Основы сметного делаСметное дело в строительстве

Конечно, речь не идет, предположим, о растеске оконных проемов Поганкиных надаг в Пскове из-за того, что их нынешние окна не обеспечивают достаточной естественной освещенности. Но замена окон столярной работы прошлых веков в обычном здании гражданской архитектуры окнами индустриального изготовления с лаконичным рисунком переплетов, не повторяющим оригинал, а учитывающим только императив композиционных соображений «hic et mme» («здесь и сейчас» -лат.), на наш взгляд, полностью допустима и должна быть освобождена от давления догм, какую бы высокую культурную цель они ни преследовали.
Бесспорно, форма и размер оконных проемов, рисунок переплетов отражают технические и стилистические особенности архитектуры своей эпохи, и составляют неотъемлемую часть художественного образа здания. И это относится не только к таким окнам, форма которых представляет наиболее активный элемент фасада (архитектура готики или модерна ), но и к окнам «рядовым», претендующим не более чем на утилитарную роль, ибо стилистическая целостность формируется гармонией художественных акцентов и фонового ряда.
Подобные обстоятельства и составляют основу соображений, табулирующих для реконструируемых зданий модернизацию формы и конструкции оконных проемов, хотя последние наиболее выпукло демонстрируют факт обновления функционального и комфортного содержания здания, да и весьма немногие архивные проекты имеют разработку оконных кадров — во всяком случае ни в увражах А.Палладио, ни в архитектурных альбомах М.Казакова нет и намека на рисунок переплетов. И, возможно, беспереплетное остекление окон в реставрируемых зданиях и есть наиболее тонкий и точный ответ на вопрос о стилистическом соответствии окна проектной идее в целом. Очевидно, впрочем, что стандартных рецептов в стилистических играх при разработке проектов реставрации или приспособительной реконструкции не существует.
При всем том достаточная технологическая гибкость в индустриальном производстве оконных конструкций в принципе может обеспечить имитацию любых форм и материалов. Но возникает вопрос, нужны ли эти эстетизированные упражнения человеку современного менталитета, уже с иронией воспринимающего ностальгические эксперименты в архитектуре, к тому же недостаточно грамотные? И не будет ли лучшим доказательством преемственности в архитектуре просвечивающий сквозь новые окна исторического фасада деловой интерьер современного офиса.
Решение, подсказанное конкретной ситуацией, созревает при творческом суммировании исходной информации с оценкой культурно - исторического статуса сооружения, функционального задания и профессионального такта проектировщиков.

Одним из характерных признаков современной строительной деятельности является реконструкция сложившейся застройки, особенно актуальная в городах, фокусирующих деловые интересы в центральных кварталах исторической застройки высокой плотности. Основное требование городских властей (в архитектурном аспекте) к арендаторам исторических зданий - их реставрация (реконструкция) в состояние, адекватное времени их сооружения. Идеалистичность этого требования очевидна, так как длительному времени существования здания сопутствовали многочисленные перестройки, перепланировки, перебивки декора и изменения окраски фасада, имеющие в ряде случаев не меньшую историческую ценность, чем стартовый вариант его архитектуры. Эта ситуация предоставляет возможности как для волевых действий, так и внимательного подбора такого решения, которое позволит вписать сооружение в стилистический комплекс городского ансамбля безотносительно сложившимся стереотипам реставрационных кодексов.
Произошел перелом в эстетической трактовке «новоделов» — благодаря ряду удачных архитектурных решений, в т. ч. реконструкции Павелецкого вокзала в Москве, где был использован и развит архитектурный код здания дореволюционной постройки.
Выяснение отношений с формальными параграфами реставрационных канонов имеет смысл для преодоления предпроектных препятствий в работе с объектами, имеющим статус памятника архитектуры. Приспособительные работы по таким объектам нередко наталкиваются на невозможность обеспечения современных комфортных условий в их интерьерах без радикальной перепланировки.

Светопрозрачные ограждающие конструкции предназначены для обеспечения необходимой естественной освещенности помещений и возможности визуального контакта с окружающей средой. К основным светопрозрачным ограждающим конструкциям гражданских зданий относятся:
окна и остекленные двери (входные и балконные),
витражи и витрины,
остекленные стены фасадов,
элементы остекления крыш (фонари и наклонные остекленные поверхности), ограждения зимних садов, торговых павильонов и др.
Конструкции светопрозрачных ограждений подвержены нагрузкам и воздействиям. К нагрузкам относятся все действия и причины, которые приводят к возникновению в конструктивном элементе внутренних напряжений и, соответственно, деформаций. К ним относятся прежде всего эксплуатационные нагрузки, такие как давление ветра, снеговая нагрузка и температурные напряжения, а также технологические нагрузки, возникающие при изготовлении, транспортировке и монтаже конструкций. Кроме этого необходимо учитывать косвенные напряжения, возникающие в герметичных стеклопакетах при перепаде давлений, температур и влажности.
Все воздействия имеют несиловую природу, и не приводят к возникновению в элементах конструкций напряженных состояний. Вместе с тем, они представляют из себя некоторую совокупность климатических факторов, оказывающих влияние на человека, находящегося в помещении. К ним относятся: перепады температур и влажности наружного и внутреннего воздуха, шум, естественное освещение от небосвода, солнечная радиация, обеспечивающая инсоляцию и дополнительный нагрев помещения, пыль и атмосферные осадки, водорастворимые химические примеси в атмосферной влаге. К воздействиям также можно отнести видимость — визуальную связь внутреннего и внешнего пространства.
Как несущие конструкции, светопрозрачные элементы ограждений должны обладать необходимой прочностью и жесткостью при действии всех описанных выше нагрузок.
Как ограждающие конструкции - обладать необходимыми теплозащитными, светотехническими, звукоизоляционными качествами, а также герметичностью при действии всех описанных выше воздействий. При этом понятие герметичности следует относить как к сопряжениям элементов непосредственно в пределах светопро-зрачной конструкции, так и к местам ее примыкания к непрозрачным участкам стен и покрытий.
Конструкции светопрозрачных ограждений должны быть технологичными, легко транспортируемыми и удобными в монтаже, иметь достаточную химическую стойкость и легко поддаваться очистке. Являясь выразительными элементами фасада и интерьера, окна должны обладать хорошими эстетическими качествами и долговечностью, а также быть удобными и доступными для обслуживания при эксплуатации.

По типу открывания окна подразделяются на поворотные, поворотно-откидные, откидные, распашные, раздвижные и глухие; по конструкции переплетов — на одинарные, спаренные, раздельные и раздельно-спаренные.
Кроме того, все светопрозрачные конструкции подразделяются по материалу используемых в них профилей.
Стандартная конструкция оконного блока включает стационарную контурную обвязку — коробку (в ряде источников — раму), подвижно закрепленные на ней элементы — переплеты (в зарубежной технической документации — створки), а также элементы остекления (обычно в виде стеклопакета) и фурнитуру. В зависимости от площади проема и действующей ветровой нагрузки, в конструкцию коробки (рамы) для обеспечения жесткости вводят промежуточные вертикальные элементы — импосты и горизонтальные — поперечины. Дополнительно в оконном блоке могут быть установлены устройства для вентиляции и различные защитные экраны.
Оконные и витражные светопрозрачные конструкции в зависимости от материала и типа сечения оконных коробок и створок относятся к той или иной системе оконных профилей. Под системой оконных профилей будем понимать совокупность профилей различного назначения, подразделяемых на основные и дополнительные и выпускаемых определенным производителем.
В качестве материала для изготовления оконных профилей в традиционных окнах, применявшихся в нашей стране до настоящего времени, использовалось дерево, в современных системах — поливинилхлорид (ПВХ), дерево, алюминий, стеклопластики, а также комбинированные системы — алюминий в сочетании с деревом и ПВХ в сочетании с алюминием. Геометрия и характеристики сечений могут изменяться в зависимости от производителей в отдельных деталях, однако при этом у всех фирм сохраняется единый общий принцип построения как отдельных профилей, так и системы в целом.

ПВХ-профили получают методом экструзии - непрерывного выдавливания размягченного материала через отверстие определенного сечения, определяемого типом фильеры (детали машины для формования химических волокон в виде колпачка или пластины) при температуре 80-120 °С.
Экструдер состоит из привода с двигателем и редуктором, а также цилиндра с находящимися внутри него шнеками и входной воронкой. Загружаемый через входную воронку материал перемешивается в зоне разогрева цилиндра при помощи двух шнеков до гомогенного расплава, который поступает на фильеру.
Расплавленная экструдируемая масса приобретает необходимую форму и размеры в фильере и вакуумном калибре, в котором происходит первоначальное охлаждение профиля.
На следующей стадии профиль поступает на участок вторичного охлаждения, где на него подается холодная вода. Далее расположен узел, который равномерно вытягивает профиль из участка охлаждения и подает его на участок маркировки, где также наклеивается защитная пленка. В конце линии установлена пила, отрезающая профиль необходимого размера, после чего он упаковывается в палеты.
При экструзии необходимо строго выдерживать режимы разогрева смеси и охлаждения профшя. Поскольку ПВХ-профиль имеет сложную пространственную структуру (см. раздел 2.2.2 и 2.2.3) с горизонтальными и вертикальными стенками различной толщины, неравномерный температурный режим приводит к искривлению профиля уже непосредственно на стадии экструзии.
Крупные производители ПВХ-профилей осуществляют выходной контроль геометрических размеров и массы погонного метра через каждый час. Профиль, имеющий отклонения выше допустимых технологическим регламентом, отправляется на вторичную переработку.
Поскольку при экструзии оконных профилей происходит тщательное гомогенное перемешивание всех составных частей рецептуры, то может быть получен материал, спектр свойств которого варьируется в самом широком диапазоне. Вместе с тем применение добавок не изменяет основополагающих свойств ПВХ как термопласта, являющихся определяющими при проектировании оконных конструкций.
Как видно из табл. 2.3., поливинилхлорид имеет очень высокий коэффициент температурного расширения, равный 80 х 10 ~6 [1/°С]. Для сравнения эта величина для стали и бетона составляет порядка 10 х 10~6 [1/°С], а для стекла 8.5 х 10 ~6 [1/°С]. Таким образом, ПВХ имеет коэффициент в 10раз больший по сравнению со стеклом и с материмом примыкающих к окну наружных стен.
Такое соотношение величин приводит к тому, что температурные деформации, а соответственно, и напряжения в профиле, остеклении и примыкающих к окну конструкциях, резко отличаются по величине. Эта особенность, в сочетании с низким модулем упругости ПВХ практически полностью определяет специфику монтажа и системы уплотнений металлопластиковых окон по сравнению с окнами из других материалов - дерева, алюминия и стеклопластика.

Независимо от производителя, по своей конструкции все ПВХ-системы образованы тонкостенными полыми профилями (как основными, так и дополнительными), имеющими несколько камер, заполненных воздухом. В зависимости от предъявляемых требований, могут использоваться основные профили с различным числом камер (как правило, трех-, четырех- или пятикамерные). При этом с увеличением числа камер растет значение термического сопротивления профиля, а также его жесткость. Толщина стенок профиля, в зависимости от расположения, составляет 1.5—3 мм.
Наиболее распространенные в настоящее время профили имеют три камеры (рис. 2.3) — основную камеру (поз. 1), дренажную камеру (в ряде источников — предкамеру) (поз. 2) и камеру для крепления фурнитуры (поз. 3). При этом трехкамерный профиль применяется далеко не всегда. Все крупные производители предлагают вариации профилей, различающиеся по количеству камер (см. рис. 2.3), что дает возможность проектировщику более гибко адаптироваться к конкретным решаемым задачам. Так, например, в профиль может быть добавлена дополнительная камера для повышения его термического сопротивления (рис. 2.3. б), или же, наоборот, одна из камер может быть ликвидирована в пользу более мощного армирования (рис. 2.3. в) для восприятия повышенных статических нагрузок.
Рама и створка могут иметь наружные поверхности, расположенные в одной плоскости или же смещенные друг относительно друга. При расположении рамы и створки вровень, в профиле появляются дополнительные камеры - предкамеры, что дает возможность устанавливать остекление большей толщины. Такие конструкции называются одноплоскостными (рис. 2.3.г).
Рассмотрим назначение каждой камеры на примере комбинации рамы и створки (рис. 2.3).
Основная камера служит для установки усилительного вкладыша (армирующего профиля—в дальнейшем - армирования). Сечение усилительного вкладыша и толщину стенок принимают на основании статического расчета профиля на действие ветровых нагрузок, при этом принимая во внимание возможность температурных деформаций. Армирующие вкладыши, как правило, выполняются из оцинкованной стали, реже - из алюминия и стеклопластика, и предохраняют профили от избыточных прогибов, которые могут иметь место вследствие низкого значения модуля упругости ПВХ(см. Табл. 2.1). Ветровая нагрузка на армирующий вкладыш передается через горизонтальные ребра жесткости в дренажной камере, а также через саморезы, посредством которых осуществляется крепление армирования к профилю. Таким образом осуществляется совместная работа ПВХ и стали в оконном профиле.
За счет наличия армирующего вкладыша, окна из ПВХ получили свое второе название — металлотастиковые окна.
Геометрия основной камеры профиля створки предусматривает наличие так называемого «европаза» (поз .6, рис. 2.3), предназначенного для установки основных элементов фурнитуры (главного механизма с закрепленной в нем оконной ручкой; кронштейнов, обеспечивающих поворотное или поворотно-откидное открывание створки и др.).

Дренажная камера (в ряде источников - предкамера) оконного профиля предназначена для отвода наружу воды, проникающей через уплотнение при сильном дожде и ветре. С этой целью в раме и створке делается наклонный фальц, имеющий наклон к наружному краю, или специальная выемка (поз. 15), куда стекает вода, попадая затем в дренажные отверстия (см. рис. 2.4), вырезаемые в нескольких точках внизу окна по длине рамы и створки в дренажной камере. В наклонный фальц с определенным шагом устанавливаются выравнивающие прокладки (поз. 12) (в распространенной терминологии - мосты), предназначенные для монтажа стеклопакета. Правила установки опорных подкладок описаны в главе 3.
Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости, по всему контуру рамы и створки устанавливаются пористые уплотнения*. В зависимости от профильной системы, окно может иметь один, два или три контура уплотнения. В зависимости от расположения в оконном профиле оконные уплотнения могут быть классифицированы как наружное, внутреннее и среднее.
Профильные системы со средним уплотнением имеют определенную специфику с точки зрения изготовления глухих окон, а именно: срезание упорного элемента (поз. 2, рис. 2.7), для того, чтобы в рамный профиль вставить стеклопакет. В некоторых системах (например, в системе PLAFEN), упорный элемент для среднего уплотнения предусматривается в съемном варианте.
• Оконные уплотнения изготавливаются, как правило, из материала, обозначаемого аббревиатурой ЭПТК (этилен-пропилен-термополимер-каучук). Международное обозначение - EPDM. ЭПТК-EPDM обладает значительной долговечностью, устойчивостью по отношению к атмосферным воздействиям, высокой прочностью на растяжение (8.3 х 106 Н/м2) и эластичностью (удлинение при разрыве - 400%). При этом его эластичность сохраняется в интервале температур от -50"С до ~120 °С. Будучи устойчивым к воздействию кислот и щелочей, ЭПТК-EPDM имеет низкую сопротивляемость по отношению к минеральным маслам и жирам; набухает в таких растворителях, как бензин и углеводороды. При этом процесс набухания носит частично обратимый характер.
Внутреннее уплотнение прижимается к стеклу профилем штапика (поз. 8, рис. 2.3), для которого в профилях рамы и створки предусмотрен специальный паз. Большинство уплотнений изготавливаются отдельно и устанавливаются в штапик непосредственно в процессе изготовления окна. Существуют также штапики, выпускающиеся с так называемым коэкструдированным (экструдируемым вместе с профилем штапика)уплотнением (поз. III', рис. 2.3), которое составляет со штапиком неразрывное целое.
Системы уплотнения и водоотвода из профиля неразрывно связаны между собой и оказывают гораздо большее влияние на теплозащитные свойства оконного профиля и оконного блока в целом, чем количество камер.

Поскольку после сварки окна его дренажная камера образует замкнутую по периметру полость, считается, что вода, попавшая в водоотводной фальц внизу рамы или створки, будет эффективно отводиться только при условии устройства отверстий для компенсации ветрового давления в верхней части как рамного, так и створочного профиля. Внутри наружной камеры в этом случае будет создаваться давление, равное атмосферному, и свободное вытекание воды не будет затруднено.
Согласно ГОСТ 30674-99, отверстия для компенсации ветрового давления должны иметь диаметр не менее 6 мм (альтернатива - отверстия размером 5x10 мм). Количество отверстий: при длине профиля до 1000 мм - 2 шт, более 1000 мм - 3 шт. Допускается также удаление наружного уплотнения на участках длиной 30 мм в верхнем профиле рамы.
С точки зрения проектирования водоотвода, существуют разногласия между ГОСТ 30674-99 и техническими рекомендациями крупных производителей профильных систем. Так, рекомендации ГОСТ практически полностью совпадают с данными технических условий немецкой фирмы KOMMERLING за исключением размера дренажных отверстий (у KOMMERLING - 5 х 12 мм для рам и створок). Турецкая фирма PIMAPEN рекомендует выполнять водосливные отверстия размером 5 х 34 мм; при этом смещение между отверстиями в стенках профиля должно составлять 100 мм (расстояние, вдвое превышающее рекомендуемое российским ГОСТом). Согласно рекомендациям концерна VEKA, дренажные отверстия должны иметь размер 6x30 мм при смещении в стенках профиля, равном 100 мм. При этом два отверстия выполняются при длине профиля до 1300 мм, и три - при длине профиля свыше 1300 мм. У PIMAPEN эта контрольная величина составляет 1200 мм (при 1000 мм в российских нормах).
В любой оконной системе предусматривается отвод воды как вниз, так и вбок через профиль рамы (рис. 2.3, поз. 10). При организации водоотвода вбок дренажные отверстия закрываются снаружи специальными защитными колпачками.Таким образом, технические рекомендации VEKA и PIMAPEN допускают втрое большую площадь самого отверстия по сравнению с требованиями российских норм, однако при этом в 1,5 раза ограничивают количество отверстий на единицу длины окна.
Схема расположения и правила устройства водосливных (дренажных) отверстий и отверстий для компенсации ветрового давления приведена на рис. 2.5. В соответствии с техническими рекомендациями VEKA, в нижней горизонтальной области сверлятся 2 канавки размером 6x30 мм. Если ширина по фальцу превышает 1300 мм, сверлятся 3 канавки размером 6x30 мм. Для окон с ложным импостом с шириной по фальцу от 1300 мм сверлятся 4 канавки размером 6x30 мм на одинаковом расстоянии друг от друга.

В качестве примера, иллюстрирующего влияние дренажных отверстий на температурный режим краевой зоны стеклопакета, приведем результаты обследования двух окон, установленных на 2-ом этаже 12-ти этажного жилого дома.
Обследованные оконные блоки имели габаритную ширину 1770 мм и высоту 1430 мм. Состояли из глухой части, размером 1170 х 1430 мм, и открывающейся части, размером 600 х 1430 мм. Окна были изготовлены из профиля «INTERTEC — S» с тремя контурами уплотнения, как показано на рис. 2.7.
Из рисунка хорошо видно, что характерной особенностью рамного профиля рамного профиля обследованных окон является малая толщина дренажной камеры (поз. 1). В данном случае она составляет всего 8 мм, в то время как в большинстве других профильных систем этот размер, как правило, превышает 11—12 мм (см. рис. 2.2).
Нетрудно заметить, что чем меньше толщина дренажной камеры профиля, тем сложнее технологически выполнить смещение дренажных отверстий, требуемое нормативными документами. В обследованных окнах имелось четыре сквозных дренажных отверстия, при этом три из них приходились на глухую часть, длиной 1170мм.
Поскольку окна выходили на летное поле, сочетание низких температур с ветром вызывало запотевание стеклопакета на глухом остеклении уже в октябре при температуре наружного воздуха, равной -3 °С. Интересно отметить, что в открывающейся части с длиной профиля 600 мм и одним сквозным дренажным отверстием выпадение конденсата начиналось при температуре, близкой к -7 °С. При этом профиль створки системы «INTERTEC — S» имеет ширину дренажной камеры, равную 20 мм.Для анализа результатов натурных наблюдений было проведено численное моделирование процессов теплопередачи в профиле рамы (см. рис. 2.7), с установленным стеклопакетом (глухое остекление) для двух случаев:
1. Дренажные отверстия закрыты. Инфильтрация холодного воздуха внутрь профиля отсутствует.
2. Дренажные отверстия открыты.
Температура воздуха внутри помещения t в в обоих случаях принималась равной + 20 °с.Как показали результаты моделирования, в случае закрытых отверстий, температура на поверхности стекла, обращенной в помещение, в месте примыкания внутреннего контура уплотнения составила t, = + 13 °С при температуре наружного воздуха, равной t в = -32 °С. На высоте 3 см от контура внутреннего уплотнения температура стекла равна 12 = + 15 °С.
При попадании в дренажные отверстия холодного воздуха с улицы, уже при его температуре, равной t д = —10 °С, температура на поверхности стекла, обращенной в помещение, в месте примыкания внутреннего контура уплотнения падала до t j = — 2.7 "С, а на высоте 3 см от контура внутреннего уплотнения температура стекла равнялась всего лишь t г = + 3.8 °С.
Таким образом, расположение дренажных отверстий оказывает определяющее влияние на явления, связанные с промерзанием краевой зоны стеклопакета, продувания холодного воздуха через уплотнения и появления наледи в водоотводном фальце как створки, так и рамы. При этом наиболее уязвимым с точки зрения всех перечисленных дефектов является глухое остекление.
Очевидно, что водоотвод из ПВХ-профиля жизненно необходим, поскольку в результате существенной разницы в величине коэффициента температурного расширения профиля и стекла, а также относительно невысокой долговечности (2-3 года) ЭПДМ-уплот-нителей, разуплотнение окна в той или иной степени в процессе эксплуатации неизбежно. Появившихся в результате этих явлений неплотностей будет достаточно для попадания атмосферной влаги в профиль при сильном дожде или в результате оттаивания снега при обильном снегопаде. Аналогично неизбежно и проникновение внутрь профиля теплого воздуха со стороны помещения. При отсутствии водоотвода на водоотводном фальце под стеклопакетом будет накапливаться лед, что в конце концов приведет к растрескиванию стеклопакета и профиля.

Выше были рассмотрены конструктивные решения и принцип построения оконных профильных систем из ПВХ. При этом описанные характеристики, отражающие фундаментальные основополагающие принципы, далеко не исчерпывают всех возможностей, которыми располагают архитекторы и инженеры-проектировщики, закладывая окна из ПВХ в проектных решениях. Вместе с тем, как и для любого строительного изделия, у металлопластикового окна существуют функциональные ограничения, накладываемые технологическими особенностями его изготовления.
Как показывает опыт применения окон из ПВХ, как у архитекторов, так и у инженеров-строителей возникают многочисленные проблемные ситуации, вызванные незнанием особенностей технологического процесса.
Поскольку при нормальной организации производства архитектор и проектировщик выступают непосредственно в качестве постановщика задачи производителю, имеет смысл рассмотреть основные технологические операции производства окон с по-ливинилхлоридными переплетами, отличающие их от более знакомых в нашей стране окон из дерева и алюминия.
При этом с точки зрения архитектурного проектирования интересны прежде всего такие технологические возможности как цветовое решение, возможности формообразования, ограничения по максимальным размерам.Диаграмма наглядно иллюстрирует возможности ПВХ-профилей с точки зрения изготовления окон как прямоугольной формы, так и имеющих скосы под тупыми и острыми углами, а также различные закругленные формы. Следует отметить, что из всех оконных материалов ПВХ представляет наибольшие возможности гибки с различными радиусами кривизны.
Технологическая цепочка изготовления стандартного окна включает в себя последовательное выполнение следующих операций:
1) доставка, разгрузка и складирование профиля;
2) нарезка профиля на заготовки;
3) нарезка стального усилителя;
4) вставка и крепление стальных усилителей;
5) сверление и фрезерование отверстий для водоотлива, вентиляции и фурнитуры;
6) сваривание углов рамы и створки;
7) механическое присоединение вертикальных и горизонтальных импостов; зачистка углов;
9) монтаж фурнитуры;
10) вставка уплотнителей по контуру окна;
11) вставка стеклопакетов (остекление);
12) функциональный контроль, проверка комплектации и промежуточное складирование готовых окон;
13) окончательный выходной контроль качества, отгрузка и доставка потребителю.