Wydanie 12//2010
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Wkładką bębenkową nazywamy okucie współpracujące z zamkiem wpuszczanym, uruchamiane kluczem, zwiększające stopień zabezpieczenia drzwi przed włamaniem.
Jest to urządzenie odrębne w odniesieniu do współpracującego zamka, w związku z czym może być wymieniane.
Wprowadzenie
Podstawowymi elementami typowej wkładki bębenkowej są: korpus, bębenek, zastawki, zaślepki i zabierak. Odrębnymi elementami, ale niezbędnymi do działania wkładki są: klucz, którym można mechanicznie uruchomić wkładkę oraz wkręt mocujący wkładkę w zamku.
Przykładową wkładkę bębenkową, wraz z kluczem i wkrętem przedstawiono na rys. 1.
Występują głównie wkładki jednostronne, dwustronne symetryczne i asymetryczne oraz dwustronne z gałką.
Rys.1. Przykładowa wkładka bębenkowa jednostronna z kluczem i wkrętem równo wymagania i badania, jak również wymiary
Zagadnienia normalizacyjne
Obowiązującą obecnie normą w Polsce jest norma europejska PN-EN 1303:2007 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe do zamków. Wymagania i metody badań.
Dokument ten określa wymagania eksploatacyjne i dotyczące wytrzymałości, zabezpieczenia, trwałości, działania oraz odporności na korozję wkładek bębenkowych i współpracujących z nimi kluczy.
Przedstawia także metody badań, które minimalizują wpływ człowieka na wyniki badań, podnosząc ich odtwarzalność. Norma definiuje również sposób klasyfikacji wkładek bębenkowych.
Przedstawiona powyżej norma europejska (w wydaniu z 2005 r.) spowodowała wycofanie następujących norm krajowych:
- PN-74/B-94461-01 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Określenia i podział,
- PN-91/B-94461-02 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Wymagania i badania,
- PN-83/B-94461-03 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Wkładki jednostronne,
- PN-84/B-94461-04 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Wkładki dwustronne,
- PN-75/B-94461-05 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Wkładki dwustronne z gałką,
- PN-B-94461-6:1994 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Wytyczne stosowania,
- PN-78/B-94461-07 Okucia budowlane. Wkładki bębenkowe profilowe. Układy centralnego otwierania.
Normy te w sposób szczegółowy określały zarówno wymagania i badania, jak również wymiary oraz konstrukcję.
Na rys. 2 przedstawiono wymiary wkładek, podane w normie PN-84/B-94461-04 jako obowiązujące.
Rys. 2. Główne wymiary wkładek (wg PN opracowanie własne). Wymiany w zawiasach są niezalecane
Obowiązująca obecnie norma PN-EN 1303:2007 nie określa żadnych wymiarów wkładki, rozwiązań konstrukcyjnych jak i wymagań materiałowych.
Wymagania wynikające z normy wyrobu
Wytrzymałość klucza
Gdy badanie jest prowadzone zgodnie z opisem zawartym w p. 5.2 normy PN-EN 1303:2007, klucz nie powinien złamać się pod działaniem przyłożonego maksymalnego momentu obrotowego o wartości 2,5 Nm.
Po badaniu klucz powinien dać się wyjąć z wkładki bębenkowej i nadawać do ponownego użycia w celu uruchomienia tej samej wkładki bębenkowej z zastosowaniem momentu obrotowego nie przekraczającego 1,5 Nm.
Trwałość
Po wykonaniu następujących ilości cykli: 25 000 (dla klasy 4), 50 000 (dla klasy 5) lub 100 000 (dla klasy 6), powinno być możliwe uruchomienie wkładek bębenkowych za pomocą nowego oryginalnego klucza, z zastosowaniem momentu obrotowego nie przekraczającego 1,5 Nm.
Cykle należy wykonywać zgodnie z opisem zawartym w p. 5.3 normy PN-EN 1303:2007.
Odporność ogniowa
Załącznik A (normatywny) normy PN-EN 1303:2007 określa, że wkładka bębenkowa klasyfikowana w klasie 1 przydatności do zastosowania w drzwiach przeciwpożarowych/dymoszczelnych powinna spełniać postanowienia normy PN-EN 1634-1:2009 Badania odporności ogniowej i dymoszczelności zestawów drzwiowych i żaluzjowych, otwieralnych okien i elementów okuć budowlanych.
Część 1: Badania odporności ogniowej drzwi, żaluzji i otwieralnych okien (kompletne drzwi) lub PN-EN 1634-2:2009 Badania odporności ogniowej i dymoszczelności zestawów drzwiowych i żaluzjowych, otwieralnych okien i elementów okuć budowlanych.
Część 2: Badanie odporności ogniowej charakteryzujące elementy okuć budowlanych.
Wkładka bębenkowa reprezentatywna dla jej typu powinna być poddana, z wynikiem pozytywnym, badaniom ogniowym według powyżej podanych norm, w celu sprawdzenia wpływu wyrobu na odporność ogniową kompletnego zestawu drzwiowego, przy czym nie jest konieczne, aby wkładka działała po badaniu ogniowym.
Odporność na korozję
Wymagania dotyczące odporności na korozję wkładki bębenkowej określone są w normie PN-EN 1303:2007 w dwóch pozycjach: w p. 4.7 oraz załączniku normatywnym B. Dodać należy, że wymagania korozyjne połączone są z działaniem wkładki w skrajnych temperaturach.
Wymagania wymienionych właściwości wkładek bębenkowych odniesione zgodnie z normą do czterech klas, zbiorczo ujęto w tablicy 1.
Po badaniu korozyjnym, wkładka powinna działać po przyłożeniu do klucza maksymalnego momentu obrotowego o wartości 1,5 Nm.
W przypadku wymagań dotyczących temperatury, powinno być możliwe uruchomienie wkładki prawidłowym kluczem zarówno w temperaturze -20°C, jak i +80°C, z użyciem maksymalnego momentu obrotowego o wartości 1,5 Nm.
Tablica 1
* klasa 3 wg normy PN-EN 1670:2008 tzn. odporne na działanie obojętnej mgły solnej w próbie 96 h (opracowanie własne autora)
Zabezpieczenie związane z kluczem
Zabezpieczenie, które daje wkładka bębenkowa, wyrażana jest w dwóch kategoriach, przy czym zabezpieczenia te mogą być określane niezależne od siebie:
- zabezpieczenie związane z kluczem,
- odporność na atak (przedstawione w dalszej części publikacji).
W przypadku wkładek bębenkowych dwustronnych przyjmuje się, że klasy w obu kategoriach mają zastosowanie do strony ataku (zewnętrznej strony wkładki bębenkowej). Strona ta powinna być prawidłowo wskazana/oznakowana na wyrobie lub w dokumentach towarzyszących wyrobowi.
Wymagania odnoszące się do zabezpieczenia związanego z kluczem przedstawione są w normie PN-EN 1303:2007 w kilku tablicach, na podstawie których autor opracował zbiorczą, przedstawioną jako tablica 2.
Tablica 2
1) Przed rozpoczęciem badania trwałości nie powinno być możliwe uruchomienie nowej wkładki bębenkowej za pomocą następnego, najbardziej zbliżonego klucza
2) Po zakończeniu badania trwałości nie powinno być możliwe uruchomienie wkładki bębenkowej za pomocą następnego, najbardziej zbliżonego klucza
Odporność na atak
Odporność wkładki bębenkowej określana jest pięcioma wymaganiami, przy czym każde wymaganie wyrażane jest w trzech klasach: 0, 1 i 2.
Odporność na atak z zastosowaniem wiercenia.
Po badaniu, polegającym na próbie wiercenia oraz mierzeniu maks. czasu wiercenia i całkowitego czasu badania, element uruchamiający zamek nie powinien obrócić się bez prawidłowego klucza, pod działaniem maksymalnego momentu obrotowego o wartości 5 Nm. Po badaniu, uruchomienie wkładki bębenkowej prawidłowym kluczem nie jest niezbędne.
Odporność na atak z użyciem przecinaka.
Po badaniu z użyciem przecinaka, do którego należy przyłożyć 30 lub 40 uderzeń młotem spadowym o masie 6 kg z wysokości 700 mm, element wkładki bębenkowej uruchamiający zamek nie powinien obrócić się bez prawidłowego klucza, pod działaniem maksymalnego momentu obrotowego o wartości 5 Nm.
Nie jest również wymagane, aby po badaniu istniała możliwość uruchomienia wkładki prawidłowym kluczem.
Odporność na atak przez ukręcenie.
Po badaniu, polegającym na próbie złamania wkładki przez ukręcenie z użyciem maksymalnego momentu obrotowego o wartości 250 Nm, w liczbie 20 lub 30 skręceń, element wkładki bębenkowej nie powinien się obrócić, w warunkach identycznych, jak w poprzednich badaniach.
Odporność na atak przez wyrywanie bębenka/wkładki bębenkowej.
Po badaniu, polegającym
na próbie wyciągnięcia bębenka/wkładki bębenkowej, w który wkręcono samogwintujący wkręt o maks. średnicy 5,5 mm, z użyciem maksymalnej siły 15 kN w dozwolonym czasie 3 lub 5 min, nie powinno być możliwe ręczne obrócenie elementu wkładki bębenkowej uruchamiającego zamek – pod działaniem momentu obrotowego o wartości 5 Nm – o kąt 360°. Również nie jest niezbędne, aby po próbie istniała możliwość uruchomienia wkładki bębenkowej prawidłowym kluczem.
Odporność bębenka/wkładki bębenkowej na działanie momentu obrotowego w aspekcie odporności na atak.
Bębenek i/lub wkładka bębenkowa nie powinny obrócić się pod działaniem przyłożonego maksymalnego momentu obrotowego o wartości 20 lub 30 Nm. Po badaniu, uruchomienie wkładki bębenkowej prawidłowym kluczem nie jest niezbędne.
W podsumowaniu odporności wkładki bębenkowej na atak, w oparciu o tablicę 10 zawartą w normie PN-EN 1303:2007, powyżej wymienione wymagania odniesione do poszczególnych klas, przedstawiono w tablicy 3.
Tablica 3
Klasyfikacja
Klasyfikacja wkładek bębenkowych, według normy PN-EN 1303:2007, powinna być zgodna z ośmiopozycyjnym systemem kodowym. System klasyfikacyjny przedstawiono w tablicy 4.
Tablica 4
Kategoria użytkowania (1)
Występuje tylko kategoria 1 – do użytkowania przez osoby z wysoką motywacją do uważnego posługiwania się wkładkami bębenkowymi, przy małym prawdopodobieństwie występowania niewłaściwego użytkowania.
Trwałość (2)
Określa się trzy klasy trwałości:
- klasa 4 – 25 000 cykli próbnych,
- klasa 5 – 50 000 cykli próbnych,
- klasa 6 – 100 000 cykli próbnych.
Masa drzwi (3)
Występuje tylko jedna klasa 0 – brak wymagań dotyczących masy drzwi.
Odporność ogniowa (4)
Określa się dwie klasy dotyczące przydatności do zastosowania w drzwiach przeciwpożarowych/dymoszczelnych:
- klasa 0 – nie dopuszczone do zastosowania w tego rodzaju drzwiach,
- klasa 1 – odpowiednie do zastosowania w drzwiach przeciwpożarowych/dymoszczelnych pod warunkiem pozytywnej oceny udziału wkładki bębenkowej w odporności ogniowej drzwi.
Bezpieczeństwo (5)
Występuje tylko jedna klasa 0 – brak wymagań dotyczących bezpieczeństwa.
Odporność na korozję i temperatura (6)
Określa się cztery klasy wymagań dotyczących odporności na korozję i temperatury tj. klasy 0, A, B i C, szczegółowo przedstawione w tablicy 1 niniejszej publikacji.
Zabezpieczenie związane z kluczem (7)
Występuje sześć klas zabezpieczenia związanego z kluczem (od klasy 1 do 6), które w sposób szczegółowy przedstawiono w tablicy 2 niniejszej publikacji.
Odporność na atak (8)
W tej pozycji klasyfikacji określa się trzy klasy odporności na atak mechaniczny i atak z zastosowaniem wiercenia tj klasy 0, 1 i 2, co autor niniejszej publikacji przedstawił w tablicy 3. Dodać należy, że klasa 0 oznacza brak odporności wkładki na wiercenie i atak mechaniczny.
Przykładowy kod wkładki bębenkowej według normy PN-EN 1303:2007.
Powyższy układ kodowy oznacza wkładkę bębenkową przeznaczoną do użytkowania przez osoby z wysoką motywacją do uważnego posługiwania się wkładką (kategoria 1), będącą w stanie wytrzymać 50 cykli próbnych (klasa 5), przeznaczoną do drzwi o nieokreślonej masie (klasa 0), odpowiednią do zastosowania w drzwiach przeciwpożarowych/dymoszczelnych (klasa 1), nie podlegającej wymaganiom dotyczącym bezpieczeństwa (klasa 0), dla której nie określa się wymagań odporności na korozję a wkładkę można uruchomić zarówno w temperaturze -20°C jak i +80°C (klasa B), posiadającej średnią klasę zabezpieczenia związanego z kluczem (klasa 4), charakteryzującą się najwyższą klasą odporności na ataki mechaniczny i z zastosowaniem wiercenia (klasa 2).
Oznakowanie
Norma PN-EN 1303:2007 zawiera rozdział 7 dotyczący oznakowania. Zawarto w nim tylko dwa postanowienia:
- klasyfikacja przedstawiona w normie powinna być podana w towarzyszących dokumentach właściwych dla wkładek bębenkowych, na etykietach lub opakowaniach i/lub przez oznakowanie samych wyrobów, albo też – przez zastosowanie więcej niż jednej z tych metod;
- jeśli, w celu spełnienia wymagań odpowiadających klasie deklarowanej przez producenta, wymagane jest zastosowanie tarczki otworu pod klucz lub okucia zabezpieczającego, zaleca się, aby było to stwierdzone w instrukcji mocowania lub w innej literaturze, której dostarczanie przez producenta jest zalecane.
Norma PN-EN 13030:2007 nie jest normą zharmonizowaną, nie posiada więc załącznika ZA (jak np. norma PN-EN 12209:2005 na zamki) podającego zasady oznakowaniem CE oraz system oceny zgodności wkładki bębenkowej.
Brak określonego systemu oceny zgodności uniemożliwia więc dokonanie oceny zgodności i oznaczenie wyrobu oznakowaniem CE lub znakiem budowlanym B.
Zbigniew Czajka
Instytut Techniki Budowlanej
Zakład Aprobat Technicznych
Literatura:
Normy PN-84/B-94461-4, PN-74/B-94461-01, PN-EN 1303:2007
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Zawiasy jednoosiowe. Klasyfikacja i wymagania, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2011
- Rodzaje i klasyfikacja zamków , Zbigniew Czajka, Świat Szkla 11/2010
- Metalowe ościeżnice rozwieranych drzwi wewnętrznych. Badania i ocena , Zbigniew Czajka, Świat Szkla 9/2010
- Przeszklone balustrady - wymagania, mocowanie, stosowanie , Zbigniew Czajka, Świat Szkla 5/2010
- Elementy mocujące ościeżnice okien, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2010
- Drzwi wewnętrzne. Badania i zakładowa kontrola produkcji, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 11/2009
- Drzwi wewnętrzne. Wymagania i ocena zgodności cz. 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2009
- Drzwi wewnętrzne. Wymagania i ocena zgodności cz. 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła nr 7-8/2009
- Właściwości techniczno-użytkowe przeszklonych ścian działowych , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2009
- Wymagania i badania automatycznych napędów , Zbigniew Czajka , Świat Szkła 4/2009
- Łączniki do punktowego mocowania szkła Cz. 3, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 3/2009
- Łączniki do mechanicznego mocowania szklanych elewacji Cz. 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2009
- Łączniki do mechanicznego mocowania szklanych elewacji Cz. 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 6/2008
- Wymagania związane z bezpieczeństwem drzwi z automatycznym napędem. Część 2 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2009
- Wymagania związane z bezpieczeństwem drzwi z automatycznym napędem. Część 1 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 12/2008
- Bezpieczeństwo automatycznych drzwi obrotowych , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2008
- Specjalistyczne wymagania i ocena zgodności okuć do drzwi przeciwpożarowych i dymoszczelnych , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 7-8/2008
- Okucia do drzwi i ścianek działowych całoszklanych. Część 2 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 5/2008
- Okucia do drzwi i ścianek działowych całoszklanych. Część 1 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 4/2008
- Wymagania i klasyfikacja zamknięć przeciwpanicznych i awaryjnych Część 2 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2008
- Wymagania i klasyfikacja zamknięć przeciwpanicznych i awaryjnych Część 1 , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 12/2007
- Zamykacze drzwiowe – wymogi związane z wprowadzeniem do obrotu , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2007
- Wymagania i badania niezbędne do oznakowania CE okien według zharmonizowanej normy europejskiej EN 14351-1. Część 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 6/2007
- Wymagania i badania niezbędne do oznakowania CE okien według zharmonizowanej normy europejskiej EN 14351-1. Część 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 5/2007
- Ocena zgodności okien i drzwi zewnętrznych bez właściwości dotyczących ognioodporności i/lub dymoszczelności Część 2, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 3/2007
- Ocena zgodności okien i drzwi zewnętrznych bez właściwości dotyczących ognioodporności i/lub dymoszczelności. Część 1, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2007
- Właściwości eksploatacyjne i klasyfikacja drzwi zewnętrznych, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2007
- Właściwości eksploatacyjne i klasyfikacja okien, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2006
- Okna i drzwi bez właściwości związanych z odpornością ogniową, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2006
- Napędy do drzwi automatycznych - wymagania zawarte w przepisach i normach, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 4/2006
- Markizy pionowe i fasadowe oraz osłony przeciwsłoneczne, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 2/2006
- Przepisy dotyczące okien, drzwi i bram a "Warunki technicznie..." , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 1/2006
- Zasady wprowadzania do obrotu automatycznych napędów i drzwi z napędem , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 12/2005
- Zagadnienia dotyczące normalizacji żaluzji i zasłon, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 11/2005
- Daszki nad drzwiami wejściowymi , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 10/2005
- Odporność na włamanie okien a tymczasowe normy europejskie ENV (prenormy) , Zbigniew Czajka, Świat Szkła 9/2005
- Drzwi z napędem automatycznym - wymagania w świetle norm, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 7-8/2005
- Żaluzje i zasłony przeciwsłoneczne, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 6/2005
więcej informacji: Świat Szkła 12/2010
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
W numerze „Świata Szkła” 4/2010 znalazł się artykuł Europejskie normy do projektowania szkła, w którym przedstawiono metody i normy do wymiarowania szkła funkcjonujące w Europie.
Poniższy artykuł prezentuje, dla porównania, sposoby obliczania szkła obowiązujące w Stanach Zjednoczonych oraz Kanadzie. Główna różnica polega między nimi na tym, że pierwsze bazują na modelu DELR, natomiast opisane w niniejszym artykule opierają się na innym modelu, który pokrótce zostanie omówiony poniżej.
Model GFPM
Większość północnoamerykańskich norm do wymiarowania szkła opiera się na modelu przewidywania zniszczenia szkła GFPM (ang. glass failure prediction model). Model ten bazuje na statystycznej teorii zniszczenia materiałów kruchych rozwiniętej przez Beasona w połowie XX w.
Według rozkładu Weibulla, prawdopodobieństwo zniszczenia materiałów kruchych można przedstawić następująco:
Pf = 1 - e-B
Wielkość B określa ryzyko zniszczenia i zawiera w sobie wszystkie niezbędne parametry wpływające na wytrzymałość szkła, jak stan powierzchni elementu oraz rozkład naprężeń w przekroju.
Dla typowych przypadków, model GFPM proponuje funkcję ryzyka B jako:
Czynnik c (x,y) jest tzw. współczynnikiem korekcyjnym dwuosiowego stanu naprężenia, natomiast zmienna A określa powierzchnię elementu.
σeq,max (q, x, y) oznacza naprężenie w punkcie (x, y) wywołane obciążeniem użytkowym q.
W powyższym wzorze występują również współczynniki m oraz k, które określają stan powierzchni szklanego elementu.
Wspomniane wyżej parametry m i k nie mogą być wyznaczane w sposób bezpośredni i wymagają przeprowadzenia szeregu doświadczeń, które przeprowadzone są dla kwadratowej płyty szklanej.
Norma ASTM E 1300
Amerykańska norma do wymiarowania szkła, której oryginalny tytuł brzmi Standard Practice for Determining Load Resistance of Glass in Buildings
ASTM E 1300-04 przedstawia ogólne zasady wyznaczania grubości płyt wykonanych ze szkła. Norma bazuje na modelu GFPM Beasona i Morgana oraz analizie naprężeń i ugięć opracowanej przez Vallabhana.
Wytrzymałość zdefiniowana jest prawdopodobieństwem zniszczenia na poziomie 0.008. Norma ASTM ma zastosowanie do wymiarowania pionowych oraz montowanych pod kątem elementów płytowych, poddanych działaniu obciążenia równomiernie rozłożonego.
Ma zastosowanie do płyt wykonanych ze wszystkich rodzajów szkła: jednowarstwowego, laminowanego oraz szyb zespolonych o prostokątnych kształtach, podpartych na jednej, dwóch, trzech lub czterech krawędziach. Zapisy normy można stosować przy obciążeniu ciężarem własnym, wiatrem oraz śniegiem, z zastrzeżeniem, że suma obciążeń nie może przekroczyć 10 kPa.
Norma nie może być stosowana do takich elementów jak balustrady, szklane panele podłogowe i innych elementów nośnych oraz takich, których stan powierzchni może obniżać wytrzymałość szkła, jak na przykład szkło grawerowane, prasowane lub fakturowane itp.
Podstawowy warunek nośności przedstawia się następująco:
q ≤ LR = NFL - GTF
Po lewej stronie równania występuje nierówność, w której q oznacza charakterystyczną wartość obciążenia równomiernie rozłożonego, natomiast LR nośność elementu.
Po prawej stronie występuje czynnik NFL oznaczający charakterystyczną wytrzymałość szkła oraz współczynnik GTF, który modyfikuje jej wartość w zależności od czasu trwania obciążenia oraz rodzaju szkła.
Warto zaznaczyć, że norma ASTM, w odróżnieniu do europejskich norm, opiera się na obciążeniach, a nie na naprężeniach. Poza tym, nie występują w niej żadne współczynniki bezpieczeństwa.
Wartość NFL odczytywana jest z tablic dla różnych wymiarów geometrycznych, warunków podparcia, grubości tafli oraz warstw szkła w laminacie.
Podobnie współczynnik GTF odczytywany jest z tablic dla różnych rodzajów szkła oraz czasu trwania obciążenia. Przykładowe wartości GTF przedstawia Tabela 1.
Tabela 1. Współczynniki GTF dla różnych rodzajów szkła oraz czasów trwania obciążenia
Wszystkie powyższe wartości obliczone zostały przy użyciu modelu GFPM, wartości modułu sprężystości E = 71,7 GPa oraz efektywnej grubości szkła, która w stosunku do grubości nominalnej różni się tolerancjami grubości
Norma CAN/CGSB 12.20
Kanadyjska norma do wymiarowania szkła Structural Design of Glass for Buildings’ CAN/CGSB 12.20-M89 ma zastosowanie do wymiarowania płyt wykonanych ze szkła sodowo–wapniowo-krzemianowego obciążonych równomiernie na całej powierzchni elementu.
Podobnie jak norma amerykańska bazuje na modelu GFPM oraz prawdopodobieństwie zniszczenia równym 0.008.
Ogólny warunek nośności wygląda następująco: gdzie oznacza kombinację obciążeń obliczeniowych, natomiast nośność szklanej płyty.
Obydwie wartości uwzględniają częściowe współczynniki bezpieczeństwa.
Kombinacja obciążeń zdefiniowana jest następująco:
Ed ≤ Rd
gdzie Ed oznacza kombinację obciążeń obliczeniowych,
natomiast Rd nośność szklanej płyty.
Obydwie wartości uwzględniają częściowe współczynniki bezpieczeństwa.
Kombinacja Ed obciążeń zdefiniowana jest następująco:
gdzie kolejne zmiennie oznaczają:
D – ciężar własny lub parcie hydrostatyczne,
L – obciążenie zmienne długotrwałe, takie jak obciążenie śniegiem, zmienne parcie hydrostatyczne itp.,
Q – obciążenie zmienne krótkotrwałe, np. obciążenie wiatrem,
T – obciążenie temperaturą.
Częściowe współczynniki bezpieczeństwa odnoszą się do odpowiednich obciążeń i wynoszą:
αD = 1,25 (dla obciążeń działających niekorzystnie) lub αD = 0,85 (dla obciążeń działających korzystnie),
αL = αQ = 1,50
αT = 1,25
Współczynnik ψ bierze pod uwagę wagę konstrukcji, zazwyczaj jest równy 1.0 oraz ≥ 0.8 dla budynków, w których nie przebywają stale ludzie lub innych, których awaria nie spowodowałyby znaczącego zagrożenia dla ludzi.
Ostatni współczynnik γ jest współczynnikiem kombinacji obciążeń przyjmowanym w zakresie 0.6-1.0 (w zależności od liczby obciążeń w kombinacji).
Nośność zdefiniowana jest przez wzór:
R = c1 . c2 . c3 . c4 . Rref
Współczynniki oznaczają:
c1 – współczynnik rodzaju szkła, przykładowo dla szkła płaskiego, laminowanego wynosi 1.0, natomiast dla szkła piaskowanego lub zbrojonego 0.5,
c2 – współczynnik wzmocnienia szkła, który dla szkła float wynosi 1.0, wzmocnionego termicznie 2.0 i hartowanego 4.0,
c3 – współczynnik czasu trwania obciążenia, przykładowe jego wartości podano w Tabeli 2,
c4 – współczynnik rozdziału obciążenia, w przypadku szyb zespolonych jednokomorowych wynosi 1.7, dwukomorowych 2.0, dla szkła monolitycznego 1.0,
Rref – wytrzymałość szkła float, wyznaczanego w badaniu wytrzymałości płyty szklanej obciążonej w sposób równomierny przy prawdopodobieństwie zniszczenia równym 0.8%.
W przypadku szkła klejonego norma zastrzega, że laminat kilku tafli szkła może być traktowany jako monolityczny jedynie w przypadku czasu trwania obciążenia < 1 min. oraz pracującego w środowisku, którego temperatura < 70 ºC.
Dla większości przypadków norma CAN/CGSB 12.20 ogranicza maksymalne naprężenia występujące w elemencie do 25 MPa.
Tabela 2. Współczynniki c3 dla różnych rodzajów szkła oraz obciążenia
mgr inż. Marcin Kozłowski
www.designmore.pl
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 12/2010
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Szybciej i taniej. Tak można określić nową pompę Enduro MAX, którą do swoich waterjetów wprowadza właśnie amerykańska korporacja OMAX z USA. Ta nowoczesna pompa korbowodowa to swoisty przełom technologiczny w działaniu urządzeń do cięcia wodą. Co ważne, technologia Enduro MAX jest już dostępna także w Polsce.
Dwa razy dłużej
Porównując poprzednie pompy z Enduro MAX zdecydowanie przewagę stanowi nowy wynalazek korporacji OMAX. Za wcześnie jednak jeszcze na ujawnienie wszystkich informacji na temat tego technologicznego skoku. Na razie możemy tylko powiedzieć, że waterjety napędzane pompą Enduro MAX, będą pracowały dwa razy dłużej niż maszyny do cięcia wodą konkurencyjnych producentów bez potrzeby wykonania przeglądu pompy przez serwisantów.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Eksploatacja przekładni pasowych zdaniem wielu użytkowników nie wymaga żadnej wiedzy, wystarczy tylko wymieniać zerwany pas. Wydaje się, że tego rodzaju przekładnie rozwijały się intensywnie w konstrukcjach maszyn, właśnie ze względu na brak konieczności zachowania dokładności konstrukcji i bezobsługowej eksploatacji.
Jednak wzrost wymagań w zakresie sprawności kinematycznej i dynamicznej przekładni pasowych stawia także większe wymagania od użytkowników przekładni. Zerwanie pasa zębatego wykorzystywanego jako sprzęgło przeciążeniowe chroni przed uszkodzeniem inne elementy układu napędowego.
W urządzeniach montowane są systemy nadzorujące przekładnie, wykonywane są pasy, na których można szybko zaobserwować zużycie. Spotykane są rozwiązania z sensorami monitorującymi zużycie.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Gdy kupowałem niedawno drukarkę do biura, poprosiłem dostawcę, by dla dwóch modeli podał mi koszty eksploata cyjne. Interesowała mnie cena i wydajność tonerów. Okazało się, że różnica między nimi była prawie dwukrotna.
Nawet przy najbardziej oszczędnym drukowaniu koszt samej drukarki po 2 latach zrównał się z kosztami eksploatacji tego urządzenia, a dalsze użytkowanie to będzie już mój zysk albo strata. Przy zakupie tej drukarki podjąłem właściwą decyzję.
Kupujący okna, czy maszyny do ich produkcji, również podejmuje mniej lub bardziej świadomą decyzję. Ostatnio coraz więcej pisze się i mówi o oszczędności energii, o tym, że energia kosztuje coraz więcej.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Centrum obróbcze z intergrowaną stacją chłodzenia do gotowej zgrzewki typ COP420/960
Centrum jest urządzeniem sterownym numerycznie, układy sterowania pracą poszczególnych podzespołów zaprojektowano i wykonano w oparciu o serwomechanizmy firmy BECKHOFF (11 szt.), w tym również serwa z tzw. enkoderem absolutnym.
Komunikacja pomiędzy jednostką sterującą a wyspami I/O oraz serwowzmaczniaczami odbywa się za pomocą sieci ethernetowej – opatentowanej przez firmę BECKHOFF (protokół sieciowy EtherCat). Protokół ten zapewnia komunikację między sterownikami a modułami wejście/wyjście w czasie rzeczywistym.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Szkoło czeskie należy właściwie – a ściślej należało – do niemieckojęzycznego obszaru terytorialnego. Stało się tak w konsekwencji politycznych zawirowań.
Ostatnim „narodowym” królem Czech był Przemysław Ottokar. Po nim Czechami rządziły wyłącznie obce dynastie, najdłużej – Habsburgowie.
Jeden z Habsburgów, Rudolf, był nader oryginalnym władcą. Otaczał się kabalistami, alchemikami i artystami. Stolicą monarchii był od zawsze Wiedeń, lecz cesarzowi bardziej podobała się Praga.
W 1576 r. przeniósł się tam ze swoim dworem. W podmiejskiej miejscowości Bubenec kupił młyn, który kazał przerobić na szlifiernię kamieni szlachetnych i półszlachetnych. W 1596 r. w Bubenec postawiono niewielką hutę szkła. Funkcjonowała do śmierci cesarza w 1612 r. Najwybitniejszym z pracujących w niej specjalistów był przybysz z Monachium – Lehmann. Rudolf II Habsburg mianował go cesarskim szlifierzem drogich kamieni, nadając mu przy tej sposobności prawo wyłączności sztuki szlifowania i grawerowania szkła.
W wydanym Lehmannowi przywileju nazwano go wynalazcą metody grawerowania za pomocą ściernego koła, lecz historycy uważają, że nauczył się tego w Bawarii. Tak oto urządzenie służące do opracowywania kamieni znalazło nowe, rewolucyjne zastosowanie.
Przywilej wyłącznego grawerowania szkła odziedziczył po nim Georg Schwanhardt z Norymbergii, który po jakimś czasie opuścił Pragę, wracając do swego rodzinnego miasta, gdzie znalazł możnych protektorów z kręgów patrycjatu miejskiego. Norymbergia była wolnym miastem, wchodzącym w skład świętego Cesarstwa rzymskiego Narodu Niemieckiego.
Cesarzem każdorazowo zostawał któryś z Habsburgów, lecz zawsze elektorzy – władcy Bawarii, Saksonii, Brandenburgii, Hesji, Wirtembergii oraz Hanoweru – musieli wyrazić na to swą zgodę.
W latach 1618-1648 Europę – poza Rzeczpospolitą szlachecką – pustoszyła wojna trzydziestoletnia, konflikt o podłożu polityczno-wyznaniowym. W niektórych regionach straty w ludziach sięgały 70 procent populacji, więcej niż podczas II wojny światowej. Bardzo ucierpiały też Czechy.
Ale już w II połowie XVII w. szklarstwo odrodziło się, m.in. dzięki patronatowi książąt Kinskych. W ich posiadłościach istniał cech zdobników szkła, skupiający zarówno emalierów, jak i szlifierzy oraz grawerów. Moda na zdobienie szkła spowodowała rozkwit wapniowego szkła kryształowego.
W Kamenickim Senowie istniał cech, w którym – w pierwszej ćwiartce XVIII w. – zapisanych było 14 specjalistów od emaliowania szkła oraz aż 104 grawerów. Podobnie sprawy wyglądały na pobliskim Śląsku. „Jedni przeszkadzali drugim zarobić na utrzymanie” – skarżył się współczesny autor.
Nadprodukcja? Na to wychodzi! Ktoś kiedyś powiedział, że przyszłością świata jest specjalizacja. Szklarze szkolili się – zazwyczaj – w jakimś niewielkim fragmencie szklarskiej wytwórczości. Grawerzy bezlitośnie „zrzynali”; tematy rysunków najczęściej brali z monet, bardziej ambitni – z map. Mało kto był na tyle twórczy, aby samemu jakiś motyw dekoracyjny skomponować. Wśród tych fachowców wyróżniał się Ch. Schneider, sporo jego dzieł dotrwało do dziś.
Faktem jest jednak, że szklarscy specjaliści należeli do rzemieślniczej elity. Nie było łatwo zostać pełnoprawnym grawerem. Terminator musiał m.in. umieć pisać i czytać, zanim w ogóle przyjęto go na naukę. Terminowanie trwało 5 lat. Potem młody człowiek wyruszał w świat. Po powrocie winien być już gotowy do wykonania „próbnej sztuki”. Musiał ją wytworzyć na oczach świadków wywodzących się z starszyzny cechowej. Ci zaś stale patrzyli mu na ręce.
Czescy szklarze eksport swych wyrobów rozpoczęli w II poł. XVII w. Zresztą raczej nie Czesi, a mieszkający na tym terenie Niemcy. Georg Franz Kreybich urodził się w miejscowości Kamenicki Senov (w 1662 r.). Już jako 23 letni młodzieniec wyruszył w swą pierwszą handlową wędrówkę. Na przestrzeni 34 lat odbył 21 takich podróży.
Kiedy już się dorobił, dowodził całą karawaną wozów wyładowanych szkłem. Kreybich docierał nie tylko do państw kontynentalnych. Popłynął także do Anglii i Turcji. Inni sprzedawcy odwiedzili Półwysep Pirenejski, a pewien Czech – misjonarz – zabrał próbki szkła aż do Ameryki Południowej. Pięknie wygrawerowane szkło czeskie zdobyło świat. Składy szkła istniały nawet na Bliskim Wschodzie. Stara Europa była nim wręcz zalana. W większości znaczących europejskich miast istniały domy handlowe sprzedające szkło.
Dekoracja na czeskich kielichach i pucharach nie była sprawą przypadkową: przygotowywano ją bardzo starannie, uwzględniając gusta odbiorców. Sprzedawcy szkła byli zarazem grawerami, wozili ze sobą odpowiednie narzędzia i na miejscu wykonywali napisy oraz rysunki. Do tego dochodził jeszcze element ceny. Szkło czesko-niemieckie było tanie.
Wychodząca w Hamburgu gazeta pisała w 1708 r.: „Handel szkłem jest powszechny, zwłaszcza tym szlifowanym i grawerowanym. Przedtem używane było ono przez nielicznych, teraz dostaje się je po śmiesznych cenach”.
I tak było przez następne sto kilkadziesiąt lat! Handel dekorowanym szkłem posiadał prawdziwie globalny zasięg, był – chyba można tak rzec – nowatorską formą gospodarki określanej dzisiaj mianem gospodarki światowej.
Szklanica z cesarskim orłem z 1588 r.
Od 1648 r. (pokój westfalski) aż do wojen napoleońskich państwa i państewka niemieckie żyły w dobrobycie. Ich władcy starali się naśladować Paryż w epatowaniu luksusem. Między innymi polegało to na produkcji płaskiego szkła na zwierciadła.
Z tych zwierciadeł tworzono słynne lustrzane sale. Książęta zatrudniali grawerów, zachęcając ich do podnoszenia swych umiejętności. Wyróżniało się tu trzech władców: landgraf Hesji, książę Schaffgotsch oraz Wielki Elektor, Fryderyk Wilhelm, władca Brandenburgii.
Fryderyk należał do dygnitarzy o wszechstronnych zainteresowaniach. Pod Poczdamem wybudował hutę szkła, która z jednej strony dawała zwykłą, użytkową produkcję, a z drugiej – specjalną, tylko dla jego potrzeb.
Po czterech latach Wielki Elektor zatrudnił J. F. Kunckela, uchodzącego wtedy za najwybitniejszego technologa. Wybudował dla niego specjalną hutę, też w pobliżu Poczdamu. Rok później Kunckel opublikował swój traktat o sztuce szklarskiej. Podał w nim dokładne receptury, z wyjątkiem tych na wytwarzanie doskonałych kryształów, lepszych od słynnego włoskiego „Cristillo”.
Nim elektor brandenburski przyjął J. F. Kunckela do swej służby, ten miał już w swym zawodowym życiorysie imponujące osiągnięcia. Warto uzmysłowić sobie, iż jego szklarski traktat (500 stron!), napisany w Poczdamie, musiał być owocem wieloletnich doświadczeń i obserwacji, a także lektur. Wiadomo nawet jakich, ponieważ z dzieł tych Niemiec zrobił bardzo obszerne wyciągi, pomieszczając je w części pierwszej swego działa. Były to prace Anglika Ch. Merreta oraz Włocha Neriego. Druga część traktatu Kunckela dotyczyła zdobienia szkła.
Poczdamska prosperity niemieckiego fachowca trwała 10 lat. Kiedy zmarł jego protektor, popadł w finansowe tarapaty. Ubogie życie wiódł lat pięć. Po tym czasie szczęście uśmiechnęło się do niego ponownie. Szwedzki król zaprosił go jako eksperta. Karol XI z pracy Kunckela musiał być zadowolony, gdyż d ł mu nie tylko pieniądze – obdarzył także tytułem szlacheckim.
Kryształy Kunckela szlifował Martin Winter, otrzymujący od elektora brandenburskiego taką samą pensję (500 talarów, czyli 2500 złotych polskich), co sam J. F. Kunckel. Winter potrafił zdobić szkło wypukłymi ornamentami, wystającymi ponad powierzchnią wyrobu. To ważne; uchodzący za niedościgłych mistrzów wenecjanie „ryli” samą szklaną powierzchnię.
Brat M. Wintera, Fredrich, pracował dla księcia Schaffgotscha, właściciela m.in. Szklarskiej Poręby. Wiele jego prac przetrwało do dziś. Ich dekoracja składa się ze spiralnego ornamentu oraz liści akantu. Książę tak cenił talent swego artysty, że nakazał pilnować, aby jego sztuka się nie rozprzestrzeniła: p agnął posiadać monopol na te cudne szkła. Poza F. Winterem w książęcych posiadłościach nikomu nie było wolno szlifować szkła.
Trzeci z mecenasów, władca Hesji, sprowadził do Kassel szlifierza rodem ze Szwajcarii, Ch. Labhardta, specjalizującego się w pracach, dla których tworzywem stał się kryształ górski. Landgraf Hesji w fosie jednego z zamków polecił zainstalować młyn szlifierski i twórca miał już przyszykowany warsztat pracy.
Czeski dzban z 1577 r.
Sztuka eliptycznego zdobienia szkła została w Hesji podniesiona na – do tej pory niespotykane w Europie – wyżyny. Zasłużył się nie tylko sam Labhardt, także jego uczeń, Gondelach, syn hutnika szkła. Jeden i drugi ulegli charakterystycznej dla baroku manierze zdobienia, przeładowanej szczegółami.
Produkty z Kassel wytapiane były nie na miejscu, a w Poczdamie. Wynikało to z pokrewieństwa łączącego dwa dwory książęce, pruski i heski. Więzi krwi łączyły też nadwornych szlifierzy, bo po śmieci M. Wintera funkcję królewskiego szlifierza na dworze pruskim objął jego bratanek, G. Spiller.
Inne niemieckie dynastie nie chciały pozostawać w tyle – książę Saksonii zatrudnił J. Neumanna z Żytawy. Dla dworu drezdeńskiego pracował po Neumannie J. Ch. Kiessling. Głównym szlifierzem w Turyngii był S. Schwartz. Kilkanaście innych niemieckich państewek również posiadało swoich szlifierzy.
Wynikało to z tego, że przed paruset laty szkło w życiu społeczeństw europejskich odgrywało dużą rolę, nieporównywalną z obecną. Dziś człowiek kupuje szklankę czy wazon, nie zastanawiając się nad niczym. Dawniej analizowano zawarte w nim (ukryte?) wartości artystyczne. Szlifierz i grawer pełnili „symboliczne” obowiązki nadwornych malarzy bądź rzeźbiarzy. Ich rola była równie ważna jak tamtych, jeśli nie istotniejsza.
W XVIII stuleciu szlifierze niemieckiego obszaru językowego – należy do tej części Europy zaliczyć również Czechy, w których prawie cała elita była niemieckiego pochodzenia – już nie trudzili się wymyślaniem oryginalnych wzorców, po prostu powielali stare, co najwyżej doskonaląc szczegóły wykończenia.
Szlifierz, kontynuator siedemnastowiecznej szklarskiej tradycji, nie ograniczał się do pracy na rzecz wielmożnych książąt. Każdy rozsądny człowiek doskonale wie, iż „łaska Pańska na pstrym koniu jeździ…”. Przyjmował więc zamówienia prywatne, tym dla niego bardziej inspirujące, że stwarzające mu nowe możliwości wzornicze. Kryształy, wazy i żyrandole nabrały nowych barw, rozumianych nie wyłącznie dosłownie: również w sensie artystycznego wyrazu.
Czeska szklanica ze sceną myśliwską (1599 r.)
Największy postęp w produkcji zdobionego szkła dokonał się w dziewiętnastym stuleciu. Rolę awangardy odegrali mieszkańcy Czech, wśród których było dużo Niemców (Czechy ówczesne należały do Austrii, a ściślej – do dynastii Habsburskiej). Najważniejszą postacią był Fredrich Egermann, który pochodził z rodziny o starej, szklarskiej tradycji.
Urodził się w północnych Czechach, mieszkał w Polevsku, niedaleko Nowego Boru, znanego szklarskiego centrum. Wszystko to przepowiadało mu wielką karierę – i ją zrobił. W 1823 r. wynalazł szkło podobne do marmuru. Przeprowadzając niezliczone eksperymenty, doszedł do szkieł alabastrowych i topazowych.
Naczynie z Poczdamu (1725 r.)
Inną ważną postacią był Josef Riedel, wynalazca opalizującego szkła zielonego i żółtego. Przechodzące przez nie światło wywoływało wrażenie nieustającego ruchu. J. Riedel miał własną hutę, w której produkował też czarne, matowe szkło, bardzo w tej epoce (styl biedermeier) poszukiwane.
Wśród klientów bardzo popularne było również bezbarwne szkło kryształowe, pokrywane później warstewką o barwie na przykład rubinowej. Dużym „wzięciem” cieszyły się też wyroby szklane zdobione ornamentami neogotyckimi – pierwsza połowa dziewiętnastego wieku był to w końcu czas triumfu postaw romantycznych, okres rozkwitu powieści gotyckiej oraz kultu średniowiecza.
Innym, tradycyjnym miejscem wyrobu barwnego szkła było miasto Harrachov. Huta powstała tam w 1712 r. Po stu latach rozrosła się do sporych rozmiarów przedsiębiorstwa. Zatrudniała 32 hutników, 100 szlifierzy i 14 grawerów. Kiedy objął ją Johan Pohl, Harrachov stał się marką znaną w całej Europie. Wszędzie podziwiano piękno harrachowskich produktów.
Pohl umarł w 1850 r. Nie był tak długowieczny jak Egermann, który żył 87 lat. Huta jednak pracowała. W 1887 r. przejął ją wspomniany wcześniej Riedel. Harrachov ożył pod jego kierownictwem. Wcześniej Riedel założył hutę w Polubnym, znakomicie zlokalizowaną – krzyżowały się tam historyczne szlaki handlowe, co ułatwiało sprzedaż. Pierwszy etap działalności Polubna to wytwarzanie surowego szkła, półproduktu dla innych hut. Drugi etap zaczął się w owym 1887 r., kiedy Riedel kupił hutę w Harrachovie.
Fachowcy z Harrachova zrewolucjonizowali Polubno. Można rzec, że dzięki nim Polubne awansowało, przeszło do wyższej „półki”. Z wytwórcy półproduktu stało się producentem szkła luksusowego, ponieważ Riedel ściągnął przede wszystkim specjalistów od zdobnictwa. Produkt uszlachetniony zawsze jest więcej wart od nieuszlachetnionego.
Jerzy Grundkowski
rys.: A. Bitowt
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Szkło weneckie , Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 3/2011
- Szkło czesko-niemieckie , Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 12/2010
- Szkło francuskie , Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 11/2010
- Szkło śląskie, Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 9/2010
- Szkło angielskie, Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 7-6/2010
- Europejskie cechy i rody szklarskie, Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 6/2010
- Szkło w Europie średniowiecznej, Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 3/2010
- Szkło antyczne, Jerzy Grundkowski, Świat Szkła 11/2009
więcej informacji: Świat Szkła 12/2010
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Łącząc technologię LED i szkło bezpieczne laminowane GLASSILED oferuje szerokie możliwości oświetlenia fasad i wnętrz budynków.
GLASSILED to produkt oparty na innowacyjnej technologii rozwiniętej przez AGC Flat Glass Europe.
Łączy diody emitujące światło (LED) ze szkłem laminowanym. Wkrótce po premierze GLASSILED otrzymał złoty medal podczas Międzynarodowych Targów Batimat. Został również nagrodzony przez zespół ekspertów podczas wystawy Interieur & Equip’Baie.
Możliwości projektowania fasad i wnętrz, jakie daje to szkło, zainspirowały architektów i projektantów.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Poniższy artykuł jest drugim z serii, w której przedstawianie są możliwości wykorzystywania badań termowizyjnych w budownictwie. Pokazuje ogólne możliwości zastosowania termowizji w wykrywaniu i lokalizacji miejsc największych strat ciepła z budynków przy badaniach z zewnątrz.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Pożar, jako proces spalania, skutkuje zazwyczaj dużymi ilościami ciepła i dymu, które stanowią zarazem największe zagrożenie dla zdrowia i życia przebywających w danej przestrzeni ludzi. Ciepło, jako energia uwalniana dzięki procesowi spalania zagraża zarówno konstrukcji danego budynku, jak również osobom znajdującym się wewnątrz poprzez oddziaływanie termiczne (promieniowanie, przewodzenie).
Dym natomiast, jest przede wszystkim niebezpieczny dla ludzi, gdyż jego składniki mogą być przyczyną śmierci, jak również poprzez ograniczenie widoczności przyczyną utraty orientacji w przestrzeni danej osoby.
Poważne zagrożenia pożarowe kojarzą się przede wszystkim ze spalaniem paliw węglowodorowych, jak benzyna czy oleje, a także drewno. Drewniana chałupa to niemal synonim paliwa. W znacznie mniejszym stopniu zdajemy sobie sprawę, jak olbrzymie niebezpieczeństwa czyhają na nas w biurach czy centrach handlowych.
W biurach zagrożeniem jest oczywiście duże nagromadzenie papieru oraz mebli drewnianych, albo drewnopochodnych. Bardzo duże zagrożenie stanowi także pianka poliuretanowa znajdująca się w meblach tapicerowanych (fotele, krzesła, kanapy), z której podczas spalania wydzielają się bardzo groźne dla życia człowieka substancje.
Nie lepiej jest w centrach handlowych. Większość ubrań bardzo łatwo ulega zapaleniu, wydzielając przy tym także bardzo groźne substancje. Jeszcze poważniejsza sytuacja jest w częściach marketowych, zwłaszcza na stoiskach z tłuszczami oraz chemią budowlaną.
Produkty niepełnego spalania, jakich zbiorem jest dym, są najczęstszą przyczyną śmierci podczas pożarów. Niejednokrotnie kilka łyków „powietrza” powoduje zawroty głowy lub utratę przytomności, co w konsekwencji dalszego wdychania otaczających oparów prowadzi do zgonu.
Jednym z najważniejszych celów aktywności w zakresie inżynierii bezpieczeństwa pożarowego jest danie ludziom szansy na ewakuację z płonącego budynku lub jego części. Jednym z ważniejszych narzędzi w tej materii jest kontrola zadymienia i oddymianie zagrożonych przestrzeni, a zwłaszcza pionowych i poziomych dróg ewakuacyjnych.
Garść prawa
Rozporządzenie MSWiA [2] wymaga, aby:
§ 15. 1. Z każdego miejsca w obiekcie, przeznaczonego do przebywania ludzi, zapewnia się odpowiednie warunki ewakuacji, umożliwiające szybkie i bezpieczne opuszczanie strefy zagrożonej lub objętej pożarem, dostosowane do liczby i stanu sprawności osób przebywających w obiekcie oraz jego funkcji, konstrukcji i wymiarów, a także zastosowanie technicznych środków zabezpieczenia przeciwpożarowego, polegających na:
(…) 4) zabezpieczeniu przed zadymieniem wymienionych w przepisach techniczno-budowlanych dróg ewakuacyjnych, w tym: na stosowaniu urządzeń zapobiegających zadymieniu lub urządzeń i innych rozwiązań techniczno-budowlanych zapewniających usuwanie dymu; (…).
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury [1] stanowi również:
§ 215. 1. Dopuszcza się przyjęcie klasy „E” odporności pożarowej dla jednokondygnacyjnego budynku PM o gęstości obciążenia ogniowego przekraczającej 500 MJ/rn2, pod warunkiem zastosowania:
1) wszystkich elementów budynku nierozprzestrzeniających ognia,
2) samoczynnych urządzeń oddymiających w strefach pożarowych o powierzchni przekraczającej 1000 m2.
§ 227. 4. Dopuszcza się powiększenie powierzchni stref pożarowych, o których mowa w ust. 1, z wyjątkiem stref pożarowych w wielokondygnacyjnych budynkach wysokich (W) i wysokościowych (WW), pod warunkiem zastosowania:
(…) 2) samoczynnych urządzeń oddymiających uruchamianych za pomocą systemu wykrywania dymu — o 100 % (…).
§ 229. 1. Dopuszcza się powiększenie powierzchni stref pożarowych, o których mowa w § 228, pod warunkiem ich ochrony:
(…) 2) samoczynnymi urządzeniami oddymiającymi — o 50 %.
§ 230. 1. W budynku jednokondygnacyjnym lub na ostatniej kondygnacji budynku wielokondygnacyjnego wielkości stref pożarowych PM, z wyjątkiem garaży, można powiększyć o 100%, jeżeli budynek nie zawiera pomieszczenia zagrożonego wybuchem i jest wykonany z elementów nierozprzestrzeniających ognia oraz zastosowano samoczynne urządzenia oddymiające.
2. W budynku jednokondygnacyjnym wielkości stref pożarowych PM, z wyjątkiem garażu, nie ogranicza się, pod warunkiem zastosowania stałych samoczynnych urządzeń gaśniczych wodnych i samoczynnych urządzeń oddymiających.
§ 237. 6. Długości przejść, o których mowa w ust. 1 i 2, mogą być powiększone pod warunkiem zastosowania:
(…) 2) samoczynnych urządzeń oddymiających uruchamianych za pomocą systemu wykrywania dymu – o 50% (…).
§ 245. W budynkach:
1) niskim (N), zawierającym strefę pożarową ZL II,
2) średniowysokim (SW), zawierającym strefę pożarową ZL l, ZL II, ZL III lub ZL V,
3) niskim (N) i średniowysokim (SW), zawierającym strefę pożarową PM o gęstości obciążenia ogniowego powyżej 500 MJ/m2 lub pomieszczenie zagrożone wybuchem, należy stosować klatki schodowe obudowane i zamykane drzwiami oraz wyposażone w urządzenia zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu.
Powyższe zapisy prawne, to jedynie część przykładów, jak wielką uwagę ustawodawcy przywiązują do procesów usuwania dymu i ciepła oraz jak duże znaczenie mają one w bezpieczeństwie pożarowym budynków.
Usuwanie ciepła – ochrona ludzi i konstrukcji budynku
Oddymianie jest materią szeroką, w skład której wchodzi zarówno usuwanie ciepła, jak również usuwanie dymu. Do niedawna pojęcia te nie były przedmiotem oddzielnych rozważań, natomiast obecnie coraz częściej przyporządkowuje im się nie tylko różne cele, ale również różne rozwiązania techniczne.
Energia cieplna emitowana podczas pożaru stanowi ogromne zagrożenie nie tylko dla osób znajdujących się wewnątrz pomieszczeń ogarniętych pożarem, ale także dla skuteczności spełniania kryteriów bezpieczeństwa przez konstrukcję i elementy nośne budynku. Ma to olbrzymie znaczenie dla prowadzenia skutecznej akcji ewakuacyjnej oraz ratowniczo-gaśniczej.
W związku z powyższym, niezmiernie istotnym jest, odprowadzenie jak największej ilości gorących gazów poza budynek w jak najkrótszym czasie.
Służą do tego systemy grawitacyjnego i mechanicznego usuwania ciepła.
Z punktu widzenia dostawców szkła i jego wyrobów najbardziej interesującymi są systemy grawitacyjne w postaci popularnych klap dymowych, zwłaszcza w obiektach użyteczności publicznej, gdzie estetyka poszczególnych elementów budynku odgrywa dużą rolę.
Systemy grawitacyjnego odprowadzania ciepła (jak również dymu) składają się z następujących elementów:
klap dymowych w formie klap dachowych lub okien znajdujących się w górnych partiach budynku lub danego pomieszczenia;
otworów wlotowych powietrza niezbędnego dla prawidłowego działania systemu, w formie klap lub drzwi zlokalizowanych w dolnej części budynku lub danego pomieszczenia;
automatyki systemu, niezbędnej dla potrzeb wykrycia pożaru i/lub aktywowania systemu grawitacyjnego usuwania ciepła i dymu z danej przestrzeni.
Zasady projektowania ww. systemów znajdziecie Państwo w Normie [5], natomiast wymagania techniczne dla klap dymowych w Normie [4].
Stosowanie systemów odprowadzania ciepła to nie tylko kwestia bezpieczeństwa, ale również kosztów danej inwestycji, gdyż jak zwykle jest kilka dróg do spełnienia oczekiwanych kryteriów bezpieczeństwa.
Ilość wydzielanej energii podczas pożaru ma bezpośredni wpływ na wielkość stref pożarowych w budynku.
Im energii więcej tym strefy stają się mniejsze, co ma bardzo poważne skutki finansowe. Jest to związane nie tylko z kosztami zabezpieczeń pasywnych (w tym przegród oddzielenia pożarowego oraz drzwi), ale również z wyposażeniem technicznym poszczególnych stref w systemy bytowe oraz bezpieczeństwa.
W związku z tym ustawodawca umożliwił powiększanie części stref pożarowych w przypadku zastosowania systemów oddymiania, które w tym wypadku służą przede wszystkim usuwaniu ciepła.
Do inicjatywy architekta, instalatora oraz specjalisty ds. zabezpieczeń ppoż. należy wybór w jaki sposób osiągniemy oczekiwany poziom bezpieczeństwa pożarowego.
Niemniej zastosowanie klap i okien (przy spełnieniu kryteriów technicznych), jako systemów usuwania ciepła i dymu może być najkorzystniejsze z uwagi na:
wielofunkcyjność rozwiązania technicznego – okna i klapy zapewniają także dopływ światła słonecznego oraz mogą służyć przewietrzaniu;
brak podziału na strefy pożarowe (jeśli to możliwe) daje większą przestrzeń do zagospodarowania dla inwestora oraz poprawia jej estetykę;
brak podziału na dodatkowe strefy pożarowe, to także mniej kosztów na poziomie inwestycji oraz podczas eksploatacji budynku.
Usuwanie dymu – wolna przestrzeń do ewakuacji
Powyżej opisane systemy grawitacyjnego usuwania ciepła z budynku, jak wspomniałem, mogą służyć również do usuwania dymu z jego wnętrza.
Ma to na celu przede wszystkim wydłużenie czasu na ewakuację ludzi z budynku, co zostało dokładniej opisane w poprzednim artykule [6].
Systemy te, bez zbędnego patosu, możemy nazwać systemami przeżycia. Jak zauważyłem na początku artykułu najwięcej ofiar, to osoby, które uległy zatruciu szkodliwymi składnikami dymu. Nie zawsze ich bezpośrednim skutkiem jest śmierć. Może to być na przykład utrata przytomności, która w przypadku dalszej ekspozycji na szkodliwe gazy lub brak tlenu prowadzi do śmierci.
Dlatego ustawodawca tak duży nacisk kładzie na usuwanie dymu przede wszystkim z dróg ewakuacyjnych, aby przez określony czas stanowiły one bezpieczny azyl dla przebywających w wewnątrz budynku osób.
Wśród dróg ewakuacyjnych wyróżniamy następujące drogi komunikacyjne w budynkach użyteczności publicznej:
wydzielone poziome korytarze wewnątrz biurowców, hoteli;
niewydzielone (nieobudowane) trakty komunikacyjne na poszczególnych poziomach galerii handlowych oraz przestrzeniach atrialnych;
wydzielone (obudowane) klatki schodowe;
niewydzielone schody, które stanowią często pionowe drogi ewakuacyjne, zwłaszcza w obiektach
handlowych.
Dla potrzeb usuwania dymu z każdej z powyższych przestrzeni stosuje się przede wszystkim systemy wyposażone w klapy i okna dymowe, posiadające siłowniki niezbędne do automatycznego procesu ich otwarcia (oraz dla wygody właściciela budynku, także ich zamknięcia).
Zasady projektowania ww. systemów zaprezentowane są w normie [5], a wymagania techniczne dla klap dymowych w normie [4].
Kontrola zadymienia – ochrona strefowa
W przypadku przestrzeni atrialnych oraz galerii handlowych ważnym elementem bezpieczeństwa pożarowego jest podział na strefy dymowe. Służy to, przede wszystkim ograniczeniu rozprzestrzeniania się dymu pomiędzy poziomami poprzez łączące je otwarte przestrzenie.
Tutaj jednym z najprostszych, ale także najskuteczniejszych narzędzi są kurtyny dymowe, montowane na skraju pomiędzy poszczególnymi strefami dymowymi, opóźniające przepływ dużych ilości dymu z jednej strefy do drugiej.
Zgodnie z normą [5] kurtyny dymowe muszą być wykonane z materiałów niepalnych. Dodatkowo, w budynkach użyteczności publicznej, nie powinny zakłócać estetyki wnętrza, co finalnie promuje szkło jako doskonały materiał do budowy kurtyn dymowych.
Dokładne informacje dotyczące wymagań technicznych kurtyn dymowych znajdziecie Państwo w normie [3].
Polecam również uwadze artykuł w „Ochronie Przeciwpożarowej” [7], który prezentuje również błędy w wykonaniu kurtyn dymowych.
Powyższe rozwiązanie techniczne ma ogromną przyszłość w branży szklarskiej, a zakres jego stosowania zależy przede wszystkim od inwencji i wiedzy technicznej architektów i sposobu współpracy ze specjalistą ds. zabezpieczeń ppoż.
Najważniejszymi zaletami dla inwestorów przemawiającymi za stosowaniem kurtyn dymowych jest ich niski koszt podczas inwestycji, a także podczas ich eksploatacji, sprowadzający się przede wszystkim do czynności konserwacyjnych i związanych z utrzymaniem ich w czystości.
Przegrody dymoszczelne, czyli dym na uwięzi
Ostatnia aktualizacja Rozporządzenia Ministra Infrastruktury [1] czyli popularnych „Warunków technicznych” na dobre wprowadziła do polskiego prawa pojęcie dymoszczelności przegród budowlanych, w szczególności drzwi, bram i okien.
Związane jest to zarówno z podniesieniem standardów bezpieczeństwa pożarowego, jak również z dostosowaniem do standardów europejskich.
Skutkiem tego jest podwyższenie standardów produkcji i instalacji tych elementów budowlanych, a zatem dodatkowe wyzwania dla ich projektantów i dostawców.
Cel tych wymagań jest zbliżony do wcześniej omawianych systemów oddymiania, ale sposób, w jaki jest osiągany, jest zupełnie inny. W przypadku oddymiania dym usuwamy poza budynek, natomiast w przypadku przegród dymoszczelnych „staramy się uwięzić go w danej przestrzeni”.
Zaletami takiego rozwiązania są:
znacznie niższe koszty;
możliwość instalacji w dowolnej przestrzeni, co w przypadku systemów oddymiania grawitacyjnego nie zawsze jest możliwe.
Dokładne informacje dotyczące wymagań technicznych dla funkcji dymoszczelności drzwi i okien znajdziecie Państwo w normie [8] oraz w kolejnym artykule, który zostanie niebawem opublikowany w „Świecie Szkła”.
inż. Robert Kopciński
Literatura
[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie Dz.U. z 2002 r. Nr 75 poz. 690 (z późniejszymi zmianami).
[2] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów.
[3] PN-EN 12101-1:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 1: Wymagania techniczne dotyczące kurtyn dymowych.
[4] PN-EN 12101-2:2005 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 2: Wymagania techniczne dotyczące klap dymowych.
[5] PN-B-02877-4:2001 Ochrona przeciwpożarowa budynków – Instalacje grawitacyjne do odprowadzania dymu i ciepła – Zasady projektowania.
[6] Kopciński R.: Ewakuacja – bezpieczna droga w stanach kryzysowych. „Świat Szkła” 10/2010.
[7] Bagiński K.: Kurtyny dymowe – wymagania. „Ochrona Przeciwpożarowa” 03/2010.
[8] PN-EN 14600:2009 Drzwi, bramy i otwieralne okna o właściwościach odporności ogniowej i/lub dymoszczelności – Wymagania i klasyfikacja.
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły tego autora:
- Zamknięcia dymoszczelne – drzwi i okna chroniące życie, Robert Kopciński, Świat Szkła 2/2011
- Bezpieczna droga w stanach kryzysowych, Robert Kopciński, Świat Szkła 10/2010
- Fasady szklane - elewacje wolne od ognia, Robert Kopciński, Świat Szkła 9/2010
- Konstrukcje aluminiowe w warunkach pożaru , Robert Kopciński, Świat Szkła 6/2009
- Zabezpieczenia ognioochronne konstrukcji stalowych w budynkach użyteczności publicznej , Robert Kopciński, Świat Szkła - Przegrody przeszklone w ochronie przeciwpożarowej
patrz też:
- Rola wyrobów ze szkła w ochronie przeciwpożarowej budynków (całość) , Piotr Jędruszuk, Świat Szkła - Przeciwpożarowe przegrody przeszklone
- Rola wyrobów ze szkła w ochronie przeciwpożarowej budynków. Część 2 , Piotr Jędruszuk, Świat Szkła 10/2009
- Rola wyrobów ze szkła w ochronie przeciwpożarowej budynków. Część 1 , Piotr Jędruszuk, Świat Szkła 6/2009
więcej informacji: Świat Szkła 12/2010
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Okna aluminiowe do niedawna były kojarzone wyłącznie z większymi obiektami użyteczności publicznej. Jednak aluminium, wysoko cenione m.in. za swą trwałość, jest coraz częściej stosowane także w inwestycjach o mniejszym budżecie. Trwałe okna, drzwi i fasady wykonywane w ciepłych systemach aluminiowych marki Schüco dowodzą, że estetyczne i energooszczędne systemy wcale nie muszą być drogie.
W budownictwie użyteczności publicznej i w budownictwie komercyjnym wymagania związane z wytrzymałością, trwałością i łatwą pielęgnacją wchodzą bezpośrednio w rachunek inwestycji.
Występujące wcześniej, powszechne przekonanie, że aluminium cechuje słaba izolacyjność cieplna i ryzyko powstawania wody kondensacyjnej, zostało już dawno obalone. Dzięki wprowadzeniu termoizolowanych profili aluminiowych systemy te mogą dzisiaj śmiało konkurować z innymi materiałami.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Klapy dymowe służą do odprowadzania dymu i ciepła z płonącego budynku, utrzymując drożność dróg ewakuacyjnych i pożarowych.
Używane są zwykle w miejscach ogólnodostępnych, takich jak klatki schodowe czy połączenia skrzydeł budynku mieszkalnego, a także w pomieszczeniach przemysłowych i biurowych.
System oddymiający VELUX jest kompletnym systemem odprowadzania dymu i ciepła, zgodnym z przepisami dotyczącymi wentylacji oddymiającej budynku. System składa się ze sterowanego elektrycznie obrotowego okna VELUX z fabrycznie zamontowanym napędem wentylacji oddymiającej oraz oferowanego w pakiecie systemu sterującego.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
W przeszłości okucie było uważane jako niezbędny środek do mocowania szkła. Teraz jednak rozmaite technologie rozszerzają funkcję okuć, dając szanse tworzenia nie tylko inteligentnych technicznie lecz również ukierunkowanych wzornictwem rozwiązań. W ostatnich latach firma BOHLE opracowała szeroki asortyment okuć do szkła do niemal każdego zastosowania.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Nowe trendy architektoniczne wymagają od architektów i od producentów okien stosowania coraz większych okien, z dużą powierzchnią oszklenia i z wąskimi powierzchniami czołowymi profili. Rozwiązania takie pozwalają uzyskać nasycone naturalnym światłem pomieszczenia, które sprzyjają dobremu samopoczuciu i podnoszą komfort użytkowania.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Architektura prezentująca otwartość i transparentność podbiła serca projektantów i inwestorów. Bajeczne, szklane domy wyrastają we wszystkich zakątkach współczesnego świata. Wielu projektantów specjalną uwagę poświęca estetyce elewacji oraz wzornictwu systemów profili aluminiowych, które efektywnie spełniają wymogi nowego trendu.
We współczesnej architekturze daje się zauważyć silna tendencja ku oszczędności formy konstrukcji budynków, przejrzystości detali i stosowania minimalistach rozwiązań. Są jednak pewne ograniczenia.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
SAKS Engineering Sp. z o.o. jest firmą działającą w zakresie ochrony środowiska przed hałasem. Jej podstawowym celem jest rozwiązywanie i realizacja zadań zmierzających do kształtowania właściwego klimatu akustycznego w otoczeniu człowieka.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Przezroczyste płyty akrylowe (PMMA)
PLEXIGLAS SOUNDSTOP® produkcji Evonik- Röhm
■ Doskonała przezroczystość (przepuszczalność światła min. 90%)
■ Duża sztywność
■ Długotrwała odporność na niekorzystne warunki środowiska
■ Możliwość polerowania powierzchni oraz gięcia i zaginania na gorąco
■ Izolacyjność akustyczna: 33-36 dB
■ Dostępne płyty zbrojone i niezbrojone
■ Kilka kolorów i grubości: 15, 20, 25 mm
■ 10-letnia gwarancja producenta
■ Aprobata Techniczna IBDiM Nr AT / 2008-03-0114
Przezroczyste płyty poliwęglanowe (PC)
LEXAN® produkcji Sabic
■ Duża przepuszczalność światła (do 89%)
■ Wysoka udarność, także w niskich temperaturach
■ Podwyższona odporność na ścieranie (Margard)
■ Łatwość usuwania graffiti (Margard)
■ Możliwość gięcia i zaginania na zimno
■ Materiał trudnozapalny
■ Izolacyjność akustyczna: 33-36 dB
■ Kilka kolorów i grubości: 8; 9,5; 12 i 15 mm
■ 10-letnia gwarancja producenta
■ Aprobata Techniczna IBDiM Nr AT / 2010-03-0802
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Ekrany akustyczne już od dawna wpisały się w polski krajobraz. Stosowanie ekranów akustycznych to obecnie najchętniej przyjmowane zabezpieczenie przed hałasem komunikacyjnym. Niestety stanowią również barierę wizualną, która ogranicza widoczność na np. obiekty handlowe i usługowe, usytuowane po drugiej stronie ekranów, bądź widok z okien chronionych domów.
Ekran akustyczny, aby był skuteczny, musi mieć odpowiednią wysokość i długość. Skuteczność ekranu definiuje wzór:
ΔLA = LA2 - LA1 [dB]
gdzie:
LA1 – poziom dźwięku w punkcie pomiarowym przed budową ekranu
LA2 – poziom dźwięku w tym samym punkcie pomiarowym po wybudowaniu ekranu
Teoretycznie ekran jest skuteczny, jeżeli różnica jest większa od zera. W praktyce jednak jeżeli ΔLA jest mniejsze niż 4 dB ekran uważa się z nieskuteczny. Skuteczność jest zadowalająca jeżeli ΔLA jest wyższe niż 6 dB.
Jednak nawet gdy występuje techniczna możliwość realizacji ekranu o przewidywalnej skuteczności często okazuje się, że projektowany ekran stanowi niekorzystny element architektoniczny lub nie zapewnia dostępu światła. Zdarza się, że nieodpowiednio zaprojektowane zacieniają posesje znajdujące się tuż przy ekranach. Ponadto ekran nie może też ograniczać widoczności kierowcom.
Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie ekranów akustycznych przeźroczystych lub wykonanie ekranu, którego fragment jest przeźroczysty.
Najczęściej stosowanym materiałem w tego typu ekranach jest akryl. Niestety, jego podstawową wadą jest to, że dość szybko się niszczy, rysuje i jego transparentność ulega znacznemu pogorszeniu. Tych wad nie posiada szkło. Ponadto, w odróżnieniu od płyt akrylowych, dzięki wysokim własnościom fizyczno-mechanicznym szklane ekrany nie wymagają poprzecznych wzmocnień krawędzi szyby.
Rys. 1. Ekran akustyczny z elementami szklanymi (źródło: archiwum własne)
Do budowy komunikacyjnych ekranów dźwiękoizolacyjnych na bazie szkła stosuje się laminowane szkło, bezodpryskowe VSG (Verbund Sicherheits Glas) wykonane ze wzmacnianego termicznie TVG (Teilvorge spanntes glas) czyli tzw. półhartowanego z oszlifowaną krawędzią. Jest to szkło o dużej wytrzymałości, składające się co najmniej z dwóch tafli, grubości nie mniejszej niż 2x8 mm, zespolonych folią PVB (Poli-Vinyl-Butyral).
Właściwości płyt z takiego szkła są następujące:
- gęstość - 2,50 g/cm3;
- moduł sprężystości - 7,0 x 104 MPa;
- wytrzymałość na zginanie - 40,0 MPa;
- naprężenie dopuszczalne na zginanie - 29,0 MPa;
- wytrzymałość na rozciąganie - 36,5 MPa;
- naprężenie dopuszczalne na rozciąganie - 30,0 MPa;
- współczynnik rozszerzalności liniowej - 9 x 10-6 ° K-1;
- liczba Poissona - 0,20;
- wydłużenie sprężyste przy zerwaniu - 0,2%.
Własności akustyczne szkła VSG przedstawia tabela 1.
Wszystkie powyższe wartości podane zostały na podstawie Aprobaty Technicznej Instytutu Budowy Dróg i Mostów nr AT/2005-03-1924 wydanej dla wyrobu o nazwie: "Płyta ze szkła częściowo hartowanego, bezodpryskowego, dwuwarstwowego typ GZR-dur, LG-S.C. 16 mm, 2x8 mm, TVG/KGN 1-4
do ekranów akustycznych".
Tabela 1. Właściwości akustyczne szyb VSG
Rys. 2. Konstrukcja szklanego ekranu (źródło: archiwum własne)
Jednak w przypadku materiałów wykorzystywanych do budowy ekranów akustycznych najistotniejszymi parametrami są parametry związane z zapewnieniem bezpieczeństwa kierowcom.
A w związku z tym, że szkło jest materiałem wyjątkowo kruchym, podstawowym warunkiem możliwości jego zastosowania do ekranów akustycznych jest spełnienie wymagania odporności materiału na tzw. uderzenie kamieniem. Procedura badania tej właściwości została określona w PN-EN 1794-1:2002 Załącznik C. Badanie polega na uderzeniu energią 30 (±1) Nm, znormalizowanym bijakiem, w trzech punktach położonych w określonej, badanej powierzchni. Uszkodzenia od uderzenia mogą być ograniczone do zewnętrznych części konstrukcji. Wewnętrzne elementy nie mogą być uszkodzone lub przemieszczone na skutek uderzenia.
Bijak nie może przebić się na drugą stronę elementu, chociaż dopuszcza się miejscowe uszkodzenie w formie rozłamu długości do 50 mm. Dopuszcza się małe uszkodzenie powierzchni kruchych materiałów w formie kraterów (z których odłamki zostały całkiem wyłamane) przy założeniu, że głębokość każdego krateru będzie mniejsza od grubości elementu lub od 20 mm.
Jak wykazały badania, płyta szklana VSG po pierwszym uderzeniu nie została uszkodzona. Dopiero po ponownym uderzeniu w to same miejsce, płyta ta uległa uszkodzeniu w ten sposób, że na tylnej powierzchni powstały pęknięcia w postaci siatki. Jednak, co najważniejsze, szyba nie rozpada się, a tym samym nie stanowi zagrożenia dla otoczenia!
Ponadto przeprowadzono badanie, w ramach którego w próbkę płyty szklanej wielokrotne z dużą siłą uderzano młotkiem w to samo miejsce.
W rezultacie tego badania stwierdzono, że:
- uszkodzenia powstają po wielokrotnym działaniu wysokich sił zewnętrznych w to same miejsce,
- pękająca szyba powoduje wzorcowe uszkodzenie w postaci siatki spękań zgodnej z normą,
- szyba nie rozpada się na ostre elementy i nie powoduje niebezpieczeństwa dla otoczenia,
- przy rozbiciu szyba VSG zachowuje się jak przednia szyba samochodowa, tzn. rozbite kawałki szkła pozostają przyklejone do folii PVB, więc nie stanowią zagrożenia dla zdrowia i bezpieczeństwa człowieka,
- naprawa płyty czyli wymiana uszkodzonej tafli jest bardzo prosta do przeprowadzenia.
Rys. 3. Profil zimnogięty z blachy stalowej grubości 4 mm z zamocowaną szybą VSG 2x8 mm
Rys. 4. Przykład ekranów z modułami fotowoltaicznymi (źródło: archiwum własne)
Kolejną zaletą w przypadku wykorzystania szkła do budowy ekranów akustycznych jest fakt, iż, szkło w odróżnieniu do innych przezroczystych ścian jest odporne na działanie środków chemicznych, które są stosowane do usuwania „efektów pracy grafficiarzy“ albo innych zabrudzeń. Powierzchnia szyb nie ulega zmianie nawet po latach eksploatacji. Ponadto możliwe jest stosowanie szyb pokrytych powłoką samoczyszczącą (tzw. efekt lotosu).
Tego typu zabezpieczenie antygraffiti zdecydowanie zmniejsza koszty oczyszczenia powierzchni ekranów i daje gwarancję uzyskania dobrego efektu samooczyszczania.
Kolejną innowacją w budowie ekranów jest możliwość ich zastosowania jako źródła prądu elekicznych. Nie zawsze i nie w każdym miejscu można wybudować ekran.
Z budowy ekranu należy zrezygnować między innymi jeżeli:
- zasięg cienia akustycznego nie obejmuje obszaru chronionego (ekran jest zbyt niski),
- nie można zapewnić odpowiedniej długości oraz ciągłości ekranu.
- nie ma wystarczającej powierzchni terenu aby zmieścić ekran.
Często, ale nie zawsze, rozwiązaniem pierwszego problemu może być powiększenie obszaru cienia akustycznego poprzez załamanie przekroju poprzecznego ekranu pionowego, pochylenie powierzchni ekranu.
Rys. 5. Szklany ekran o pochylonej powierzchni (źródło: archiwum własne)
Rys. 6. Ekran pionowy o załamanym przekroju poprzecznym (źródło: archiwum własne)
Jednak zastosowanie dwóch pokazanych wyżej opcji nie pomoże rozwiązać kolejnych problemów, czyli kwestii braku miejsca oraz odpowiedniej długości oraz ciągłości ekranu. Problemy te napotyka się przede wszystkim w miastach, przy ruchliwych ulicach. Ponadto ekranu akustycznego nie lokalizuje się w intensywnym polu odbitych fal akustycznych co również jest równoznaczne z zanegowaniem sensu budowy ekranu akustycznego na większości ulic miejskich.
Rys. 7. Szklany ekran fasadowy (źródło: www2.dupont.com)
Rys. 8. Szklany ekran fasadowy (źródło: sydney-city.blogspot.com)
W tego typu przypadkach idealnym rozwiązaniem jest zastosowanie szklanych ekranów fasadowych. Zastosowanie ekranu fasadowego polega na tym, że przed elewacją budynku w pewnej odległości (zapewniającej odpowiednią przewietrzalność i odpowiednie uwarunkowania p.poż.) wykonywana jest szklana ściana.
Taki sposób zabezpieczenia powoduje, że duża część fali dźwiękowej jest zatrzymywana na fasadzie. Stosowanie tej metody możliwe jest głównie dla budynków nowo budowanych. W przypadku budynków istniejących podstawowym problemem do rozwiązania poza samą konstrukcją przesłony jest rozwiązanie problemów wentylacji wewnątrz budynku oraz warunków związanych z ewakuacją ludzi z obiektu.
Za ich stosowaniem przemawiają przede wszystkim następujące fakty:
- efektywność,
- zajmowana powierzchnia,
- możliwość projektowania ciekawych rozwiązań pod względem estetyki,
- możliwość stosowania nowoczesnych rozwiązań (wbudowane moduły fotowoltaiczne, szyby pancerne, antypodsłuchowe itp.),
- stosowanie szyb z powłoką samoczyszczącą chroni „właściwą” fasadę przed zanieczyszczeniem.
Podsumowując powyższe warto zaznaczyć, że zalety szklanych ekranów akustycznych to:
- doskonała przejrzystość ekranów,
- modułowość systemu,
- duża sztywność elementów,
- trwałość i odporność na korozję,
- odporność szkła na promieniowanie słoneczne.
prof. dr hab. inż. Jan Adamczyk
mgr inż. Dorota Szałyga-Osypanka
patrz też:
- Szklane ekrany akustyczne , Jan Adamczyk, Dorota Szałyga-Osypanka, Świat Szkła 12/2010
- Szklane ekrany akustyczne (SAKS Engineering), Świat Szkła 12/2010
- Ekrany akustyczne (TUPLEX) , Świat Szkła 12/2010
- Krawędziowe wzmacniacze skuteczności tłumienia ekranów akustycznych , Świat Szkła - portal
- PLEXIGLAS SOUNDSTOP , Świat Szkła - portal
- Efektowne i efektywne realizacje przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, Świat Szkła 3/2005
- Specyfika przezroczystych ekranów akustycznych , Beata Stankiewicz, Świat Szkła 2/2005
oraz:
- Przykłady zastosowania szkła w architekturze w aspekcie akustyki wnętrz , Jan Adamczyk, Dorota Szałyga-Osypanka, Świat Szkła 11/2010
- Ocena akustyczna okien według zharmonizowanej normy wyrobu, Anna Iżewska, Świat Szkła 7-8/2010
- Izolacyjność akustyczna drzwi, Anna Iżewska, Świat Szkła 3/2010
- Ocena akustyczna szyb zespolonych, Anna Iżewska, Świat Szkła 10/2009
- Nowy rynek okien, Jacek Danielecki, Świat Szkła 3/2009
- Charakterystyka akustyczna budynku, Jacek Danielecki, Świat Szkła 2/2009
- Szkło i ochrona przed hałasem, Jolanta Lessig, Świat Szkła 1/2009
- Hałas pogłosowy w przestrzeniach przeszklonych, Jacek Danielecki, Świat Szkła 1/2009
- Właściwości akustyczne nawiewników powietrza, Jacek Nurzyński, Świat Szkła 9/2008
- Deklarowanie wskaźnika izolacyjności akustycznej budynku, Jacek Danielecki, Świat Szkła 7-8/2008
- Szklana powłoka budynku, a hałas środowiskowy, Jacek Danielecki, Świat Szkła 4/2008
- Akustyczne refleksje po seminarium Świata Szkla, Jacek Danielecki, Świat Szkła 1/2008
- Mapy akustyczne miast a okna, Jacek Danielecki, Świat Szkła 12/2007
- Wpływ powierzchni okna na izolacyjność akustyczną przegrody zewnętrznej, Jacek Danielecki, Świat Szkła 11/2007
- Budynki niebezpieczne akustycznie dla obywatela IV RP, Jacek Danielecki, Świat Szkła 10/2007
- Ochrona przed hałasem a miejsce zamieszkania, Gerard Plaze, Świat Szkła 10/2007
- Zapotrzebowanie na okna akustyczne w obszarach aglomeracji miejskiej, Jacek Danielecki, Świat Szkła 9/2007
- Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych o konstrukcji słupowo-ryglowej, Barbara Szudrowicz, Świat Szkła 3/2007
- Właściwości akustyczne ścian zewnętrznych i okien, Anna Iżewska, Świat Szkła 2/2007
- Ochrona budynku przed hałasem zewnętrznym, Jacek Nurzyński, Świat Szkła 3/2006
- Czy pragniesz ciszy? , 5/2005
- Właściwości akustyczne szyb zespolonych, Anna Iżewska, Świat Szkła 4/2005
- Efektowne i efektywne realizacje przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, 3/2005
- Specyfika przezroczystych ekranów akustycznych, Beata Stankiewicz, 2/2005
- Dwuwarstwowe elewacje szklane, a środowisko akustyczne pomieszczeń, Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 3/2004
inne artykuły tego autora:
- Szklane ekrany akustyczne , Jan Adamczyk, Dorota Szałyga-Osypanka, Świat Szkła 12/2010
- Przykłady zastosowania szkła w architekturze w aspekcie akustyki wnętrz, Jan Adamczyk, Dorota Szałyga-Osypanka, Świat Szkła 11/2010
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
więcej informacji: Świat Szkła 12/2010
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Wybór projektu własnego domu nigdy nie jest prosty. Zwłaszcza dla architekta, na co dzień spełniającego marzenia innych. Bogdan Kulczyński szukał jednej wyrazistej idei, wokół której zorganizuje swoją przestrzeń. W ten sposób powstała niezwykła konstrukcja wpisana w tężnię solankową, do której REYNAERS Polska dostarczył swoje systemy.
Tradycyjne tężnie to ogromne, drewniane budowle obłożone gałęziami tarniny, służące do zwiększenia stężenia soli w solance. W przeszłości tężnie wykorzystywano do produkcji soli kuchennej, obecnie służą jako ogromne inhalatoria w kurortach leczniczych. Najbardziej znane polskie tężnie znajdują się w Ciechocinku, Rabce, Inowrocławiu i Konstancinie-Jeziornej.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Rośnie popularność tzw. aktywnych systemów słonecznych w Polsce, co skłania do omówienia ich aspektu estetycznego w architekturze. Dotyczy to i systemów kolektorów słonecznych służących do pozyskiwania ciepła, i instalacji fotowoltaicznych przystosowanych do przemiany energii słonecznej na energię elektryczną.
Ich odmienność technologiczna tylko częściowo przekłada się na zagadnienia estetyczne, co umożliwia przeprowadzenie wspólnej analizy.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Znajdujący się w San Francisco budynek California Academy of Science jest ze wszech miar budowlą niezwykłą. Wyjątkowy projekt oraz zastosowane rozwiązania sprawiają, że jest on niewątpliwie jednym z najbardziej innowacyjnych i ekologicznych obiektów tego typu na świecie. Stało się to możliwe m.in. dzięki zastosowaniu systemów naturalnej wentylacji firmy D+H.
Zaprojektowane przez włoskiego architekta Renzo Piano muzeum historii naturalnej w San Francisco już na pierwszy rzut oka zachwyca swoją unikalnością. Ten znajdujący się w Golden Gate Park budynek jest swoistą syntezą sztuk, pełną aluzji i nawiązań do architektury i historii miasta. Pod jego oryginalnym dachem, będącym skojarzeniem ze wzgórzami San Francisco, mieszczą się skupione w jednym miejscu akwarium, planetarium, sektory wystawowe oraz jednostki badawcze.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
W dobie zwiększonej atrakcyjności szkła jako materiału dzisiejszych konstrukcji budowlanych pojawia się też równolegle potrzeba rozeznania tego problemu – nie tylko z wizualnej pozycji architektury, ale także pod względem obliczeniowym i konstrukcyjno-technologicznym. Niezbędne jest tutaj sięgnięcie do narzędzi nauki. Problem ten zarysowano wielorako, ale tylko wstępnie, w pracy autora opublikowanej w wydaniu 11/2010 „Świata Szkła”[1].
Niniejszy artykuł został poświęcony niektórym zagadnieniom badanego tu przedmiotu, jakie wybrano z monograficznego kwartalnika „Structural Engineering International”. Ten ostatni może być dowodem wielkiej aktualności współczesnej inżynierii szkła i konstrukcji szklanych. Spośród osiemnastu zamieszczonych tam artykułów omówiono tu zwięźle jedynie ich połowę. Trzeba dodać, że wydawnictwo [2] jest publikacyjną wizytówką Międzynarodowego Stowarzyszenia dla Inżynierii Mostów i Konstrukcji (International Association for Bridge and Structural Engineering: IABSE) – bodajże najważniejszego tego typu profesjonalnego stowarzyszenia na świecie.
Hess swój artykuł [2.1] poświęcił własnościom materiałowym szkła. Głównym składnikiem szkła jest krzemionka. Nowoczesna produkcja szkła polega na rozpuszczeniu piasku kwarcowego i pewnych dodatków w temperaturze wynoszącej 1600ºC i na procesie przeciągania i wyżarzania przy stopniowo obniżającej się temperaturze.
Własności materiałowe współczesnego szkła są następujące:
- Ciężar właściwy 25 kN/m³
- Moduł Younga 70000 MPa
- Moduł ścinania 28000 MPa
- Współczynnik Poissona 0,23
- Wytrzymałość na rozciąganie 45 MPa
- Wytrzymałość na ściskanie 800 MPa
- Twardość w skali Mohsa 5-6
- Temperatura topnienia 600ºC
- Współczynnik rozszerzalności termicznej 9·10¯6 K¯¹.
Szkło produkuje się obecnie o grubościach wynoszących 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 i 24 mm.
Wypada tu dodać, że dane dotyczące szkła zawiera u nas już Kalendarz Przeglądu Budowlanego 1939, T. I, 268-274.
W szkle hartowanym (ang. tempered glass) wprowadza się w procesie chłodzenia powierzchniowe naprężenia ściskające celem podniesienia jego nośności (rys. 1). Elementy ze szkła hartowanego przygotowuje się już w procesie produkcyjnym, bo nie można go ciąć. Szkło to niszczy się według wzorca pokazanego na rys. 2. Kilka warstw (minimum dwie) szkła ciągnionego, hartowanego lub wyżarzanego, z pośrednimi cienkimi warstwami z poliwinylu, tworzy tzw. szkło laminowane. Jest to szkło bezpieczne, gdyż przy uderzeniu nie rozpryskuje się, ale tylko zarysowuje.
Rys. 1. Rozkład naprężeń w szkle hartowanym (wg [2.1])
Rys. 2. Typowy wzorzec spękania szkła hartowanego (wg [2.1])
W architekturze, jednym z typów jest szkło białe, gdzie w procesie produkcji dodaje się środki usuwające tlenek żelaza, eliminując w ten sposób naturalny, zielony kolor szkła. Jest ono podstawowe przy wytwarzaniu paneli solarnych. Innym typem jest odlewane i walcowane szkło ornamentowe, często zbrojone drobną siatką.
Niekiedy stosuje się tu izolacyjne szklenie wielokrotne, najczęściej – podwójne, także w konstrukcji podwójnej fasady, gdzie zestaw szybowy może być oddzielony od fasady szklanymi łącznikami (por. [1], rys. 2).
Izolację cieplną szkła można poprawić poprzez nałożenie specjalnej powłoki o małym współczynniku emisji ciepła. Przestrzeń między taflami wypełnia się też niekiedy gazem o mniejszym przewodnictwie ciepła niż dla powietrza (argon, krypton, ksenon). Oszklenie musi też odpowiadać wymogom izolacji akustycznej. Odpowiednie jest tu szklenie wielokrotne.
Szkło w niektórych konstrukcjach musi również mieć właściwą odporność ogniową – nawet do dwóch godzin; w tym przypadku stosowane jest często szkło borosilikatowe.
Odpowiednie procesy produkcyjne prowadzą też do uzyskania szkła antyrefleksyjnego, grawerowanego, emaliowanego, a także – szkła obdarzonego warstwą podłączoną do alarmu.
Wytrzymałość szkła jako, materiału kruchego, zależy od wielu czynników i stąd często ma charakter losowy. Typowe wytrzymałości, to dla szkła zwykłego float – 45 MPa, hartowanego – 120 MPa i tzw. półhartowanego – 70 MPa. Wytrzymałość szkła obniża się znacznie przy długotrwałym obciążeniu.
W Europie projektowanie odbywa się w odniesieniu do przepisów europejskich, które ciągle jeszcze ulegają doskonaleniu. Stąd sprawę tę pozostawia się tu bez dalszej analizy. Należy tylko wspomnieć, że tafle szklane mogą być podparte na krawędziach lub punktowo. W skomplikowanych przypadkach obliczenia oparte bywają na metodzie elementów skończonych.
Szklane belki i słupy oblicza się w konwencjonalny sposób – niekiedy jeszcze w odniesieniu do metody naprężeń dopuszczalnych, z globalnym współczynnikiem bezpieczeństwa wynoszącym 2,4.
Gdy płyty szklane są małej grubości, powstają duże deformacje, co w obliczeniach wymaga zastosowania nieliniowej teorii powłok – z odniesieniem do koncepcji stanów granicznych.
Developments in structural glass and glass structures Schobera i Schneidera [2.2] dotyczy nowoczesnych konstrukcji szklanych, gdzie szkło nie jest tylko wypełnieniem, ale często ma charakter typowo konstrukcyjny. Dzisiaj powstają szklane konstrukcje (dachy, podłogi) oparte na szklanych żebrach, ściany fasadowe z płyt szklanych mocowanych na sieci utworzonej z kabli nośnych, także z użyciem belek i słupów ze szkła. Najpierw przywołano tu budowane już od połowy XIX wieku metalowo-szklane dachy domów handlowych, galerii i stacji kolejowych – łącznie z wymienionym już w [1] londyńskim Crystal Palace.
Mimo tego, że zasadniczymi elementami nośnymi tych konstrukcji było stalowe lub żeliwne użebrowanie, to jednak wypełniające jego oczka szkło stanowiło wyraźne usztywnienie całości. W końcu XX wieku wprowadzono dla dachów szklanych innowację w postaci tzw. powłoki rusztowej.
Czworokątna lub trójkątna siatka nośna składa się zwykle ze stalowych sztywnych prętów, a niekiedy także – sprężystych kabli. Z wypełnieniem ze szkła laminowanego umożliwia to tworzenie dowolnych struktur przestrzennych (rys. 3, 4).
Rys. 3. Szklany dach Niemieckiego Muzeum Historycznego w Berlinie (wg 2.2])
Rys. 4. Wiszący szklany dach w Heilbronn, Niemcy (wg [2.2])
Same szklane panele mogą być przy tym również dwukrzywiznowe. Coraz częściej powstają dziś także nowoczesne szklane fasady (rys. 5), gdzie stosowane są niewielkie łączniki punktowe (rys. 6), a nawet – całe konstrukcje ze szkła, mające szklane słupy i belki (rys. 7).
Rys. 5. Fasada La Villette (wg [2])
Rys. 6. Szczegół szklanej hali w Lipsku (wg [2])
Rys. 7. Muzeum Szkła w Broadfield, Anglia (wg [2])
W artykule Dodda [2.3] sprawy szklanych ścian, stropów i dachów stały się podstawowym przedmiotem rozważań. Aktualnie, większość konstrukcyjnych zastosowań wychodzi jednak poza ustanowione normy. Tym niemniej, właściwe rozeznanie przepisów już istniejących pozwala na rzeczowe ustosunkowanie się do potrzeb praktyki. Dla tych celów opracowano np. brytyjską normę Structural Use of Glass in Buildings (Institution of Structural Engineers, London 1991). Rozwijane są też właściwe przepisy europejskie.
Przy projektowaniu szklanych ścian ważna jest świadomość, że ich nośność zależy, silnie, od długotrwałości obciążenia. Przykładowo: przy krótkotrwałym, chwilowym obciążeniu, np. wiatrem, jest ona trzy- lub nawet czterokrotnie większa od tej dotyczącej obciążenia trwałego. Jest to podyktowane mechanizmem pękania związanym ze zjawiskiem korozji naprężeniowej, znanym jako zmęczenie statyczne.
Wywołuje ono mikrorysy, powiększające się w miarę upływu czasu, co prowadzi ostatecznie do zniszczenia materiału. Ponadto, trzeba tu uwzględniać potrzeby transparentności, izolacji termicznej i akustycznej, a także – sztywności i krzepkości (ang.: robustness) szkła.
Ściany wymagają specjalnej troski o przejrzystość. Wywołuje to tendencje kształtowania wielkich tafli szklanych, mocowanych do możliwie rzadko rozstawionych elementów konstrukcji nośnych. Tafle szklane wyróżnia sprężystość szkła (E=70 GPa), ale jednocześnie mają one zwykle małą sztywność poprzeczną, a w konsekwencji – dużą odkształcalność przy działaniu wiatru.
Dodatkowo sprzyja temu podatna natura łączników tafli szklanych do konstrukcji nośnej, a także – przy siatce z kabli – duża elastyczność samej konstrukcji nośnej. Najczęściej przyjmuje się granicę ugięć tafli szklanych wynoszącą ok. 1/15 krótszej rozpiętości płyty. Bardziej konserwatywne przepisy wymagają jednakże ograniczenia wynoszącego nawet 1/200 tej rozpiętości.
Odpowiednie ograniczenia dotyczą też całych zawieszonych kurtyn szklanych. Dla konstrukcji pokazanej na rys. 8 i rys. 9 założono maksymalne ugięcie poziome rzędu 75 mm. Zagrożenia płynące ze zniszczenia szyby i jej upadku określa tutaj dodatkowo czas trwania szyby w szklanej ścianie, który wynosi 15 minut, od chwili jej naruszenia do momentu jej wypadnięcia. Szyby tej konstrukcji mają grubość 12 mm i są laminowane.
Rys. 8. Szklana ściana mocowana na siatce z kabli w Tower Place, Londyn (Wg [2.3]) – por. też [1] rys. 2
Rys. 9. Szczegół siatki kablowej z rys. 8 podczas zakładania szyb (wg [2.3])
Zastosowanie szkła w konstrukcji stropów wymaga odporności szkła ze względu na poślizg poruszających się po nim osób. Tutaj zakłada się, że szkło poddawane jest długotrwałemu obciążeniu i stąd ma obniżoną wytrzymałość. Takie konstrukcje są dziś stosowane jeszcze dość rzadko, a przepisy są też ciągle jeszcze in statu nascendi. Stąd też bliższe szczegóły tej problematyki są tu pominięte.
Dużo ważniejszymi konstrukcjami są natomiast szklane dachy. Omówiono je po części już w rozdziale [2.2]. Tutaj przywołano tylko dachy płaskie, jak ten pokazany na rys. 10. Ma on ogólne wymiary 125 x 70 m w rzucie, z wymiarami tafli szklanych wynoszącymi 3 x 1,5 m. Podłużny spadek dachu ma ok. 2,5%.
Po wykonaniu badań eksperymentalnych zastosowano tu szkło wzmacniane termicznie, tzw półhart, o grubości 12 mm. Przystosowano je też, celem kontroli, do dostępu osób na górze dachu – poprzez nadanie mu szorstkości, za pomocą odpowiedniego natrysku. Szkło takie musi też być odporne na możliwe uderzenia z góry; badania udarowe wykonano posługując się stalową kulą o średnicy równej 110 mm.
Rys.10. Dach baldachimowy stacji Flintholm, Dania (wg [2.3])
Jest trudną sprawą należycie przybliżyć sprawy inżynieryjne szkła w skromnym artykule, z założenia – bardzo krótkim. Jednakże można oczekiwać, że czytelnik otrzymał tu chociaż niezbędne, wstępne informacje. Dalsze wiadomości zostaną przedstawione w II i III części artykułu.
c.d.n.
prof.. Zbigniew Cywiński
Politechnika Gdańska
Bibliografia
[1] Cywiński Z.: Inżynieryjne problemy transparentności konstrukcji budowlanych. „Świat Szkła” 11/2010
[2] Structural Engineering International, IABSE, 14(2004), 2:
[2.1] Hess M.: Material glass. [2], 76-79.
[2.2] Schober H., Schneider J.: Developments in structural glass and glass structures. [2], 84-87.
[2.3] Dodd G.: Structural glass walls, floors and roofs. [2], 88-91.
[2.4] Vákár L.I., Gaal M.: Cold bendable, laminated glass – new possibilities in design. [2], 95-97.
[2.5] Nijsse R.: Special steel and adhesively bonded connections for glass structures. [2], 104-106.
[2.6] Bernard F., et al.: Load bearing capacity of connections in tempered glass structures. [2], 107-110.
[2.7] Luible A., Crisinel M.: buckling strength of glass elements in compression. [2], 120-125.
[2.8] Boxheimer K., Wörner J.-D.: Fatigue srength of glass panels under cyclic loading. [2], 126-128.
[2.9] Gräf H.: Structural behaviour of point-supported and clamped laminated glass. [2], 129-133.
Powyższa bibliografia obejmuje też pozycje, które będą wykorzystane w kolejnych częściach artykułu.
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:
- 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
więcej informacji: Świat Szkła 12/2010
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Firma Promat od wielu lat dostarcza materiały potrzebne do produkcji takich wyrobów jak: okna, drzwi, fasady oraz ścianki przeszklone z odpornością ogniową.
W asortymencie firmy znajdują się zarówno sprawdzone od lat produkty, jak i całkowite nowości.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Otwórz się na nowe możliwości – to hasło przewodnie Targów Maszyn i Komponentów do Produkcji Okien, Drzwi, Bram i Fasad WINDOOR–TECH, których najbliższa edycja odbędzie się w dniach 11–14 stycznia 2011 w Poznaniu.
W tym samym czasie trwać będą Międzynarodowe Targi Budownictwa BUDMA oraz CENTRUM BUDOWNICTWA SPORTOWEGO – Sport, Wellness i SPA.
Odwiedziny organizowanych w cyklu dwuletnim targów WINDOOR-TECH stanowią unikalną okazję do zapoznania się z najnowszymi propozycjami ponad 100 producentówi dostawców maszyn oraz komponentów. Firmy reprezentujące światową czołówkę marek pokażą na blisko 8000 m2 powierzchni wystawienniczej (pawilony 9, 5 oraz część pawilonu 3A) rozwiązania, których praktyczne zastosowanie może pomóc w usprawnieniu produkcji oraz w podniesieniu jej jakości.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Urządzając nasze kuchnie często chcielibyśmy, aby były one jak najbardziej oryginalne i wyjątkowe. Unikatową dekoracje wnętrza można osiągnąć poprzez zastosowanie różnych materiałów, z których jednym z najciekawszych jest szkło laminowane dostępne w ofercie BELMEB.
Szkło laminowane składa się z dwóch warstw szkła przedzielonych warstwą folii. Każda z nich może mieć grubość od 2 do 10 mm. Maksymalnie tafla szkła ma wymiary 2800 x 2200 mm.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
SGG COOL-LITE XTREME 60/28 to nowe szkło z ochroną przeciwsłoneczną w ofercie firmy Saint-Gobain Glass. Technologicznie jest to szkło bezbarwne SGG PLANILUX, z powłoką przeciwsłoneczną naniesioną w technologii magnetronowej.
SGG COOL-LITE XTREME 60/28 oferuje wysoką – dotychczas nieuzyskiwaną – selektywność, której wartość przekracza 2, co jest prawdziwą rewolucją w grupie szkieł z ochroną przeciwsłoneczną.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 12//2010
Energooszczędność
Po wdrożeniu systemu okiennego PONZIO PE 78 przeznaczonego do konstrukcji okien o szczególnie wysokich wymogach izolacyjności termicznej (Uf = 1,5÷1,9 W/m2K), PONZIO rozszerza ofertę o system drzwiowy o tym samym symbolu, zaliczany do najbardziej energooszczędnych rozwiązań spośród tego typu konstrukcji.
Dzięki swojej konstrukcji, system cechuje duża sztywność i wytrzymałość, stąd jest przeznaczony do wykonywania drzwi o dużych gabarytach.