусматривают возможность надёжной проверки каскадных повреждений открытых верхнеподвесных створок. Иногда эти створки открываются во время активных работ на строительных площадках, и существует риск того, что предельные силы давления ветра, которым подвергаются окна, превысят расчетные значения.

Фото: FSA. Предварительные испытания оконных ограничителей открывания

Для предотвращения окнопада в FSA рекомендуют:

● Во время активного строительства внутри здания могут быть предусмотрены «демпферы», например, внутренние стены/перегородки, позволяющие избежать взаимодействия вентиляции с «ускоренным» ветром из лифтовой шахты.

● Служба безопасности строительного надзора может внедрить и обеспечить соблюдение протокола, который запрещает открытие окон на рабочей площадке. Если какие-либо окна необходимо открыть, их следует зафиксировать ограничителем, а затем заблокировать.

● Технические характеристики могут быть обновлены с учетом номинальной нагрузки при эксплуатации окна. Усилие в 150 фунтов учитывает только человеческую силу при управлении окном и не учитывает потенциальные силы ветра и давления.

● Тесты можно усложнить для имитации условий открытой верхнеподвесной створки. В высотных зданиях требуется специальный анализ и испытания в аэродинамической трубе, моделирующие частично незавершенный фасад и другие потенциально опасные конфигурации.

● При завершении проекта, жильцы должны получать предупреждение о том, чтобы не оставлять верхнеподвесные окна открытыми в случае урагана или сильного ветра.

«Эта серия катастрофических ситуаций очень тревожит. К счастью, ни один из этих инцидентов не привел к травмам или человеческим жертвам. Но это вполне могло случиться. Промышленность должна объединиться для внедрения соответствующих проектов, стандартов, испытаний и протоколов, чтобы обеспечить надёжную работу ограничительных устройств на больших окнах с верхнеподвесными створками во всех конструктивных реалиях», – считают эксперты FSA.

*Никакая представленная информация не предназначена для использования в качестве научной или аналитической справки. Кроме того, обратите внимание, что контекст этих идей специфичен для региона Нью-Йорка и может быть неприменим к другим географическим условиям.

Рекомендуем прочесть: Может ли рынок окон продавать реальную безопасность? Мнение немецкого производителя

Подготовлено редакцией tybet.ru по материалам glassmachine.com.

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru