Wydanie 01//2011
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Kluczową problematykę trwałości wyrobów szklanych w budownictwie krajowym według przewidywanego ich zastosowania przedstawię na przykładzie szyb zespolonych izolacyjnych (SZI), które są najliczniejszą grupą wyrobów szklanych w budownictwie. Są bowiem wytwarzane przy użyciu tafli szkła monolitycznego i/lub warstwowego, w ogromnej ilości typów, odmian i funkcji użytkowych.
Pierwszy grudnia 2010 roku jest datą końcową harmonizacji rozszerzonej normy dla szyb zespolonych (PN EN 1279-5+A1:2010) z Dyrektywą UE 89/106/EWG, ogłoszonej 25 czerwca 2010 r. w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej (2010/C 167/01). A zatem każda ocena zgodności szyb zespolonych i jej weryfikacja powinny być prowadzone według tej oraz wszystkich pozostałych części PN EN 1279.
Uzasadnia to moje domniemanie, że wszyscy producenci szyb zespolonych w Polsce są już dobrze przygotowani do systemowej realizacji Zakładowej Kontroli Produkcji (ZKP) i Badań Okresowych, a także Wstępnego Badania Typu wyrobów w wymaganym zakresie tym bardziej, że harmonizacja normy w pierwotnej wersji EN 1279-5:2005 nastąpiła z dniem 1 marca 2007 r.
To przygotowanie producentów krajowych dotyczy szczególnie niezbędnego wyposażenia badawczego oraz opracowywania wymaganych procedur systemu Zakładowej Kontroli Produkcji, w tym wymaganych opisów typu wyrobu.
Przykłady wyposażenia do normowych badań i kontroli w ramach ZKP szyb zespolonych przedstawiam na opisanych zdjęciach. Systematyczne planowanie badań i ich realizacja w odniesieniu do wytwarzanych typów szyb zespolonych izolacyjnych, jest warunkiem koniecznym i upoważnia Producenta jedynie na podstawie wyników wykonanych badań, do wystawienia obowiązującej Deklaracji zgodności z określoną specyfikacją techniczną.
Deklaracja zgodności wiąże typ szyby zespolonej i jej funkcje użytkowe w związku z konkretnym zastosowaniem tego typu wyrobu w obiekcie budowlanym.
Elementarnym wymogiem jest spełnienie przez każdy typ szyby zespolonej, normowej jej definicji zawartej w PN EN 1279-1:2006/AC:2006 Szkło w budownictwie- Szyby zespolone izolacyjne- Część 1: Wymagania ogólne, tolerancje wymiarowe oraz zasady opisu systemu.
Warto podkreślić, że od 21 listopada 2010 r. organy nadzoru budowlanego uzyskały uprawnienia wglądu w trybie kontroli do dokumentacji wewnętrznej producenta na podstawie znowelizowanej Ustawy o wyrobach budowlanych, a w szczególności kontrolujący może żądać sprawozdań z przeprowadzonych badań oraz informacji o wewnętrznej (zakładowej) kontroli produkcji.
Definicja szyb zespolonych izolacyjnych
Definicja SZI obejmuje wymagania trwałości i wytrzymałości, w ogólnej postaci następująco:
wskaźnik przenikania wilgoci po długotrwałym badaniu klimatycznym w standardowych warunkach starzenia (przepisowych cykli), może wynosić średnio 0,2 (20%), a maksymalnie 0,25 (25%).
szybkość wypływu gazu dla gazów o koncentracji ponad 15%, po długotrwałym badaniu klimatycznym w standardowych warunkach starzenia (przepisowych cykli) powinna być mniejsza niż 1% objętościowy na jeden rok.
wytrzymałość uszczelnionego obrzeża po próbie starzenia w standardowych warunkach, powinna wystąpić (jako punkt utraty adhezji/kohezji) poza normowym polem trójkąta naprężeń/ odkształceń.
Przedstawioną definicję należy rozwinąć o warunki, zapewniające trwałość szyb zespolonych izolacyjnych poprzez:
zakładową kontrolę produkcji i badania okresowe,
zapewnienie zgodności w przypadku zastępowania materiałów i elementów składowych szyb zespolonych,
spełnianie normowych wymagań w zakresie instalowania oszkleń.
Wytrzymałość uszczelnionego obrzeża łącznie ze wskaźnikiem przenikania wilgoci nosi normowe określenie skuteczności uszczelnienia. Skuteczność uszczelnienia obrzeży szyb zespolonych w postaci streszczenia obowiązujących metod badawczych (wymagań) przedstawia poniższa tablica.
Zakres i znaczenie trwałości szyb zespolonych
Trwałość oznacza okres w latach, w którym szyba zespolona spełnia deklarowane przez producenta lub umocowanego przedstawiciela w UE wszystkie parametry użytkowe według funkcji w określonym obiekcie budowlanym, zwłaszcza reprezentowane poprzez współczynnik przenikania ciepła, wskaźnik izolacji dźwiękowej, wskaźnik przenikania wilgoci, wytrzymałość uszczelnienia krawędzi oraz tolerancji koncentracji i szybkości wypływu gazu, tj. parametry ustalone znormalizowanymi metodami badań, obliczeń lub pomiarów.
Trwałość dotyczy okresu i zakresu gwarancyjnego lub okresu deklarowanej jakości przez producenta (zgodność z umową) i jest zwykle ustalany na 5 do 10 lat. W przypadku rękojmii jest to okres 1 roku, albo 3 lat dla nowego obiektu budowlanego (ale nie dotyczy konsumentów).
Prognozowana trwałość izolacyjnych szyb zespolonych, współcześnie wytwarzanych w UE, jest szacowana na 30 do 50 lat.
Parametry, które powinny być objęte gwarancją producenta
Biorąc pod uwagę przedstawione wymagania normowe, a także oczekiwania szeroko rozumianego klienta, w tym konsumenta, uważam już za konieczne stosowanie przez producentów właściwych parametrów w dokumentach gwarancyjnych.
W przypadku izolacyjnych szyb zespolonych jest to co najmniej skuteczność uszczelnienia, lub trwałość szyb zespolonych w rozumieniu wymagań normowych.
Znakomitą większość szyb zespolonych stanowią jednostki napełnione w przestrzeni międzyszybowej gazem szlachetnym, a do ich wykonania są stosowane powlekane tafle szkła, wobec czego skuteczność uszczelnienia obejmuje także szybkość ubytku gazu i adhezję do szkła według badań normowych i użytych komponentów.
Znaczenie gwarancji i/lub rękojmi dla użytkownika typu SZI
O ile rękojmia jest prawnym zabezpieczeniem kupującego w zakresie wystąpienia wad fizycznych (zwanych potocznie wadami ukrytymi), to gwarancja jest dobrowolną deklaracją w określonym zakresie podanym w dokumencie gwarancyjnym.
Zagadnienia rękojmi i gwarancji reguluje Kodeks Cywilny w tytule XI „Sprzedaż”, dział II i III. Gwarancja co do zasady dotyczy zarówno konsumentów jak i wszelkich innych użytkowników danej rzeczy sprzedanej.
Udzielane dotąd gwarancje przez producentów SZI są oparte na zapewnieniu szczelności poprzez sprawdzanie wyroszenia pary wodnej, co stanowi oczywistą krypto-reklamę na tle wymagań normy zharmonizowanej PN EN 1279 (części 1 do 6).
Wojciech Korzynow
SZKLAREXPERT
www.szybexp.of.pl
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły autora:
- Mocowanie szkła w konstrukcjach budowlanych okiem praktyka, Wojciech Korzynow, Świat Szkła 2/2011
- Trwałość szyb zespolonych w budownictwie , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 1/2011
- Weryfikacja zgodności oszklenia w zabudowie , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 10/2010
- Czy rzeczywiście alternatywa? , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 12/2009
- Ocena zgodności typu szkła warstwowego , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 12/2009
- Planowanie badań szyb hartowanych lub szyb zespolonych izolacyjnych. Część 3 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 3/2009
- Planowanie badań szyb hartowanych lub zespolonych izolacyjnych. Część 2 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 1/2009
- Planowanie badań szyb hartowanych lub zespolonych izolacyjnych. Część 1 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 12/2008
- Szkła budowlane o podwyższonej wytrzymałości , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 11/2007
- Deklarowanie zgodności typów szkła dla budownictwa , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 9/2007
- Wady szyb zespolonych izolacyjnych , Wojciech Korzynow , Świat Szkła 1/2007
- Badanie wytrzymałości szkła hartowanego , Wojciech Korzynow , Świat Szkła 10/2006
- Ważniejsze parametry wyrobów ze szkła, niezbędne do deklarowania zgodności z określonym przeznaczeniem , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 6/2006
- Deklarowanie zgodności typu szyb zespolonych z zastosowaniem szkieł bezpiecznych i ochronnych , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 2/2006
- Badania komponentów przy produkcji szyb zespolonych izolacyjnych , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 11/2005
- Wady szkła float i szyb zespolonych , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 5/2005
- Typy szyb zespolonych. Część 3 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 4/2005
- Typy szyb zespolonych. Cz. 2 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 2/2005
- Typy szyb zespolonych. Cz. 1 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 1/2005
więcej informacji: Świat Szkła 1/2011
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Na końcową ocenę energetyczną budynku może mieć wpływ izolacyjność termiczna oraz przepuszczalność energii słonecznej przegród przezroczystych. Ocenie energetycznej poddawane są budynki ogrzewane i chłodzone. Wydawałoby się, że sprawa jest dobrze rozpoznana jeśli chodzi o budynki ogrzewane, trudno jednoznacznie wskazać optymalne rozwiązanie dla budynków chłodzonych. Przeanalizujmy zatem dwa przykłady: budynek ogrzewany oraz budynek ogrzewany i chłodzony.
Analizy wykonano w budynku zaprojektowanym przez architekt Elizę Suder-Tobiasz.
W budynku, który spełnia aktualne wymagania prawne dotyczące izolacyjności termicznej oraz powierzchni przegród przezroczystych, przez stolarkę budowlaną „ucieka” ok. 10-15% energii, czyli niemalże tyle samo, co przez ściany, a także dach.
Redukcja strat ciepła traconego przez stolarkę jest więc zadaniem równie ważnym co ograniczanie strat ciepła przez ściany i dach.
Otwory okienne i drzwiowe są przyczyną utraty ciągłości lepiej izolowanej przegrody, np. ściany czy dachu, a także źródłem mostków cieplnych na połączeniu przegrody ze stolarką budowlaną. Z tego powodu uzyskanie oczekiwanej izolacyjności termicznej przegród może wymagać zastosowania zwiększonej izolacji termicznej kompensującej negatywny wpływ mostków termicznych.
Jakość energetyczna budynku a stolarka budowlana
O jakości energetycznej budynku decyduje wartość nieodnawialnej energii pierwotnej EP, którą wyznacza się zgodnie z rozporządzeniem w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu. [1]
EP = QP/Af [kWh/(m2a)] (1)
gdzie:
QP – roczne zapotrzebowanie nieodnawialnej energii pierwotnej dla ogrzewania i wentylacji, przygotowania ciepłej wody oraz napędu urządzeń pomocniczych,
Af – powierzchnia ogrzewana (o regulowanej temperaturze) budynku lub lokalu.
QP = Q P,H + Q P,W + Q P,L [kWh/a] (2)
gdzie:
Q P,H – roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system grzewczy i wentylacyjny do ogrzewania i wentylacji,
Q P,W – roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej przez system do podgrzania ciepłej wody,
Q P,L – zapotrzebowanie energii pierwotnej do chłodzenia.
Obliczenie rocznego zapotrzebowania energii pierwotnej przez system grzewczy na ogrzewanie i wentylację wykonuje się według wzoru:
Q P,H = wH · Q K,H + wel · E el,pom,H [kWh/a] (3)
Q P,W = wW · Q K,W + wel · E el,pom,W
Q P,L = wL · Q K,L + wel · E el,pom,L
gdzie:
Q P,H – roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej na c.o. i wentylację [kWh/a],
Q P,W – roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej na c.w.u. [kWh/a],
Q P,L – roczne zapotrzebowanie energii pierwotnej na chłodzenie [kWh/a],
Q K,H – roczne zapotrzebowanie na energię końcową na c.o. i wentylację [kWh/a],
Q K,W – roczne zapotrzebowanie na energię końcową na c.w.u. [kWh/a],
Q K,L – roczne zapotrzebowanie na energię końcową na chłodzenie [kWh/a],
E el,pom,H – roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych systemu ogrzewania i wentylacji [kWh/a],
E el,pom,W – roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych systemu na c.w.u. [kWh/a],
E el,pom,L – roczne zapotrzebowanie energii elektrycznej końcowej do napędu urządzeń pomocniczych systemu chłodzenia [kWh/a],
wi – współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii (lub energii) końcowej do ocenianego budynku (wel, wH, wW), który określa dostawca energii lub nośnika energii; przy braku danych można korzystać z tablicy 1 (wel – dotyczy energii elektrycznej, wH – dotyczy ciepła dla ogrzewania, wW – dotyczy ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej).
Izolacyjność termiczna okien
Wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej okien określone są w załączniku do rozporządzenia [3] w postaci granicznych wartości współczynnika przenikania ciepła (tabele 1, 2 i 3).
Obliczeń współczynnika przenikania ciepła można dokonać korzystając z normy PN-EN ISO 10077-1 „Własności cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część I. Metoda uproszczona” [13] według wzoru:
Uw = (Ag Ug + Af Uf + Ig Ψg) / (Ag + Af)
gdzie:
Ag, Ug – powierzchnia i współczynnik przenikania ciepła szyby,
Af, Uf – powierzchnia i współczynnik przenikania ciepła ramy,
Ψ, lg – wartość mostka liniowego oraz jego całkowita długość.
Ze wzoru wynika, że okna wykonane z tych samych materiałów, ale o innych wymiarach, mogą mieć inne parametry izolacyjności termicznej.
Tabela 1. Wymagania Uk(max) dotyczące okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych w budynku mieszkalnym i zamieszkania zbiorowego według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [3]
Tabela 2. Wymagania Uk(max) dotyczące stolarki budowlanej, świetlików i drzwi zewnętrznych w budynku użyteczności publicznej według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [3]
Tabela 3. Wymagania Uk(max) dotyczące okien, świetlików, drzwi i wrót w budynku produkcyjnym, magazynowym i gospodarczym według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [3].
Aktualne wymagania stawiane stolarce budowlanej
Wymagania ogólne dotyczące stolarki budowlanej zostały określone w art. 5.1. ustawy Prawo budowlane [2]: „Obiekt budowlany wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając spełnienie wymagań podstawowych dotyczących min. oszczędności energii i odpowiedniej izolacyjności cieplnej przegród.”
Tabela 4. Wartości współczynnika przepuszczalności energii całkowitej dla zestawu szybowego.
Tabela 5. Wartości współczynników korekcyjnych ze względu na zastosowane urządzenia przeciwsłoneczne.
*) W rozpożądzeniu [3] podano również warunki ogólne dotyczące współczynnika przenikania ciepła U – dla okien i drzwi balkonowych U nie powinno być większe niż niż 1,7 lub 1,8 – w zależności od strefy klimatycznej w jakiej jest budynek. red
Wymagania szczegółowe dotyczące przegród PRZEZROCZYSTYCH
Podstawowe wymagania stawiane przegrodom przezroczystym zawarte są w § 57 rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3]:
1. Pomieszczenie przeznaczone na pobyt ludzi powinno mieć zapewnione oświetlenie dzienne, dostosowane do jego przeznaczenia, kształtu i wielkości, z uwzględnieniem warunków określonych w § 13 oraz w ogólnych przepisach bezpieczeństwa i higieny pracy.
2. W pomieszczeniu przeznaczonym na pobyt ludzi stosunek powierzchni okien, liczonej w świetle ościeżnic, do powierzchni podłogi powinien wynosić co najmniej 1:8, natomiast w innym pomieszczeniu, w którym oświetlenie dzienne jest wymagane ze względu na przeznaczenie – co najmniej 1:12”.
Zgodnie z rozporządzeniem [3] okna powinny także spełniać warunek minimalnej izolacyjności termicznej oraz właściwej powierzchni przezroczystej.
Powierzchnia okien
W załączniku do rozporządzenia [3] określone są również inne wymagania związane z oszczędnością energii, w tym wielkości powierzchni okien.
A mianowicie w budynku jednorodzinnym pole powierzchni A0, wyrażone w m2, okien oraz przegród szklanych i przezroczystych, o współczynniku przenikania ciepła U nie mniejszym niż 1,5 W/(m2·K), obliczone według ich wymiarów modularnych, nie może być większe niż wartość A0max obliczona według wzoru:
A0max = 0,15 Az + 0,03 Aw
gdzie:
Az – jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,
Aw – jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.*)
W budynku użyteczności publicznej pole powierzchni A0, wyrażone w m2, okien oraz przegród szklanych i przezroczystych, o współczynniku przenikania ciepła Uk nie mniejszym niż 1,5 W/(m2·K), obliczone według ich wymiarów modularnych, nie może być większe niż wartość A0max obliczona według wskazanego wyżej wzoru, jeśli nie jest to sprzeczne z warunkami dotyczącymi zapewnienia niezbędnego oświetlenia światłem dziennym, określonymi w § 57 rozporządzenia.
W budynku produkcyjnym łączne pole powierzchni okien oraz ścian szklanych w stosunku do powierzchni całej elewacji nie może być większe niż:
w budynku jednokondygnacyjnym (halowym) – 15%,
w budynku wielokondygnacyjnym – 30%.
Przepuszczalność energii całkowitej
Dodatkowo określony został graniczny współczynnik przepuszczalności energii całkowitej okna oraz przegród przezroczystych gC który odnosi się do wszystkich rodzajach budynków. Przegrody przezroczyste muszą spełnić warunek przepuszczalności energii. Ma to zapobiegać przegrzewaniu budynków i pomieszczeń. Graniczny współczynnik przepuszczalności energii całkowitej gc liczony jest według wzoru:
gc = fc · gG
gdzie:
gG – współczynnik przepuszczalności energii całkowitej dla zestawu szybowego,
fC – współczynnik korekcyjny ze względu na zastosowane urządzenia przeciwsłoneczne,
Wartość gc nie może być większy niż 0,5, z wyłączeniem okien oraz przegród szklanych i przezroczystych, których udział fG w powierzchni ściany jest większy niż 50% powierzchni ściany – wówczas należy spełnić poniższą zależność:
gc · fG ≤ 0,25
Wymagania nie stosuje się w odniesieniu do powierzchni pionowych oraz powierzchni nachylonych więcej niż 60 stopni do poziomu skierowanych w kierunkach od północno-zachodniego do północno-wschodniego (kierunek północy +/- 45 stopni), okien chronionych przed promieniowaniem słonecznym przez sztuczną przegrodę lub naturalną przegrodę budowlaną oraz do okien o powierzchni mniejszej niż 0,5 m2.
Tabela 6. Przestrzeń ogrzewana wentylowana. [14]
Tabela 7. Wskaźniki geometryczne budynku. [14]
Tabela 8. Instalacja c.o. [14]
Tabela 9. Instalacja chłodzenia. [14]
Tabela 10. Instalacja c.w.u. [14]
Poszukiwanie rozwiązań optymalnych
Analizowany budynek zasilany jest z węzła cieplnego. Dane geometryczne o budynku zamieszczono w tabeli 6,7. Budynek zasilany z elektrociepłowni (współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej w = 0,8). Ciepło dostarczane za pomocą węzła kompaktowego wyposażonego w automatykę pogodową, zlokalizowanego w budynku.
Każde mieszkanie wyposażone w mieszkaniowe stacje wymiennikowe, sprawności instalacji c.o. η H,tot = 95% (zgodnie z RMI [4]). Instalacja c.w.u. zasilana z elektrociepłowni (w = 0,8), sprawność c.w.u. η W,tot = 55%, (szczegóły tabela 8). Dodatkowo przeanalizowano w wersji drugiej wprowadzenie chłodzenia w części pomieszczeń mieszkalnych.
W budynku z chłodzeniem wprowadzono w dni robocze 4- oraz 6-godzinne przerwy w ogrzewaniu oraz w weekendy przerwy 6-godzinne a także w dni robocze 14-godzinne przerwy w chłodzeniu oraz 12-godzinne przerwy weekendowe. Przygotowanie chłodu realizowane centralnie, współczynnik efektywności energetycznej wytworzenia chłodu ESERR = 5,5 (szczegóły w tabeli 9). Parametry izolacyjne przegród nieprzezroczystych zmieszczono w tabeli 11.
Tabela 11. Parametry izolacyjne przegród nieprzezroczystych.
Budynek ogrzewany
W budynku ogrzewanym jako wartości bazowe przyjęto przegrody przezroczyste o współczynniku przenikania ciepła Uw = 1,8 W/m2K. Analizując wpływ osłon na ocenę energetyczną budynku uwzględniono metodę dokładną opisaną w normie PN-EN 13790:2008, która umożliwia obliczenie wpływu różnego rodzaju osłon na jakość energetyczną budynku. Dla każdego otworu i dla każdego miesiąca liczymy:
Φsol = f sh,ob Asol Isol - FrΦr
gdzie:
Fsh,ob – współczynnik zacienienia związany z zewnętrznymi elementami zacieniającymi (liczony na podstawie 13790:2008):
F sh,ob = Fhor FovFfin
gdzie:
Fhor – czynnik zacienienia od otoczenia wyznaczany na podstawie: kąta wzniesienia [0..40]°, orientacji okna oraz szerokości geograficznej: [49, 50, 51, 52, 53, 54]°
Fov – czynnik zacienienia od elementów pionowych wyznaczany na podstawie: kąta dla elementu pionowego [0..60]° orientacji okna szerokości geograficznej: [49, 50, 51, 52, 53, 54]°
Ffin – czynnik zacienienia od elementów poziomych wyznaczany na podstawie: kąta dla elementu poziomego [0..60]° orientacji okna szerokości geograficznej: [49, 50, 51, 52, 53, 54]°.
Asol – efektywne pole powierzchni nasłonecznionej:
Asol = f sh,gl ggl (1-FF)A w,p
gdzie:
F sh,gl – wsp. zacienienia związany z ruchomymi elementami zacieniającymi, liczony ze wzoru:
F sh,gl = [(1-f sh,with) ggl+f sh,with ggl+sh] / ggl
gdzie:
ggl – wsp. przepuszczalności energii promieniowania słonecznego bez ruchomych elementów zacieniających,
g gl+sh – wsp. przepuszczalności energii promieniowania słonecznego z ruchomymi elementami zacieniającymi,
f sh,with – udział czasu użycia ruchomych elementów zacieniających,
ggl – wsp. przepuszczalności energii promieniowania słonecznego (gc z WT2008, czyli gG · fc),
FF – wsp. uwzględniający udział powierzchni ramy w całkowitej powierzchni otworu, tj. 1 – (C/100),
A w,p – całkowite pole powierzchni otworu,
Isol – średnia miesięczna wartość promieniowania słonecznego na powierzchnię otworu, dla danej orientacji oraz kąta nachylenia (kąt uwzględniony jest przez wsp. kα),
Fr – wsp. kierunkowy dla danego otworu i powierzchni nieba (1,0 dla niezacienionego poziomego dachu; 0,5 dla niezacienionej pionowej ściany): 0° - 1,000; 30° - 0,833; 45° - 0,750; 0° - 0,667; 90° - 0,500.
Rys. 2. Schemat działania: A – refleksoli, B – żaluzji [rys. firma SELT]
Fot. 1. Refleksole zmontowane na oknach.
Ruchome elementy zacieniające
Ze względu na stale oraz wzrastające nasłonecznienie, a co za tym idzie i podwyższające się temperatury zwłaszcza latem, poszukiwane są coraz nowsze rozwiązania dające ochronę przed przegrzewaniem dla budynku zwłaszcza dla pomieszczeń usytuowanych od strony południowo-zachodniej.
Najlepiej żeby osłony umożliwiały wykorzystywanie oddziaływania słońca w okresie grzewczym, kumulując maksymalnie zyski ciepła a latem ograniczały nagrzewanie budynków. Rozwiązania muszą się charakteryzować zmiennymi parametrami w zależności od sytuacji.
Szczególnie opłacalne może się okazać stosowanie takich rozwiązań w budynkach chłodzonych.
Istnieją też specjalne szyby zmieniające przepuszczalność promieniowania słonecznego w zależności od temperatury wewnętrznej, sterowana za pomocą czujników temperatury. Koszt takich rozwiązań jest ogromny, szyby są droższe od aktualnie stosowanych dziesięć razy. Najczęściej stosowane są refleksole lub specjalne żaluzje zewnętrzne.
Ze względów energetycznych korzystniejsze jest stosowanie osłon zewnętrznych. Skuteczność zewnętrznych osłon zależy od położenia przegrody przezroczystej względem stron świata, powierzchni przeszklenia, przepuszczalności energii promieniowania słonecznego szyby.
Tabela 12. Wartości U=1,8, gc oraz Htr.
Analiza wpływu przegród przezroczystych na energetyczną ocenę budynku
W budynku występują osłony poziome – płyty balkonowe – oraz zacienienia pionowe wynikające z geometrii budynku. Z tego powodu wartość gc jest różna. Powierzchnie, wartość U oraz gc a także współczynnik strat ciepła zamieszczono w tabeli 9.
Wartość wskaźnika nieodnawialnej energii pierwotnej EP przy Uw=1,8 [W/m2K] wynosi EP=124,27 [kWh/m²rok] i spełnia wymagania graniczne EP wg WT2008 = 131,36 [kWh/m²rok] (tabele 12, 13).
W dalszych obliczeniach wprowadzono zmianę w zakresie izolacyjności termicznej stolarko okiennej wprowadzając Uw=1,5 [W/m2K], 1,3 [W/m2K], 1,0 [W/m2K], 0,9 [W/m2K] oraz 0,8 [W/m2K] (wyniki zamieszczono w tabelach 14-23).
Wartość wskaźnika nieodnawialnej energii pierwotnej przy Uw=1,5 [W/m2K] EP=116,76 [kWh/m²rok] i jest mniejszy od EP przy Uw = 1,8 [W/m2K] o 10,51 [kWh/m²rok] co wpływa na obniżenie EP o 8,5%.
Wartość wskaźnika nieodnawialnej energii pierwotnej przy Uw=1,3 [W/m2K] EP=111,79 [kWh/m²rok] i jest mniejszy od EP przy Uw=1,8 [W/m2K] o 12,48 [kWh/m²rok] co wpływa na obniżenie EP o 10%.
Wartość wskaźnika nieodnawialnej energii pierwotnej przy Uw=1,0 [W/m2K] EP=111,70 [kWh/m²rok] i jest mniejszy od EP przy Uw=1,8 [W/m2K] o 12,57 [kWh/m²rok] co wpływa na obniżenie EP o 10,1%.
Wartość wskaźnika nieodnawialnej energii pierwotnej przy Uw=0,9 [W/m2K] EP=109,19 [kWh/m²rok] i jest mniejszy od EP przy Uw=1,8 [W/m2K] o 15,08 [kWh/m²rok] co wpływa na obniżenie EP o 12,1%.
Wartość wskaźnika nieodnawialnej energii pierwotnej przy Uw=0,8 [W/m2K] EP=106,68 [kWh/m²rok] i jest mniejszy od EP przy Uw=1,8 [kWh/m²rok] o 17,58 [kWh/m²rok] co wpływa na obniżenie EP o 14,02%.
Tabela 13. Sprawdzenie wymagań prawnych (Uw=1,8 [W/m2K])
Tabela 14. Analiza wpływu stolarki przy Uw=1,5 [W/m2K].
Tabela 15. Sprawdzenie wymagań prawnych przy Uw=1,5 [W/m2K].
Tabela 16. Analiza wpływu stolarki przy Uw=1,3 [W/m2K].
Tabela 17. Sprawdzenie wymagań prawnych przy Uw=1,3 [W/m2K].
Tabela 18. Analiza wpływu stolarki przy Uw=1,0 [W/m2K].
Tabela 19. Sprawdzenie wymagań prawnych przy Uw=1,0 [W/m2K].
Tabela 20. Analiza wpływu stolarki przy Uw=0,9 [W/m2K].
Tabela 21. Sprawdzenie wymagań prawnych przy Uw=0,9 [W/m2K].
Tabela 22. Analiza wpływu stolarki przy Uw=0,8 [W/m2K].
Tabela 23. Sprawdzenie wymagań prawnych przy Uw=0,8 [W/m2K].
Podsumowanie wpływu stolarki na ocenę energetyczną budynku ogrzewanego
Przyjęto następującą wartość graniczną dla stolarki Uw=1,8 [W/m2K]. Badany budynek spełnia wymagania Prawa budowlanego pod względem EP i wartości
granicznych UMAX.
Warto zastosować stolarkę okienną o współczynniku Uw=1,3-1,2 [W/m2K] pod warunkiem zastosowania szyby o gG=0,67 (układ dwuszybowy). Koszt stolarki jest niewiele większy od stolarki spełniającej minimalne wymagania prawne a wartość EP jest mniejsza o około 10%.
Stolarka o Uw=1,0 z trzyszybowym przeszkleniem o gG=0,5 ma niewielki wpływ na poprawę EP.
Dla budynków ogrzewanych nie jest wskazane stosowanie układów trzyszybowych, które mają niekorzystny wpływ na zyski ciepła od promieniowania
słonecznego.
W celu uniknięcia przegrzewania pomieszczeń w okresie letnim, należy rozważyć zastosowanie osłon przeciwsłonecznych działających okresowo.
Zimą umożliwia to pozyskiwanie energii słonecznej, a latem chroni pomieszczenia przed przegrzewaniem.
Polecanym rozwiązaniem są zewnętrze osłony czasowe, np. refleksole lub żaluzje. Charakteryzują się większą skutecznością od rozwiązań wewnętrznych.
Stosowanie stolarki niskoenergetycznej (współczynnik Uw<0,9 [W/m2K]) oraz stolarki pasywnej (współczynnik Uw<0,8 [W/m2K]) wymaga wykonania analizy opłacalności. Zastosowanie tych wyrobów przy aktualnych cenach może okazać się nieuzasadnione ekonomicznie.
Większe korzyści z zastosowania stolarki energooszczędnej (współczynnik Uw<1,0 [W/m2K]) lub pasywnej (współczynnik Uw<0,8 [W/m2K]) można uzyskać w budynkach z chłodzeniem.
Jerzy Żurawski
Doradca Energetyczny 1/2010
Literatura
1. Dyrektywa 2002/91/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (DzUrz WE L 1 z 04.01.2003 r., s. 65–71).
2. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (tj. DzU z 2006 r. nr 156, poz. 1118 ze zm.).
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z późniejszymi zmianami
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie metodologii obliczeń charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną funkcję techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzoru świadectw i ich charakterystyki energetycznej z dnia 6 listopada 2008
5. PN-EN 1026:2001 „Okna i drzwi. Przepuszczalność powietrza. Metoda badania”.
6. PN-EN 1191:2002 „Okna i drzwi. Odporność na wielokrotne otwieranie i zamykanie. Metoda badań”.
7. PN-EN 1027:2001 „Okna i drzwi. Wodoszczelność. Metoda badania”.
8. PN-EN 12046-1:2004 „Siły operacyjne. Metoda badania. Część 1: Okna”.
9. PN-EN 12210:2001 „Okna i drzwi. Odporność na obciążenie wiatrem. Klasyfikacja”.
10. PN-EN 12211:2001 „Okna i drzwi. Odporność na obciążenie wiatrem. Metoda badania”.
11. PN-EN 12400:2004 „Okna i drzwi. Trwałość mechaniczna. Wymagania”.
12. PN-EN 13115:2002 „Okna. Klasyfikacja właściwości mechanicznych. Obciążenia pionowe, zwichrowanie i siły operacyjne”.
13. PN-EN ISO 10077-1 „Własności cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część I. Metoda uproszczona”.
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Wpływ przegród przezroczystych na jakość energetyczną budynku , Jerzy Żurawski , Świat Szkła 1/2011
- Osłony przegród przezroczystych , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 2/2010
- Osłony przeciwsłoneczne , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 1/2010
- Elewacyjne osłony przeciwsłoneczne , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 5/2009
- Okno to okno... , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 4/2006
- Wybór stolarki okiennej , Jerzy Żurawski, Świat Szkła 3/2006
więcej informacji: Świat Szkła 1/2011
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
W artykule analizowano ogrzewane pomieszczenie z dużymi powierzchniami przeszkleń o różnych wartościach współczynników przenikania ciepła, pod kątem kwalifikacji do odpowiedniej kategorii środowisk wewnętrznych. Badano wpływ współczynników przenikania ciepła przeszkleń na lokalne wartości wskaźników komfortu cieplnego PMV i PPD w pomieszczeniu podczas sezonu grzewczego.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Człowiek uległ sekretnej aurze otaczającej szkło już kilka tysięcy lat temu. Szkło to jedno z najważniejszych tworzyw znajdujących zastosowanie w życiu codziennym.
Z jednej strony niezwykle kruche i podatne na destrukcję, z drugiej jedna z najtrwalszych substancji, jakie zna świat współczesny, potrafiąca przetrwać w stanie nienaruszonym – zakopana lub zatopiona – tysiące lat.
Dziś trudno wyobrazić sobie bez niego dom, środek komunikacji, laboratorium, telewizję czy inne nowoczesne rozwiązania techniczne.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Szkło jako tworzywo nieorganiczne charakteryzuje się szeregiem właściwości fizycznych i chemicznych, które to właściwości wykorzystywane są przez człowieka od czasów prehistorycznych.
Szczególną właściwością odróżniającą szkło od innych materiałów jest izotropia szkła odprężonego i bezpostaciowość, a także anizotropia szkła poddanego specjalnej obróbce, np. hartowanego. Istotną również cechą są właściwości elektroizolacyjne typowego szkła sodowo-wapniowokrzemianowego.
Opracowano także specjalne szkła o właściwościach przewodzących (elektrody szklane) i półprzewodnikowe, np. szkła germanowe.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Duża powierzchnia, z jaką mamy do czynienia w przypadku hal, korytarzy czy różnego rodzaju obiektów zabytkowych, wymaga odpowiedniego podejścia do kwestii zabezpieczenia przeciwpożarowego. Czujki liniowe MAB 50R i MAB 100R w ofercie firmy D+H Polska pozwolą na szybkie i efektywne wykrycie dymu, bez konieczności montowania dużej ilości detektorów punktowych.
Czujki punktowe, choć doskonale sprawdzają się w niewielkich pomieszczeniach, nie są odpowiednie do zabezpieczenia dużych powierzchni. Ze względu na stosunkowo wąski obszar detekcji odpowiednia ochrona całej hali bądź korytarza wymaga użycia dużej ilości tego rodzaju czujników, co podnosi koszty inwestycji oraz jest kłopotliwe podczas eksploatacji. Stworzone specjalnie do tego typu zastosowań czujki MAB 50R i MAB 100R w ofercie firmy D+H Polska stanowią rozwiązanie tego typu problemów.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Elementów architektonicznych ze szkła artystycznego nie wytwarza się jak kieliszków, cukiernic i wazonów – w milionach egzemplarzy i zgodnie z aktualnie obowiązującym trendem. Unikatowe dzieła sztuki – obrazy, płaskorzeźby, lampy, witraże, ścianki działowe czy nawet stoły i umywalki – własnoręcznie kształtują artyści szklarze, co rzutuje na unikatowość i niesztampową urodę tych przedmiotów.
Od pół do dziewięćdziesięciu procent
Szkło kilka tysięcy lat temu było twardym, matowym i półprzezroczystym materiałem o bliżej nieokreślonym kolorze. A to dlatego, że ówcześni użytkownicy tegoż surowca – Egipcjanie otrzymywali go z podgrzania, a następnie połączenia dwóch składników: piasku i popiołu pochodzącego z morskich roślin.
Zarówno postać jak i funkcja tak uzyskanego tworzywa były wówczas jeszcze bardzo prymitywne. Wykonywano z niego drobną biżuterię, jak np. wisiorki w kształcie kulek, a w postaci szkliwa nanoszono na gliniane naczynia, żeby wzmocnić ich lśnienie i odporność na zniszczenia.
Dopiero Rzymianom, którzy dodali do masy szklanej rud manganu, udało się uzyskać większą przezroczystość i twardość tegoż materiału.
Nic więc dziwnego, że niedługo potem do świata szkła wkroczyły kielichy, flakony i butelki, a wraz z nimi: technika dmuchania (z użyciem metalowej rurki tzw. piszczeli) oraz metody barwienia (np. miedzią na czerwono).
Postęp technologiczny i wzrastająca popularność tego efektownego materiału spowodowały, że szkło użytkowe – okulary, teleskopy, telewizory i żarówki - zaczęto produkować seryjnie, na skalę masową.
Podczas gdy dawniej szkło miało zaledwie pół procentowy udział w światowej produkcji, dziś stanowi blisko 90 proc. masy towarowej. Nikogo już nie dziwi, że z udziałem tego materiału wytwarza się już nie tylko kieliszki, ale również podłogi, wanny, światłowody czy kurtyny ognioodporne.
Nowe pomysły zastosowania szkła pojawiły się na skutek postępu technologicznego: innowacyjnych, dużych pieców, zastąpienia kantalowych, wolno ocieplających się grzałek nowoczesnymi, wyrównującymi temperaturę w różnych częściach pieca, rurek ze szkła kwarcowego, surowców kompatybilnych czy izolacji w postaci folii i wat mineralnych.
Mimo, że zautomatyzowana produkcja szkła wpisała się w naszą codzienność, współcześnie prężenie rozwija się również jej znacznie bardziej wyrafinowana i unikatowa „gałąź”, jaką są rękodzieła formowane ze szkła artystycznego.
Co ciekawe, sztuka ta nie występuje jedynie w galeriach wystawowych, ale coraz częściej i śmielej opuszcza „salony” i „wprowadza się” do budynków mieszkalnych, użytkowych oraz przestrzeni publicznej.
Moda na indywidualizm
Tendencję do tworzenia szklanych przedmiotów, będących wyposażeniem pomieszczeń – ścianek, balustrad, sufitów, świetlików, umywalek, wypełnień stolarek, blatów, mebli, abażurów czy luster – wzmacniają bieżące trendy w aranżacji wnętrz.
Obecnie panuje moda na indywidualizacje pomieszczeń czyli dopasowywanie ich wizualnego charakteru do stylu życia, zainteresowań i upodobań mieszkańców. Stąd spore zainteresowanie projektantów szkłem, które - jak żaden inny materiał - daje nieograniczone możliwości oryginalnego kształtowania przestrzeni, przy okazji wprowadzając do wnętrza lekkość, świeżość i integrację z naturą, co czyni je jasnym, minimalistycznym, przestronnym i bardzo nowoczesnym.
Dzięki szkłu projektanci mogą znosić granicę między pomieszczeniami. Przejrzysty materiał pozwala im dzielić lokum – bezbarwną lub malowniczą, grubą albo cienką, matową lub błyszczącą - taflą szkła, która z powodzeniem zastępuje drzwi, ściany czy parawany i, w przeciwieństwie do tych tradycyjnych „izolatorów”, separuje przepuszczając światło. Próby łączenia kuchni z jadalnią czy prysznica z sypialnią dowodzą tendencji w aranżacji na otwieranie i rozjaśnianie powierzchni mieszkalnych. Coraz częściej łączy się też estetykę z funkcjonalnością.
Zastąpienie tradycyjnej glazury łazienkowej pokrytymi wodoodporną farbą, szklanymi kafelkami albo pojedynczą, wielkoformatową taflą nie tylko zdobi, unowocześnia, ale i chroni przed niepożądanym działaniem wody i detergentów. Szkło artystyczne idzie jeszcze dalej: jako środek ekspresji, prócz nieocenionych walorów wizualnych i funkcjonalności, wnosi do wnętrza pewien określony przekaz, tzw. „duszę”.
Moda na indywidualizacje pomieszczeń zapanowała, gdy na skutek powojennych przeobrażeń społecznych zaczęto odchodzić od mieszkań i budować wielkopowierzchniowe domy.
Wówczas, tych, którzy pragnęli mieć oryginalnie urządzone wnętrze, przestały interesować gotowe, szablonowe wzory – chcieli bowiem czegoś wyjątkowego, zaprojektowanego specjalnie dla nich, a więc z myślą o ich osobistych upodobaniach i pożądanej atmosferze domu.
Szkło artystyczne, chodź znacznie droższe od produkowanego na skalę masową, wymaga sporego wkładu pracy autora, który wykonuje zazwyczaj od kilku do kilkunastu – mniej lub bardziej udanych – prób, nim ukończy dany przedmiot.
W przypadku „hurtowej” produkcji najważniejszy jest zysk. Powielanie jednej i tej samej technologii wytwarzania szkła czy maksymalne zagospodarowywanie pieca to działania, które pozwalają wytwórcom oszczędzić czas i pieniądze. Artyści zaś nieustannie opracowują nowe „przepisy” na kształtowanie, obróbkę czy barwienie szkła.
Każde sporządzone przez nich dzieło wymaga świeżego spojrzenia i oryginalnej koncepcji. W masowej produkcji stawia się na długotrwałe formy do topienia szkła (np. ceramiczne), które nieprędko ulegają zniszczeniu i jeszcze długo po pierwszym użyciu służą do powielania zawartego na nich wzoru, np. motywu kwiatowego czy ziarnistej faktury. Artyści nie dbają o możliwość kilkukrotnego zastosowania szablonu, toteż wykonują go znacznie tańszym kosztem, np. z gipsu formierskiego, gliny, kaolinu, a na wczesnym etapie formowania – nawet z papieru.
Liryczny witraż
Najstarszą, bo istniejącą już od XIV w., „szklaną” techniką artystyczną jest witraż. Jego główne zadanie to budowanie nastroju i atmosfery pomieszczenia, w którym się znajduje. Obraz z barwnych szkieł połączonych ołowiowanymi listewkami ma być nie tak jak dawniej, dokładnym i czytelnym odwzorowaniem sceny albo motywu, a jedynie metaforą z określonym przekazem.
Witraż jakby „sączy” iluminacje do pomieszczenia i ukazuje je w świetle przechodzącym. Zmieniająca się w zależności od pory dnia ilość promieni słonecznych modyfikuje charakter wnętrza. W ten sposób, bogato zdobiony obraz izoluje miejsce, w którym się znajduje od zewnętrznego świata, niepożądanych scenerii, intensywnego słońca czy wzroku „ciekawskich” sąsiadów.
Współcześnie nie stosuje się go już wyłącznie jako kreatora mistycznej atmosfery w architekturze sakralnej, ale coraz częściej również jako element doświetlający i komponujący aranżację miejsca z krajobrazem zewnętrznym, w budynkach sądów, banków, na lotniskach, basenach i innych wielkopowierzchniowych halach.
Witraż to połączenie trzech elementów: malowniczych szkieł, kompozycji ołowianych listewek i opracowania malarskiego. Wykonanie dzieła poprzedza sporządzenie przez autora projektu w skali 1:10 lub – w razie potrzeby - symulacji komputerowej. Następnie ze szkicu na kalkę techniczną zostaje „przeniesiony” układ ołowianych linii. Po czym również kalką, z tym, że ołówkową, „przerzuca się” się je na karton, z którego potem wycina się szablony. Sama technika polega na cięciu (za pomocą specjalnego noża), a następnie przytwierdzaniu płynnym woskiem do szyby okiennej, wielobarwnych elementów szkła. Ilością dozowanych, czarnych lub brunatnych farb witrażowych, składających się z tlenków metali i szkliwa, reguluje się poziom „sączenia” światła przez kolorowe „szybki”.
Aby trwale połączyć emulsję ze szkłem, po malowaniu dzieło poddaje się procesowi wypalania, który odbywa się w temp. ok. 650°C. Dodatkowo, każdorazowo po wypaleniu, autor załamuje i cieniuje światło kolorową, olejną farbą do szkła. Zabieg ten czyni witraż trójwymiarowym. Zdarza się, że pod wpływem wysokiej temperatury malunki zmieniają barwę na niekorzystną. Wówczas czynność wypalania i powlekania powtarza się, aż do momentu uzyskania pożądanego koloru.
W świecie witraży powszechnie znana jest technika Tiffany’ego, w której szkła łączy się za pomocą miedzianej folii pokrytej cyną. Brzegi elementów najpierw zostają owinięte – zależnie od pożądanego efektu końcowego grubą lub cienką - taśmą miedzianą , a następnie poddane procesowi wygładzania. Techniką tą z reguły sporządza się dzieła wieloelementowe o nietypowych kształtach, dlatego z powodzeniem można zastosować ją zarówno przy produkcji abażurów lamp, ścianek działowych jak i szklanej biżuterii.
Mimo, że rozmiar witrażu może być dowolny, jednak wykonanie wielkopowierzchniowego okna, prócz dodatkowego wzmocnienia (np. kitowania czy zastosowania metalowych prętów), wymaga również podziału pracy na kwatery (pojedyncze elementy łączone potem w jedną całość) o maksymalnych wymiarach 1,5 x 1 m. Jest to konieczne, ponieważ okna im są starsze, tym większe ryzyko, że wybrzuszą się pod wpływem własnego ciężaru.
Nowoczesny fusing
Na przełomie lat 70. i 80. ub. w., wraz z wkroczeniem na rynek pieców sterowanych mikroprocesorem, pojawiła się nowa technika witrażowa, w której zniknęły ciemne, ołowiane listwy.
Metoda fusingu nie wymaga stosowania form ceramicznych – niczym nie przesłonione tafle szkła kładzione są bezpośrednio na odpowiednio ukształtowaną powierzchnię pieca, przez co po procesie stapiania ich faktura jest błyszcząca, a więc z reguły nie wymaga dodatkowego szlifowania czy polerowania. Dużym minusem tej techniki jest fakt, że niczym nie przesłonione tafle stygną szybciej i mniej równomiernie niż te podgrzewane w formie.
Technika polega na łączeniu ze sobą malowniczych szkieł poprzez stapianie ich w wysokiej temperaturze (maks. ok. 950°C). Grubość tak otrzymanego dzieła jest dowolna. Można zatapiać w nim np. emalie i pigmenty, nadając tym samym określony kolor i strukturę. Kiedy tafle osiągną temp. ok. 800°C, miękną, stopniowo wypełniając uprzednio ukształtowaną powierzchnię pieca. Od tego momentu rozpoczyna się odprężanie – powolne schładzanie szkła w celu wyeliminowania wewnętrznych naprężeń, które w przyszłości mogłyby spowodować pęknięcie elementu.
Jeśli stopimy w piecu szkło przezroczyste, bezbarwne, otrzymamy tzw. relief, czyli taflę o wymodelowanej powierzchni. Tak otrzymany przedmiot można poddawać dodatkowej obróbce: slumpingowi czyli gięciu podczas wypalania lub bezpośrednio po tym procesie, naciąganiu, nakładaniu (taflami lub kawałkami), emaliowaniu, piaskowaniu czy szlifowaniu (szlifierką lub nożykiem). Reliefy zwykle nie mogą przekroczyć wielkości 1,5x3 m, w przypadku zatem sporządzania powierzchni o większym formacie pracę dzieli się na kilka fragmentów, które połączone potem ze sobą, tworzą jedną całość. W przypadku, kiedy tak powstałe szkło ma być elementem przedmiotu codziennego użytku, np. kabiny prysznicowej, wymaga dodatkowego wzmocnienia – pogrubienia lub hartowania.
Z uwagi, że fusingowe dzieła można poddawać dodatkowej obróbce (cięciu, piaskowaniu, barwieniu czy hartowaniu) mają one stosunkowo szerokie zastosowanie. Ścianki, lampy, obrazy, meble lub wyłącznie ich elementy czy wypełnienia stolarki, to tylko niektóre pomysły na spożytkowanie elementów wykonanych tą techniką.
Odprężanie „piętą achillesową” szklarzy
Zarówno szkła artystyczne fusingowe, dmuchane, jak i topione w formie (z racji izolacji matrycy wolniej oddają ciepło i dają efekt pół matowości, co wymaga późniejszej obróbki - szlifowania i polerowania), na pewnym etapie tworzenia muszą zostać poddane skomplikowanemu procesowi odprężania. Polega on na tym, że w odpowiednim momencie wypalania, szklarz musi przetrzymać taflę między dolnym, a górnym przedziałem temperatur, aby wyeliminować wewnętrzne naprężenia, na skutek których gotowy przedmiot może w przyszłości (czasami dopiero po kilku latach) pęknąć. Ogólna zasada jest taka, że surowiec należy pomału rozgrzewać i jeszcze wolniej studzić. Mimo, że istnieje wzór na ustalenie optymalnego przedziału temperatur dla każdej tafli (jest ona zależna m.in. od składu chemicznego masy szklanej), odprężanie jest dla wielu artystów wciąż najtrudniejszym i najbardziej problematycznym elementem pracy ze szkłem.
Wraz z wielkością dzieła rośnie ryzyko niepowodzenia tego procesu. Przykładowo, odprężanie sporządzonej do największego teleskopu na świecie soczewki (o średnicy 7 m, grubości 3 m i wadze ok. 700 ton), polegające na jej powolnym studzeniu pod ziemią, mimo że łącznie z polerowaniem trwało blisko 9 lat, zakończyło się fiaskiem. Powód niepowodzenia tkwił w procesie odprężania, gdyż po wyciągnięciu soczewki spod ziemi okazało się, że w samym środku, w ogniskowej utworzył się niewielki pęcherzyk powietrza, który w przyszłości mógłby doprowadzić do jej pęknięcia.
W celu zmniejszenia skali podobnych trudności wyprodukowano, najpierw w Ameryce, potem w Europie, szkła kompatybilne czyli o różnym składzie chemicznym, a więc odmiennym kolorze, ale tym samym współczynniku rozszerzalności liniowej. Tafle te, jako że w tym samym zakresie kurczą się i rozszerzają, z powodzeniem łączą się poprzez stapianie. Bez problemu zespolą się ze sobą np. 3 lub 1 mm szkło witrażowe, opalowe, transparentne, wielobarwne albo z metalizowaną powierzchnią. Niekompatybilne tafle mimo, że pod wpływem działania wysokiej temperatury zlewają się w jedną masę, po ostudzeniu odseparują się poprzez pęknięcie. I o ile drobne różnice rozszerzalności liniowej nie powodują tworzenia się naprężeń, o tyle już dysproporcje wynoszące 2 czy 3 stopnie sprowokują niepożądane pęknięcia.
Rzeźbienie światłem
Barwić dzieło, czyli nadawać mu zamierzony odcień i nastrój, można nie tylko poprzez łączenie gotowych, kompatybilnych tafli, ale i za pomocą specjalnie do tego przeznaczonych farb, proszków i substancji. Mogą to być tlenki metali (efekt pęcherzyków powietrza zatopionych w szkle), lastry, fryty, drobne płatki, pręciki, nieco grubsze pałeczki i grysy (pudry lub ziarna), czy też metaliczne pigmenty. „Na gorąco” szkło stapia się np. z emulsjami metalicznymi. Przy czym należy pamiętać, że po zespoleniu tafli z płynnym złotem traci ona swoją przejrzystość, a barwienie za pomocą aplikowania do szkła wyżej wymienionych składników zmienia jego skład chemiczny, a więc i współczynnik rozszerzalności.
Łączenie „kryształowego” surowca z innymi materiałami (drewnem lub stalą) w celu optycznego spotęgowania jego lśnienia wykonuje się po wytopie przedmiotu, „na zimno”. Ostatnim i niewątpliwie najważniejszym czynnikiem, który wydobywa urodę tegoż surowca i pozwala artyście wyrazić emocje i nastroje, jest światło. Jako, że tafla to materiał, który w zależności od stopnia przepuszczalności może być transparentny, przejrzysty lub, tak jak w przypadku witrażu, „sączący” iluminację, nie będzie efektowny. Więcej: nie zaistnieje bez światła.
Wiąże się to również z faktem, że szkła, w przeciwieństwie do wszystkich innych materiałów, nie widzimy w świetle odbitym, ale przechodzącym, penetrującym. Bez względu na to, czy iluminacja jest sztuczna (np. obraz podświetlony żarówką) czy też naturalna (wypełnienie stolarki), musi współgrać z dziełem, które eksponuje. Odpowiednie świetlenie oszlifowanych krawędzi dzieła może bowiem spowodować, że owe szkło zaczyna żyć własnym życiem, stając się jakby integralną częścią przyrody.
Artyści szklarze dostrzegają w szkle coś znacznie więcej niż tylko kruchą, lśniącą, bezpostaciową substancję. Dla nich ten „kryształowy” surowiec to coś czarodziejskiego, fascynującego i jednocześnie intrygującego. Potencjał, jaki w sobie kryje: unikatowość, szlachetność, plastyczność, gra świateł, wzajemne przenikanie barw, a co za tym idzie – niezwykła umiejętność tworzenia niesamowitych przestrzeni i efektów wizualnych – odkrywa przed nimi niczym nieograniczone możliwości jego wykorzystywania i komunikowania światu swoich nastrojów, emocji czy poruszeń.
Magdalena Prokop-Duchnowska
Tekst powstał na podstawie rozmowy z Tomaszem Łączyńskim
Zdjęcia: Tomasz Łączyński
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
więcej informacji: Świat Szkła 1/2011
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Przeszklenia są zarówno praktycznym, jak i dekoracyjnym elementem drzwi. Ułatwiają przepływ światła między pomieszczeniami, doświetlają je oraz optycznie powiększają. Drzwi z zestawem szybowym połączą poszczególne wnętrza, nadając mieszkaniu przestronny charakter.
Firma Stolbud Włoszczowa oferuje szeroką gamę stolarki drzwiowej z przeszkleniami oraz oryginalne modele w całości wykonane ze szkła.
Zastosowana w drzwiach odmiana szkła powinna być dopasowana do funkcji, jakie pełni pomieszczenie. W miejscach, gdzie ważne jest zapewnienie prywatności warto zastosować stolarkę drzwiową z przeszkleniem o niskim stopniu przezroczystości, np. chinchila lub satinato. W salonie zamontować można drzwi z przeszkleniem o charakterze dekoracyjnym.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Pilkington Insulight™ z żaluzjami ScreenLine® to nowatorskie połączenie szyb zespolonych i żaluzji dla domów, budynków komercyjnych i użyteczności publicznej. Ich zastosowanie w projekcie budowlanym pozwala wygenerować dodatkowe oszczędności energetyczne i przestrzenne oraz podwyższa komfort użytkowania w aspekcie wizualnym i higienicznym.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
W budynkach pasywnych dążymy do tego, aby udział mostków cieplnych w stratach ciepła był jak najmniejszy. Idealnym rozwiązaniem byłoby oczywiście całkowite wyeliminowanie strat ciepła.
Podobnie ma się rzecz w budowanym przez autora domu nazwanym przezeń prawie pasywnym
Montaż okien
Największym problemem w omawianym budynku będą mostki liniowe występujące na połączeniach okno (drzwi balkonowe)-ściana.
Omówienie tego zagadnienia zacznijmy od przypomnienia najpowszechniej stosowanych rozwiązań.
Pierwsze z nich (rys. 1), choć powoduje największe straty ciepła, jest jednak najpopularniejsze. Straty ciepła przez mostki będą niższe w wypadku montażu okien w sposób pokazany na rys. 2 i 3. Szacowane wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła podano za wydawnictwem ITB „Bezspoinowy system ocieplenia ścian zewnętrznych budynków” (1).
Najlepszym rozwiązaniem jest montaż okien w warstwie izolacyjnej, ponieważ nie ma styku mur-ościeżnica, a właśnie przez takie połączenie straty ciepła są największe.
Okna powinny być wysunięte poza lico muru (kiedy mur jest jeszcze nieocieplony), tak by termoizolacja objęła okno od spodu i od przodu. Taki sposób montażu okien jest zalecany w budynkach pasywnych (rys. 4). Dodajmy, że w tym wypadku okna mogą (a nawet powinny) być nieotwierane, gdyż odpowiednią ilość powietrza w budynku zapewnia instalacja nawiewno-wywiewna. Jeśli okna będą otwierane, może pojawić się problem, jak je zamontować, aby były stabilne i nie „rozchwiały” się w wyniku wieloletniego otwierania i zamykania.
Zaproponowane rozwiązania ze specjalnymi okuciami i kotwami, które utrzymują okna w warstwie izolacyjnej, autor ocenia jako dobre, ale tylko wtedy, gdy ściana jest wykonana z betonu lub innego monolitycznego i twardego materiału, a mocowanie tych kotew jest bardzo stabilne i stosunkowo gęste (kotwy zatopione lub osadzone głęboko w ścianie monolitycznej).
W prezentowanym budynku „prawie pasywnym” ściany zostały wykonane z pustaków ceramicznych, więc nie można było osadzić okien w warstwie izolacyjnej.
Kotwy nie byłyby osadzone mocno i stabilnie, a przecież muszą utrzymać ciężar całego okna i to jeszcze otwieranego (po dyskusji rodzinnej nie zdecydowaliśmy się na okna nieotwierane).
W firmie montującej okna powiedziano mi, że na taki montaż (kotwy utrzymujące okna mocowane do pustaków Porotherm) nie dadzą nawet 12-miesięcznej gwarancji, ponieważ z doświadczenia wiedzą, że po pewnym czasie takie połączenia ulegają obluzowaniu.
Po przedyskutowaniu problemu z wykonawcą, znaleźliśmy inne rozwiązanie. Wykonaliśmy większe o 14 cm otwory pod okna i wyłożyliśmy mur wokół otworów okiennych styropianem grubości 7 cm (rys. 5).
Dzięki temu możliwe było stabilne zamontowanie okna w warstwie izolacyjnej (należało tylko zastosować dłuższe kotwy montażowe do ościeżnic i specjalne podkładki. Ten sposób montażu łączy metodę montażu tradycyjnego (stabilne mocowanie okna) z montażem zalecanym dla budynków pasywnych (okno w warstwie izolacyjnej). Metoda ta miała jeszcze jest jedną bardzo ważną zaletę... otrzymałem od wykonawcy 5-letnią gwarancję na montaż okien i drzwi balkonowych.
Definicja mostka cieplnego (według normy PN-EN ISO 14683 i PN-EN ISO 10211): „Mostki cieplne w przegrodach budowlanych powodują zmianę strumienia cieplnego i temperatury powierzchni w stosunku do tych wielkości bez mostków. Mostek cieplny to część obudowy budynku, w której jednolity opór cieplny jest znacznie zmieniony przez: |
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Szklane przegrody są przedmiotem szczególnego zainteresowania ze strony projektantów nowoczesnej architektury i specjalistów wdrażających mniej lub bardziej zielone rozwiązania. Ukształtowanie fasad, czy to w postaci typowych ścian, czy kompleksowo ujętej zewnętrznej powłoki/skóry, wywiera wpływ zarówno na środowisko naturalne, jak i sztuczne stworzone przez człowieka wewnątrz obiektu.
Parafrazując ideę Hundertwassera, wg którego powłoka budynku jest trzecią skórą człowieka, analogicznie do dwóch pierwszych skór (biologicznej i ubrania), jej podstawowym zadaniem jest zapewnienie odpowiedniej ochrony i komfortu [rys. 1].
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Nowoczesne budownictwo sportowe kładzie nacisk na obniżenie kosztów eksploatacji i podniesienie walorów funkcjonalnych tego typu realizacji.
Trudność może stanowić zrównoważenie kosztów budowy i korzyści płynących z zastosowania energooszczędnych technologii. Firma SCHÜCO dostarcza kompletnych rozwiązań systemowych dla obiektów różnej skali, różnicowanych także pod względem cenowym.
Budownictwo sportowe obejmuje zarówno szkolne baseny, niewielkie hale sportowe, jak i wielkie stadiony. Budowane obiekty różnią się wielkością i funkcjami, jakie będą pełnić, jednak łączy je priorytet ekonomiczny.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Na szczególne miejsce wśród współczesnych architektów i konstruktorów zasługuje hiszpański mistrz Santiago Calatrava. Wykształcenie artystyczne i techniczne, pasje i uzdolnienia rzeźbiarskie Calatravy powodują, że jego projekty nabierają niezwykłych kształtów, a przy tym nie tracą funkcjonalności i nowoczesności.
Ten wybitny twórca nieustannie eksperymentuje z tworzywem i formą, zadziwiając swoimi kolejnymi projektami, a jednocześnie sprawiając, że są one w stanie sprostać coraz to nowym wyzwaniom w zakresie wytrzymałości i bezpieczeństwa przy osiąganiu jednocześnie wrażenia lekkości i nowoczesnej formy. Calatrava stworzył około 50 mostów na świecie i tworzy budynki o rzeźbiarskich odważnych kształtach.
Wprowadzenie
Ogromną rolę w projektach Calatravy odgrywa światło. Ażurowe konstrukcje oraz wykorzystywanie w zaskujący nieraz sposób szklanych elementów zapewniają bardzo dobre doświetlenie obiektów, a wykorzystywanie gry świateł do podświetlenia wybranych elementów eksponuje walory architektoniczne, dodając niejednokrotnie lekkości [1].
Rozmach i niepokorne formy hiszpańskiego architekta, Santiago Calatravy bywają często krytykowane, ale posiadają też olbrzymie grono fascynatów.
Wybitny architekt, nadaje swoim projektom znamiona dynamiki, wyrażając je w postaci smukłych rzeźb zawieszonych na moment w przestrzeni, w unikalnej równowadze sił, w „zamrożonym” ruchu. W rozwiązaniach dekomponuje siły mas do ich elementów składowych. Zamiast koncentrować masę na podparciu, zgodnie z prawem grawitacji, przesuwa ją w inny punkt, rozwiązując problemy strukturalne przez analizę sił rozciągania, ściskania i skręcenia.
W swoich szkicach kompozycji szczególną uwagę poświęca połączeniom, które stają się esencjonalne w jego fascynacji ruchem. Symetria i asymetria konstrukcji stają się dla niego istotnymi elementami dynamiki. Autor projektów mostowych zrealizowanych przede wszystkim w Europie udowadnia, że most może być wspaniałym dopełnieniem miejsca, w którym został zbudowany a nawet być jego integralną częścią.
Stacja Orient w Lizbonie
Wystawa EXPO w Lizbonie w 1998 r. była przyczynkiem do powstania wielu ciekawych architektonicznie budowli w portugalskiej stolicy. Powstał piękny most podwieszony Vasco da Gama Bridge, wybudowano ciekawe pawilony wystawowe oraz niebywały w charakterze dworzec kolejowy (rys. 1 i 2), zaprojektowany przez zespół Santiago Calatravy.
Rys. 1. Dworzec kolejowy w Lizbonie
Rys. 2. Piękno zadaszenia nad peronami stacji kolejowej
Konstrukcje słupów, zwieńczonych elementami na bazie motywów roślinnych, połączone są tam z konstrukcjami powłokowymi, których przeszklenia stanowią o harmonii całości i niezwykłych efektach w porze dziennej, dzięki doświetleniu, a w porze nocnej za sprawą swoistych iluminacji. Czym byłaby ta przestrzeń bryły dworca bez tafli szklanych?
Konglomeratem wielu stalowych elementów. Dzięki powierzchniom przezroczystym zyskała nowy wymiar, stała się lekką, zwiewną konstrukcją, działającą frapująco na obserwatora.
Smukłe kładki dla pieszych
Współczesne szkło daje możliwości projektantom i architektom na niespotykaną dotąd skalę, czego przykładem jest realizacja Calatravy w Wenecji – kładka nad Canale Grande (rys. 3), ale też inne projekty kładek dla pieszych. Lekkie w wyrazie artystycznym, ażurowe konstrukcje są uzupełnione przez szklane tafle, które kreują dodatkowy wymiar artystyczny. Tworzywo, jakim jest nowoczesne szkło w rękach hiszpańskiego twórcy architekta-rzeźbiarza jest wykorzystywane z rozmachem, udowadniając, że jest to zarówno trwały, bezpieczny oraz piękny materiał.
Kładka dla pieszych nad Canale Grande ma prawie sto metrów rozpiętości, stalową konstrukcję nośną i schody na pomoście ze szkła hartowanego, jak również szklane balustrady.
Rys. 3. Wenecka kładka dla pieszych Santiago Calatravy – połączenie stali i szkła
Inne dzieło Calatravy to Most Sundial w Redding - pierwszy wykonany projekt w Stanach Zjednoczonych (rok 2004 – rys. 4). Jest to konstrukcja kładki podwieszonej, jednopylonowej z jednostronnie mocowanymi linami wantowymi. Kolumna pylonu ma kształt iglicy, pomost jest konstrukcją kratownicową złożoną z trzech grubościennych rur, na których oparto pokład – chodnik kładki. Pokład jest wyłożony 2245 przeciwpoślizgowymi szklanymi panelami oraz 280 kawałkami płyt granitowych, wyznaczającymi ścieżkę dla rowerzystów [1].
Rys. 4. Kładka dla pieszych Sundial w USA
W porze wieczornej kładka jest podświetlona 219 lampami umieszczonymi pod szklanym pokładem, co daje inspirujący efekt architektoniczny, który nie byłby możliwy bez transparentności paneli szklanych.
Nie byłoby też możliwe stworzenie takiej konstrukcji bez aplikacji współczesnego szkła hartowanego, klejonego, o wybitnych parametrach wytrzymałościowych.
Miasto Sztuki i Nauki w Walencji
Znamienne jest, że ten nieszablonowy twórca, jakim jest Santiago Calatrava, był wychwalany przez architektów, gdy projektował mosty o zaskakujących kształtach i za to samo ganiony przez mostowców nawykłych do oszczędnej i przemyślanej, rzec można ascetycznej formy ustroju nośnego. Obecnie zaś, gdy realizuje dzieło swego życia – budowę Miasta Sztuki i Nauki w rodzimej Walencji – jest przeciwnie.
Teraz to koledzy po fachu, a także mieszkańcy tego miasta zarzucają mu zbytni rozmach i rozrzutność. A powstają tam budowle zadziwiające. Zdaniem jednego z koryfeuszy polskiego mostownictwa, każde pokolenie inżynierów powinno zostawić po sobie dzieła świadczące o możliwościach twórczych i technologicznych swych czasów... Oglądając dzieła Calatravy odnosi się wrażenie, że kres tych możliwości zanika. Za przyczyną wspomagania komputerowego maleją ograniczenia projektowe, a przyglądając się ostatnim realizacjom w Walencji zda się, że niezadługo zanikną także – wykonawcze [2].
Futurystyczny kompleks w Walencji w Hiszpanii, zwany jest przez mieszkańców miasta jako dzielnica „przyszłości”. Zaprojektowany został przez Santiago Calatrava przy współpracy Felixa Candela. Na całość kompleksu składają się: centrum kulturalne i rozrywkowe awangardowe budynki. Mieści się tu największe w Europie oceanarium a także delfinarium, kino IMAX, restauracje i muzea. Całość obejmuje obszar
350 000 m² (rys. 5).
Centrum jest „miastem w mieście” składa się z następujących struktur:
L’Hemisfèric – to konstrukcja architektoniczna o łącznej powierzchni całkowitej 13 000 m². Znajduje się tutaj planetarium, kino nadające filmy w formacie IMAX, można tu także obejrzeć spektakl laserowy,
L’Oceanogràfic – otwarte w 2002 r. największe oceanarium Europy o łącznej powierzchni 110 000 m². Usytuowane jest tu 13 ekosystemów światowych mórz i 500 gatunków pływających zwierząt; zawiera m.in. także rekonstrukcje podziemnych krajobrazów, ogromne delfinarium czy wyspy lwów morskich,
El Museu de les Ciències Príncipe Felipe (Muzeum Nauki) – wielkie muzeum XXI wieku, w którym eksponowane są najnowsze osiągnięcia nauki i techniki. Znajduje się tu gigantyczne wahadło Foucaulta oraz interaktywne wystawy naukowe, gdzie zwiedzający mogą brać czynny udział w eksperymentach,
El Palau de les Arts Reina Sofía – gigantyczna konstrukcja owalna zawierająca różne sceny – zamknięte i na wolnym powietrzu, wystawiane są tu spektakle i koncerty sceniczne oraz grana jest opera,
L’Umbracle – budynek położony w południowej części kompleksu; ma 320 m szerokości i 60 m długości, w jego skład wchodzi także dwupiętrowy parking dla samochodów osobowych (łącznie do 900) oraz autobusów (do 20). Zdobi go ogród porośnięty drzewami zawierający szeroką gamę roślin różnych gatunków [3].
Rys. 5. Miasto Sztuki i Nauki w Walencji
Santiago Calatrava znawca konstrukcji powłokowych, odważnie formuje nimi przestrzeń swoich zadziwiających obiektów (rys. 5 i 7). Wszelkie przeszklenia wydają się być w nich koniecznością, aby wydobyć dodatkowy wymiar wizualny, aby idealnie doświetlić bryły, aby uzyskać idealną grę światła i cienia. Połączenie kunsztu inżynierskiego z wrażliwością artysty sprawia, że wypełniona przestrzeń emanuje pięknem, będąc jednocześnie piekielnie trudnym przypadkiem konstrukcyjnym.
Jednym z pomysłów, eksploatowanym przez Calatravę obecnie, jest wykorzystanie możliwości zmniejszenia zginania elementów ściskanych i zginanych przez zakrzywienie ich osi zgodnie z krzywą sznurową sił ściskających te elementy bez mimośrodów.
Efekty tego zabiegu można dostrzec w kształtach pylonu – mostu Samuela Becketta w Dublinie oraz mostu na terenie Miasta Sztuki i Nauki w Walencji (rys. 6) [2].
Rys. 6. Most wantowy Santiago Calatravy
Zakończenie
Analizując zagadnienia konstrukcyjne projektów Calatravy należy powiedzieć – genialny inżynier. Rozpatrując efekty estetyczne oglądanych budowli, jawi się określenie: kreator piękna przestrzeni, którego by nie było bez połączenia rzetelnego rzemiosła z nieziemską wrażliwością.
Rys. 7. Przeszklenia kształtujące artystyczny wymiar przestrzeni
dr inż. Beata Stankiewicz
Wydział Budownictwa
Politechnika Opolska
Bibliografia
[1] Stankiewicz B.: Mosty Santiago Calatravy ze szklanymi panelami pomostów. „Szkło i Ceramika” 1/2010
[2] Stańczyk A.: Niekonwencjonalne mostownictwo Calatravy. „Drogownictwo” 10/2010
[3] wikipedia
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne arykuły tego autora:
- Santiago Calatrava – kreator piękna przestrzeni , Beata Stankiewicz, Świat Szkła 1/2011więcej informacji: Świat Szkla 3/2005
- Efektowne i efektywne realizacje przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, Świat Szkła 3/2005
- Specyfika przezroczystych ekranów akustycznych , Beata Stankiewicz, Świat Szkła 2/2005
więcej informacji: Świat Szkła 1/2011
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Jednym z najciekawszych trendów architektury XX wieku było wznoszenie tzw. transparentnych pawilonów, czyli budowli, których ściany zewnętrzne wykonane były ze szkła, ale jednocześnie wolnych od stalowych czy żelbetowych ram nośnych. W tym przypadku szklane panele stanowiły pełnoprawne konstrukcyjne elementy, których głównym zadaniem było podpieranie dachu, przenoszenie obciążeń od wiatru oraz usztywnienie bryły budynku.
W związku z tym elementy te pracowały w trójosiowym stanie naprężenia – poddane były zginaniu (wiatr działający prostopadle do powierzchni ściany), ścinaniu (obciążenia poziome od wiatru działające w płaszczyźnie ściany) oraz ściskaniu (obciążenie ciężarem własnym konstrukcji dachu oraz śniegiem). Artykuł przedstawia przykład realizacji takiej konstrukcji oraz przybliża aspekty projektowania szklanych paneli.
Wprowadzenie
Koncepcja „szklanych domów” była silnym nurtem w kręgu zainteresowań architektów XX wieku. O ile tradycyjna architektura kładła główny nacisk na wygrodzenie pewnej przestrzeni, stworzenie bariery chroniącej wnętrze budynku przed otoczeniem, o tyle idea transparentnych pawilonów przeciwstawiała się tym założeniom. Polegała ona na takim zaprojektowaniu konstrukcji budynku, aby wprowadzić jak najwięcej naturalnego światła do wnętrza, stworzyć wrażenie otwartej przestrzeni, dzięki której granica między wnętrzem a otoczeniem była jak najbardziej subtelna. Prekursorem tej idei był Le Corbusier - znany francuski architekt, który w 1914 r. zaprezentował koncepcję budynku znanego pod nazwą Maison Domino (rys. 1).
Rys. 1. Maison Domino, Le Corbusier, 1914 [źródło: http://www.afewthoughts.co.uk/flexiblehousing/]
Projekt charakteryzował się brakiem ścian nośnych, zamiast których architekt zaproponował żelbetowe smukłe słupy podpierające po obwodzie płyty stropowe. Ważnym elementem były także schody umożliwiające przemieszczanie się między kondygnacjami.
Rezydencja w Santa Fe
Jednym z przykładów takiego podejścia do architektury jest rezydencja zrealizowana na zboczu jednego z wzniesień łańcucha gór Sangre de Christo w pobliżu miasta Santa Fe w Nowym Meksyku (fot. 1).
Fot. 1. Rezydencja w Santa Fe, Nowy Meksyk [źródło: [2]]
Właściciele rezydencji – miłośnicy sztuki oraz idei szklanych domów – zapragnęli wybudować dom, który będzie realizacją postulatów Le Corbusiera oraz w jak najmniejszym stopniu wpłynie na okolicę. Jednym z najciekawszych elementów tej rezydencji jest szklana ściana o wymiarach 3,5x8,6 m znajdująca się w północno-zachodnim skrzydle domu. Podobnie jak żelbetowe ściany nośne, przenosi ona obciążenia ze stalowej konstrukcji dachu na żelbetowe fundamenty. W projekcie zastosowano rozwiązania, które pozwoliły uniknąć widocznych połączeń paneli oraz ukryć wszelkie mocowania szklanych płyt.
Proces projektowania szklanej ściany był bardzo złożony i czasochłonny. Początkowo rozważano wykorzystanie szyb zespolonych, ale takie rozwiązanie wiązałoby się ze zbudowaniem podwójnej fasady: jednej przenoszącej obciążenie i drugiej tworzącej warstwę izolującą. W takim wypadku ramki dystansowe oraz uszczelnienia byłyby widoczne, co burzyłoby wcześniej przyjętą koncepcję. Z tych powodów odrzucono ten pomysł i zdecydowano się na ścianę jednowarstwową. Pomimo tego, że możliwe było wykonanie paneli o szerokości 2,0 m, ostatecznie zdecydowano się na siedem paneli o szerokości 1,2 m.
Dwa argumenty przemawiały za takim rozwiązaniem. Pierwszym z nich był montaż, bardzo trudny w przypadku tak szerokich, a tym samych ciężkich szklanych płyt. Drugi związany był z zapewnieniem tzw. nośności poawaryjnej - chodzi o sytuację, w której jedna tafla ulega zniszczeniu, a pozostałe muszą przenieść dodatkowe obciążenie. Szczeliny między panelami o szerokości 1,0 cm wypełnione zostały bezbarwnym silikonem.
Zastosowanie szklanych elementów podpierających miało duży wpływ na konstrukcję dachu. Jego masa musiała być tak dobrana, aby ssanie wiatru nie spowodowało odrywania fragmentów dachu, a tym samym nie generowało naprężeń rozciągających na podporze, tak niebezpiecznych dla szkła. Dodatkowo, powyżej rzutu ściany zastosowano ciągłą, stalową belkę, która miała na celu uniknięcie przekazywania sił skupionych na szklaną ścianę. Ponadto, rzut dachu wysunięty został poza obrys ścian, co miało na celu zredukowanie momentu skręcającego w obwodowej belce nośnej.
Każdy szklany panel składa się z trzech warstw szkła. Najważniejsza, warstwa nośna jest laminatem trzech tafli szkła hartowanego o grubości 19,0 mm. Po obydwu jej stronach zastosowano dodatkowo taflę ochronną o grubości 5,0 mm, także wykonanej ze szkła hartowanego. Jako materiał spajający we wszystkich miejscach zastosowano folię PVB złożoną z czterech warstw o łącznej grubości 1,52 mm. Jak dowiodły obliczenia statyczno-wytrzymałościowe zastosowanie siedmiu paneli zapewniało dostateczną nośność poawaryjną całego układu, a nośny element wykonany ze szkła laminowanego wysoki poziom bezpieczeństwa na poziomie 3.
Zewnętrzne tafle ochronne nie były potrzebne ze względów wytrzymałościowych więc wykonano je krótsze o 6,0 mm, co zapewniało osiowe przekazywanie obciążenia na stalową podwalinę. Ugięcie spowodowane oddziaływaniem wiatru w projekcie ograniczono do 1/150 wysokości, co daje 2,3 cm na całą wysokość ściany.
Aby zapewnić poprawne mocowanie paneli szklanych w projekcie zastosowano głębokie, stalowe profile w kształcie litery U. W górnej części ukryte są one w konstrukcji dachu, w dolnej zaś umieszczone poniżej posadzki i zasłonięte. Z powodu braku możliwości zamówienia w wytwórni profilu o odpowiednim kształcie zastosowano dwa kątowniki nierównoramienne, zwrócone ku sobie i skręcone.
W celu uniknięcia niekontrolowanych przesuwów paneli w „butach” zastosowano neoprenowe kliny. Każde stalowe mocowanie po obydwu stronach posiada parę stalowych gwintowanych trzpieni, zlokalizowanych centralnie w rozstawie połowy rozpiętości.
Takie rozwiązanie zapewnia poprawne przekazywanie obciążeń z dachu na panel i dalej na fundament oraz pozwala na rektyfikację paneli w trakcie montażu oraz okresowych przeglądów. Trzpienie w górnej części zaopatrzone są w sprężyny, które zapewniają równomierne obciążenie paneli, oraz możliwą korektę po miesiącach eksploatacji (fot. 2). Dodatkowo, w przypadku nierównomiernego obciążenia dachu uczestniczą w redystrybucji sił.
Fot. 2. Rozwiązanie górnego mocowania szklanych paneli [źródło: [2]]
Na potrzeby projektu wykonano kilka mniejszych oraz jeden testowy panel w skali 1:1, które poddano testom wytrzymałościowym. Pełnowymiarowy panel obciążany był zwiększającym się obciążeniom ściskającym przy dodatkowym obciążaniu poziomym symulującym oddziaływanie wiatru. Po wykonaniu testów panel został zamontowany w ścianie rezydencji. Mniejsze modele obciążane były aż do utraty nośności.
Aspekty projektowe
W większości przypadków szklane panele (a właściwie tarcze obciążone w swojej płaszczyźnie) ulegają zniszczeniu z powodu wyboczenia. W zależności od rodzaju obciążenia możemy wyróżnić podstawowe przypadki wytrzymałościowe: tarcze poddane ściskaniu w płaszczyźnie, tarcze ścinane w płaszczyźnie, równoczesne ściskanie i ścinanie w płaszczyźnie oraz najbardziej złożony przypadek – tarcza obciążona w swojej płaszczyźnie (ściskanie + ścinanie) oraz do niej prostopadłej (np. oddziaływanie wiatru). Pierwsze trzy przypadki są dość dobrze opisane i przebadane, natomiast ostatni wciąż pozostaje przedmiotem badań i analiz.
Rys. 2. Prostokątne, szklane panele poddane obciążeniom ściskającym oraz ścinającym
Siła krytyczna (przypadek ściskania w płaszczyźnie), która powoduje wyboczenie monolitycznej, prostokątnej szklanej płyty może być obliczona z analitycznego modelu bazującego na teorii sprężystości (rys. 2):
gdzie:
α = a /b - wymiary płyty (Rys. X),
m - liczba połówek fali sinusa w kierunku x,
t - grubość szkła,
b - szerokość elementu,
E- moduł sprężystości,
υ - współczynnik Poissona.
Podobnie może być obliczona siła krytyczna dla monolitycznej szklanej płyty poddanej ścinaniu w płaszczyźnie (rys. 2):
gdzie:
E, t, υ, b- jak wyżej,
kτ - współczynnik wyboczenia spowodowanego ścinaniem,
który można przyjmować jako:
kτ = 5,34 + 4,00 / α
4,00 + 5,34 / α
dla: α < 1,0
dla: α ≥ 1,0
Należy zaznaczyć, że powyższe wartości obciążeń nie są równoznaczne z wyczerpaniem nośności szklanych płyt i nie mogą być jedynym kryterium podczas wymiarowania takich ustrojów. Krytyczne obciążenia przeszacowują rzeczywistą nośność sztywnych (krępych) płyt i jednocześnie przeceniają nośność płyt wiotkich. Jest to związane z różnym zachowaniem się takich elementów po zaistnieniu zjawiska wyboczenia. Dowodem na to są liczne badania laboratoryjne i symulacje komputerowe szklanych tafli poddanych działaniu czystego ściskania oraz ścinania [3].
Istniejące w literaturze propozycje krzywych wyboczenia dla szklanych tafli są niewystarczająco dokładne, aby opisać rozkład naprężeń głównych w takich elementach, głównie z powodu zjawiska tzw. nieliniowości geometrycznej wiotkich tafli szklanych. Z tego powodu budowanie złożonych modeli numerycznych wciąż pozostaje jedyną drogą do uzyskania poprawnych wartości nośności szklanych tafli poddanych obciążeniom ściskającym oraz ścinającym.
Jakkolwiek, można znaleźć w literaturze [3] propozycje metod obliczeniowych bazujących na krzywych wyboczenia zbliżonych do przedstawionych w Eurokodzie 3. Autorzy proponują sposób obliczania charakterystycznej nośności paneli szklanych:
- dla płyt poddanych czystemu ściskaniu,
NRk = ρσRk tg
- dla płyt poddanych ścinaniu.
VRk = ρτRk tg
W powyższych wzorach zmienna t odnosi się do grubości elementu, b – do szerokości panelu. Współczynnik redukcyjny ρ bazuje na charakterystycznej wartości wytrzymałości szkła na rozciąganie σRk oraz wytrzymałości ze względu na naprężenia ścinające τRk. Dla uproszczenia można przyjmować σRk = τRk. Należy pamiętać także o współczynnikach bezpieczeństwa, stąd ogólny warunek wytrzymałościowy przedstawia się następująco:
NEd ≤ NRk / γM
oraz
VEd ≤ VRk / γM
W którym wartości NEd oraz VEd są wartościami obliczeniowymi, a współczynnik γM jest częściowym współczynnikiem bezpieczeństwa.
Wartości współczynnika redukcyjnego ρ dla różnych rodzajów obciążenia, geometrii płyt, wstępnych ugięć i warunków podparcia można znaleźć w pracy [3]. Wyniki przedstawione w postaci wykresu bazują na przeprowadzonych symulacjach numerycznych modeli wykorzystujących metodę elementów skończonych.
mgr inż. Marcin Kozłowski
www.designmore.pl
Bibliografia:
[1] Haldimann M., Luible A., Overend M.: Structural use of glass, IABSE-AIPC-IVBH, Zürich, 2008.
[2] DuBois M.: Glass bearing walls – a case study, GPD, Tampere, 2007.
[3] Luible A.: Stabilität von Tragelementen aus Glas, These EPFL, Lausanne, 2004.
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Szklane ściany nośne , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 1/2011
- Północnoamerykańskie normy do projektowania szkła , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 12/2010
- Europejskie normy do wymiarowania szkła, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 9/2010
- Szklane schody w Toronto, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 7-8/2010
- Realizacje, które inspirują, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 6/2010
- Właściwości i odmiany szkła konstrukcyjnego, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 5/2010
- Szkło jako materiał konstrukcyjny , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 4/2010
patrz też:
- Projektowanie bezpiecznych przeszkleń w ścianach osłonowych ze szkłem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 2/2010
- Weryfikacja badawcza numerycznych metod obliczeń szyb zespolonych , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 10/2008
- Wpływ warunków podparcia na wyniki obliczeń ugięć szyb wielkoformatowych pod obciążeniem równomiernie rozłożonym, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 4/2008
- Metoda projektowania szyb zespolonych, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 3/2008
- Metoda obliczeń ugięć okien PVC pod obciążeniem wiatrem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 7-8/2006
- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 2, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 6/2005
- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 1, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 5/2005
- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 2 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 1/2005
- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 1 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 12/2004
więcej informacji: Świat Szkła 1/2011
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Temat szkła w konstrukcjach budowlanych poruszył autor ogólnie, z podkreśleniem najważniejszego jego atrybutu – transparentności – w pracy Inżynieryjne problemy transparentności konstrukcji budowlanych, opublikowanej w „Świecie Szkła” 11/2010 [1]. Natomiast podstawy odpowiedniej analizy naukowej zapoczątkowano niedawno w pierwszej części artykułu Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych [2]. Niniejsza publikacja jest jego kontynuacją. Omawiane tu pozycje bibliografii [2.4], [2.5] i [2.6] wyszczególnione są w tymże artykule [2].
[2.4] Rozważono tu sprawy gięcia szkła laminowanego i związanych z tym nowych możliwości w projektowaniu. Szkło takie można giąć na budowie w zwykłej temperaturze, dopasowując jego tafle do zadanej krzywizny powierzchni konstrukcji i ich miejsc zamocowania. Tafle te składają się z warstw szkła hartowanego, powiązanych wzajemnie folią z PVB (poli-winylo-butyralu). Izolacja cieplna tych laminowanych tafli ze szkła hartowanego jest podobna do tej dla tafli ze szkła zwykłego. Lepszą izolację otrzymuje się poprzez podwojenie tafli laminowanych z pozostawieniem między nimi wolnej przestrzeni.
Mechanizm pracy takiego szkła przy gięciu polega na tym, że powstałe w wyniku technologii produkcji powierzchniowe naprężenia ściskające (por. [2], rys. 1) rosną po stronie wklęsłej nadal i maleją po stronie wypukłej – nie osiągając tam jednak rozciągania. Im cieńsza jest pojedyncza tafla, tym mniejszy może być promień krzywizny. Folia PVB zalegająca w szkle ma tę właściwość, że łączy jego warstwy na stałe, lecz umożliwia też ich wzajemny przesuw. To właśnie ma istotne znaczenie w pracy szkła laminowanego (rys. 1).
Rys. 1. Naprężenia dodatkowe przy zginaniu szkła laminowanego (bez nałożenia na rodzimy stan naprężeń) – bez poślizgu (na lewo) i z poślizgiem w folii (na prawo) [wg [2]-[2.4]]
Tafle szkła laminowanego produkowane są typowo do wymiarów 4,5x2,5 m. Przykładowy promień gięcia wynosi 3 m dla tafli o długości równej 2 m i szerokości – 1 m. Tafle takie wygodniejsze są w transporcie, gdyż mogą być dostarczone na budowę jako płaskie.
Laminowane szkło gięte na zimno zastosowano po raz pierwszy w 1997 r. w konstrukcji wiaty peronowej na stacji Hertogenbosch (rys. 2). Innym przykładem użycia tego szkła może być przykrycie centralnego dworca autobusowego w Amsterdamie (rys. 3).
Dach tego dworca ma długość równą 360 m, przy rozpiętościach, rozstawionych co 12,5 m stalowych łuków, wynoszących 65 m. Łuki połączone są płatwiami co 3 m. Zastosowane tu tafle są 3 m długie i 1,1 m szerokie.
Rys. 2. Wiata peronowa w Hertogenbosch, Holandia [wg [2]-[2.4]]
Rys. 3. Dach dworca autobusowego w Amsterdamie – etap projektowania [wg [2]-[2.4]]
[2.5] Tematem są tu sposoby łączenia oddzielnych elementów szklanych, uwzględniając nowoczesne, eleganckie i elastyczne połączenia śrubowe, a także klejone i wynikłe wskutek topnienia szkła.
Obecna wiedza w dziedzinie konstrukcyjnego zastosowania szkła dotyczy już całych belek, płyt, ścian i słupów szklanych, obciążonych oddziaływaniem stałym, ruchomym, wiatru, a nawet – udarowym, wywołanym np. pociskami.
Właściwe tu ograniczenia wymiarowe, z tytułu technologii produkcji, magazynowania i transportu, wynoszą 3,20x6,00 m.
Znaczy to, że w budownictwie, w przypadku większych rozpiętości aniżeli 6 m, trzeba stosować konstrukcyjne styki.
Klasyczny sposób łączenia „na styk” tafli ze szkła odbywa się poprzez ich obustronne, odcinkowe pokrycie stalowymi przykładkami i wzajemny docisk śrubami. Między szkłem i stalą umieszcza się elastyczny materiał, najczęściej neopren (kauczuk syntetyczny).
Otwory połączenia przygotowane są w szkle i stali już wcześniej, przy czym średnice otworów w szkle są większe od tych w stali, aby uniknąć nacisku trzpienia śruby na czułe szkło. Dokręcenie nakrętek zapewnia optymalny docisk wzajemny obu tych materiałów – z wywołaniem potrzebnych sił wzajemnego tarcia. Takie połączenie ma tę niedogodność, że zaburza transparentny charakter całej konstrukcji (rys. 4).
Rys. 4. Klasyczny styk szklanych płyt za pomocą przykładek stalowych [wg [2]-[2.5]]
Ogólnie, każde połączenie powinno przenosić trzy typy sił: osiowe – ściskanie lub rozciąganie, momenty zginające z obszarami ściskania i rozciągania przekroju oraz siły tnące prostopadłe do osi łączonych elementów. Takie połączenie tworzy tzw. węzeł konstrukcyjny. Osiowe ściskanie można przenieść dość prosto wzajemnym dociskiem elementów szklanych poprzez elastyczne medium.
Przeniesienie osiowego rozciągania jest trudniejsze, ponieważ wymaga dokładnej osiowości połączenia, z eliminacją dodatkowego zginania. Do tego ideału można dobrze się zbliżyć, nawiercając w obu szklanych elementach dość duże pojedyncze otwory i wypełniając je plastycznymi „korkami”, przez które – i przez obustronne wąskie przykładki stalowe – przechodzą następnie trzpienie śrub. Wywołuje to na styku „korków” i szkła dość równomierne ściskanie, ale też znaczne koncentracje naprężeń w łączonym szkle (rys. 5).
Rys. 5. Naprężenia w szklanych elementach styku osiowego rozciągania [wg [2]-[2.5]]
Podobne połączenia, odpowiednio uzupełnione, możliwe są też dla przeniesienia zginania i ścinania. Opisane połączenia znalazły już swoje zastosowania w praktyce, ale są krytykowane.
Najlepszym połączeniem dwóch elementów jest takie, które zapewnia im pełną integralność. W dziedzinie szkła jego klejenie jest najbardziej obiecujące. Najczęściej stosuje się tu klej UV, epoksydowy i silikonowy. Oba pierwsze są klejami mocnymi i sztywnymi.
Klej silikonowy jest słabszy i dość podatny, co jednak jest niekiedy właśnie pożądane. Połączenia klejone mogą być swym kształtem i ideą zbliżone do spawanych w stali (rys. 6) lub drewnie (rys. 7).
Rys. 6. Połączenia szkła typu „spawanego” [wg [2]-[2.5]]
Rys. 7. Połączenie szkła typu „ciesielskiego” [wg [2]-[2.5]]
Wykonane naroże szklanej ramy pokazane jest na rys. 8. Wydaje się, że przyszłościowym łączeniem szkła będzie roztapianie połączeń w węzłach i ich powtórne schładzanie do zwykłej temperatury. Badania są w toku.
Rys. 8. Naroże szklanej ramy [wg [2]-[2.5]]
[2.6] Przeanalizowano tu połączenia wysokiej wytrzymałości elementów ze szkła hartowanego.
Przykładowo, problem ten pojawia się w szklanych belkach dużych rozpiętości (rys. 9) i zawieszonych kurtynach; połączenia są tu sworzniowe. W tych warunkach dąży się do wyznaczenia nośności konstrukcji szklanych w budynkach. Przyjęte tutaj rozwiązania nawiązują do tych odpowiednich dla szklanych fasad.
Rys. 9. Szklane belki przekrycia laboratorium Muzeum w Louvre w Paryżu [wg [2]-[2.6]]
W obliczeniach stosuje się metodę elementów skończonych właściwą przy modelowaniu naprężeń rezydualnych – wynikających z procesu produkcji szkła hartowanego. Inny model stosuje się dla określenia termiczno-mechanicznego zachowania się szkła.
W drugim etapie obliczeń bada się naprężenia powstające wskutek działania w połączeniu metalowego sworznia (rys. 10). Numerycznie wyznaczone naprężenia zweryfikowano doświadczalnie, bliższego porównania jednakże brak. Nałożenie obu ww. stanów naprężeń prowadzi do ustalenia kryteriów wymiarowania tych konstrukcji.
Rys.10. Punktowe przyłącze tafli szklanej do metalowego użebrowania [wg [2]-[2.6]]
Wskutek działania różnych, ciągle jeszcze nie rozpoznanych dostatecznie czynników, wiedza w zakresie długotrwałego zachowania się szkła jest dość uboga. Dlatego, stosowany we Francji globalny współczynnik bezpieczeństwa przyjmuje się równy 7. Przy budowaniu konstrukcji ze szkła wymagane są też doświadczenia w pełnej skali wymiarów elementów konstrukcyjnych.
Wspomniany współczynnik wynika z wartości równej 3,5 dla materiałów kruchych (niepewności w obszarze materiału i obciążenia), pomnożonej przez 2, co łączy się z obniżaniem się wytrzymałości szkła w czasie 50 lat użytkowania konstrukcji.
Projektując szklane konstrukcje trzeba mieć na uwadze znacznie różniące się stany naprężeń w samych elementach i w obszarach ich połączeń. W zastosowanej w obliczeniach metodzie elementów skończonych konieczne było modelowanie trójwymiarowe – z uwzględnieniem zjawisk reologicznych w materiale.
Zwykle ustala się mechaniczne zachowanie się szkła i historię cieplną całej płyty w procesie hartowania szkła. Wszystkie te sprawy są bardzo skomplikowane, wieloparametrowe – w szczególności co się tyczy przewodnictwa ciepła i naprężeń rezydualnych procesu produkcji szkła.
Do tego dochodzi jeszcze niełatwa analiza działania metalowych łączników tafli szklanych do sieci metalowego rusztu prętów lub cięgien.
W krótkim omówieniu tych spraw nie sposób głębiej w nie wnikać. Ważna powinna być tu świadomość, że one istnieją i mocno wpływają na rzeczywistą nośność szklanych konstrukcji. Odnośnie szczegółów autor odsyła więc Czytelników do całości omawianego artykułu [2.6].
cdn.
prof. Zbigniew Cywiński
Politechnika Gdańska
Bibliografia
[1] Cywiński Z.: Inżynieryjne problemy transparentności konstrukcji budowlanych, „Świat Szkła” 11/2010.
[2] Cywiński Z.: Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych. Część 1 , „Świat Szkła” 12/2010.
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych. Część 3, Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 2/2011
- Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych. Cz. 2 , Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 1/2011
- Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych Część 1 , Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 12//2010
- Inżynieryjne problemy transparentności konstrukcji budowlanych , Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 11/2010
patrz też:
- Szklane ściany nośne , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 1/2011
- Północnoamerykańskie normy do projektowania szkła , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 12/2010
- Europejskie normy do wymiarowania szkła, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 9/2010
- Szklane schody w Toronto, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 7-8/2010
- Realizacje, które inspirują, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 6/2010
- Właściwości i odmiany szkła konstrukcyjnego, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 5/2010
- Szkło jako materiał konstrukcyjny , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 4/2010
- Projektowanie bezpiecznych przeszkleń w ścianach osłonowych ze szkłem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 2/2010
- Weryfikacja badawcza numerycznych metod obliczeń szyb zespolonych , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 10/2008
- Wpływ warunków podparcia na wyniki obliczeń ugięć szyb wielkoformatowych pod obciążeniem równomiernie rozłożonym, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 4/2008
- Metoda projektowania szyb zespolonych, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 3/2008
- Metoda obliczeń ugięć okien PVC pod obciążeniem wiatrem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 7-8/2006
- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 2, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 6/2005
- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 1, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 5/2005
- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 2 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 1/2005
- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 1 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 12/2004
więcej informacji: Świat Szkła 1/2011
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
W dniu 6 grudnia 2010, odbyła się kolejna już – 15 Konferencja Techniczna organizowana przez redakcję miesięcznika Świat Szkła. Tradycyjnie organizowaliśmy ją w Centrum Bankowo-Finansowym „Nowy Świat” S.A. ul. Nowy Świat 6/12, 00-400 Warszawa
Obejmowała ona tematykę: Okucia i napędy w konstrukcjach szklanych (konstrukcje bezpieczne, antywłamaniowe, przeciwpożarowe, funkcjonalne) Referaty wygłoszone przez przedstawicieli instytutów badawczych oraz niezależnych rzeczoznawców ds. zastosowania szkła w budownictwie dotyczyły wymagań, metodyki badań (wg najnowszych norm i przepisów) oraz rozwiązań technicznych okuć i napędów stosowanych w konstrukcjach przeszklonych.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Akcesoria do klejenia szkła UV
- Okucia do konstrukcji witryn szklanych
- Zamki, wsporniki, nóżki
- Akcesoria dodatkowe
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011
Podczas Międzynarodowych Targów Budownictwa BUDMA 2011 w Poznaniu odbędzie się, tradycyjnie od lat organizowane, seminarium Instytutu Techniki Budowlanej.
Tematyką spotkania będą Zielone zamówienia publiczne w budownictwie – problemy i rozwiązania.
Seminarium zaplanowano na 12 stycznia 2011 r. (drugi dzień targów), od godz. 11:00, w pawilonie 14A na terenie Międzynarodowych Targów Poznańskich. Udział w seminarium jest bezpłatny.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 01//2011