چگونه یک پنجره استاندارد بسازیم؟(بخش چهارم)

موضوع بخش چهارم این مقاله طراحی مهندسی و محاسبات استاتیکی می ‏باشد، که در ادامه با هم می ‏خوانیم:

 پس از انجام ابعادبرداری محل نصب پنجره ‏ها توسط افراد متخصص، نوبت به انجام یک کار تخصصی و مهندسی است که در واحد طراحی صورت می‏ گیرد.

برای مشاهده فایل پی دی اف کلیک کنید

4. طراحی مهندسی و محاسبات استاتیکی

در واحد طراحی، می‏بایست رفتار پنجره ‏ها و اجزاء آن از نظر استاتیکی و دینامیکی مورد تحلیل قرار گیرد.

همان‏طور که می ‏دانید پنجره ‏ها در معرض نیروهای مختلفی قرار دارند که از آن جمله می ‏توان به نیروی باد، وزن پنجره‏ ها و نیروهای متاثر از باز و بسته کردن لنگه‏ های بازشو و نیز انبساط و انقباض ناشی از تغییرات دما اشاره کرد.

نیروی باد یکی از نیروهایی است که می‏ تواند اثرات مخربی روی پنجره ‏ها داشته باشد. هرچقدر سطح پنجره بزرگتر باشد و نیز هر چقدر پنجره در معرض بادهای شدیدتری قرار داشته باشد، نیروی وارده بیشتر خواهد بود. این نیرو ممکن است باعث دفرمگی و ایجاد کمانش در اضلاع میانی پنجره شده و آب‏بندی مابین اجزاء پنجره را از بین ببرد و که این امر باعث از دست رفتن کارایی پنجره خواهد شد.

وزن پنجره شامل وزن اجزاء مختلفی می‏ باشد، از جمله: پروفیل‏ های یو.پی.وی.سی، پروفیل‏ های تقویت‏ کننده فلزی و شیشه که در این میان، شیشه وزن قابل توجهی دارد. هر متر مربع شیشه به ضخامت یک میلی‏متر وزنی معادل 2/5 کیلوگرم دارد. بنابراین یک متر مربع شیشه دو جداره با شیشه‏ های 4 و 6 میلی‏متر، وزنی در حدود 25 کیلوگرم خواهد داشت. پروفیل‏ های یو.پی.وی.سی سری 60 ، به‏ طور متوسط وزنی حدود 1 تا 1/5 کیلوگرم در هر متر دارند. این عدد برای پروفیل‏ های تقویت‏ کننده فلزی تقریبا معادل 1/5 تا 2 کیلوگرم است که با این حساب تخمین وزن مجموع 3 کیلوگرم برای یک متر پروفیل یو.پی.وی.سی تقویت‏ شده مناسب است. بنابراین وزن پروفیل‏ های پنجره ‏ای به ابعاد 1×1 مترمربع تقریبا معادل 24 کیلوگرم خواهد بود. نیروی وزن شیشه‏ ها مستقیما به پروفیل‏ های یو.پی.وی.سی وارد می‏ شود که می‏بایست تحمل این وزن را داشته باشند. از این‏ رو هم خود پروفیل‏ ها و هم اتصالات آن اعم از جوشی و مکانیکی، می‏بایست از مقاومت بالایی برخوردار باشند.

هنگامی‏ که پنجره ‏ای بسته است، مرکز ثقل آن در صفحه پنجره قرار دارد؛ حال آنکه وقتی بازشوی پنجره را باز می‏ کنیم ماهیت و میزان نیروهای اعمال شده به قسمت‏ های مختلف آن تغییر می ‏کند. دراین حالت مرکز ثقل پنجره فاصله زیادی از صفحه پنجره پیدا می‏ کند که همین امر باعث اعمال نیروی زیادی به لولاها و محل اتصال آنها می‏ شود. همانطور که گفته شد این نیرو علاوه بر لولاها ، فشار زیادی به پروفیلی که لولا به آن متصل است وارد کرده و می تواند باعث ایجاد کمانش ودفرمگی در آن گردد.

هرچقدر عرض لنگه بازشو بیشتر باشد، گشتاور بزرگتری ایجاد کرده و فشار وارد بر اجزاء بیشتر می شود. بنابراین مقوله ای که در طراحی می‏بایست مورد توجه قرار گیرد میزان تحمل بار لولاها و اتصالات آنهاست. در چنین شرایطی با کم کردن عرض پنجره در هنگام طراحی می‏توان از میزان بار وارده بر لولاها واتصالات آنها کاست.

یکی از بحث ‏های دیگری که در طراحی مطرح است، انبساط و انقباض پروفیل‏ های یو.پی.وی.سی است. همانطور که می‏دانیم یکی از ویژگی ‏های مواد در طبیعت انبساط و انقباض آنها در اثر تغییرات دماست که البته میزان آن در مواد و عناصر مختلف متفاوت است. پلیمر پی.وی.سی یکی از موادی است که دارای انبساط طولی زیادی بوده، به‏ طوریکه انبساط طولی آن به مراتب از عناصری همچون آهن و آلومینیوم بیشتر است.

برای روشن ‏تر شدن اثرات این تغییر فیزیکی مواد بر روی اجسام به ذکر یک مثال می‏ پردازیم. چنانچه جسمی در حال انبساط یا انقباض بوده و به هرطریق از انبساط یا انقباض آن جلوگیری شود، این فشار اثر خود را به ‏صورت ایجاد تنش داخلی بر روی آن جسم خواهد گذاشت. به ‏عنوان مثال اگر پنجره ‏ای در محل نصب خود بدون در نظر گرفتن بادخور لازم نصب شده باشد، در اثر بالا رفتن دمای هوا و گرم شدن پروفیل‏ ها، اضلاع آن منبسط شده و به دلیل اینکه فضای لازم برای تغییرات ابعادی را ندارد، فریم پنجره تحت فشار قرار گرفته و موجب ایجاد کمانش در اضلاع مختلف پنجره می ‏گردد و در نتیجه آب‏ بندی مابین اجزاء مختلف ازبین می ‏رود.

به‏ طور کلی هدف از انجام طراحی مهندسی دراین صنعت این است که بتوانیم باوجود تمامی موارد یادشده در بالا، که هرکدام به نوعی خللی در عملکرد پنجره وارد می‏ کنند، اثرات تخریبی آنها را تعدیل کرده و پنجره ‏ای بسازیم که در دراز مدت نیز کارایی خود را دست نداده و تمامی انتظاراتی را که از پنجره ‏های نسل جدید داریم برآورده کند.

نشریه پنجره ایرانیان-سال دهم-شماره 119-شهریور96