Безопасное остекление во время стихийных бедствий



Человеческое сообщество, несмотря на декларируемое могущество, в действительности не может управлять такими природными явлениями как ураганы, тайфуны, торнадо, цунами и землетрясения. В последние годы мы наблюдаем значительный рост количества природных катаклизмов по всему миру. В связи с этим влияние на человечество таких природных явлений как ураганы, тайфуны, торнадо, цунами и землетрясения прогнозируемо будет усиливаться. Кроме того, человечество само создает форс-мажорные условия в виде локальных военных действий, террористических актов и техногенных катастроф, а также вандализма в результате криминогенных воздействий на собственность.

Ситуация вмире. Анализ Insurance Information Institute (США), свидетельствует, что в 2017г. в США 4,5 млн. зданий находились в зоне риска возникновения природных пожаров. Отмечается, что за последние 10 лет потери от пожаров в США составили 5,1 млрд. USD. За период с 2000 по 2012г. общее количество землетрясений в мире составило примерно 300 тыс. При этом произошло 1,8 тыс. землетрясений силой более 6 баллов. Что касается преступлений против собственности, то в глобальном измерении ежегодно поступает около 100 млн. сообщений. По итогам за 2017г. в мире было оплачено страховых случаев от природных катастроф в размере 136,4 млрд. USD, искусственных катастроф — 6,2 млрд. USD, от землетрясений и цунами — 1,6 млрд. USD [1].

Естественно, что в результате таких стихий жилые, офисные и производственные здания подвергаются воздействию экстремальных силовых нагрузок. Одним из наиболее слабых мест зданий являются оконные системы. Архитектурное остекление одним из первых подвергается разрушению и несёт угрозу травм даже в случаях незначительных природных воздействий, когда остальные элементы сохраняют свою целостность и не представляют угрозы для жизни и здоровья человека. Поэтому они должны разрабатываться таким образом, чтобы минимизировать опасные воздействия разрушенного, летящего стекла на людей в результате силового воздействия. Конструкции оконных систем должны учитывать характеристики стекла, соединение стекла с рамой и закрепление рамы в конструкции здания. Генеральной Сервисной Администрацией США (General Services Administration, GSA) были разработаны стандарты PBS-PQ100.1 и GSA‐TS01:2003. Оба документа устанавливают шесть уровней защиты остекления, которые регламентируют радиус разлета фрагментов стекла. При этом дальность разлета осколков устанавливается от нулевого (окно целое) до 10 футов (3,0 м) [2–4].

Одним из наиболее опасных для людей результатом силового разрушения стекла окна является образование большого количества различного размера осколков. Их площадь поражения зависит от геометрических характеристик остекления и силового давления. Для минимизации поражения людей осколками оконных стекол последние рекомендуется покрывать специальными полимерными плёнками для удерживания фрагментов.

В литературе используются следующие типовые названия для защитных пленок: пленка для удерживания фрагментов (fragment retention film); антитеррористическая пленка (anti-terrorism film); взрывостойкая пленка (blast-resistant film); защитная пленка (safety film); пленка безопасности (security film); пленка безопасности и защиты (safety and security film); взрывостойкая пленка (blast curtain film) и ударостойкая пленка (shatter-resistant film) [3].

Ударостойкие оконные пленки США (Shatter-resistant window film, SRWF) используется для защиты стеклянных систем в зданиях или транспортных средствах от разрушения и нанесения вреда людям в случае взрывов, выстрелов или других вторжений. Они обеспечивают безопасность в инфраструктуре с высокой стоимостью: аэропорты, вокзалы, государственные учреждения и посольства, музеи, банки, ювелирные магазины и т. п.

Применение (Shatter-resistant window film, SRWF) в остеклении архитектурных сооружений приведёт к значительному сокращению травматизма во время природных явлений во время которых происходит разрушение стекла. Благодаря своим физико-техническим характеристикам (Shatter-resistant window film, SRWF) способна удерживать на себе разрушенное стекло независимо от его толщины.

Типичная ударостойкая оконная пленка (УСОП) представляет собой композиционную систему, смонтированную на поверхности оконного стекла (табл. 1). Она может располагаться как внутри оконного пакета, так и снаружи.

Таблица 1

Типичная конструкция окна сударопрочной пленкой [5]

Позиция 1	Внутренняя поверхность оконного стекла
Слой 1	Монтажный клей, поглощающий ультрафиолетовое излучение
Слой 2	Прозрачная полиэфирная пленка
Слой 3	Специальный ламинирующий клей
Слой 4	Прозрачная полиэфирная пленка
Слой 5	Специальный ламинирующий клей
Слой 6	Прозрачная полиэфирная пленка
Слой 7	Поверхность, устойчивая к механическому воздействию

УСОП выпускается в виде рулонов шириной до 24 дюймов (635 мм) и длиной до 72 дюймов (1829 мм) в зависимости от производителя. Общая толщина пленки может колебаться в диапазоне от 50 до 625 микрон (μ). Минимальная толщина такой композитной пленки для защити от взлома имеет толщину 175 μ и 100 μ в случае взрывного воздействия.

Исследование рынка [5] выявило семь видов УСОП от пяти производителей (табл. 2). Некоторые поставщики предлагают альтернативные модели с различными функциями и вариантами для одной модели УСОП. При этом базовая цена изделия варьируется от менее 1 до почти 2 тыс. USD за один рулон УСОП. Реальная цена формируется исходя из размера окна, выбранных параметров установки и скидок продавца.

Таблица 2

Компании США ихарактеристики их УСОП [5]

Компания, страна	Название товара	Область применения	Материал	Коэффициент светопропускания (VLT),%	Толщина, μ
Absolute Perfection, Inc.	LLumar Safety and Security Films	BI, SWE, AB, BR, BIE, S	Прозрачный, сверхпрочный полиэфирный компаунд	89	50μ-375μ
Mid-Atlantic Service & Supply Corporation	8 Mil Clear Safety and Security Film	BI, SWE, BIE	Ламинированные слои из полиэфира	Данные отсутствуют	100μ-525μ
Service Group Distribution	Pentagon Safety and Security Window Film	BI, SWE, BIE	Данные отсутствуют	84…86	100μ-375μ
	Hanitatek Safety and Security Window Film	BI, SWE, BIE	Данные отсутствуют	20…89	100μ-375μ
Solar Gard Saint-Gobain	Armorcoat Safety and Security Film	BI, SWE, BIE, HI	Полиэфирная пленка, чувствительный к давлению клей, акриловое износостойкое покрытие	20…89	250μ-625μ
3M	Ultra S600 иS800 Safety & Security Window Films	BI, SWE, BIE, S	Полиэфирная пленка, чувствительный к давлению клей, акриловое износостойкое покрытие	84	150–200μ
	S70, S80 иS140 Safety & Security Window Films	BI, BIE, S	Полиэфирная пленка	84	175μ-350μ

Примечания.

1. Изделия сертифицированы согласно стандартов для таких силовых воздействий на оконные системы, как взломы (break-ins, BI), суровые погодные явления (severe weather events, SWE), антибаллистические (anti-ballistic, AB), баллистически устойчивые (ballistic resistant, BR), взрывные и ударные события (blast and impact events, BIE), человеческого воздействия (human impact, HI) и сейсмических событий (seismic events, S).
2. Все пленки могут заменяться, обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения и тонируются. 3. Типичный срок службы УСОП по данным компаний составляет от 10 до 15 лет.

Таким образом, в США уделяется большое внимание защите окон посредством пленок в условиях форс-мажорных воздействий. Создана коллекция документов, регулирующих разработку ударостойких конструкций окон. На рынке США представлены линейки товаров семейства УСОП, обеспечивающие необходимую защиту как зданий, так и людей. Аналогичную политику и руководящие документы используют и страны ЕС. В Украине и России продвижение на рынок ударостойких оконных пленок осуществляется в формате представительств.

Литература:

1. Insurance Information Institute. URL: https://www.iii.org
2. BUILDING DESIGN GUIDANCE. FEMA. 52p. URL: www.fema.gov
3. 3M Films Safety Security. Energy Management Systems. URL: http://www.emswindowfilm.com/scotchshield.htm
4. A comparison of existing standards for testing blast resistant glazing and windows. Editor: Alexander Stolz. Report EUR 27133 EN. Joint Research Centre. December 2014. 42 p. URL: https://erncip-project.jrc.ec.europa.eu
5. Shatter-Resistant Window Film Market Survey Report. January 2015. U. S. Department of Homeland Security. Predared by the National Urban Security Technology Laboratory. 20p. URL: https://www.dhs.gov