Как снизить риск растрескивания оконного стекла

Риск растрескивания стекла может быть оценен с помощью компьютерного анализа. Это позволяет реально выбрать тип, размер и толщину стекла в зависимости от функций, которым оно должно соответствовать в готовом изделии, например оконном стеклопакете, сообщает портал ОКНА МЕДИА.

Стекло широко применяется в строительстве благодаря ряду уникальных свойств: пропускание света, устойчивость к атмосферным воздействиям и возгоранию. В качестве хрупкого материала, однако, имеет недостаток - легко растрескивается под воздействием чрезмерной механической или термической нагрузки.

Причины растрескивания стекла

Большинство трещин в стекле вызвано присутствием одного или нескольких факторов, перечисленных ниже:
- Повреждение поверхности или кромки стекла
- Контакт стекла с металлом
- Тепловые напряжения в стекле
- Дефекты стекла
- Вандализм или умышленное разбивание стекла.

Прочность стекла может быть нарушена уже в самом процессе производства из-за наличия небольших невидимых дефектов, равно как и видимых, в которых концентрируются напряжения и от которых расходятся трещины. Кроме того, состояние кромки стекла, а также  его надлежащая обработка оказывают значительное влияние на долгосрочную прочность стеклянной конструкции.

Стекло является гибким, пока оно не ломается под действием чрезмерной нагрузки. Максимально допустимая нагрузка отличается в зависимости от: типа стекла, продолжительности, распределения нагрузок, ориентации, масштаба неоднородности и микроскопических дефектов на поверхности стекла.

Растрескивание стекла при термических нагрузках

Растрескивание стекла при термических нагрузках может быть вызвано несколькими причинами. Уже на ранних стадиях отбора стекла должны быть приняты во внимание многие факторы, которые могут влиять на риск возникновения термических напряжений в готовом продукте. Один из них - будет ли стеклопакет размещаться в тени. Когда стекло частично затенено окружающими объектами, пристройками или другими выступающими частями здания, в этих областях оно становится более холодным. В результате это может привести к тепловому стрессу, спровоцировав разрушение стекла. Уровень нагревания центральной части остекления во многом зависит от степени поглощения, отличной для различных видов стекла.

Возникновение эффекта растрескивания стекла из-за теплового стресса может также зависеть от нескольких дополнительных факторов, таких как:
- Рамы остекления отличаются высокой проводимостью или находятся в непосредственном контакте с бетоном либо иными материалами, которые могут способствовать снижению температуры на краях стеклопакета
- Чрезмерное сжатие края стеклянной конструкции рамой
- Размещение на установленном остеклении теплопоглощающей плёнки
- Использование внутренних солнцезащитных устройств, таких как шторы, роллеты или жалюзи. Их установка повышает уровень теплового стресса и должна быть одобрена соответствующими данными термического анализа
- Поток воздуха, выходящий сквозь отверстия систем отопления и кондиционирования, должен быть направлен в противоположном к остеклению направлении.

Стекло может также подвергаться риску тепловой нагрузки при хранении на складе, прежде чем оно будет обработано и установлено. Следует проявлять бдительность, чтобы стекло хранилось в чистом, сухом месте, защищенном от прямых солнечных лучей. В зданиях, которые не отапливаются, например, во время строительства, явление растрескивания стекла, связанное с тепловым стрессом, может увеличиться.

ОКНА МЕДИА рекомендует прочесть: Оконные стеклопакеты без права на ошибку

Три наиболее прочных типа стекла

Ведущие производители оконного стекла предлагают целую палитру защитных стекол, которые, в зависимости от потребностей заказчика, могут быть использованы по отдельности либо в комбинации, как на фасадах здания, так и для его интерьера. Три основных типа стекла, имеющие потенциал для использования в строительстве: закаленное стекло, термоупрочненное стекло и ламинированное стекло.

Закалка стекла заключается в том, что оно подвергается  термообработке, то есть нагревается до заданной температуры, а затем быстро охлаждается. Закаленное стекло отличают три важных свойства. Во-первых, в 4-5 раз выше предел прочности при изгибе, чем у исходного материала, то есть стёкла могут быть подвергнуты гораздо более сильному растяжению. Кроме того, повышается его устойчивость к изменениям температуры, что означает, что стекло становится более адаптированным для воздействия, как длительных, так и краткосрочных изменений температуры, равно как и более высоких перепадов температур в пределах одного стеклопакета. Даже если закалённое стекло разрушится в результате перегрузки – оно распадётся на сеть слабо связанных частей с тупыми краями, которые минимизируют риск травм по сравнению с разбитым стеклом с осколками с острыми краями, как в случае обычного флоат-стекла.

Термоупрочненное стекло не показывает риск спонтанного разрыва и может использоваться там, где требуется дополнительная прочность стекла, а безопасность остекления не требуется или не рекомендуется.

Ламинированное стекло, которое производится путём соединения двух листов стекла ПВБ прослойкой, можно считать лидером в плане растрескивания. Наличие прослойки делает такое остекление особо прочным и надёжным, а в случае поломки осколки остаются приклеенными к плёнке и не рассыпаются, снижая риск травматизма.

Компьютерный анализ минимизирует риски растрескивания стекла

Благодаря своей специфичности, стекло не может быть использовано в строительной промышленности таким же образом, как и другие строительные материалы с предсказуемыми прочностными характеристиками. Для расчета прочности стекла принимаются коэффициенты, позволяющие минимизировать вероятность его разрушения под воздействием выбранной расчетной нагрузки. Максимальная сила сопротивления разрушению является переменной величиной, поэтому определяется статистически. Важным недостатком стекла является его низкая механическая стойкость к удару и изгибу.

Следует отметить, что все виды листового стекла обладают определенной степенью несовершенства. Одним из таких недостатков являются включений сульфида никеля (NiS), что может привести к спонтанному разрушению полностью закаленного стекла, даже когда оно не подвергается никакой нагрузке или нет предпосылок для возникновения термических напряжений. Для обнаружения частиц NiS  в закаленном стекле существенную помощь оказывает тест Heat Soak Test (HST). Этот тест не является стандартной процедурой, он выполняется по желанию клиента. Процедура испытания, правда, оказывает значительное влияние на цену заказанной продукции – за счет покрытия возможных убытков из-за поломки стекла в процессе  испытания в печи.

Выбор стекла для остекления определённого объекта должен производиться на основе соответствующих национальных и европейских норм и стандартов. Для более точной корректировки стекла и тщательной адаптации остекления к потребностям клиентов также разработана специальная интерактивная функция теплового и структурного анализа остекления, которая носит рекомендательный характер.

Проектирование зданий с использованием стекла требует от архитекторов и инженеров точного анализа. Ведущие производители стекла предлагают своим клиентам выбор из продуктов для конкретных приложений.
ОКНА МЕДИА рекомендует прочесть: Стекло в главной роли в «зеленой» архитектуре