Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

Okladka SS-04-2018

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

swiat szkla 750x100 2

 

sacroexpo 468x60 

SSG - zasady projektowania w świetle PN-EN 13022 i ETAG 002
Data dodania: 04.11.08

Pod pojęciem „szklenie strukturalne” przyjęło się rozumieć technologię mocowanie płyt lub paneli elewacyjnych do konstrukcji budynku, gdzie klej stanowi jedyne spoiwo wiążące. Sama nazwa wywodzi się z początkowego stosowania jej do mocowania tafli szkła do fasady budynku. 

 

Wraz z rozwojem technologii silikonów, pod nazwą „szklenie strukturalne” obecnie może się kryć także klejenie konstrukcyjne takich materiałów elewacyjnych, jak: szkło, anodyzowane lub powlekane aluminium, stal nierdzewna, tytan czy też kamienie naturalne. Klejenie może dotyczyć zarówno pojedynczych paneli jak i zespołów paneli np. szyby zespolone. 

 

    Rozróżnia się pięć podstawowych typów szkleń strukturalnych (podział dotyczy rozwiązań konstrukcyjnych a niestosowanych materiałów):
    1. System dwustronny – charakteryzujący się tym, że dwa boki panelu elewacyjnego są klejone a pozostałe mocowane mechanicznie np. w ramiaku;
    2. System czterostronny – charakteryzuje mocowanie panelu elewacyjnego wyłącznie za pomocą kleju konstrukcyjnego;
    3. System sworzniowy – gdzie pojedyncza lub zespolona szyba jest mocowana za pomocą specjalnego sworznia umieszczonego w wywierconym otworze. Klej w tym wypadku spełnia podwójną rolę – mocowania sworznia w otworze i uszczelnienia. W niektórych systemach z szybą zespoloną tylko wewnętrzna szyba jest wiercona i mocowana poprzez sworzeń a zewnętrzna „wisi” na silikonie (np. system Sadev Batiment);
    4. System sworzniowy klejony – różniący się od poprzedniego tym, że sworznie są przyklejone bezpośrednio do szkła (bez wiercenia otworów), całość jest wyłącznie klejona konstrukcyjnie;
    5. System żeber szklanych – polegający na budowie elewacji z zastosowaniem żeber szklanych będących pionowymi elementami usztywniającymi. Żebra są mocowane mechanicznie do konstrukcji budynku a całość fasady, najczęściej szklanej, jest klejona klejami konstrukcyjnymi do żeber szklanych.



    W powyższym zestawieniu europejskie normy PN-EN13022 oraz ETAG002 obejmują wyłącznie pozycje 1 i 2. Pozostałe pozycje nie mają jak dotychczas żadnego prawnego (co do sposobu obliczania połączeń silikonowych) umocowania.



    Dostawcy systemów fasadowych w swoich rozwiązaniach przyjmują pewne maksymalne dopuszczalne wymiary stosowanych paneli wypełniających. W przypadku szkleń strukturalnych każdy system podaje oprócz maksymalnych wymiarów paneli również wymiary złącza silikonowego, które zapewniają wymagane bezpieczeństwo i trwałość proponowanego rozwiązania.


    Jednakże to na dostawcy silikonów konstrukcyjnych spoczywa odpowiedzialność poprawnego zwymiarowania złącza silikonowego w każdym indywidualnym przypadku. Dlatego też przy każdym projekcie fasady strukturalnej dokonuje się obliczeń wytrzymałościowych, uwzględniających warunki występujące w danym projekcie.



    Zasady obliczeń zostały opracowane przy współpracy producentów silikonów konstrukcyjnych i instytucji certyfikujących przez Grupę Roboczą UEAtc i zawarte w dokumencie Przewodnik Techniczny dla Aprobowania Klejonych Strukturalnie Systemów, stanowiącym wytyczne do obliczeń i certyfikacji systemów i silikonów konstrukcyjnych stosowanych w SSG. Zasady te zawarte w ETAG002 zostały w zasadzie powtórzone w normie EN13022. W niniejszym artykule zmiany zostały zaznaczone na zielono.



    Rozróżnia się dwa podstawowe typy konstrukcyjne, każdy w dwóch odmianach (rys. 1):

 

    TYP I – systemy podparte – gdzie ciężar panelu elewacyjnego przenoszony jest na konstrukcję nośną za pomocą podparć mechanicznych:
- odmiana 1 – zabezpieczona mechanicznie przed wypadnięciem
- odmiana 2 – nie zabezpieczona

 

 

    TYP II – systemy niepodparte – gdzie ciężar własny panelu elewacyjnego jest przenoszony na konstrukcję nośną wyłącznie za pośrednictwem złącza silikonowego:
- odmiana 3 – zabezpieczona mechanicznie przed wypadnięciem
- odmiana 4 – nie zabezpieczona



    W odróżnieniu od ETAG002 nowa norma bliżej opisuje możliwe rozwiązania konstrukcyjne, wprowadzając również klejenie strukturalne na 4 pozycji. Co ważne, w przypadku klejenia na pozycji 4 norma wymaga, by szyba wewnętrzna miała podparcie mechaniczne. Po lewej stronie rozwiązania z podparciem mechanicznym a po prawej bez.



    Przy wymiarowaniu złącza silikonowego bierze się pod uwagę:
- wpływ wiatru – należy uwzględnić parcie, ssanie i wibracje panelu elewacyjnego – dane te winny pochodzić od projektanta i uwzględniać maksymalne parcie wiatru dla danych z okresu minimum 10 lat, uwzględniając usytuowanie i kształt budynku. Dla elementów pochyłych należy podać również obciążenia śniegiem;
- wpływ temperatury – należy uwzględnić rozszerzalność termiczną składowych systemu zarówno w cyklu dobowym jak i rocznym;
- sposób przeniesienia ciężaru własnego panelu elewacyjnego.



Obliczenia dla systemów TYPU I – podpartych
    Bardzo ważnym jest prawidłowe określenie wielkości (długości) klocków nastawczych podpierających panel elewacyjny.

 

 

   Z zasady powinno się stosować dwa klocki nastawcze o grubości minimum 3 mm umieszczone w ¼ , licząc od brzegu, długości podpartej krawędzi panelu, w tym przypadku długość klocków nastawczych określa równanie:

L= S x 25/U

gdzie:
L – długość klocka
S – powierzchnia szkła w m2
U – dopuszczalna siła nacisku na materiał klocka w N/mm2



Obliczanie wielkości złącza silikonowego
Wysokość
złącza oblicza się według wzoru:

h = [ a/2 x W/q ] x 10-6 mm

gdzie:
h – wysokość złącza silikonowego w mm
a – długość krótszego boku panelu w mm
W – parcie wiatru w Pa
q – dopuszczalna elastyczność silikonu w N/mm2



Grubość złącza silikonowego oblicza się według wzoru:

e = Eo/3 x Td/td w mm

gdzie:
e – grubość złącza silikonowego w mm
Eo – moduł sprężystości silikonu dla sił stycznych w N/mm2
Td – maksymalne wydłużenie termiczne w danych warunkach
td – maksymalna dopuszczalna sprężystość silikonu przy dynamicznych siłach ścinających

 

 

Wartość Td oblicza się w zależności, który bok panelu jest podparty z równań:

Gdy b > a (podparcie strony a) to:
Td = [(Tc –Ta) x ac – (To – Ta) x av] x [(a/2)2 + b2]1/2

Gdy b > a ( podparcie strony b ) to:
Td = [(Tc –Ta) x ac – (To – Ta) x av] x [(b/2)2 + a2]1/2

gdzie:
a – szerokość panelu
b – długość panelu
Tc – maksymalna temperatura ramy nośnej – najczęściej przyjmuje się 55oC
To – średnia temperatura otoczenia – najczęściej przyjmuje się 20oC
Tv – maksymalna temperatura panelu (szkła) – najczęściej przyjmuje się 80oC
ac – współczynnik rozszerzalności termicznej materiału ramy
av – współczynnik rozszerzalności termicznej materiału panelu

    W praktyce nie dopuszcza się, by grubość złącza silikonowego była mniejsza niż 6 mm, a stosunek grubości i wysokości mieścił się w przedziale:

3e > h > e

    Z ograniczeniem, że, „h” nie może być większe niż 20 mm dla silikonów jednoskładnikowych, 30 mm dla silikonów dwuskładnikowych oraz 35 mm dla systemów przeciwwybuchowych!



Obliczenia dla systemów TYPU II – nie podpartych
    W tym przypadku przyjmuje się, że cały ciężar panelu jest przenoszony poprzez złącze silikonowe na pionowych krawędziach panelu.



Wysokość złącza oblicza się z zależności:

h = (Rv x a x b x d)/(2 x (a lub b) x ts w mm
(wybór a czy b w zależności która krawędź jest pionowa)
przy zachowaniu warunku:
h = [ a/2 x W/q ] x 10-6 w mm
gdzie:
h – wysokość złącza silikonowego
a – szerokość panelu w mm
b – długość panelu w mm
d – grubość panelu w mm
Rv – gęstość materiału panelu w N/mm3
ts – maksymalna dopuszczalna sprężystość silikonu przy statycznych siłach ścinających w N/mm2
W – parcie wiatru w Pa
q – dopuszczalna elastyczność silikonu w N/mm2

 

 

Grubość złącza silikonowego oblicza się według wzoru:
e = Eo/3 x Td/td w mm

gdzie:
e – grubość złącza silikonowego w mm
Eo – moduł sprężystości silikonu dla sił stycznych w N/mm2
Td – maksymalne wydłużenie termiczne w danych warunkach
td – maksymalna dopuszczalna sprężystość silikonu przy dynamicznych siłach ścinających

 

Wartość Td oblicza się z zależności:
Td = [(Tc –Ta) x ac – (To – Ta) x av] x [(a/2)2 + (b/2)2]1/2

gdzie:
a – szerokość panelu
b – długość panelu
Tc – maksymalna temperatura ramy nośnej – najczęściej przyjmuje się 55oC
To – średnia temperatura otoczenia – najczęściej przyjmuje się 20oC
Tv – maksymalna temperatura panelu (szkła) – najczęściej przyjmuje się 80oC
ac – współczynnik rozszerzalności termicznej materiału ramy
av – współczynnik rozszerzalności termicznej materiału panelu



    Należy przestrzegać by grubość złącza silikonowego nie była mniejsza niż 6mm a stosunek grubości i wysokości mieścił się w przedziale: 3e > h > e.



    Z ograniczeniem, że, „h” nie może być większe niż 20 mm dla silikonów jednoskładnikowych, 30 mm dla silikonów dwuskładnikowych oraz 35 mm dla systemów przeciwwybuchowych!



    W przypadku stosowania szkła, jako paneli elewacyjnych można posługiwać się zarówno pojedynczymi taflami jak i szybami zespolonymi. W tym ostatnim przypadku dopuszcza się wyłącznie zestawy złożone z dwóch tafli szkła.



Przy doborze grubości szkła należy posługiwać się podstawowymi zasadami doboru grubości szkła w zależności od powierzchni przeszklenia i stosunku boków oraz obciążenia wiatrem czy śniegiem:
    W przypadku szyb zespolonych należy określić zarówno ekwiwalentną grubość szkła jak i wielkość uszczelnienia silikonem. Jest to niezwykle istotne by nie przenosić mechanicznie doświadczeń z produkcji typowych szyb zespolonych.



    W przypadku stosowania szkła zespolonego do szkleń strukturalnych obliczenie wysokości uszczelnienia przeprowadza się z zależności:

hs = [a/2 x W/q] x 10-6 w mm

gdy grubość tafli zewnętrznej d1 jest większa od grubości tafli wewnętrznej d2
oraz

hs = [(a x W)/2q] x 10-6 w mm

gdy grubość tafli zewnętrznej d1 jest mniejsza od grubości tafli wewnętrznej d2 oznaczenia jak wyżej.

 

 

    Norma EN13022 wprowadza nieco inny sposób obliczeń w zależności od stosunku grubości szyb w zespoleniu poprzez doprecyzowany współczynnik wg poniższego wzoru:

h = 0,5 x a x W/ β x q

gdzie współczynnik β jest zdefiniowany poniżej:

 

 

    A obciążenia „W” spoiny silikonowej wiatrem, śniegiem i ciężarem własnym szkła winny być obliczane zgodnie z normami: EN 1991-1 część 1 i 3 oraz EN1991-2-4



    Należy podkreślić, że obliczenia dla systemów gdzie szyba zewnętrzna nie ma podparcia mechanicznego obliczenia wysokości uszczelnienia wykonuje się zgodnie z zasadami jak dla klejenia strukturalnego!



    Jako minimalną wysokość uszczelnienia przyjmuje się 6 mm. Grubość złącza określa szerokość zastosowanej ramki dystansowej. Z uwagi na to, że nie stosuje się ramek mniejszych niż 6 mm, to warunek minimalnej grubości uszczelnienia jest spełniony.



    Ponadto norma EN13022 opisuje sposoby podparcia szkła w zależności od rozwiązania konstrukcyjnego oraz określa minimalna grubość pojedynczej szyby, jako 6 mm. Dla szkła monolitycznego klejonego na pozycji 2 w systemach podpartych minimalna grubość klocków podpierających wynosi również 6 mm.



    Obciążenia „W” spoiny silikonowej wiatrem, śniegiem i ciężarem własnym szkła winny być obliczane zgodnie z normami: EN 1991-1 część 1 i 3 oraz EN1991-2-4



    W dalszym ciągu zagadnienia związane z ciśnieniem wewnętrznym szyb zespolonych, w zależności od obciążeń klimatycznych jak i wysokości budynku nie są omówione.



    Jak dotychczas wszelkie obliczenia dla silikonów konstrukcyjnych wykonywane są przez personel producentów szczeliw.



Ostatnio pojawiła się strona internetowa www.glazingexpert.com , która jest swoistym kalkulatorem dla szklenia strukturalnego, bazującym na wymaganiach norm europejskich oraz na przyjętych w przemyśle szklarskim rozwiązaniach wg modelu Feldmaiera i wycofanych norm prEN13474-1 i 2.



Na stronie tej można dokonać obliczeń dla wszystkich opisanych przypadków, jak również sytuacji nie opisanych w normach. Co ciekawe, obliczeń można dokonywać dla silikonów konstrukcyjnych różnych dostawców, jak DOW CORNING, SIKA, TREMCO czy KOMMERLING mających Europejską Aprobatę Techniczną, a tym samym znak CE.

 

Tomasz Wierzchowski
Doradca Techniczny

 

patrz też:

- Wkład technologii silikonowych w zrównoważoną architekturę , A.T. Wolf, Świat Szkła 5/2010

- SSG – zasady projektowania w świetle PN-EN 13022 część I i II oraz ETAG 002 , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 10/2008

- Stosowanie mas uszczelniających do fasad , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 9/2008

- Technologia wklejania szyb do konstrukcji okiennych , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 4/2007

- Silikony w mocowaniach punktowych i liniowych , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 1/2007

- Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym cz. 2 , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 12/2006

- Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym cz. 1 , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 11/2006

- Uszczelnianie szklanych konstrukcji z zastosowaniem szkieł samoczyszczących , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 1/2006  

 

inne artykuły tego autora

- Zabezpieczenie szkła architektonicznego na placu budowy, Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 12/2008

- SSG – zasady projektowania w świetle PN-EN 13022 część I i II oraz ETAG 002 , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 10/2008

- Gdy kolor ma znaczenie , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 7-8/2008

- Silikony w mocowaniach punktowych i liniowych , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 1/2007

- Uszczelnianie szklanych konstrukcji z zastosowaniem szkieł samoczyszczących , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 1/2006

 

więcej informacji: Świat Szkla 10/2008
 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik