Czytaj także -

Aktualne wydanie

2020 06 okladka

Świat Szkła 06/2020

User Menu

 20191104-V1-BANNER-160x600-POL

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

okladka Dom inteligentny 22

(w opracowaniu) 

 dom bez barier okladka

gotowy

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

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 

 Baner 2

Gięte szkło – nowe możliwościami w kształtowaniu szkła architektonicznego
Data dodania: 03.06.20

Zakrzywione szkło jest używane od wielu dziesięcioleci. Nowoczesna architektura, wykorzystująca w duże powierzchnie oszklone i kształty organiczne, przesuwa granice dostępnych możliwości.

 

Nowe rozwiązania technologiczne w szkle doprowadziły w ostatnich latach produkcję giętego szkła do różnych granic złożoności i efektywności, a nowe granice w projektowaniu wciąż są przekraczane.

 

Nadążanie za najnowszymi wymogami dotyczącymi estetyki, konstrukcji, bezpieczeństwa i efektywności szkła giętego jest bardzo trudne.

 

Ponieważ nowe trendy architektoniczne wymagają jednak oszklenia o niezwykłych formach i kształtach, powoduje to wzrost wykorzystania zakrzywionych struktur szklanych w projektach architektonicznych. 

2020 05 22 1

 

Rys. 1. Budynek biurowy - makieta (model) szklanej elewacji4159

 

Wprowadzenie
Prezentowane dalej projekty pokazują przykłady, w jaki sposób można wykonywać skomplikowane elewacje z zastosowaniem szkła giętego, kiedy zaangażowane są czołowe firmy produkujące, obrabiające i montujące szkło, a zwłaszcza, gdy praca zespołu projektowego jest koordynowana w zakresie wyboru najlepszych możliwych materiałów i rozwiązań projektowych.

 

W ostatnich latach nowoczesna architektura budynku była projektowana z uwzględnieniem różnorodnych, rygorystycznych potrzeb w zakresie efektywności.

 

Niektóre z tych budynków wymagały skorzystania z postępu w technologii przetwarzania i projektowania wyrobów szklanych, aby spełnić wyższe kryteria wynikające z wykorzystania giętego szkła. Dzięki nowym technologiom wytwarzania szkła i szerszej gamie dostępnych powłok o niskiej emisyjności istnieje możliwość ułatwienia realizacji intencji architekta chcącego wykorzystywać organiczne kształty, zakrzywione i wielkowymiarowe elementy elewacji.

 


Kluczem do sukcesu w tego rodzaju unikalnych projektach jest współpraca między zespołami projektowymi, budowlanymi i produkcyjnymi. Poniżej przedstawiono bardziej szczegółowo dwa przykłady ciekawych realizacji.

 


Budynek biurowy – wykonanie c-kształtnych faset1 (lub „kawałków pizzy”) ze szkła?
Fasada nowo wybudowanego budynku siedziby głównej firmy w Detroit, w stanie Michigan, została zaprojektowana w kształcie faset diamentu. Aby te fasety diamentowe mogły mieć duże rozmiary, czego pożądali architekci, elementy szklane powinny być wysokości 9 m i być podzielone na duże trójstronne formy. W projekcie określono, że gięte szkło ma bardzo mały promień łuku (ostra krzywizna) i z obu stron płaskie ramiona, jak pokazano na rys. 1.

  

1 Faseta – pojęcie wieloznaczne, używane w budownictwie i jubilerstwie.
Inaczej faza – ukos, ucios, skośne ścięcie narożnika lub graniastej krawędzi, w celu ochrony przed uszkodzeniem od przypadkowego uderzenia.
W budownictwie faseta (faska):
– wklęsły narożnik między prostopadłymi ścianami,
– wyokrąglone albo skośnie ścięte naroże lub też ozdobny gzyms
na połączeniu ściany i sufitu lub ściany i posadzki.

 

Ten rodzaj krzywizny w trójkątnym kształcie, dał oszałamiającą konstelację diamentowych faset, jakby ułożonych naprzemiennie kawałków pizzy, zagiętych do kształtu konstrukcji, która pozwala złożyć i utrzymać tę „włoską rozkosz”. Poniżej widnieje kształt i wygięcie profili, aby lepiej zrozumieć intencje architekta.

 

Ta całkowicie szklana tekstura instalacji elewacyjnej musiała spełniać określone wartości parametrów termicznych i słonecznych, charakterystycznych dla lokalizacji na północy terytorium USA. Osiągnięcie tych rygorystycznych parametrów wymagało szklanych komponentów z nałożonymi powłokami funkcyjnymi. W branży wiadomo, że powłoki funkcyjne nakładane na szkło, a zwłaszcza powłoki niskoemisyjne (low-E), nie są odporne na gięcie z małym promieniem gięcia.

 

Oferując rozwiązania realizujące projekt architektoniczny, producent giętego szkła opracowywał przez ponad pół roku liczne konfiguracje i prototypy w celu osiągnięcia idealnego wyglądu szkła, charakteryzującego się największą przepuszczalnością światła widzialnego, najbardziej neutralnym wyglądem kolorów, najlepszą możliwą efektywnością w zakresie termicznym (ochrona przed ucieczką ciepłą w zimie) i solarnym (ochrona przed przegrzewaniem pomieszczeń w lecie), a w szczególności powłokami funkcyjnymi pozwalającymi zapewnić stały, dobry mikroklimat w pomieszczeniach.

 

Wstępny projekt wymagał unikalnego kształtu i krzywizny o promieniu 8 cali (19,2 cm). Różne powłoki funkcyjne (w tym też twarde powłoki) zostały przetestowane przy gięciu z wymaganym promieniem, jednak po zakończeniu prób widoczne były uszkodzenia powłok.

 

Wczuwajac się w intencje projektanta, proponowaną geometrię i wyzwania produkcyjne, zespół techniczny producenta szkła giętego zaprojektował alternatywne profile krzywizny (pokazane na rys. 2), w których promień gięcia mógł być większy dla zmniejszenia naprężeń uszkadzających powłoki funkcyjne, ale przy których założenia projektowe byłyby nadal możliwe do osiągnięcia.

 

2020 05 22 2 

Rys. 2. Krzywizny szkła warstwowego

 

Chociaż wydawało się, że promień gięcia uległ dużej zmianie (z 8 na 16 cali), różnica w geometrii nie spowodowała żadnej istotnej zmiany w założeniach projektowych. Producent szkła giętego przeprowadził wewnętrzne próby z tym nowym promieniem, aby sprawdzić, czy można osiągnąć lepsze wyniki.

 

Po szeregu próbnych eksperymentów, badana twarda powłoka niskoemisyjna (Low -E) wykazała pozytywne wyniki przy gieciu z promieniem 16 cali i taka sugestia modyfikacji promienia została zaproponowana zespołowi projektowemu (jak widać na fot. 1 i 2).

 

 2020 05 22 3a

2020 05 22 3b

Fot. 1 i 2. Poglądowa makieta (Mock Up) naturalnej wielkości

 

Powłoka niskoemisyjna zastosowana podczas udanych prób, Energy Advantage od Pilkingtona, jest bardzo przejrzysta i neutralna w kolorze. Wprawdzie nie oferuje najlepszej efektywności termicznej, ale pomaga obniżyć wartość U dla szkła laminowanego z 1,01 do 0,72 BTU (1 BTU = 1055 J).

 

Aby osiągnąć lepszą efektywność termiczną i utrzymać wymagania dotyczące krzywizny, producent szkła giętego zastosował międzywarstwę (folie laminującą) XIR® firmy Eastman, która pozwoliła na uzyskanie szkła o wysokiej przezroczystości, bardzo neutralnym wyglądzie i osiągnięcia efektywności termicznej pokazanej w Tabeli 1.

 

Tabela 1. Wykres parametrów oszklenia centrali firmy

2020 05 22 4 

 

Detale montażowe szkła składały się tylko z górnych i dolnych podpór konstrukcyjnych, a pionowe krawędzie były łączone ze sobą doczołowo, aby ominąć wizualną przeszkodę w postaci pionowych elementów konstrukcyjnych. Kształt i promień wymagały zastosowania szkła odprężonego.

 

Biorąc pod uwagę te dwa elementy, bardzo ważne było, aby dodać drugi element międzywarstwy oferowujący dodatkowe wsparcie konstrukcyjne. Druga folia powinna być kompatybilna z pierwszą międzywarstwą szkła laminowanego. Wybrano DG41 firmy Eastman, która podnosi wytrzymałość strukturalną laminatu i jest zgodna z folią laminującą XIR®, zapewniającą efektywność termiczną elewacji.

 

Produkcja stu dwóch paneli została ukończona w wymaganym czasie, a wyniki uzyskane w początkowych próbach były spójne w całym procesie produkcyjnym. Aby wspomóc proces montażu, kształtowniki metalowe o dużej wytrzymałości zostały odpowiednio wygięte i wysłane do producenta szkła giętego, aby zamocował do nich oszklenie.

 

Oczekiwana wytrzymałość konstrukcji wymagała zastosowania warstwy silikonu konstrukcyjnego o grubości 4 1/2 cala, która musiała zostać nałożona zgodnie ze ścisłymi wytycznymi dotyczącymi jakości i spoistości – jak pokazano na rys. 3.

 

2020 05 22 5a 2020 05 22 5b

Rys. 3. Niestandardowy profil metalowy przesłoniety doczołowo szkłem

 

Przeprowadzenie procesu mocowania szkła do profilu metalowego w tej samej fabryce, w której szkło było gięte, zapewniło idealnie dopasowanie wszystkich paneli szklanych do kształtu metalowej konstrukcji i uprościło to montaż oszklenia na fasadzie. Zespół projektowy i budowlany odwiedził zakład produkujący szkło gięte w celu przeglądu procesu produkcyjnego i wziął udział w kontroli wszystkich paneli szklanych.

 

2020 05 22 5c

Fot. 3. Kontrola szkła

 

Wykonanie tego projektu jest przykładem spełnienia rygorystycznych wymagań projektowych wymaganych od szkła w nowoczesnej architekturze, które równolegle muszą spełniać wymagania termiczne i dotyczące bezpieczeństwa.

 

Specyfika procesu gięcia szkła dodaje wiele zmiennych i złożoności w wykorzystaniu dostępnych powłok i folii laminujących, a także stwarza problemy z montażem. Jednak dzięki szeroko zakrojonym próbom przedprojektowym i wspólnym wysiłkom konstrukcyjnym większość przeszkód można pokonać, proponując wiele różnych produktów dostępnych obecnie na całym świecie, co czasem umożliwia rezygnację z proponowanego na wstępie projektu, bez utraty ostatecznego efektu.

 

2020 05 22 7

Fot. 4. „Kawałki pizzy” z giętego szkła laminowanego ładowane do skrzyni

 

2020 05 22 8

Fot. 5. Postęp w montażu oszklenia w budynku centrali korporacji

 

Szpital Dziecięcy Uniwersytetu stanowego Iowa – zdrowa atmosfera z użyciem szkła odpornego na tornada
Ten konkretny budynek, zaprojektowany przez Foster and Partners, stara się zapewnić bezpieczne otoczenie pacjentom i odwiedzajacym wśród krzywoliniowych ścian, odznaczających się zwiększoną ochroną podczas trudnych warunków pogodowych, w szczególności tornad.

 

Badania w celu precyzyjnego określenia budowy szkła odpornego na tornado wymagały znacznej ilości czasu i obszernych analiz, a także ścisłej współpracy między klientem, producentem folii laminujących (firmą Kuraray) i producentem szkła giętego.

 

Różne konfiguracje szkła zostały przetestowane w certyfikowanym laboratorium pod kątem odporności na uderzenia i wytrzymałości na oddziaływanie wiatru o wysokich prędkościach. Po określeniu konkretnej konfiguracji szkła spełniającej wymagania bezpieczeństwa i odporności wszystko sprowadzało się do wykonania i logistyki wyrobów szklanych (rys. 4).

 

2020 05 22 6

Rys. 4. UICH (University of Iowa Children’s Hospital) , szczegóły wykonania oszklenia

 

Jednym z początkowych wyzwań przy wytwarzaniu giętego szkła było wymaganie wprowadzenia dodatkowego uszczelnienia o głębokości 2 cali (5,08 cm), aby wytrzymało oddziaływanie tornada. Zarówno gięte, jak i płaskie szkło z tak głębokim wypełnieniem klejem silikonowym wymaga specjalnego oprzyrządowania, zdolnego do wtryskiwania tak dużej ilości silikonu.

 

W związku z tym technika takiego klejenia wymagała dodatkowych badań i inwestycji, które były możliwe do zrealizowania dzięki wspólnym pracom wykonawcy i zespołu montażowego firmy szklarskiej.

  

2020 05 22 10a 

2020 05 22 10b

Fot. 6 i 7. UICH, kontrola oszklenia

 

Zespół projektowy i budowlany przejrzał i zbadał wiele prototypów, aby wybrać najlepszą konfigurację szklanego panelu, który spełni wymogi bezpieczeństwa, wytrzymałości konstrukcji i estetyki. Ten proces był istotny dla zapewnienia powodzenia przy wykonywaniu projektu.

 

Szkło produkowane do oszklenia okien ma nie tylko duży format o wymiarach 358,14 x 228,60 cm i jest w stanie wytrzymać tornado, ale także spełnia wymagania przepisów w zakresie efektywności energetycznej.

 

Połączenie wielkości tafli szklanych, objętości, jakości, wydajności, płaskiego i giętego szkła oraz wymagań odporności na działanie tornada stanowiło ogromne wyzwanie w produkcji szkła.

 

Znaczenie bliskiej współpracy między właścicielem budynku, zespołem projektowym, wykonawcą przeszkleń i producentem szkła, umożliwiło wykonanie na czas i bezproblemowo tego skomplikowanego projektu, który wykorzystywał tafle szklane o bardzo złożonej budowie.

 

2020 05 22 11

Fot. 8. UICH, poziom wejściowy

 

2020 05 22 12

Fot. 9. UICH, montaż oszklenia

 


Wnioski
Istnieje wiele innych projektów, poza dwoma przykładami omówionymi w tym artykule, w których efektywność i estetyka odgrywały równą rolę w zastosowaniach giętego szkła.

 

Gięte szkło nie jest produktem prostym do wytworzenia. Potrzebna jest zaawansowana technologia w połączeniu z dogłębną wiedzą na temat tego, jak należy rozwiązać wiele specjalnych funkcji projektowych, żeby możliwości projektowe i konstrukcyjne, jakie oferuje gięte szkło, były dostępne dla architektów i użytkowników budynków.

 

Podstawowym elementem pozwalającym osiągnąć sukces w tych jedynych w swoim rodzaju wyrobach jest poświęcenie czasu na opracowanie prawidłowych konfiguracji szkła, które mogą powstać wyłącznie w trakcie bliskiej współpracy między kluczowymi uczestnikami projektu.

 

Do dobrego wykonanania projektu może być konieczny rozszerzony proces badań, w wyniku których wysiłek współpracy zapoczątkowany na etapie projektowania między zespołem architektonicznym, producentem szkła giętego, wykonawcą oszklenia, a nawet innymi producentami kluczowych komponentów (jak folie laminujące lub powłoki funkcyjne) nie pójdzie na marne.

 

Taka współpraca jest niezbędna do przekraczania kolejnych granic architektury wykorzystującej gięte szkło.

 

Javier Sanchez-Gil

 

Artykuł został oparty na wykładzie zaprezentowanym na Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2019, która odbyła się w dniach 26-28 czerwca 2019 r. w Tampere w Finlandii

 

 2020 05 18 7

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 05/2020
   

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik