پنجره ایرانیان; در سه بخش پیشین این مقاله، مبحث مواد اولیه ساخت در و پنجره مورد بررسی قرار گرفت و توضیحاتی در خصوص پروفیل یو.پی.وی.سی، پروفیل های تقویت کننده، یراق آلات و همچنین انبارش مواد اولیه ارائه شد.
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
