Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

OkladkaSS-10-2017

20170725-edgetech-banner-160x600-polonaisEDG 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

 

 

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

 

 

  

FF18 750x150px PL NEUGIERIG

 

 baner mochnik colorimo 750X100

 

lisec SS FastLAne

 

baner-2-krzywe

 

 

 

Obciążenia wyjątkowe szkła a bezpieczeństwo
Data dodania: 01.04.12

Doświadczenia krajów Europy Zachodniej i Stanów Zjednoczonych przekonują nas o realnym zagrożeniu atakami terrorystycznymi. Nie mamy pewności, kiedy, z użyciem jakich środków i gdzie mniejszości walczące o swoje przekonania zechcą użyć skrajnych środków,by przekonać Świat o swojej racji.

 

Wiemy na pewno, że celem ataków są zwykle budynki użyteczności publicznej, z których w ciągu dnia korzysta wiele osób. Zadaniem projektantów konstrukcji takich obiektów jest zapewnienie bezpieczeństwa jego użytkownikom. O to bezpieczeństwo powinno się zadbać także w przypadku wystąpienia wyjątkowych obciążeń konstrukcji.

 

 

  

 

 

Rys 1. Szklane schody w sklepie APPLE’a w Glasgow [8] i szklana winda w budynku Politechniki Poznańskiej (fot. D.J.)

 

 

Najczęstsze przyczyny śmierci w atakach bombowych
Ataki bombowe pochłaniają zawsze wiele ofiar. Najwięcej osób ginie w wyniku zawalenia się budynku. 11 września 2001 r. w ataku terrorystycznym na Word Trade Center zginęło 2973, z czego zdecydowana większość w wyniku upadku Twin Towers.

 

Zgodnie z Eurokodem 1 [1] konstrukcja powinna być zaprojektowana tak, aby od wystąpienia uszkodzenia elementu nośnego konstrukcji do całkowitego zniszczenia całości lub znaczącej jej części upłynął czas umożliwiający przeprowadzenie akcji ewakuacyjnej.

 

Najczęstszą przyczyną śmierci po wybuchu, który nie doprowadził do zawalenia konstrukcji, jest zranienie w wyniku urazów wtórnych [2]. Urazy wtórne to rany spowodowane latającymi odłamkami bomby, jak również kawałkami metalu, kamieni czy szkła uniesionymi i napędzanymi przez eksplozję.

Szklane odłamki pochodzą głównie z okien, których szyby wypadły w wyniku eksplozji, jak również ze zniszczonych fasad szklanych. Jak donosi raport Pentagonu dotyczący śmierci amerykańskich żołnierzy w ataku terrorystycznym z 1996 przeprowadzonym w wieżowcach w Al-Chubar w Arabii Sudyjskiej, dla 12 z 19 ofiar główną przyczyną śmierci były uszkodzenia ciała zadane odłamkami szkła [5].

 

Szklane elementy nowoczesnych budynków
Nowoczesna architektura wymaga światła i przestrzeni. Biurowce, hotele, dworce, centa handlowe projektowane są tak, aby przenikało do ich środka jak najwięcej słońca. Budynki użyteczności publicznej wznoszone są najczęściej o konstrukcji szkieletowej  słupowo-ryglowej lub słupowo-płytowej, by ich wnętrza wydawały się przestronne i jasne. Fasady zewnętrzne w większości przypadków to szklane ściany.

 

Elementy budynku służące do komunikacji stanowią bardzo często szklane mostki, szklane schody czy windy z przeźroczystymi szklanymi ścianami (rys. 1).

 

Bezpieczne szkło hartowane
Biorąc pod uwagę zapis Eurokodu 1 przytoczony powyżej, jak i statystyki ilości ofiar wybuchów, nasuwa się pytanie: jakie środki należy przedsięwziąć, by nowoczesny budynek, zawierający dużą ilość szklanych elementów, był bezpieczny dla użytkowników w czasie wystąpienia obciążeń wyjątkowych?

 

Przede wszystkim zadbać należy o to, by okna, szklane przegrody, schody czy inne elementy wykonane były ze szkła hartowanego. Szkło hartowane uzyskiwane jest w procesie obróbki cieplnej szklanych tafli, która doprowadza do wywołania zrównoważonych naprężeń wewnętrznych. Zniszczenie elementu ze szkła hartowanego, dzięki obecności tych naprężeń, następuje w wyniku pęknięcia i rozkruszenia na drobne elementy o niewielkiej powierzchni i o tępych krawędziach, które nie powinny powodować zranień (rys. 2).

 

 

 

Rys. 2. Szkło zwykłe i szkło hartowane. Siatka spękań po uszkodzeniu

 

 

Szkło warstwowe bezpieczne
Niekiedy zastosowanie szkła hartowanego może okazać się niewystarczające. Siła eksplozji, która rozkrusza szklane elementy, nadaje bardzo dużą prędkość odłamkom szkła. Podobnie jak pociski, mogą przyczynić się do zranień i śmierci wielu użytkowników budynku.

 

Niedopuszczenie do takiej sytuacji będzie możliwe po zastosowaniu szkła warstwowego bezpiecznego. Szkło warstwowe powstaje w wyniku połączenia szklanych tafli z międzywarstwą, która skleja je w kompozyt, a w przypadku ich rozbicia służy do utrzymania fragmentów szkła, ogranicza wielkość otworów i zmniejsza ryzyko zranienia lub skaleczenia, jak podaje norma PN-EN-ISO 12543-1:1998 [3].

 

Najczęściej stosowanym materiałem, z którego produkuje się międzywartswę jest PVB, czyli poliwinylobutyral. Folia z PVB ma cechy plastyczne i jest bardzo wytrzymała na rozerwanie. Inny, coraz częściej stosowany materiał, to SentryGlas® Plus.

 

Został on wyprodukowany, by zwiększyć wytrzymałość szkła stosowanego w fasadach na oddziaływanie wiatrów huraganowych i uderzenia odłamkami gruzów niesionymi przez tornada. Zestawienie podstawowych własności fizycznych PVB i SGP przedstawiono w tabeli 1.

 

Tabela 1. Zestawienie własności fizycznych PVB i SGP [6], [7]

 

 

Międzywarstwa w szkle warstwowym pełni jeszcze jedno ważne zadanie. Dzięki niej kompozyty szklane posiadają tzw. wytrzymałość szczątkową, czyli zdolność do przenoszenia obciążeń po pęknięciu szklanej części kompozytu.

Ta wytrzymałość jest niezbędna do przeprowadzenia bezpiecznej ewakuacji ludzi z zagrożonych części budynku (o której mówi Eurokod 1), ścieżkami ewakuacji przebiegającymi np. pod przeszklonymi powierzchniami dachu (rys. 3).

 

Rys. 3. Szkło hartowane warstwowe bezpieczne. Pęknięte zadaszenie wejścia do budynku (fot. D.J.)

 

Szkło odporne na eksplozje
W budynkach o podwyższonych standardach bezpieczeństwa należy stosować szkło odporne na siłę eksplozji, które będzie chronić człowieka w przypadku wybuchu. Sposób klasyfikacji, wymagania, jakie się stawia oszkleniom stosowanym w budownictwie, jak i sposób ich badania przedstawia norma PN-EN 13541:2002 [4].

 

Szkło odporne na wybuchy może być zakwalifikowane do jednej z czterech klas oznaczonych symbolem ER1, ER2, ER3 i ER4 w zależności od siły fali uderzeniowej, jaką jest w stanie wytrzymać bez uszkodzeń (tabela 2). W przypadku szkła odpornego, eksplozja nie może doprowadzić do powstania w przegrodzie szklanej żadnych otworów, jak również prześwitów między ramą mocującą a obrzeżami tafli szklanej.

 

Tabela 2. Klasy oszklenia odpornego na siłę eksplozji [4].

 

Podsumowanie
Projektując budynki użyteczności publicznej należy zawsze pamiętać o realnym zagrożeniu wystąpienia obciążeń wyjątkowych. W przypadku projektowania budynków z dużą liczbą elementów szklanych należy zastosować odpowiednio odporne na uderzenia, czy wybuchy materiały, a przebieg ścieżek ewakuacyjnych zaprojektować tak, by możliwe było bezpieczne opuszczenie budynku. 

 

 

mgr inż. Dobrosława Jaśkowska
Instytut Konstrukcji Budowlanych
Politechniki Poznańskiej

 

Literatura
[1] PN-EN 1991-1-7:2008, Eurokod 1 – Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-7: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wyjątkowe, Polski Komitet Normalizacyjny.
[2] DePalma, Ralph G.,. Burris, David G, Champion Howard R., and Hodgson, Michael J. (2005). Blast Injuries. The New England Journal of Medicine, 352:1335-1342.
[3] PN-EN ISO 12543-1:2000 Szkło w budownictwie – Szkło warstwowe i bezpieczne szkło warstwowe – Definicje i opis części składowych. Polski Komitet Normalizacyjny.
[4] PN-EN 13541:2002 Szkło w budownictwie – Bezpieczne oszklenia – Badanie i klasyfikacja odporności na siłę eksplozji, Polski Komitet Normalizacyjny.
[5] New Kind of Blast-Resistant Glass, ScienceDaily (Dec. 9, 2010), http://www.sciencedaily.com/releases/2010/12/101209185606.htm.
[6] http://www2.dupont.com/SafetyGlass/en_US/assets/pdfs/sentryglas_brochure.pdf
[7] Belis, J., Depauw, J., Callewaert, D., Delincé, D., Van Impe, R. (2009). Failure mechanisms and residual capacity of annealed glass/SGP laminated beams at room temperature. Engineering Failure Analysis, 16, 1866-1875.
[8] http://www.appleinsider.com

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 3/2012

 

Czytaj także --

 

 

01 chik