Почему нужно учитывать влияние ветровой нагрузки при заказе окон

Высокие ветровые нагрузки на окна способны спровоцировать немало неприятностей, если были неправильно подобраны профильные системы и стеклопакеты. Европейская часть России больше не может считаться спокойной климатической зоной – часто повторяющиеся в последние годы ураганы наглядно продемонстрировали, что составным элементам зданий необходим дополнительный запас прочности. Вследствие этого во всех регионах РФ сегодня рекомендуется покупать и устанавливать окна с учетом повышенной ветровой нагрузки.

Чем опасны высокие ветровые нагрузки

Даже умеренные порывы ветра с сильным ливнем при низком качестве окон приводят к возникновению проблем. Для определения их масштаба было проведено тестирование окон из разных видов профиля на специальных испытательных стендах. На них моделируются ситуации, когда окна подвергаются высоким ветровым и дождевым нагрузкам во время реальной эксплуатации.

Испытания показали, что конструкции из некачественного профиля не справляются с нагрузками:

• протекают в разных местах;
• разгерметизируются по периметру активных створок.

Избыток влаги в таких случаях может спровоцировать бурное развитие грибка и плесени, а продувание – понизить уровень энергоэффективности окон. Поскольку сильные ветры дуют в основном в осенне-зимний период, утечки тепла из-за разгерметизации конструкций приводят к ощутимому снижению температуры во внутренних помещениях и значительному увеличению расходов на отопление.

Финансовые потери при неучтенных ветровых нагрузках в ряде случаев составляют до 30% от счета за отопление. За весь осенне-зимний период скапливается приличная сумма.

Как регламентируется ветровая нагрузка на окна

Этот параметр регламентируется двумя стандартами – отечественным и немецким (ГОСТ и DIN). Разработанные в Германии стандарты считаются более полными и эффективными, поэтому многие производители пользуются именно ими. Согласно DIN EN 12210 максимально допустимая деформация любого элемента оконных и дверных блоков составляет 1/300 от его длины. При холодном остеклении нормативы не такие строгие – допускается прогиб на 1/200 от длины детали.

При проведении вычислений по немецким стандартам берется во внимание сопротивляемость стальных вкладышей, а не самого ПВХ профиля. Это связано с тем, что жесткость армирования и пластика несопоставимы – разница составляет почти 100 раз. Это определяется после сравнения модуля Юнга (упругости) стали и поливинилхлорида. У металла коэффициент сопротивления при упругой деформации составляет 210 000 Н/мм², а у ПВХ – 2 700 мм². Именно поэтому любые пластиковые профили должны армироваться, поскольку без стальных вкладышей они не смогут должным образом сопротивляться деформациям.

Согласно немецким стандартам ветровая нагрузка увеличивается с этажностью. Каждый производитель окон получает от поставщиков профильных систем диаграммы, в которых отображены в зависимости от этажности и ветровых нагрузок максимально допустимые размеры (ширина/высота) оконных конструкций. Нормативная ветровая нагрузка, которую способны выдерживать окна, по стандартам DIN делится на 4 группы.

Эти стандарты подходят для расчетов во всех ветровых районах в РФ. При составлении документации также учитывалась толщина стекол и коэффициент запаса для ураганных порывов ветра. Более 10 лет практического опыта свидетельствуют, что эти нормативы актуальны для России. При этом отечественные нормативы строже – ими установлен диапазон давлений 200-1000 Па - классификация изделий приведена в ГОСТ 23166-99.
Если в немецких нормативах все предельно просто – достаточно сопоставить этажность и нагрузку, то по российским стандартам необходимо сначала самостоятельно рассчитать силу воздействия ветра. Для этого разработана специальная методика.

Как рассчитать ветровую нагрузку на окна

Применять данные из таблиц на практике все же лучше после того, как вычислена реальная нагрузка в конкретной местности. Чтобы самостоятельно определить оптимальный уровень устойчивости окон, необходимо воспользоваться формулой:

Wm=Wo*k*C, где:

• Wm – среднее составляющее искомой ветровой нагрузки;
• Wo – нормативное значение давления ветра;
• K – коэффициент учета изменения давления в зависимости от высоты;
• C – аэродинамический коэффициент.

Все необходимые для вычислений величины собраны в СНиП 2.01.07-85. Для правильного выбора исходных данных в таблицах следует узнать номер своего региона и высоту расположения окон.

Для наглядности приведем пример расчета ветровой нагрузки на окна для частного коттеджа в Москве. Поскольку этот город относится к первому ветровому району, а местность к типу «B», то для формулы необходимо использовать следующие данные:

• Wo – 23 кг/м²;
• K – 0,65;
• C – 0,6 (на заветренной стороне) и 0,8 (на наветренной стороне).

Согласно этим данным получается два варианта средней составляющей ветровой нагрузки:

• для наветренной стороны: Wm1=119,6 Па;
• для заветренной стороны: Wm2=89,7 Па.

Поскольку вычисления ведутся для объекта высотой менее 40 метров, который расположен в местности типа «В», в формуле можно не учитывать пульсационную составляющую ветра. Чтобы получить окончательную расчетную величину, необходимо нормативную ветровую нагрузку умножить на коэффициент надежности f=1,4. То есть в конечном итоге при выборе окон нужно ориентироваться на Wm=168 Па.

Во время определения ветроустойчивости окон также следует учитывать качество монтажа. Для проведения надежной установки должна быть определена сопротивляемость верхнего ряда анкеров вырыванию. 

Дополнительная защита от ветровых нагрузок

Если окна были заказаны и установлены без учета климатических особенностей региона, ситуацию можно исправить путем монтажа дополнительных элементов. Их использование поможет в нужный момент защититься от сильного ветра. Повысить уровень безопасности окон можно при помощи:

• роллет;
• штормовых окон;
• ставен.

Чтобы защититься от сильного ветра, рекомендуется также использовать климатические датчики. Эти устройства функционируют в комплексе с электроприводами, которые после поступления команды в автоматическом режиме закрывают окна.