Aczkolwiek zalety szkła jako ważnego, nowoczesnego elementu konstrukcji budowlanych dostrzeżono co najmniej już od połowy XIX wieku, gdy na Wielką Wystawę (1851 r.) zbudowano w Londynie słynny Crystal Palace, czyli Pałac Kryształowy (rys. 2), a także gdy później, za przyczyną Stefana Żeromskiego, „szklane domy” z jego powieści Przedwiośnie (1921 r.) stały się u nas dobitnym wyrazem nowoczesności, to jednak dopiero w końcu XX wieku nastąpiła zasadnicza przebudowa myśli architektonicznej w kierunku uczynienia obiektów budowlanych transparentnymi i przyjaznymi naturze. Między innymi, fasady budynków mają obecnie zapewniać nową relację ich wnętrza do warunków panujących z zewnątrz – harmonijną integrację świata pobudowanego z autentyczną naturą.

 

Tower Place

Rys. 1. Tower Place, Londyn [wg IABSE, SEI 14(2004), 2]

 

Pałac Kryształowy, Cristal Palace

Rys. 2. Pałac Kryształowy, Londyn 1851 [wg Koch W.: Style w architekturze, Bertelsmann Publ., Warszawa 1996]

 

Na tej drodze szkło otworzyło bardzo korzystne możliwości. Jest sprawą oczywistą, że potrzeby architektury musiały spowodować odpowiedni rozwój myśli konstrukcyjnej (rys. 2) – od strony materiałowej i obliczeniowej.



Na przełomie obu ostatnich wieków ukazały się w tej materii dwie istotne książki: Sedlacek G. i in.: Glas im konstruktiven Ingenieurbau (Ernst&Sohn, Berlin 1999) [1] oraz Siebert Z.: Entwurf und Bemessung von tragenden Bauteilen aus Glas (Ernst&Sohn, Berlin 2001) [2]. Zostały one omówione dość szczegółowo przez autora w recenzjach w czasopiśmie „Inżynieria Morska i Geotechnika” 20 (1999), 3, s. 152. [3] i 22 (2001), 4, s. 221 [4].



Niezależnie od tego, później autor sam opublikował w tej dziedzinie informacyjne artykuły: Cywiński Z.: Nowa era szkła w budownictwie, „Wiadomości Projektanta Budownictwa”, IPB, 2007, 2 (193), s. 28-29 [5] oraz Cywiński Z.: Zagraniczne przykłady najnowszych zastosowań szkła w budownictwie, „Wiadomości Projektanta Budownictwa”, IPB, 2009, 11 (226), 12-13 [6].



Dziś jednak warto się skupić głównie nad problemami inżynieryjnymi konstrukcji ze szkła, poruszonymi podczas tematycznej konferencji związanej w wystawą Glasstec (Glass Technology Life), która odbyła się 29. i 30. września 2010 roku podczas targów w Dusseldorfie [7].

 

Została ona ukierunkowana na technologie, które mogą się przyczynić do zwiększenia lekkości konstrukcji ze szkła i ich transparentności oraz do ułatwienia ich wytwarzania  i montażu – w ramach dbałości o sprawy zrównoważonego rozwoju, ze szczególnym uwzględnieniem efektywności energetycznej.



Wygłoszono 5 referatów wprowadzających i 80 sesyjnych, które obejmowały:
- projektowanie konstrukcji ze szkła;
- obliczanie, wymiarowanie i nośność szkła;
-  zagadnienia szkła fasadowego;
-  efekty transparentności i sprawności energetycznej szkła oraz zastosowanie paneli solarnych w fasadzie i dachu;
- materiałowo usprawiedliwione konstruowanie i środki mocowania szkła;
- innowacyjne produkty i rozwiązania detali.



Materiały tej konferencji są treścią wydania książkowego – o objętości wynoszącej ok. 500 stron druku.

 

Ważnym przedmiotem naukowego badania szkła staje się obecnie nośność szklanych kurtyn osłonowych, a także przeszkleń przeznaczonych do wstępu dla ludzi (np. szklanych schodów) przy oddziaływaniach dynamicznych.

 

Wymaga to często kosztownych badań doświadczalnych w warunkach oryginalnej pozycji wbudowanego szkła (rys. 3). Dlatego promuje się dziś procedury obliczeniowe oparte na symulacjach komputerowych związanych z zastosowaniem odpowiednich metod elementów skończonych.

 

szyba, naprężenia

Rys. 3. Boczne uderzenie w szybę – naprężenia doświadczalne [wg Stahlbau 79(2010), 9]



Innym ważnym problemem naukowym szkła są dziś elementy gięte ze szkła, także – laminowanego, jedno- i dwukrzywiznowe (rys. 4). Mają one znaczenie w rozwoju architektury i są ważne dla przetwarzania energii słonecznej. Szkło gięte wytwarza się obecnie na drodze termicznej i przy pomocy odpowiedniego prasowania.

 

Istnieją też sposoby kształtowania szkła „na zimno”. Ważną sprawą materiałową jest tu utrzymanie homogeniczności własności mechanicznych szkła oraz jego nośność w stanie awarii. Wykorzystuje się tutaj również komputerowe metody elementów skończonych.

 

szklana powłoka

Rys. 4. Szklana powłoka dwukrzywiznowa [wg IABSE, S(E) 14(2004), 2]



Na koniec wypada zamieścić tu kilka słów pro domo sua. Na Jubileusz 60 lat Politechniki Gdańskiej i 100 lat politechniki w Gdańsku dokonano znaczącej rewaloryzacji gmachu głównego uczelni, wykonując, między innymi, przekrycie dachami szklanymi obu wewnętrznych dziedzińców tego gmachu (rys. 5).

 

Politechnika Gdańska, przeszklenia wewnętrzne

Rys. 5. Rzut poziomy gmachu głównego Politechniki Gdańskiej z przeszkleniem wewnętrznych dziedzińców
[wg [1]]

 

Konstrukcję nośną tych dachów stanowią, w obu przypadkach, łukowe kratownice stalowe o rozpiętościach wynoszących ok. 22,5 m. Na poprzecznie ułożonych, stalowych płatwiach spoczywają aluminiowe ramownice wypełnione szybami. Do przeszklenia przyjęto „szyby zespolone, rozdzielone szczeliną izolacyjną z argonem. Warstwa zewnętrzna to szkło hartowane grubości 10 i 8 mm w systemie anticol, a warstwa wewnętrzna – szkło bezpieczne zespolone z dwóch szyb 2x4 mm sklejonych folią” [8].



W cytowanej pracy znajduje się szczegółowy opis całej tej inwestycji. Tutaj warto jednak podkreślić przyjęty niecodzienny sposób montażu za pomocą specjalnego, wysokiego żurawia samochodowego, przenoszącego każdorazowo połowę stalowej konstrukcji dachu, składającą się z czterech dźwigarów kratowych i ułożonych na nich płatwi. Sprawy te pokazane są na rys. 6 i rys. 7. Wykonany do tej pory I etap zadania nie zawiera jeszcze antresol widocznych na rys. 7.

 

 Rys. 6. Oszklenie dziedzińców Politechniki Gdańskiej – fragmenty montażu [wg Pismo PG 2004, 7(101)]

 

Rys. 7. Oszklenie dziedzińców Politechniki Gdańskiej – fragment zabudowy, symul. komp. [wg Pismo PG 2004, 7(101)]



Przedstawiona tu problematyka współczesnych konstrukcji szklanych może być pomocna przy właściwym dostrzeganiu odnośnych zagadnień inżynieryjnych.



prof. Zbigniew Cywiński
Politechnika Gdańska



Bibliografia
[1] Sedlacek G., et al.: Glas im konstruktiven Ingenieurbau, Ernst & Sohn, Berlin 1999.
[2] Siebert Z.: Entwurf und Bemessung von tragenden Bauteilen aus Glas, Ernst & Sohn, Berlin 2001.
[3] Cywiński Z.: Recenzja poz. [1]. „Inżynieria Morska i Geotechnika” 20 (1999), 3, 152.
[4] Cywiński Z.: Recenzja poz. [2], „Inżynieria Morska i Geotechnika” 22 (2001), 4, 221.
[5] Cywiński Z.: Nowa era szkła w budownictwie. „Wiadomości Projektanta Budownictwa”, IPB, 2007,
2(193), 28-29.
[6] Cywiński Z.: Zagraniczne przykłady najnowszych zastosowań szkła w budownictwie, „Wiadomości Projektanta Budownictwa”, IPB, 2009, 11(226), 12-13.
[7] Schneider J., Weller B.: Engineered transparency – international conference at glasstec. Stahlbau 79(2010), 9, 698-701.
[8] Czabański W.: Rewaloryzacja i adaptacja dziedzińca gmachu głównego Politechniki Gdańskiej. „Inżynieria i Budownictwo” 61 (2005), 6, 293-297.

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

 

inne artykuły tego autora:

- Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych. Część 3, Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 2/2011

- Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych. Cz. 2 , Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 1/2011

- Miejsce nauki w inżynierii szkła i konstrukcji szklanych Część 1 , Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 12//2010 

- Inżynieryjne problemy transparentności konstrukcji budowlanych , Zbigniew Cywiński, Świat Szkła 11/2010

 

patrz też:

- Szklane ściany nośne , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 1/2011

- Północnoamerykańskie normy do projektowania szkła ,  Marcin Kozłowski, Świat Szkła 12/2010

- Europejskie normy do wymiarowania szkła, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 9/2010

- Szklane schody w Toronto, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 7-8/2010

- Realizacje, które inspirują, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 6/2010

- Właściwości i odmiany szkła konstrukcyjnego, Marcin Kozłowski, Świat Szkła 5/2010

- Szkło jako materiał konstrukcyjny , Marcin Kozłowski, Świat Szkła 4/2010

- Projektowanie bezpiecznych przeszkleń w ścianach osłonowych ze szkłem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 2/2010

- Weryfikacja badawcza numerycznych metod obliczeń szyb zespolonych , Artur Piekarczuk,  Świat Szkła 10/2008

- Wpływ warunków podparcia na wyniki obliczeń ugięć szyb wielkoformatowych pod obciążeniem równomiernie rozłożonym, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 4/2008

- Metoda projektowania szyb zespolonych, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 3/2008

- Metoda obliczeń ugięć okien PVC pod obciążeniem wiatrem , Artur Piekarczuk, Świat Szkła 7-8/2006 

- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 2, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 6/2005

- Ściany osłonowe z oszkleniem mocowanym mechanicznie Cz. 1, Artur Piekarczuk, Świat Szkła 5/2005

- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 2 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 1/2005

- Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 1 , Zbigniew Respondek, Świat Szkła 12/2004 

 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 11/2010

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.