به‌گزارش باشگاه در و پنجره و نما، با توجه به آنکه کرتنوال جزو اجزای ساختمان محسوب نمی‌شود، می‌توان آن‌را از مواد سبک‌وزن تولید نمود تا هزینه‌های ساختمان کاهش یابد. هنگامی‌که از شیشه به‌عنوان کرتنوال استفاده می‌شود، مزیت بزرگی عاید می‌شود چراکه نور می‌تواند عمیق‌تر وارد ساختمان گردد. نمای کرتنوال هیچگونه باری از وزن ساختمان را متحمل نمی‌گردد و تنها تحمل وزن خود را برعهده دارد. این دیواره بار بادهای افقی اعمال‌شده به پیکرة ساختمان را به ساختار اصلی ساختمان توسط انتقال به کف یا ستون‌های ساختمان، منتقل می‌کند. نمای کرتنوال به‌صورتی طراحی شده که از ورود هوا و آب حاصل از شرایط حاد جوی نیز، جلوگیری می‌کند.

کرتنوال‌ها معمولاً از جنس آلومینیوم اکسترودشده (به‌صورت فریم (قاب)) بوده که داخل این قاب‌ها، شیشه قرار می‌گیرد. در گذشته کرتنوال‌ها از جنس فولاد بودند اما امروزه اکثراً آلومینیومی هستند. مزیت استفاده از شیشه در بین قاب‌های فلزی علاوه بر زیبایی، تأمین نور به هنگام روز است. البته میزان مصرف شیشه از جهت کنترل حرارت و دید بسیار مهم است و تأثیر به‌سزایی برروی پارامترهای فوق می‌گذارد، لذا به‌منظور کنترل حرارت و سایر پارامترها از نماهای ترکیبی نظیر ترکیب پوشش سنگی (Stone Veneer)، پانل‌های فلزی، لوور (Louver)،‌ پنجره‌های قابل‌کنترل یا ونت (Vents) استفاده می‌شود. لازم به‌ذکر است که هنگام نصب هر نوع کرتنوال، مهم‌ترین پارامتری که لازم است مدنظر قرار دهیم، تطابق ضریب انبساط حرارتی میان کرتنوال و دیواره‌ای است که کرتنوال برروی آن نصب می‌گردد.

به‌عنوان نمونه، یکی از قدیمی‌ترین کرتنوال‌ها در بخارست واقع شده است. همچنین نخستین ساختمانی که پوشش‌دهی کرتنوال شد، ساختمان اوریل چامبرز (Oriel Chambers) در لیورپول است که در سال 1864 بنا شد.

تاریخچه:

همزمان با اواسط قرن نوزدهم میلادی، ساختمان‌ها به‌شکل دیوارة خارجی ساختمان (دیوار حامل نظیر دیوارة سنگی) بنا می‌شدند. این دیواره‌ها حامل بار کل ساختار بودند. توسعة فولاد ساختمانی و بعداً بتون تقویت‌شده (reinforced) تحول بزرگی در صنعت ساختمانی به‌وجود آورد به‌طوری‌که ستون‌های کوچکتر قادر بودند بارهای بزرگتری را متحمل شوند و لذا دیگر از دیوار خارجی جهت حمل بار ساختمان استفاده نشد. با این حساب دیگر دیوارة خارجی نقش ستون را ایفا نمی‌کرد و دیواره‌های سبکتر جایگزین دیواره‌های سنگین نظیر دیوارهای سنگی شدند. در این مقطع، عصر استفادة بیشتر از شیشه در نمای خارجی ساختمانی آغاز گردید و کرتنوال‌های عصر جدید "متولد" شدند.

تولید ساختارهای محکم برای کرتنوال با استفاده از چوب نیز ممکن است. لکن از زمان قرون‌وسطی، اروپای غربی با کمبود درختان و چوب حاصل از آن روبه‌رو بوده است. لذا نخستین پانل‌های بزرگ شیشه‌ای در قرن 18 در زمان شاهنشاهی اوتامان (Ottoman)،‌ در جایی‌که ساختارهای چوبی هنوز مصرف بالایی داشت،‌ عرضه گردید.

در سال 1864، ساختمان اوریل چامبرز (Oriel Chambers) در لیورپول انگلستان، نخستین ساختمانی بود که در آن از کرتنوال شیشه‌ای با قاب فلزی استفاده شد. پس از آن، ساختمان خیابان 16 کوک (16 Cook street) در سال 1866 در لیورپول بنا شد که در آن نیز از کرتنوال‌های مشابه استفاده شد. هردوی این بناها توسط معمار انگلیسی، پیتر الیس (Peter Ellis)، طراحی و ساخته شدند. استفادة بیشتر از دیواره‌های شیشه‌ای، موجب نفوذ نور بیشتر به داخل ساختمان شده و لذا در فصل زمستان هزینه‌های روشنایی را کاهش می‌دهد.

ساختمان اوریل چامبرز در زمینی به مساحت 4000 مترمربع و در 5 طبقة مجزا بنا شده بود (در آن زمان آسانسور هنوز اختراع نشده بود).

برخی از کرتنوال‌های متداول اولیه از جنس قاب فولادی به‌همراه صفحة شیشه‌ای بودند که صفحة شیشه‌ای توسط آزبست یا ترکیبات فایبرگلاس حاوی شیشه به فولاد متصل شده بود. به‌تدریج درزگیرهای سیلیکونی یا (Glazing Tape) جایگزین آنها شدند. برخی طرح‌ها شامل یک مقطع پوشش‌دهندة خارجی (outer cap) نیز بودند که شیشه را در جای خود نگه داشته و ثبات درزگیر را نیز تضمین می‌نمود. نخستین کرتنوال نصب‌شده در شهر نیویورک آمریکا نمونه‌ای از موارد فوق بود. لکن قبل از آن نمونه‌های مشابه دیگری نصب شده بود که از آن جمله می‌توان به ساختمان هالیدی (Hallidie) در سان‌فرانسیسکو اشاره نمود.

دهة هفتاد آغاز استفاده از پروفیل‌های اکسترودی آلومینیوم به‌عنوان قاب (نگهدارنده) بود. مزیت آلومینیوم شکل‌پذیری آسان آن در فرآیند اکستروژن به اشکال مختلف و برای هر منظور است. امروزه پیچیدگی طرح‌ها و اشکال موجود حد و مرزی ندارد. درزگیری و درزگیرها طی سال‌های متمادی با تحولات عظیمی روبرو شده و حاصل آن کرتنوال‌های امروزی است که با توجه به سیستم عملکرد بالای آنها، تنها به اندک تعمیرات نیاز دارند.

سیستم کرتنوال:

سیستم‌های هنگ اند فیکس (Stick)

اکثریت قریب به اتفاق کرتنوال‌ها در نماهای بلند نصب می‌شوند. معمولاً تولید قاب در کارخانه صورت می‌گیرد ولی نصب قاب و شیشه عمدتاً در سایت پروژه (برروی ساختمان) صورت می‌پذیرد.

سیستم‌های یونی‌تایز (Unitized)

سیستم‌های یونی‌تایز در کارخانه ساخته شده و در همانجا پانل‌ها به‌هم متصل می‌شوند. در بعضی از موارد در همان کارخانه شیشه نیز نصب می‌گردد. این واحدهای تکمیل‌شده برروی نمای ساختمانی نصب شده تا ساختمان را دربر گیرند.

مزیت‌های استفاده از کرتنوال یونی‌تایز شامل: سرعت بالا، پایین‌آمدن هزینه‌های نصب در سایت و کنترل کیفیت می‌باشند. منافع اقتصادی معمولاً در پروژه‌های بزرگ یا در مناطقی با نرخ کارگری بالا مشخص می‌شوند.

اصل صفحة محافظ باران

اصل صفحة محافظ باران (Rainscreen) شامل تکنولوژی خاصی از کرتنوال می‌باشد. در این تکنولوژی‌ها، تعادل میان فشار هوای داخل و خارج از صفحة باران مانع نفوذ آب (نظیر آب باران) به درون ساختمان می‌شود. برای مثال در این حالت، شیشه میان گسکت (Gasket) داخلی و خارجی و در فضایی به‌نام ریبیت شیشه (glazing rebate) قرار دارد. ریبیت شیشه به‌عنوان روزنه (تهویه هوا) به گسکت خارجی متصل شده به‌طوری‌که فشار در دو طرف داخلی و خارجی گسکت خارجی یکسان است. هنگامی‌که فشار در دو طرف گسکت یکسان باشد، آب به درون درزها و عیوب گسکت راه پیدا نکرده و وارد نمی‌شود.

طراحی کرتنوال‌ها

کرتنوال‌ها باید طوری طراحی شوند که تمامی بارهایی را که برروی آنها اعمال می‌شود تحمل کنند و به‌علاوه از نفوذ هوا و آب به‌ درون ساختمان جلوگیری نمایند.

بارهای اعمال‌شده برروی کرتنوال توسط قلاب‌هایی که قاب کرتنوال را به ساختمان متصل می‌کنند، به ساختمان منتقل می‌شوند و لازم است که در طراحی ساختار ساختمان، این بارها لحاظ شوند. بارهای معمولی اعمال‌شده به کرتنوال عبارتند از: بار مرده، بار ناشی از باد، بار ناشی از لرزه، بار ناشی از برف، بار ناشی از حرارت و بار ناشی از انفجار.

بار مرده

بار مرده شامل وزن اجزا و ساختار دائمی است. برای کرتنوال، این بار شامل وزن اجزای عمودی (Mullions)، آنکورها (Anchor) و سایر اجزاء کرتنوال به‌علاوة اجزاء پرکنندة کرتنوال است. بارهای مردة اضافی اعمال‌شده برروی کرتنوال، نظیر آفتاب‌گیرها، در طراحی اجزاء کرتنوال و قلاب‌ها مورد محاسبه قرار می‌گیرند.

بار ناشی از باد

بار ناشی از باد حاصل وزش باد به‌سوی ساختمان است. لازم است که کرتنوال دربرابر این فشار مقاومت کند چراکه وظیفة کرتنوال پوشش‌دهی و محافظت از ساختمان است. بار ناشی از باد در مناطق مختلف جهان متفاوت است به‌طوری‌که در مناطق طوفان‌خیز، بیشترین بار بادی وجود دارد. برخی اوقات در برخی از ساختمان‌های بزرگ یا با شکلی عجیب، تحقیقات تونل بادی صورت می‌گیرد. تحقیقات تونل باد (Wind Tunel) شامل ساخت مدل کوچک از ساختمان و محیط اطراف آن و قراردادن آن در مجاورت باد و محاسبة فشار باد اعمال‌شده به ساختمان است که در این تحقیقات، محیط اطراف نیز حائز اهمیت است.

بارهای لرزه‌ای

لازم است که بارهای لرزه‌ای در طراحی اجزای کرتنوال و آنکورها (Anchor) لحاظ شوند. در بسیاری از موارد، کرتنوال قادر است به‌طور طبیعی بارهای لرزه‌ای و بار اعمال‌شده به ساختمان را تحمل کند که عمدتاً علت آن فضای میانی (glazing infill) و اجزای عمودی است. در تست‌های انجام‌شده، کرتنوال استاندارد قادر است تا سه اینچ (75 میلیمتر) حرکت زمین را بدون آنکه شیشه‌ای شکسته شود یا نفوذ آب به درون کرتنوال صورت گیرد، تحمل کند.

بارهای ناشی از برف

بار برف و بارهای زنده (live loads) در کرتنوال‌ها مورد بحث نیستند چراکه کرتنوال‌ها طوری طراحی می‌شوند که یا به‌صورت عمود یا اندکی مایل قرار می‌گیرند. درصورتی‌که زاویة دیواری از 20 درجه بیشتر شود (زاویه با زمین) لازم است که بار ناشی از برف لحاظ گردد.

بارهای حرارتی

علت عمدة اعمال بارهای حرارتی به سیستم کرتنوال آنست که آلومینیوم دارای ضریب انبساط حرارتی بالایی است. این بدان معناست که با توجه به افزایش طبقات، کرتنوال منبسط‌شده و با توجه به عرض و اختلاف حرارتی با اندکی فاصله روبه‌ور خواهد شد. برای کنترل این انبساط و انقباظ، اجزای افقی اندکی کوتاه‌تر بریده شده و فضایی میان اجزای عمودی و افقی لحاظ می‌شود.

در کرتنوال‌های یونی‌تایز به‌منظور جبران بار حرارتی، فاصله‌ای میان هر یونیت (واحد) وجود دارد که توسط گسکت‌های وایپر (Wiper Gasket) پوشیده شده تا از نفوذ هوا و آب به‌درون آنها جلوگیری شود.

بار ناشی از انفجار

انفجارهای تروریستی و پیش‌بینی‌نشده، یکی از عوامل مهم شکست کرتنوال‌ها بوده که نگرانی زیادی را ایجاد می‌کنند. برای مثال انفجار ساختمان فدرال آلفرد موراه (Alfred Murrah) در شهر اوکلاهاما تحقیقات گسترده‌ای را در زمینة تأثیر انفجار برروی کرتنوال سبب شد. درحال‌حاضر تمامی ساختمان‌های فدرال در ایالات‌متحده و سفارتخانه‌های ایالات‌متحده در خاک کشورهای غریبه دارای استانداردهای مقاومت دربرابر انفجار بمب هستند.

با توجه به اینکه کرتنوال در جدارة خارجی ساختمان قرار دارد، نخستین خط مقاومت دربرابر انفجار و حملة بمب محسوب می‌گردد. با این حساب لازم است که کرتنوال مقاوم دربرابر انفجار به‌صورتی طراحی شود که فشار انفجار را بدون آنکه  داخل ساختمان نیاز به محافظت از آن را داشته باشد، تحمل نماید. از آنجایی که بار ناشی از انفجار، بار بزرگی است که در زمان اندکی به کرتنوال وارد می‌شود، باید عکس‌العمل کرتنوال توسط آنالیز بار "دینامیک" مورد بررسی قرار گیرد. این بدان معناست که هم‌زمان با اتمام طراحی و نصب، ‌آزمایش در استاندارد کوچکتر صورت گرفته و میزان مقاومت کرتنوال دربرابر فشار انفجار مورد بررسی و آنالیز قرار می‌گیرد.

شیشة ضدانفجار نیز شیشة لامینه یا عایقی است که در هنگام انفجار شکسته شده لکن از اجزای عمودی جدا نمی‌شود. مزیت این شیشه آنست که در اثر انفجار در فضا پراکنده نشده و صدمات جانی به افراد اطراف ساختمان وارد نمی‌سازد. از این تکنولوژی در مناطقی که مستعد وقوع طوفانند به‌منظور محافظت دربرابر پخش خرده شیشه ناشی از وزش باد، استفاده می‌شود.

نفوذ

هوای نفوذی (Air ecfiltration) شامل هوایی است که کرتنوال را رد کرده و از خارج ساختمان به داخل ساختمان وارد می‌شود.

هوا از میان گسکت‌ها (Gaskets)، اتصال نامناسب میان اجزای عمودی و افقی، (Weep holes) و عایق‌بندی نامناسب به‌درون ساختمان نفوذ می‌کند. انستیتوی صنعت معماری آمریکا (AAMA) استانداردهای خاصی را برای میزان هوای قابل‌قبول نفوذ کرده به‌درون ساختمان، وضع کرده است. در ایالات‌متحده این محدودیت عبور توسط میزان فشار وارده به هر مترمکعب در دقیقه در هر فوت مربع دیوار، ‌بیان می‌شود. در استانداردهای معمولی، CFM/sqft 6/0 (مترمکعب در دقیقه هر فوت مربع دیوار) قابل‌قبول است. استانداردی که توسط شرکت‌ها و آژانس‌های مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد، استاندارد 783-ASTME است.

همچنین آب نفوذی هرگونه آبی است که کرتنوال را رد کرده و از خارج ساختمان به درون ساختمان نفوذ می‌کند. برخی اوقات با توجه به خصوصیات ساختمان حضور مقداری آب مشخص در درون ساختمان قابل‌قبول محسوب می‌گردد. استانداردهای AAMA حضور آب در درون ساختمان را بلامانع می‌دانند در‌حالی‌که ازنظر تست استاندارد 1105-ASTME، درصورتی‌که هرگونه آبی در درون ساختمان مشاهده شود، تست غلط و غیرکیفی است.

به‌منظور بررسی توان مقاومت کرتنوال دربرابر نفوذ آب، مخزنی آب به‌همراه فشار هوای مطلوب دربرابر نمونة آزمایشی کرتنوال قرار داده می‌شود. در این آزمایش هدف ایجاد شرایطی مشابه برخورد قطرات آب توسط باد به کرتنوال است. ازطرفی آزمایش‌هایی برروی نمونة تحت تست انجام می‌گیرد. برای این منظور از منفذ کوچکی، آب برروی کرتنوال نصب‌شده، طی زمانی مشخص اسپری می‌شود تا حضور هر منفذ و درزی مشخص گردد. ممکن است اینگونه عملکرد به تست اعتبار 1105-ASTME منجر شود.

خمیدگی

یکی از مضرات استفاده از آلومینیوم به‌عنوان اجزای عمودی و افقی مدول الاستیسیتة آنست چراکه مدول الاستیسیتة آلومینیوم یک سوم فولاد است. این بدان معناست که تحت یک بار مشخص، خمیدگی اجزای آلومینیومی سه برابر مقاطع فولادی مشابه آنست. مشخصات فنی ساختمانی برای خمیدگی عمودی (ناشی از اعمال باد) و خمیدگی‌های سطحی (ناشی از اعمال بار مرده)،‌ محدودیت‌هایی را قائل است. این نکته مهم است که این محدودیت‌های خمیدگی بنا به ظرفیت استحکام اجزای عمودی و افقی وضع نمی‌گردند بلکه آنها جهت محدودساختن خمیدگی شیشه (که ممکن است تحت خمیدگی زیاد بشکنند) و تضمین آنکه شیشه از جای خود در میان اجزای عمودی خارج نشود، وضع می‌شوند. همچنین محدودساختن خمیدگی برای کنترل حرکت در داخل کرتنوال ضروری است.

بررسی انواع کرتنوال‌ها

همانطورکه در ابتدا ذکر شد کرتنوال یا به‌صورت واحدهای مجزا در کارخانه تولید و سپس نصب می‌شود و یا در سایت نصب می‌شود که مورد نخست با نام کرتنوال یونی‌تایز شناخته می‌شود. کرتنوال یونی‌تایز با نصب واحد به این صورت است که کرتنوال به شکل واحدی مجزا یعنی اجزای عمودی، افقی، مقاطع، شیشه و درزگیر و گسکت و به‌صورت تک‌واحدی تولید شده و هریک از این واحدها توسط انواع بالابرها برروی نمای ساختمانی نصب می‌گردند. این روش نسبت به کرتنوال‌های معمولی روشی سریع و ارزان‌تر است چراکه دیگر هزینه‌های جابجایی و نصب در سایت حذف می‌شوند. از دیگر مزیت‌های این کرتنوال می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• از آنجایی‌که کرتنوال‌های یونی‌تایز در کارخانه به هم متصل و ‌آب‌بندی شده و سپس شیشة آن نصب می‌گردد، عملکرد بهتری دارد. این سیستم در زمینة جابجایی، تحمل انواع بارها و نفوذپذیری آب، عملکرد بهتری نسبت به کرتنوال‌های معمولی چسبان (Stick bouit) دارند.
• یکی از مهم‌ترین فاکتورهای مدنظر در پروژة نصب کرتنوال، هزینة پروژه و زمان اتمام آن است به‌خصوص در ماه‌های زمستانی نصب سریع بسیار حائز اهمیت است. بسیاری از کارشناسان معتقدند که به‌منظور نصب کرتنوال یونی‌تایز تنها به 5/1 نیروی کاری نصب کرتنوال معمولی نیاز است.
• تنوع زیبایی در کرتنوال‌های یونی‌تایز بیشتر است. نصب قطعات اضافی نظیر انواع بادگیر یا تهویه یا پنجره‌های مختلف برای کرتنوال‌های یونی‌تایز متنوع و بیشتر است.