SZKLANO-ALUMINIOWE OBUDOWY BALKONÓW I LOGGII

Stosowanie szklanych obudów balkonów i loggii staje się coraz częściej spotykaną praktyką, szczególnie w budynkach wielorodzinnych, gdyż pozwala to na wydłużenie czasu ich użytkowania, nawet przez cały rok. Z tego powodu balkon lub loggia staje się dodatkowym pomieszczeniem użytkowym. Szklana obudowa chroni je przed działaniem zewnętrznych czynników atmosferycznych, podnosząc jednocześnie komfort mieszkania poprzez zwiększenie bezpieczeństwa oraz izolacyjności akustycznej i wodoszczelności.

Producenci stosowanych w tym zakresie różnego typu obudów, głównie szklano-aluminiowych, podkreślają, że stanowią one estetyczne przeżroczyste osłony, nie kolidujące i nie ingerujące w architekturę budynku, nie zakłócające jednocześnie widoku przy zamkniętych segmentach. Ponadto wymieniają dodatkowe zalety jak: skuteczna osłona przed deszczem i śniegiem, wiatrem i kurzem, zwiększenie ochrony utrudniającej włamanie i uniemożliwiającej przedostawanie się ptaków, a także w przypadku zamkniętych segmentów – zabezpieczenie przed możliwością wypadnięcia małych dzieci.

Rys. 1. Schemat przykładowej obudowy loggii z segmentami z pełnych ram

Obudowy balkonów i loggii są produkowane w formie zestawów, składających się głównie z segmentów oszklonych szybami, prowadnic, listew zamykających (krańcowych), systemu jezdnego oraz akcesorii.

Budowa i zasada działania

Charakterystycznymi elementami szklano-aluminiowej obudowy balkonów i loggii są segmenty oraz prowadnice i system jezdny.
Wyróżnia się dwa podstawowe typy segmentów:

• składające się z pełnej ramy, w której osadzona jest szyba,
• wykonana z poziomych aluminiowych kształtowników, obejmujących szybę od góry i z dołu.

Prezentowane obudowy mogą być wyposażone w:

• prowadnice jednotorowe,
• prowadnice wielotorowe (przeważnie dwu- lub trzytorowe).

Rys. 2. Przekroje przykładowej obudowy loggii z segmentami z pełnych ram

Segmenty z pełną ramą

Segmenty tego typu są zainstalowane w ramie (ościeżnicy) wykonanej z aluminiowych kształtowników, przy czym poziome kształtowniki (zarówno dolny jak i górny) stanowią jednocześnie prowadnice. Kształtowniki ram segmentów w narożach oraz prowadnice ze słupkami są połączone za pomocą stosownych akcesoriów, metodą zgniatania lub skręcania. W dolnym poziomym kształtowniku ramy segmentu, przeważnie przy narożu, są umieszczane rolki, umożliwiające przesuwanie segmentu wzdłuż prowadnicy.
Szklano-aluminiowe obudowy balkonów i loggii, charakteryzujące się segmentami przesuwnymi z pełnymi ramami, mogą być oszklone w następujący sposób:

• pojedynczymi szybami typu float lub wykonanymi ze szkła bezpiecznego hartowanego, grubości od 4 do 10 mm,
• bezpiecznym szkłem warstwowym, grubości od 6,5 do 10,5 mm,
• szybami zespolonymi.

Szyby są zazwyczaj mocowane i uszczelniane przy użyciu listew przyszybowych wykonanych z aluminiowych kształtowników oraz osadczych uszczelek z kauczuku syntetycznego EPDM lub z elastomeru termoplastycznego TPE. Na obwodzie segmentu osadza się uszczelki szczotkowe wykonane z polipropylenu, a pionowe połączenia segmentów są doszczelniane przy pomocy uszczelek z kauczuku EPDM.
Przykładową obudowę loggii z segmentami wykonanymi z pełnej ramy i trójtorową prowadnicą przedstawiono na rys. 1 i 2 (wg katalogu firmy Yawal).

Rys. 3. Schemat przykładowej obudwy balkonu z segmentami, których szyby osadzone są w poziomych kształtownikach. 1. segment obrotowy, 2. segment przesuwno-obrotowy, 3. segment boczny obrotowy, 4. poziome kształtowniki

Segmenty z szybami z poziomym osadzeniem

Najczęściej występującą grupą szklano-aluminiowych obudów są wyroby wyposażone w segmenty, w których szyby osadza się tylko w poziomych (górnych i dolnych) kształtownikach. Obudowy tego typu mają z zasady prowadnice jednotorowe i zawierają przesuwno-obrotowe i obrotowe segmenty szklone pojedynczymi szybami bezpiecznymi, wykonanymi ze szkła hartowanego minimalnej grubości 6 mm.
Segmenty są zawieszane na prowadnicach, z których dolna jest mocowana do posadzki lub balustrady, a górna do spodu płyty balkonowej, sufitu lub konstrukcji zadaszenia. Skrajne segmenty się nie przesuwają a tylko obracają do wnętrza, natomiast pozostałe mogą być przesuwane w lewo lub w prawo, oraz przez obrót otwierane do wewnątrz. Umożliwia to składanie całej przeszklonej powierzchni w pakiet usytuowany od strony wewnętrznej balkonu lub loggii.
Przesuwanie segmentów jest możliwe dzięki rolkom wchodzącym w skład systemu jezdnego, łączącego segmenty z prowadnicami. Do zabezpieczenia połączenia segmentów z górną lub dolną prowadnicą oraz do uszczelnienia pionowych krawędzi segmentów stosuje się uszczelki.
Przykładową obudowę balkonów, składającą się z segmentów z oszkleniem osadzonym w poziomych kształtownikach, przedstawiono na rys. 3 i 4 (wg katalogu firmy Copal), natomiast na rys. 5 pokazano przykładową zabudowę z mocowaniem do balustrady (wg katalogu firmy Balumet).

Rys. 4. przekrój przykładowego segmentu z szybą osadoną w poziomych kształtownikach wraz z prowadnicami. 1. mechanizm rolkowy, 2. prowadnica górna, 3. rolka podtrzymująca, 4. listwa zamykająca, 5. kształtownik mocujący szybę, 6. szyba, 7. prowadnica dolna, 8. uszczelka

Zaprezentowane powyżej zestawy elementów, zarówno z segmentami z pełną ramą jak i z szybami z poziomym osadzeniem, pozwalają na wykonanie szklano-aluminiowych obudów balkonów i loggii o wysokości od 500 do 3000 mm, z segmentami o szerokości od 250 do 800 mm (szyby mocowane w poziomych kształtownikach). W przypadku segmentów z pełnymi ramami, ich szerokość można zwiększyć do 1300 mm. Dodać należy, że są to wymiary wynikające z zapisów w katalogach wymienionych w publikacji firm, przy czym wymiary obudowy głównie zależą od grubości oszklenia.

Rys. 5. Przykładowy sposób mocowania obudowy balkonu do balustrady. 1. prowadnica górna, 2. rolka mechanizmu jezdnego, 3. poziomy kształtownik mocujący szybę, 4. szyba, 5. prowadnica dolna, 6. poręcz balustrady, 7. balustrada, 8. płyta balkonowa, 9. posadzka

Zakres stosowania

Zestawy szklano-aluminiowych elementów są przeznaczone głównie do wykonywania następujących obudów:

• balkonów, tarasów i loggii na kondygnacjach położonych na wysokości do 25 m włącznie nad poziomem terenu,
• loggii na kondygnacjach położonych na wysokości do 55 m włącznie nad poziomem terenu, przy czym loggie położone powyżej 25 m powinny mieć pełne balustrady, w budynkach jedno- i wielorodzinnych, zamieszkania zbiorowego oraz użyteczności publicznej.

Powyższe ograniczenia w wysokości stosowania wynikają z zapisów zawartych w § 303 rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z póżniejszymi zmianami).
Szklano-aluminiowe obudowy balkonów i loggii powinny być stosowane na podstawie projektów technicznych, opracowanych dla określonych obiektów, z uwzględnieniem obowiązujących norm oraz przepisów techniczno-budowlanych, szczególnie wynikających z powyżej przedstawionego rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r.
Szczególnie istotnym zagadnieniem są cechy wytrzymałościowe,, które powinny być ustalane na podstawie obliczeń statycznych, uwzględniających obciążenie wiatrem według norm:
PN-B-02011:1977/AZ1:2009 „Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie wiatrem”
Lub
PN-EN 1991-1-4:2008 „Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne.
Oddziaływania wiatru”.
Na podstawie badań odporności na obciążenie wiatrem (co przedstawiono w dalszej części publikacji) i/lub obliczeń przeprowadzonych według powyżej podanych norm, producent powinien podawać dopuszczalne charakterystyczne obciążenie wiatrem poszczególnych segmentów o danej grubości szkła oraz wysokości i szerokości. Parametry te są zazwyczaj przedstawione w krajowych Aprobatach Technicznych, udzielanych na szklano-aluminiowe obudowy balkonów i loggii przez Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie.
Dodać jeszcze można, że w normie PN-B-02011:1977/AZ1:2009 podane są wartości charakterystyczne ciśnienia prędkości wiatru qk, odniesione do poszczególnych stref wiatru, których w Polsce wyróżnia się trzy (I, II, III).
Przy stosowaniu obudów balkonów i loggii brać należy również pod uwagę ich odporność na korozję, w odniesieniu do kategorii korozyjności atmosfery środowiska, w jakiej usytuowany jest budynek. Ogólnie przyjmuje się, że wyroby te powinny spełniać wymagania przewidziane dla środowisk o kategorii korozyjności atmosfery co najmniej C1, C2 lub C3, określonych w normie PN-EN ISO 12944-2:2001 „Farby i lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 2: Klasyfikacja środowisk”.

Wymagania

Zagadnienia ogólne

Wymagania odnoszące się do szklano-aluminiowych obudów balkonów i loggii ustalić można, biorąc pod uwagę wymagania przedstawione w dotychczas udzielonych przez Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie krajowych Aprobatach Technicznych na te wyroby. Problematykę wymagań można pogrupować w następujący sposób:

• wymagania dotyczące materiałów,
• wymagania odnoszące się do konstrukcji i wymiarów,
• wymagania w zakresie właściwości technicznych.

Materiały

​
Podstawowym materiałem, z którego wykonuje się główne elementy obudów jak segmenty i prowadnice, są kształtowniki aluminiowe, które powinny być wykonywane ze stopów aluminium, zgodnych z normą PN-EN 573-3:2010 „Aluminium i stopy aluminium. Skład chemiczny i rodzaje wyrobów przerobionych plastycznie. Część 3: Skład chemiczny”. Ponadto kształtowniki powinny spełniać wymagania określone w normie PN-EN 12020-1:2010 „ Aluminium i stopy aluminium. Kształtowniki precyzyjnie wyciskane ze stopów EN AW-6060 i EN AW-6063. Część 1: Warunki techniczne kontroli i dostawy”, a odchyłki wymiarowe powinny być zgodne z zawartymi w normie PN-EN 12020-2:2010 „Aluminium i stopy aluminium. Kształtowniki precyzyjnie wyciskane ze stopów EN AW-6060 i EN AW-6063. Część 2: Dopuszczalne odchyłki wymiarów i kształtu”.
Powierzchnie kształtowników powinny być zabezpieczone przed korozją tlenkowymi powłokami anodowymi lub lakierowymi proszkowymi.
Powłoki tlenkowe powinny mieć grubość nie mniejszą niż 20 μm i charakteryzować się wyglądem zgodnym z wymaganiami normy PN-EN ISO 7599:2010 „Utlenianie anodowe aluminium i jego stopów. Specyfikacje ogólne anodowych powłok tlenkowych na aluminium”.
Ponadto powłoki te powinny mieć odporność na działanie:

• mgły solnej, która po 1000 godz. działania nie powinna spowodować żadnych zmian w stanie powłoki,
• cieczy w postaci wodnego roztworu NaCl z dodatkiem nadtlenku wodoru i kwasu octowego, która nie powinna spowodować zmiany powłoki po sześciu dniach zanurzenia w niej próbek kształtowników.

Lakierowe powłoki proszkowe powinny mieć grubość nie mniejszą niż 60 μm oraz charakteryzować się następującymi cechami (zgodnymi ze stosownymi normami):

• twardość ołówkowa - nie mniejsza niż HB,
• odporność na odrywanie od podłoża - nie mniejsza niż 0.

Powłoki proszkowe powinny także mieć odporność na działanie (zgodnie ze stosownymi normami):

• mgły solnej – przez okres 1000 godz.,
• niektórych cieczy jak np. woda destylowana o temperaturze 20 °C (przez 1000 godz.), roztwory 0,1 % NaOH i 3 % NaCl (przez 720 godz.) lub 0,1 % HCl i H2SO4 oraz 1 % NH4 (przez 500 godz.), które nie powinny powodować zmian stanu powłoki po określonym czasie badania.

Drugim podstawowym elementem prezentowanych obudów balkonów i loggii są oszklenia, które zazwyczaj wykonuje się z:

• szkła pojedynczego typu float grubości od 4 do 10 mm, spełniającego wymagania normy PN-EN 572-2:2009 „Szkło w budownictwie. Podstawowe wyroby ze szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego. Część 2: szkło float”,
• szkła bezpiecznego hartowanego grubości od 6 do 10 mm (szyby pojedyncze), spełniającego wymagania normy PN-EN 12150-2:2006 „szkło w budownictwie. Termicznie hartowane bezpieczne szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Część 2: Ocena zgodności wyrobu z normą”.

Dodać można, że stosowane są także oszklenia wykonane z bezpiecznego szkła warstwowego jak również z szyb zespolonych.

Konstrukcja i wymiary segmentów

Podstawowe elementy szklano-aluminiowych obudów balkonów i loggii, do których zaliczyć należy segmenty składające się z poziomych i pionowych lub tylko samych poziomych aluminiowych kształtowników oraz zainstalowane w nich tafle szyb, powinny być wykonane z materiałów spełniających przedstawione powyżej wymagania.
Ważną rolę w prezentowanych obudowach spełniają także uszczelki (osadcze, szczotkowe lub doszczelniające) wykonywane z PVC, kauczuku syntetycznego EPDM, elastomeru termoplastycznego TPE lub z poliamidu. Uszczelki powinny spełniać wymagania poszczególnych norm materiałowych oraz normy PN-EN 12365-1:2006 „Okucia budowlane. Uszczelki i taśmy uszczelniające do drzwi, okien, żaluzji i ścian osłonowych. Część 1: Wymagania eksploatacyjne i klasyfikacja”.
Dodać należy, że w skład segmentów wchodzą jeszcze inne materiały, jak elementy złączne, akcesoria itp., które powinny być zgodne z dotyczącymi ich stosownymi normami.
Standardowe wymiary elementów wchodzących w skład obudów balkonów i loggii, a w szczególności maksymalne wymiary segmentów, powinny być zgodne z dokumentacją opracowaną przez producenta oraz obliczeniami wykonanymi według norm podanych w „Zakresie stosowania” niniejszej publikacji. Odchyłki wymiarowe powinny być zgodne z zapisami normy PN-EN 22768-1:1999 „Tolerancje ogólne. Tolerancje wymiarów liniowych i kątowych bez indywidualnych oznaczeń tolerancji”, przewidzianymi dla klasy tolerancji „m” (średniodokładnej).

Właściwości techniczne

Odporność na obciążenie wiatrem

Jest to właściwość mająca podstawowy wpływ na maksymalne wymiary segmentów. Naprężenia tafli szklanych przy zginaniu, wynikające z działania obciążeń charakterystycznych wiatrem nie powinny być większe niż 50 MPa. Ugięcie segmentów, zarówno stałych jak i przesuwnych, pod obciążeniem wiatrem według już wymienionych norm PN-B-02011:1977/AZ1:2009 lub PN-EN 1991-1-4:2008 nie powinno być większe niż:

• L/100 – w przypadku szyb pojedynczych lub ze szkła warstwowego,
• L/300 – w przypadku szyb zespolonych,

gdzie L równe jest wysokości segmentu.

Odporność na uderzenie ciałem miękkim i ciężkim

W tym zakresie, odporność obudowy balkonów i loggii powinna spełniać wymagania przewidziane co najmniej dla klasy 1 według normy PN-EN 13049:2004 „Okna. Uderzenie ciałem miękkim i ciężkim. Metoda badania, wymagania dotyczące bezpieczeństwa i klasyfikacja”. Wyjaśnić można, że dla tej klasy wysokość spadania (poziom uderzenia) wynosi 200 mm.

Prawidłowość działania

Segmenty obudów powinny przesuwać się bez zacięć i zahamowań w ruchu. Uszczelki powinny przylegać do odpowiednich powierzchni na całej swej długości, zgodnie z założeniami konstrukcyjnymi. Maksymalna siła potrzebna do przemieszczania pojedynczego segmentu nie powinna być większa niż 20 N – przed badaniem i niż 28 N – po wielokrotnym otwieraniu i zamykaniu.

Siła potrzebna do otwarcia/zamknięcia segmentu

Siła potrzebna do przeprowadzenia tych czynności nie powinna być większa niż 40 N.

Wpływ wielokrotnego otwierania/zamykania segmentu na trwałość i funkcjonalność

Segmenty przesuwne, po wykonaniu 5000 cykli otwierania i zamykania, nie powinny wykazywać żadnych uszkodzeń i nieprawidłowości w działaniu. Powinny również poruszać się bez zacięć i zahamowań w ruchu, a uszczelki powinny stosownie przylegać.

Wodoszczelność

Szklano-aluminiowe obudowy balkonów i loggii, jeżeli producent deklaruje taką ich właściwość, powinny spełniać wymagania stosownej klasy wodoszczelności, określonych w normie PN-EN 12208:2001 „Okna i drzwi. Wodoszczelność. Klasyfikacja” .Parametry wodoszczelności są ustalane na podstawie wyników przeprowadzonych badań.

Izolacyjność akustyczna

Producent obudowy może także deklarować podwyższenie izolacyjności akustycznej właściwej ściany zewnętrznej z oknem i drzwiami balkonowymi, zgodnie z wymaganiami obowiązującej normy PN-B-02151-3:1999 „Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania”.
Dotyczy to zasadniczo przypadku obudowy z segmentami oszklonymi co najmniej szybą warstwową, którą zainstalowano w loggii, mającej część nieprzezroczystą balustrady wypełnioną styropianem minimalnej grubości 20 mm. Ponadto ściany boczne loggii powinny mieć stosowną izolacyjność.

Badania

Najważniejszym badaniem, którego wyniki są podstawą do ustalenia zakresu stosowania konkretnego rozwiązania konstrukcyjnego szklano-aluminiowej obudowy balkonów i loggii, jest sprawdzenie odporności na obciążenie wiatrem. Jest ono przeprowadzane w komorze służącej do badań szczelności okien i drzwi, a polega na oddziaływaniu na zewnętrzną powierzchnię wyrobu obciążeniem równomiernie rozłożonym i prostopadłym do jego płaszczyzny. Wywierane obciążenie symuluje występujące w rzeczywistości parcie wiatru (nadciśnienie) lub ssanie wiatru (podciśnienie). W czasie badania rejestruje się przemieszczenia elementów wyrobu i na ich podstawie określone zostają ugięcia w środku wysokości tafli szkła.
Sposób aplikowania obciążeń oraz rozmieszczenie punktów pomiarowych na badanym elemencie powinny być zgodne z zasadami wynikającymi z normy PN-EN 12211:2001 „Okna i drzwi. Odporność na obciążenie wiatrem. Metoda badania”. Dodać należy, że badanie przeprowadza się na środkowym segmencie próbki badawczej, składającej się z trzech segmentów.
Wyniki badania przedstawiają ugięcia określone na podstawie zarejestrowanych przemieszczeń. W oparciu o te wyniki można dokonać obliczeń maksymalnej strzałki ugięcia, traktując segment obudowy jako belkę zginaną swobodnie podpartą poddaną odciążeniu ciągłemu. Następnie, przy założeniu dopuszczalnej wartości ugięcia odniesionej do wysokości segmentu fmax/L = 1/100 (szyby pojedyncze) lub fmax/L = 1/300 (szyby zespolone), określić można dopuszczalną wartość obciążenia (różnicy ciśnień) dla poszczególnych wysokości segmentu.
Pozostałe wymienione powyżej badania szklano-aluminiowych obudów balkonów i loggii, dotyczące sprawdzenia odporności na uderzenie ciałem miękkim i ciężkim, prawidłowości działania segmentu, siły potrzebnej do otwarcia/zamknięcia segmentu itd., przeprowadza się typowymi metodami stosowanymi w badaniu okien.

inż. Zbigniew Czajka
OKNO nr 1/2014

Literatura :
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r.
Polskie i Europejskie Normy
Krajowe Aprobaty Techniczne
Katalogi wyrobów firm: Balumet, Copal, Yawal