Wydanie 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
W przypadku szyb zespolonych, określenie typu jest konieczne zarówno w odniesieniu do normy PN-B-13079, z uwzględnieniem wymagań podstawowych zapisanych w prawie budowlanym, a także wdrażanej i przewidzianej do harmonizacji, nowej normy europejskiej EN 1279, której przedmiotem są szyby zespolone izolacyjne. Nawiązując do definicji wyrobu budowlanego, podanej w art. 2 ustawy o wyrobach budowlanych, określenie typu szyb zespolonych obejmuje zarówno wyroby wprowadzane do obrotu jako pojedyncze, jak również szyby zespolone traktowane jako zestaw wyrobów do stosowania we wzajemnym połączeniu, stanowiącym integralną całość użytkową i mającą wpływ na spełnienie wymagań podstawowych. Wynika z tego, że ustalenie typu dotyczy także szyb zespolonych przeznaczonych do stosowania jako ściany zewnętrzne i przekrycia w systemach oszklenia z konstrukcyjnym spoiwem klejowym.
Badania typu
Badanie typu szyb zespolonych to niezbędny element oceny zgodności wyrobu ze specyfikacją techniczną, tj. krajową normą lub aprobatą techniczną, a w przyszłości z europejską normą zharmonizowaną.
W odniesieniu do szyb zespolonych obecnie obowiązuje norma PN-B-13079: 1997 Szkło budowlane. Szyby zespolone. W związku z tym reguły badania typu szyb zespolonych należy określić w odniesieniu do wymagań ustanowionych norm oraz wskazać zmiany jakie nastąpią po wprowadzeniu europejskich norm harmonizowanych.
Przy stosowaniu szyb zespolonych jako wyrobów w systemach oszklenia ze spoiwem konstrukcyjnym, specyfikacją techniczną w ocenie zgodności powinna być też stosowna aprobata techniczna dla danego typu zamocowania i przenoszenia obciążeń.
Dla przybliżenia obecnych obowiązków producenta, wynikających z przepisów prawa budowlanego oraz zmian jakie nastąpią po wejściu w życie nowej normy europejskiej, przedstawiam w niezbędnym uproszczeniu zasady sporządzania opisu typu i wstępnego badania typu szyb zespolonych izolacyjnych, a także zarys metodyki badań długotrwałych.
Obecnie, aż do harmonizacji w całości normy EN 1279, atestację zgodności należy prowadzić według wymagań normy PN--B-13079: 1997 oraz planów badań wg PN ISO 2859-1+AC1:1996.
Charakterystyka szyb zespolonych w tej normie przedmiotowej polega na tym, że:
• występują dwa typy konstrukcji, tj. szyby jednokomorowe i wielokomorowe (zwykle jako dwukomorowe),
• w zespoleniach krawędzi szyb wyróżnia się połączenia szkła ze szkłem, szkła z metalem, połączenie elementem dystansowym w kształcie pustej ramki lub w kształcie litej ramki,
• właściwość krytyczną stanowi szczelność, określona w normie (i Kryteriach technicznych Nr 20/ S/ 2000),
• właściwości istotne stanowią: wyroszenie wewnętrzne, odchyłki wymiarowe i wykonanie szyb zespolonych.
Określenie i badania typu na podstawie normy PN-B-13079 może być prowadzone w zakresie powyższej charakterystyki konstrukcyjnej i przedstawionych wymagań. W normie PN-B-13079 przedstawiono opisy i przykłady połączeń krawędzi tafli szkła, stosowanie pochłaniacza wilgoci, możliwości napełniania komory gazem, lecz wymagania i badania podane w tej normie nie obejmują zagadnień izolacyjności, odporności mechanicznej albo trwałości szyb zespolonych, tj. właściwości mających wpływ na spełnienie przez obiekt budowlany wymagań podstawowych.
Po udostępnieniu PN h EN 1279 (części 1.6), oraz po okresie współistnienia nowej i poprzedniej normy, obowiązkiem producenta będzie przede wszystkim:
• ustalenie wytwarzanych typów SZI (szyb zespolonych izolacyjnych), oraz stosownych dla nich poziomów i/lub klas odporności,
• sporządzenie opisów typów i odpowiednie przyporządkowanie każdego z nich do określonego systemu atestacji zgodności spośród systemów o numeracji 1, 2+, 3 i 4,
• wstępne badanie typu, w zależności od systemu zgodności danego typu SZI,
• funkcjonowanie ZKP (zakładowej kontroli produkcji) oraz zlecanie okresowych badań i kontroli,
• ocena zgodności z udziałem notyfikowanej jednostki certyfikującej lub notyfikowanego laboratorium,
• deklaracja zgodności,
• znakowanie wyrobów znakiem CE.
Należy zwrócić uwagę, że producent przed wprowadzeniem wyrobów do obrotu, a po wystawieniu deklaracji zgodności powinien znakować je znakiem CE, natomiast w okresie przed wejściem w życie europejskiej normy zharmonizowanej, producent jest zobowiązany umieszczać odpowiednio na wyrobie lub na etykiecie znak budowlany, a ocenę zgodności będzie prowadził zawsze z udziałem akredytowanej jednostki upoważnionej.
Wstępne badanie typu SZI powinno obejmować sprawdzenie:
• zgodności SZI z definicją i opisem,
• zgodności z normami jakości szkła oraz klasyfikacją wskazanych właściwości użytkowych,
• zgodności wymiarów i tolerancji,
• właściwości i trwałości uszczelnienia, w tym wskaźnika przenikania wilgoci, wytrzymałości uszczelnienia krawędzi i współczynnika wypływu gazu.
Warto dodać, że przed wykonywaniem wstępnego badania typu, a także niektórych badań obowiązujących w ramach zakładowej kontroli produkcji, producent może wykorzystać wyniki badań i raporty z testów, uzyskane na podstawie umów o jakość z dostawcami komponentów i ogólnie akceptowane wartości parametrów uzyskane na podstawie standardowych metod obliczeniowych.
Trwałość, szczelność i wytrzymałość połączenia krawędzi szyb zespolonych jest sprawdzana w trakcie badań długotrwałych. Badania te wiążą się z poddaniem reprezentatywnych próbek szyb zespolonych standardowym cyklom starzenia, różnym dla badania przenikania wilgoci, wypływu gazu i wytrzymałości obrzeża. Poniżej opisany został pojedynczy cykl zmian temperatury i wilgotności powietrza w komorze klimatycznej, który symuluje występujące oddziaływania na szybę zespoloną w warunkach otoczenia.
Zarys metodyki długotrwałych badań SZI
Szyby zespolone izolacyjne niezależnie od typu powinny spełniać następujące wymagania:
• zgodność z definicją SZI, co także oznacza, że w trakcie ekonomicznie uzasadnionego cyklu życia produktu są zapewnione właściwości eksploatacyjne wynikające z deklarowanych przez producenta cech użytkowych,
• zastosowane szkło spełnia określone normy jakości,
• właściwości uszczelnienia podlegają walidacji według metodyki, określonej w części 2, 3 i 4 normy EN-1279, w tym wszelkie zmiany komponentów lub użycie komponentów zastępczych.
Badania długotrwałe SZI będą uciążliwe i kosztowne dla producenta, lecz ze względu na skomplikowane procedury badawcze oraz konieczność zastosowania specjalistycznej aparatury, badania te w praktyce może wykonywać tylko wyspecjalizowana jednostka badawcza, tj. laboratorium akredytowane.
W związku z tym przedstawiono jedynie w zarysie metodykę badań długotrwałych oraz podano nowe zadania producenta w czasie przygotowania próbek oraz ich dokumentowania. W celu udokumentowania próbek, reprezentatywnych dla badanego typu SZI, występuje konieczność wyposażenia każdego zakładu produkcji w przyrządy do sprawdzania mikroklimatu w obrębie stanowisk montażu szyb zespolonych.
Pomiary i monitorowanie warunków mikroklimatu powinno obejmować:
• temperaturę, w której następuje uszczelnienie partii SZI oraz próbek reprezentatywnych,
• ciśnienie atmosferyczne bezwzględne w okresie produkcji partii wyrobów, a szczególnie w czasie wykonywania próbek do badań długotrwałych,
• wilgotność powietrza w otoczeniu węzła montażu SZI,
• także możliwość oznaczania średniej początkowej zawartości wilgoci w zastosowanym środku osuszającym.
Niektóre dane techniczno-technologiczne producent będzie zobowiązany przedłożyć wraz z próbkami o odpowiednich wymiarach do laboratorium badawczego.
Podane wzory obliczeniowe parametrów szczelności SZI mają na celu uzmysłowić potrzebę gromadzenia danych i informacji o warunkach produkcji, stosowanych materiałach, komponentach i mediach.
Cykl przebiegu zmian temperatury i wilgotności względnej (rys. 1) obrazuje zmiany temperatury w komorze klimatycznej od około -18oC przez narastanie do + 53oC i następnie spadek do -18oC w czasie około 12 godzin.
Zmiany temperatury i wilgotności powietrza w komorze klimatycznej dla pojedynczego cyklu są odniesione do czasu na osi poziomej oraz do wartości temperatury Q w stopniach Celsjusza i wilgotności względnej w procentach, wyznaczonych na osi pionowej. Temperatura jest mierzona dla środkowej próbki pakietu złożonego z kilku próbek badanych. Dolna temperatura ©, cyklu zmian wynosi -18oC, a górna temperatura Qh wynosi +53oC przy określonej w normie szybkości narastania i spadku temperatury, przedstawionej na schemacie linią ciągłą, łamaną. Podczas gorącej części cyklu następuje gwałtowny wzrost wilgotności względnej do ok. 95%, a następnie spadek poniżej 20%, przedstawiony na schemacie linią przerywaną.
Rys. 1. Cykl temperatury i wilgotności
Rys. 2. Cykle starzeniowe
Badanie przenikania wilgoci
Próbka szyby zespolonej, która jest przeznaczona do badania przenikania wilgoci, przebywa w komorze przez 4 tygodnie i poddana jest 56-u takim cyklom starzenia, a następnie w tej samej, lub innej komorze klimatycznej przebywa ok. 7 tygodni w temperaturze +58oC przy wilgotności względnej 95% (rys. 2). Podczas kolejnych cykli zmian temperatury, wilgotność powietrza w komorze zmienia się w gorącej części każdego cyklu w sposób pokazany w przybliżeniu na rys. 1. linią przerywaną od wartości niskich do wartości maksymalnej ok. 95%.
Badanie wypełnienia gazem
Próbka szyby zespolonej, która jest przeznaczona do badania wypływu gazu, przebywa w komorze przez 2 tygodnie i poddana jest 28-u cyklom starzenia, a następnie w tej samej, lub innej komorze klimatycznej przebywa ok. 4 tygodnie w temperaturze +58oC przy wilgotności względnej 95%. Podobnie jak przy badaniu próbki SZI na przenikanie wilgoci, podczas kolejnych cykli zmian temperatury, wilgotność w komorze zmienia się w gorącej części każdego cyklu w sposób pokazany w przybliżeniu na rys. 1 linią przerywaną.
Przepisowe cykle starzenia próbek, przekazanych przez producenta są niezbędne do określenia:
• szybkości wypływu gazu (L)
• wskaźnika przenikania wilgoci (I) oraz
• wytrzymałości uszczelnionego obrzeża.
Wyniki wytrzymałości obrzeża są wyrażone w wartościach średnich naprężenia (MPa) i odkształcenia (%) i odniesione do miejsca przecięcia krzywej pomiarowej z linią AB trójkąta wzorcowego (rys. 3), z tym że dwie wartości skrajne z pomiarów są odrzucane.
Wskaźnik przenikania wilgoci (I)
Tf - końcowa zawartość wilgoci w środku osuszającym
Tc av - średnia standardowa zdolność adsortiowania wilgoci Tc przez środek osuszający, otrzymana z dwóch pomiarów
T av - średnia początkowa zawartość wilgoci w środku osuszającym, otrzymana z czterech pomiarów
Dokładność metody: ±0,10, gdy wynik wyrażony ułamkowo, lub ±10% bezwzględnych, gdy wynik wyrażony procentowo.
Przeprowadzone starzenie próbek umożliwia uzyskanie danych i dokonania wyliczeń wskaźnika przenikania wilgoci. Z przedstawionej formuły obliczania wskaźnika przenikania wilgoci wynika, że jego wartość ustala się w oparciu o oznaczoną końcową zawartość wilgoci w środku osuszającym po przeprowadzeniu starzenia w warunkach standardowych oraz średnią początkową zawartość wilgoci przed procesem starzenia i odniesienia obydwu tych wartości do średniej standardowej zdolności adsorbowania wilgoci przez ten osuszacz, tj. przez stosowane zazwyczaj sito molekularne. W gestii i w interesie producenta będzie ustalenie średniej początkowej zawartości wilgoci w aktualnie stosowanym do produkcji sicie molekularnym oraz przekazanie wyników z czterech pomiarów wraz z próbkami szyb zespolonych do upoważnionego laboratorium.
W celu ustalenia zawartości wilgoci w osuszaczu producent powinien dysponować niezbędnym sprzętem laboratoryjnym oraz prowadzić stosowne badania i stabilną gospodarkę sitem molekularnym.
Wzór na obliczenie szybkości wypływu gazu przedstawiono w celu zwrócenia uwagi na konieczność pomiaru i rejestracji mikroklimatu przy produkcji szyb zespolonych izolacyjnych.
Aby umożliwić obliczenie szybkości wypływu gazu, producent wraz z przygotowanymi próbkami do badań w upoważnionym laboratorium powinien przekazać wartości temperatury i ciśnienia atmosferycznego, w których uszczelniono próbkę. Wynika z tego, że każdy producent szyb izolacyjnych powinien dysponować zestawem pomiarowym do rejestracji i monitorowania temperatury, bezwzględnego ciśnienia atmosferycznego, a także wilgotności względnej powietrza w otoczeniu stanowiska zespalania i montażu szyb zespolonych i próbek reprezentatywnych.
Szybkość wypływu gazu (Li)
m ■ T ■ P
Li = 87>6 • 106 C-V. TTL-p -T P S vint ™i ^o,i o r
T - temperatura, w której uszczelniono szybę
To - temperatura, w której określono ρo
Po - ciśnienie atmosferyczne, w którym określono ρo
P - ciśnienie atmosferyczne bezwzględne, w którym uszczelniono szybę
mi - masa wypływającego gazu w danym czasie, z szyby wypełnionej gazem
ci - koncentracja gazu
Vint - wewnętrzna objętość próbki
ρo, i - gęstość gazu i w temperaturze To i ciśnieniu Po.
Dokładność metody: odchylenie standardowe wszystkich pojedynczych wartości Li nie przekracza 20%.
Sprawdzanie wytrzymałości uszczelnionego obrzeża wymaga w zasadzie przeprowadzenia starzenia specjalnie przygotowanych próbek przez producenta, lub zlecenia tego zadania upoważnionemu laboratorium. Sprawdzenie wytrzymałości może być też wykonane na próbce nie poddanej starzeniu.
Starzenie próbek wykonuje się według ściśle określonej procedury, a wyniki odporności złącza na rozerwanie nanosi się na zaprezentowany poniżej wzorcowy trójkąt naprężeń w N/mm2 i odkształceń w %. Wartości pomiarowe naprężeń a i odkształceń s podczas badania nanosi się od zera, a rosnące wartości siły rozrywającej w N, przeliczane na mm2 przekroju próbki oraz wydłużenie w %, liczone od wartości początkowej szerokości próbki w mm, układają się na krzywej, aż przekroczą linię AB, lub wcześniej nastąpi utrata adhezji bądź kohezji, widocznej przy bocznej obserwacji próbki.
Wytrzymałość obrzeża - procedura
Przedstawiając w zarysie procedurę badania adhezji i kohezji złącza chcę zwrócić uwagę długotrwałe działania ciepła, wpływ zanurzenia w wodzie oraz oddziaływanie promieniowaniem UV. Czynności starzeniowe wraz suszeniem i klimatyzowaniem próbek w standardowych warunkach łącznie trwają ok. 50 dni.
W przypadku badania wytrzymałości złącza z użyciem szkła z powłoką, która nie jest przeznaczona do usuwania, należy wykazać w odniesieniu do każdej warstwy, że przyczepność między szkłem i powłoką, między szczeliwem i powłoką oraz między warstwami powłoki jest wystarczająco silna.
Wytrzymałość uszczelnionego obrzeża
Wymaganie: podczas badania wytrzymałości złącza szkło-szczeliwo-szkło, rozerwanie nie może nastąpić w obszarze OAB wzorcowego trójkąta naprężeń/ odkształceń. W praktyce oznacza to, że utrata adhezji lub kohezji (widoczna przy bocznej obserwacji), nie może wystąpić przy odkształceniu liniowym szczeliwa mniejszym niż 50% względem wartości początkowej i/ lub przy naprężeniu poniżej 0,50 MPa (0,50 N/mm2).
Rys. 3. Trójkąt (wzorcowy) naprężeń/odkształceń
Wojciech Korzynow
SZKLAREXPER
inne artykuły autora:
- Czy rzeczywiście alternatywa? , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 12/2009
- Ocena zgodności typu szkła warstwowego , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 12/2009
- Planowanie badań szyb hartowanych lub szyb zespolonych izolacyjnych. Część 3 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 3/2009
- Planowanie badań szyb hartowanych lub zespolonych izolacyjnych. Część 2 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 1/2009
- Planowanie badań szyb hartowanych lub zespolonych izolacyjnych. Część 1 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 12/2008
- Szkła budowlane o podwyższonej wytrzymałości , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 11/2007
- Deklarowanie zgodności typów szkła dla budownictwa , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 9/2007
- Wady szyb zespolonych izolacyjnych , Wojciech Korzynow , Świat Szkła 1/2007
- Badanie wytrzymałości szkła hartowanego , Wojciech Korzynow , Świat Szkła 10/2006
- Ważniejsze parametry wyrobów ze szkła, niezbędne do deklarowania zgodności z określonym przeznaczeniem , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 6/2006
- Deklarowanie zgodności typu szyb zespolonych z zastosowaniem szkieł bezpiecznych i ochronnych , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 2/2006
- Badania komponentów przy produkcji szyb zespolonych izolacyjnych , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 11/2005
- Wady szkła float i szyb zespolonych , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 5/2005
- Typy szyb zespolonych. Część 3 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 4/2005
- Typy szyb zespolonych. Cz. 2 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 2/2005
- Typy szyb zespolonych. Cz. 1 , Wojciech Korzynow, Świat Szkła 1/2005
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Konieczność zagospodarowania dużej ilości szkła, uzyskanego w wysokowydajnym procesie float, zmusiła producentów do szukania nowych jego zastosowań. Sprzymierzeńcem stał się tu rozwój nowoczesnego budownictwa. Uwzględniał on powszechne stosowanie szkła, które ze względu na swoją przezroczystość i estetyczny wygląd stanowiło atrakcyjny materiał budowlany. W nowatorskich projektach architektów małe, tradycyjne okna ustąpiły miejsca rozwiązaniom, w których różnorodność form i udział powierzchni oszklonych osiąga bardzo znaczne rozmiary. Duże przeszklenia budynków są miarą ich nowoczesności, a pełne światła pomieszczenia poprawiają jakość życia użytkowników.
Wprowadzenie
Obserwuje się tendencję do stosowania w budownictwie wyrobów o nowych cechach użytkowych, powstałych w wyniku przetwórstwa szkła płaskiego. Takim wyrobem jest szkło hartowane. Uzyskuje się go w procesie technologicznym polegającym na nagrzaniu szkła do odpowiedniej temperatury i następującym po nim gwałtownym jego schłodzeniu. Jakość tego procesu charakteryzuje stopień zahartowania szkła, decydujący o parametrach użytkowych wyrobu. Szkło hartowane zaliczane jest do szkieł bezpiecznych.
Charakterystyczny dla tego szkła sposób pękania na drobne, nieostre kawałki, ogranicza do minimum ryzyko poważniejszych obrażeń i zranienia człowieka, znajdującego się w jego sąsiedztwie. Towarzysząca temu pięcio-siedmiokrotna poprawa wytrzymałości mechanicznej, najsłabszej cechy szkła jako tworzywa, zmniejsza prawdopodobieństwo rozbicia szyby w wyniku przypadkowego uderzenia.
Cechy użytkowe, jakie uzyskuje szkło płaskie w procesie hartowania zakwalifikowały go do grona coraz częściej stosowanych materiałów budowlanych. W budownictwie szkło hartowane znalazło zastosowanie w oszkleniach zewnętrznych jako pojedyncze lub część składowa szyb zespolonych. Często szkło hartowane stosowane jest we wnętrzach budynków, w charakterze ścian działowych, drzwi, balustrad, schodów, a nawet szklanych podłóg. Szkło hartowane stanowi również element wyposażenia mebli oraz sprzętu gospodarstwa domowego. Może to być szkło bezbarwne, barwne, pokryte emaliami, powłokami lub foliami, których zadaniem jest nadanie szkłu odpowiednich właściwości.
Szkło hartowane powinno spełniać określone wymagania jakościowe. Wymagania te, jak również sposób przeprowadzenia badań, zostały opisane w normie PN-EN 12150-1 pt.: Szkło w budownictwie. Termicznie hartowane bezpieczne szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Część 1: Definicje i opis. Dla zapewnienia komfortu stosowania szkła hartowanego pod kątem jego bezpieczeństwa, wszyscy producenci tego szkła zostali zobligowani do uzyskiwania certyfikatów zgodności jakości produkowanego szkła z wymogami w/w normy.
Fot. 1. Obraz siatki spękań uzyskany po rozbiciu szkła hartowanego
Badania szkła hartowanego
O jakości szkła hartowanego decyduje jego wygląd i parametry użytkowe w zakresie wytrzymałości mechanicznej i cech bezpieczeństwa. Wygląd szkła opisują jego kształt i wymiary, oraz jakość obróbki jego krawędzi i otworów.
Parametrami użytkowymi natomiast są:
• charakter siatki spękań, czyli sposób jego pękania po rozbiciu,
• wytrzymałość na uderzenie wahadłem z oponami,
• wytrzymałość na zginanie.
Oceny jakości szkła hartowanego dokonuje się przez przeprowadzenie stosownych badań i odniesienie ich wyników, do wymagań.
Sprawdzenie kształtu i wymiarów
Określenia kształtu i wymiarów szyby dokonuje się przez umieszczenie jej na szablonie stanowiącym układ dwu współśrodkowych prostokątów o bokach wzajemnie do siebie równoległych, z których większy powstał przez powiększenie, a mniejszy przez pomniejszenie wymiarów nominalnych szyby o dopuszczalną tolerancję. Wielkość dopuszczalnej odchyłki zależy od wymiarów nominalnych boków szyby, jej grubości oraz sposobu hartowania szkła. Dla najczęściej stosowanych szkieł, tj. hartowanych poziomo i o grubości mniejszej od 12 mm, dopuszczalne tolerancje wymiarowe przyjmują wartości: od 2,5 mm (dla wymiarów mniejszych lub równych 2000 mm) do 4,0 mm (dla wymiarów większych od 3000 mm). Uznaje się, że szyba mieszcząca się wewnątrz obszaru zawartego między zarysami tych dwu prostokątów posiada właściwy kształt i wymiary.
Grubość szyb sprawdza się mikrometrem w czterech punktach położonych na środku każdego boku i za każdym razem odnosi do dopuszczalnej, zależnej od grubości nominalnej i od rodzaju szkła tolerancji, wynoszącej:
- od 0,2 mm do 0,6 mm dla szkła płaskiego ciągnionego,
- od 0,5 mm do 1,0 mm dla szkła wzorzystego
- od 0,2 mm do 1,0 mm dla szkła float.
Fot. 2. Stanowisko do badania wytrzymałości szkła hartowanego na uderzenie wahadłem z oponami
Wypukłość szkła ocenia się ustawiając szybę na dłuższym boku w pozycji pionowej, na dwu podporach o przekroju kwadratowym w ten sposób, by na nich znalazły się punkty odpowiadające 1/4 i 3/4 długości szyby. Norma definiuje dwa rodzaje wypukłości: całkowitą i lokalną. Wypukłość całkowitą sprawdza się wzdłuż wszystkich obrzeży i przekątnych, natomiast wypukłość lokalną równolegle do każdego obrzeża w odległości 25 mm od niego. W obydwu przypadkach przykłada się do szyby prosty metalowy liniał, o długości co najmniej równej długości przekątnej szyby w przypadku wypukłości całkowitej, lub długości 300 mm, przy określaniu wypukłości lokalnej. Mierzy się szczelinomierzem maksymalną odległość liniału od wklęsłej powierzchni szkła. Miarą wypukłości całkowitej jest wartość tej odległości podzielona przez długość przekątnej lub długość boku (w zależności od tego, gdzie występuje), natomiast wypukłości lokalnej -wartość odchyłki na odcinku 300 mm. Maksymalne wartości wypukłości całkowitej dla szkła float i innych hartowanych poziomo szkieł wynoszą odpowiednio 0,003 i 0,004 mm/mm. Wypukłość lokalna dla wszystkich rodzajów szkieł hartowanych poziomo nie może przekraczać wartości 0,5 mm/300 mm.
Jakość wykonania szkła hartowanego, związana z poziomem jego obróbki przed hartowaniem, oceniana jest wizualnie. Obrzeża kwalifikuje się do jednego z rodzajów obróbki uznając je za: obrzeże zebrane lub zeszlifowane (z błyszczącymi obszarami), albo ze-szlifowane i wygładzone lub wypolerowane (bez obszarów błyszczących). W przypadku występowania otworów określa się ich wymiary, usytuowanie względem siebie, oraz względem naroży i krawędzi. Zaleca się by odległość obrzeża otworu od krawędzi szkła i odległość między obrzeżami dwu otworów była większa od podwójnej grubości szkła, a odległość obrzeża od naroża od sześciokrotnej grubości szkła.
Badanie charakteru siatki spękań
Charakter siatki spękań jest najważniejszym parametrem opisującym sposób pękania szkła po jego rozbiciu, decydującym o stopniu zagrożenia w obcowaniu użytkownika ze szkłem. Stwierdzenie, na ile to spękanie nosi cechy bezpieczeństwa, możliwe jest przez wykonanie badania zgodnie z punktem 8 normy PN-EN 12150-1. Przeprowadza się go dla 5 próbek szkła o określonym wymiarze 360x1100 mm.
Każdą z próbek szkła skleja się z drugą taką samą za pomocą taśmy klejącej. Rozbija się ją uderzając w punkcie znajdującym się na środku dłuższego boku, w odległości 13 mm od krawędzi szyby. Używa się do tego celu młotka o masie 75 g, punktaka uruchamianego siłą sprężyny, lub innego urządzenia o utwardzanym ostrzu. Zaleca się by promień krzywizny ostrza wynosił w przybliżeniu 0,2 mm. Uzyskany po rozbiciu obraz siatki spękań (fot. 1) ocenia się zliczając odłamki w wybranym kwadracie o boku 50 mm, oraz mierząc długość odłamków wydłużonych na całym obszarze rozbitej szyby.
Kwadrat ten rysuje się na szkle, przy pomocy szablonu, w miejscu największych odłamków i określa się ich liczbę w wyznaczonym przez niego obszarze. Przy zliczaniu przyjmuje się zasadę, że odłamki znajdujące się wewnątrz kwadratu traktuje się jako całe, natomiast przecięte przez boki kwadratu jako pół. Przy ocenie siatki spękań nie uwzględnia się pasa brzegowego o szerokości 25 mm i obszaru wewnątrz okręgu o promieniu 100 mm ze środkiem w punkcie uderzenia.
Wymagania w zakresie charakteru siatki spękań zależą od rodzaju szkła i jego grubości. Wymaganą minimalną liczbę odłamków w kwadracie o boku 50x50 mm podaje tabela 1.
Niedopuszczalne jest występowanie odłamków wydłużonych o długości przekraczającej 100 mm.
Badanie wytrzymałości szkła na uderzenie wahadłem z oponami
Badanie wahadłem z oponami odtwarza sytuację przypadkowego zderzenia człowieka z szybą. Przeprowadza się go zgodnie z punktem 9.5 normy PN-EN 12150-1, przy zastosowaniu metodyki opisanej w punkcie 5.3 normy PN-EN-12600, na stanowisku badawczym pokazanym na fot. 2. Zasadniczą częścią tego stanowiska jest rama metalowa i zawieszone na linie dwie opony, napełnione powietrzem o ciśnieniu 0,35 MPa. Zamocowane są one na metalowym trzpieniu i zawieszone na metalowej linie, tworząc końcówkę wahadła o masie 50 kg. Badaną szybę o wymiarach 876 x 1938 mm mocuje się w ramie metalowej, wyściełanej gumą o odpowiedniej twardości, zapewniając jej odpowiedni docisk. Stanowisko zaopatrzone jest w mechanizm podnoszenia opon na potrzebną wysokość.
Po zamocowaniu próbki opony podciąga się na wysokość 190 mm w stosunku do poziomu, zwalnia zaczep liny odciągającej tak, by opony spadając swobodnie, uderzyły w środek geometryczny próbki. Po uderzeniu dokonuje się oględzin próbki i w wypadku jej pęknięcia wybiera 10 największych, pozostałych w ramie odłamków, waży je i przelicza na powierzchnię. Badanie przeprowadza się na 4 próbkach. Jeżeli wszystkie badane próbki nie pękną, albo pękną bezpiecznie, badane szkło uzyskuje 3 klasę wytrzymałości na uderzenie wahadłem z oponami. Przez pękanie bezpieczne rozumie się sytuację, kiedy szkło rozpada się na drobne nieostre kawałki, a 10 największych z nich, wolnych od pęknięć, uwięzionych w ramie, wybranych po upływie 3 min od uderzenia, posiada łączną masę nie większą niż masa odpowiadająca 65 cm2 badanej próbki. Bierze się pod uwagę tylko te części odłamków, które nie są osłonięte przez ramę. Tak samo postępuje się w celu określenia klas wyższych 2 i 1, zrzucając opony z wysokości odpowiednio: 450 i 1200 mm. Dopuszcza się stosowanie próbek, które nie pękły przy uderzaniu ich wcześniej oponami spadającymi z niższej wysokości. Szkło, które uzyskało 3 klasę wytrzymałości na uderzenie wahadłem z oponami jest już szkłem bezpiecznym.
Fot. 3. Prasa do badania wytrzymałości szkła hartowanego na zginanie
Badanie wytrzymałości szkła na zginanie
Określenie wytrzymałości szkła hartowanego na zginanie dla szkła jest istotne szczególnie wtedy, kiedy zastosowanie naraża go na tego rodzaju oddziaływanie.
Badanie wytrzymałości szkła na zginanie przeprowadza się zgodnie z punktem 9.4 normy PN-EN 12150-1, w oparciu o metodykę opisaną w punkcie 7 normy PN-EN 1288-3, na urządzeniu wytrzymałościowym - prasie (fot. 3), poddając 10 próbek o wymiarach 360x1100 mm czteropunktowemu zginaniu. Wcześniej dokonuje się pomiarów długości, szerokości oraz grubości próbki. Próbkę umieszcza się na podporze z dwoma wyłożonymi gumą metalowymi wałkami o średnicy 50 mm, położonymi w odległości 1000 mm względem siebie. Takimi samymi dwoma wałkami odległymi od siebie o 200 mm, próbka naciskana jest od góry. Przy badaniu szkła emaliowanego próbkę układa się na podporze w taki sposób, by przy zginaniu następowało rozciąganie emaliowanej powierzchni szkła. Próbka zginana jest z szybkością 2±0,4 N/mm2s. Zginanie prowadzi się aż do jej zniszczenia. Odczytuje się wartość siły niszczącej.
Z jej wartości oblicza się wytrzymałość szkła na zginanie korzystając z wzoru:
w którym:
gdzie:
k - współczynnik wymiarowy, przy określaniu wytrzymałości całkowitej =1
Fmax - maksymalna siła niszcząca [N]
Ls - odległość między liniami środkowymi wałków podpierających [mm]
Lb - odległość między liniami środkowymi wałków zginających [mm]
B - szerokość średnia próbki [mm]
h - średnia (z 4 pomiarów wykonywanych na środku każdego boku) grubość próbki [mm]
σbG - naprężenie zginające próbki wywołane przez ciężar własny próbki [N/mm2]
p - gęstość szkła: 25 x 10-7 [kg/mm3]
g - przyśpieszenie ziemskie: 9,81 x 103 [mm/s2]
Notuje się ponadto wielkość strzałki ugięcia i czasu trwania zginania aż do pęknięcia próbki.
Wymagania w zakresie wytrzymałości szkieł na zginanie związane są z technologią ich wytwarzania. Zestawiono je w tabeli 2.
Podsumowanie
Coraz większa podaż szkła hartowanego na rynku materiałów budowlanych wymusza na producentach dbałość o bardzo dobrą jakość swoich wyrobów, która obok ceny i zmniejszania kosztów wytwarzania powinna stać się priorytetem. Nie bez znaczenia są tu też względy etyczne, które obligują wytwórców do uzyskania szkieł spełniających wszystkie kryteria bezpieczeństwa przy ich stosowaniu. Jest to szczególnie ważne, kiedy dotyczy zastosowań w budynkach użyteczności publicznej.
Zofia Pollak
ISIC OZ Kraków
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Stół uchylny, napędzany siłownikami pneumatycznymi, doprowadza element okna z założoną roletą z pozycji poziomej do pionowej. Charkateryzuje się bezstopniowym zakresem przechylania od 100o do 180o Ten ruch umożliwia wykorzystanie stołu jako wielostronnego stanowiska pracy. W dolnej części ramy montażowej zainstalowany jest przenośnik rolkowy. Trzy belki rozjazdowe dają możliwość zmiany szerokości roboczej od 1500 do 2500 mm. Obrabiane profile chronione są za pomocą listew poliamidowych albo wykładziny filcowej. Belki podtrzymujące zaopatrzone są w wyciągane przedłużenia po stronie prawej i lewej. Dopuszczalne obciążenie rolki 120 kg (5 rolek na metr bieżący).
Dane techniczne:
• Długość całkowita: od 1800 do 3000 mm
• Szerokość całkowita: od 1500 do 2500 mm
• Wysokość całkowita: od 850 do 950 mm
• Ciężar własny: 525 kg
• Max ciężar okna z roletą: 180 kg
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Technologia obróbki szkła za pomocą lasera jest technologia stosunkowo młodą, ale zdobywającą coraz większą popularność. Do obróbki powierzchniowej szkła zwykłego oraz szkła organicznego świetnie nadają się lasery CO2, czyli lasery w których zasada wzbudzania akcji laserowej opiera się na wyładowaniach elektrycznych w mieszaninie gazów CO2, N2, He.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Szlifowanie powierzchni wyrobów szklanych ze szkła kryształowego lub sodowego odbywało się w dawnych czasach za pośrednictwem naturalnych kamieni, które posiadały właściwość ścierne.
Ta technika należy już do zapomnianych. Z czasem kamienie naturalne zastąpiono tarczami ściernymi ze spoiwem ceramicznym. Ziarno ścierne, naturalne lub sztuczne było wiązane spoiwem ceramicznym, następnie prasowane oraz poddawane obróbce termicznej.
Narzędzia tego typu są jeszcze w użyciu, szczególnie w małych zakładach zdobniczych.
Jednakże rozwój technologii produkcji narzędzi diamentowych spowodował wyparcie ściernic ceramicznych z procesu zdobienia szkła.
Aktualnie w powszechnym użyciu są ściernice zdobnicze diamentowe. Są one produkowane w różnych rozmiarach oraz z różnorodnymi profilami.
Zdobienie szkła
Różnorodność profili ściernic zdobniczych
Profile przygotowywane dla szkła kryształowego i sodowego mogą być klasyfikowane na podstawie kształtu profilu w jego poprzecznym przekroju.
Parametry ściernic będą determinowane przez:
• Specyfikację narzędzia
• Sekwencje robocze
• Kształt szlifu
Ważne dla nacinania zdobin
Nacinanie zdobin można podzielić na 3 kategorie:
• Wygładzające FINE dla nacięć do 5 mm kw.
• Pośrednie MEDIUM dla nacięć do 25 mm kw.
• Głębokie DEEP dla nacięć powyżej 25 mm kw.
Rodzaje nacinanych kształtów
Nacięcie typu „V" charakteryzujące się katem otwarcia oraz szerokością
Nacięcie typu „OLIWKOWE", charakteryzujące się promieniem oraz szerokością
Nacięcie typu „PŁASKIE", charakteryzujące się szerokością nacięcia
Jakość szlifu
Nacinanie szkła (zdobienie) nazywane jest „brylantowym" lub „matowym", w zależności od rodzaju polerowania zastosowanego w następnych operacjach.
Nacięcia „brylantowe" po szlifowaniu podlegają polerowaniu mechanicznemu za pomocą proszków polerskich lub polerowaniu chemicznemu za pomocą kwasu.
Nacięcia „matowe" uzyskuje się bezpośrednio po szlifowaniu ściernicami.
Metody szlifierskie
Nacinanie manualane
Proces
Nacinanie jest wykonywane na maszynach nazywanych „szlifierkami zdobniczymi". Zdobnik trzymając wyrób w rękach nacina żłobiny na powierzchni szkła dociskając wyrób do ściernicy diamentowej.
Zwykle ta operacja jest poprzedzona znakowaniem powierzchni wyrobu farbami wodoodpornymi i wykonywana jest przez zdobnika.
Szlifierka zdobnicza
Najważniejsze parametry szlifierki to:
• regulowana prędkość obrotowa wrzeciona,
• wrzeciono, które przygotowane jest do montowania ściernic diamentowych,
• chłodzenie ściernicy diamentowej.
Wrzeciono powinno być wolne od drgań co zapewnia uzyskanie bardzo dobrej jakości szlifu.
Zalecana prędkość liniowa dla narzędzi zdobniczych kształtuje się pomiędzy 25 a 45 m/s.
Procedura pracy
• nacinanie wygładzające, zwykle wykonywane w jednej operacji;
• nacinanie pośrednie, wykonywane zwykle w jednej operacji ale przy doborze ziarna o mniejszej średnicy;
• nacinanie głębokie, wykonywane jako dwie operacje szlifierskie w jednym cyklu.
Nacinanie szkła za pomocą automatów zdobniczych
Zdobienie szkła metodami maszynowymi jest wykonywane głównie na szkle stołowym, użytkowym.
Odbywa się za pomocą wielogłowicowych maszyn zdobniczych jak również na automatach jednogłowicowych, sterowanych CNC.
Zastosowanie automatów zdobniczych spowodowało znacznie większe zastosowanie narzędzi diamentowych. Dla maszyn CNC stosowane są ściernice diamentowe nowej generacji, o dużej wydajności skrawania, precyzji oraz żywotności.
Narzędzia diamentowe stosowane do zdobienia szkła
W procesie zdobienia szkła wykorzystujemy ściernice diamentowe o zróżnicowanej charakterystyce.
Kształt profilu narzędzia to jeden z podstawowych parametrów. Pozostałe parametry mają również duże znaczenie dla procesu.
Rozróżniamy kilka podstawowych typów narzędzi, ich charakterystyki przedstawiamy poniżej.
Ściernice diamentowe ze stopniowaniem koncentracji oraz wielkości ziarna
Nacinanie zdobin typu „V" wymaga aby narzędzie szybko wcinało się w powierzchnię szkła oraz aby powierzchnia szlifowana miała małą chropowatość, która umożliwi szybkie i dobrej jakości polerowanie.
Firma Wendt Boart wyprodukowała specjalne ściernice diamentowe, które w górnej części profilu posiadają spoiwo diamentowe o większej koncentracji ziarna oraz o większej średnicy ziarna diamentowego. Daje to efekt szybkiego wcinania się narzędzia w szkło.
Dolna część jest wykonana ze spoiwa o niższej koncentracji diamentu oraz drobniejszych ziarnach. Daje to efekt wygładzenia powierzchni. Narzędzia tego typu pełnią podwójną funkcję jak przy zastosowaniu 2 oddzielnych narzędzi (rys. 2).
Kombinacja tych parametrów daje:
• wolną deformację profilu
• dużą szybkość skrawania przy zachowaniu dobrej jakości
Ściernice diamentowe z aktywną powierzchnią (typ BG)
Często nacinanie zdobin jest wykonywane manualnie. Przy bardzo głębokich nacięciach wymaga to dużych nacisków przez operatora. Jest to uciążliwe. Aby ograniczyć duży nacisk jak również uzyskać dobrą jakość szlifu, wprowadzono nowa generację narzędzi typu BG.
Narzędzia te mają zmniejszoną powierzchnię styku narzędzia z obrabianym przedmiotem. Warstawa spoiwa diamentowego jest wykonana w segmentach naprzemiennie z warstwą nieaktywną. Daje to efekt zmniejszenia powierzchni styku, a tym samym poprawia warunki skrawania.
Ściernice o dużej szybkości skrawania
Zdobienie szkła w dużej mierze jest wykonywane za pomocą automatów zdobniczych CNC.
Maszyny tego typu dają duże możliwości w zakresie wydajności i jakości procesu.
Wiąże się to ze zmianą charakterystyki narzędzi zdobniczych. Narzędzia zdobnicze dla maszyn CNC mają znacznie twardsze spoiwa oraz wyższą koncentrację ziaren diamentowych.
Mogą pracować z prędkościami skrawania 50 m/s oraz większymi. Dzięki zastosowaniu twardych spoiw deformacja profilu jest znacznie wolniejsza a żywotność narzędzi wzrasta znacznie w porównaniu do narzędzi tego typu stosowanych przy zdobieniu manualnym.
Tabela. 1. Zalecane wielkości ziaren oraz koncentracji ziarna dla ściernic diamentowych do zdobienia
Rys. 3. Ściernice diamentowe do zdobienia kształtowego szkła
Rys. 4. Ściernice diamentowe do zdobienia szkła, oliwkowe
Rys. 5. Ściernice diamentowe do zdobienia szkła, płaskie
Szlifowania szkła ściernicami diamentowymi płaskimi
Wprowadzenie
Szkło dmuchane posiada przekrój cylindryczny. Do szkła dmuchanego zaliczamy rurki szklane, szkło gospodarcze stołowe, szkło kryształowe oraz oświetleniowe.
Szkło produkowane metodą dmuchania posiada część roboczą która nazywana jest kapą i którą w dalszym procesie należy odciąć a pozostałą ostrą krawędź poddać obróbce szlifierskiej.
Najbardziej popularną metodą obróbki krawędzi po obcięciu kapy jest szlifowanie obrzeży za pomocą ściernic diamentowych płaskich.
Starsze metody szlifierskie polegały na zastosowaniu ziarna luźnego, które - dozowane na żeliwną tarczę w postaci zawiesiny wodnej - pozwalały na szlifowanie powierzchni szkła, a także szlifowanie krawędzi wyrobów cylindrycznych dmuchanych.
Rozwój technik maszynowych oraz ściernic diamentowych pozwolił na częściową eliminację starej techniki szlifierskiej.
Standardowe ściernice diamentowe płaskie
Ściernice płaskie posiadają warstwę diamentu o szerokości 20 do 40 mm oraz grubości od 0,5 do 1 mm. Ziarno jest naniesione na elastyczny dysk stalowy o grubości 0,5 mm. Takie rozwiązanie pozwala na większa elastyczność narzędzia, a dzięki temu mniejsze wyszczerbienia krawędzi. Rozróżniamy dwa typu ściernic diamentowych płaskich:
• typ 1M2, całkowicie płaska ściernica,
• typ 1Y2, ściernica płaska z obrzeżem zaokrąglonym.
Narzędzia diamentowe o elastycznym podłożu pozwalają zredukować wibracje pomiędzy narzędziem a obrabianym przedmiotem.
Ściernice diamentowe płaskie mogą posiadać warstwę diamentu spojoną w metalu (grubość warstwy wynosi nie więcej niż 0,5 mm).
Często, aby uzyskać lepszą jakość obrabianej powierzchni, stosowane są spoiwa diamentowe żywiczne (grubość warstwy diamentu max. 1,5 mm).
Maszyny
Ściernice diamentowe płaskie typu 1M2 oraz 1Y2 mają zastosowanie w szlifierkach specjalistycznych do obróbki szkła dmuchanego.
Szlifowanie krawędzi wyrobów odbywa się za pośrednictwem dwu ściernic, które są ustawione w jednej płaszczyźnie. Wyrób jest montowany w uchwycie w kierunku obrzeżem do dołu. Po zamocowaniu wyrobu uchwyt jest opuszczany i rozpoczyna się szlifowanie obrzeża. Tą metodą można również szlifować dna wyrobów.
W dziedzinie szlifierek specjalistycznych, wykorzystujących ściernice diamentowe płaskie, znanym producentem o dużym doświadczeniu jest belgijska firma Biebuyck.
Zakres produkcyjny Biebuyck obejmuje szlifierki półautomatyczne i automatyczne o wydajności szlifowania nawet do 100 sztuk na minutę.
Narzędzia diamentowe do docierania szyjek i korków
Wprowadzenie
Często pojemniki szklane wymagają zamknięcia. Dotyczy to zarówno karafek jak też połączeniach korkowych w instalacjach laboratoryjnych.
Aby połączenie było szczelne koniecznym jest dopasowanie korka do szyjki.
Dla tej operacji wykorzystujemy narzędzia diamentowe zwane potocznie tulejami diamentowymi oraz stożkami diamentowymi.
Narzędzia diamentowe
Dla potrzeb docierania korków oraz szyjek stosujemy dwa podstawowe typy narzędzi diamentowych.
Są to tuleje diamentowe służące do docierania korka, a także stożki diamentowe dla docierania szyjki.
Narzędzia tego typu mogą być wykonywane ze spoiwem diamentowym galwanicznym lub ze spoiwem metalicznym. Narzędzia galwaniczne stosujemy przy obróbce szkła kryształowego. Wyroby ze szkła sodowego oraz sodowo-wapniowego wymagają zastosowania spoiwa metalicznego.
Rys. 7. Stożek diamentowy typ 121
Rys. 8. Tuleja diamentowa typ 122
Maszyny
Docieranie szyjek oraz korków odbywa się na maszynach wiertarskich jedno-wrzecionowych.
Wrzeciono posiada uchwyt do mocowania narzędzi, typu
belgijskiego R=1/2 cala Gaz.
Zalecane prędkości obrotowe wrzeciona od 300 do 1500 rpm dla narzędzi o średnicach od 50 do 12 mm.
Posuw odbywa się manualnie.
Tarcze szlifujące płaskie
Produkowane są trzy podstawowe typy tarcz do szlifowania płaskiego.
Tarcze segmentowe do szlifowania den wyrobów oraz do szlifowania obrzeży wyrobów szklanych o dużych średnicach (klosze oświetleniowe, salaterki szklane, itp.)
Tarcza ma zastosowanie do szlifowania zgrubnego szkła. Charakterystyczny spiralny rowek pozwala na szybkie odprowadzenie cząstek szkła oraz prawidłowe chłodzenie narzędzia
Tarcze ze spoiwem metalicznym służące do wygładzania powierzchni oraz obrzeży wyrobów. Tarcze posiadają promieniste naciecia ułatwia-jace chłodzenie i odprowad-dzenie drobin szkła.
Tarcze ze spoiwem żywicznym służące do wygładzania krawędzi wyrobów ze szkła oraz wygładzania powierzchni szkła. Dają lepszą ja-powierzchni oraz eliminują zjawisko akwaplaningu.
Tabela 2. Zalecane parametry uziarnienia
Maszyny
Dla tego typu operacji szlifierskich stosujemy maszyny specjalistyczne. Firma WENDT BOART oferuje maszyny tego typu, które mają nazwę handlową PLANO 600.
Maszyny posiadają regulowana prędkość obrotową wrzeciona w zakresie od 300 do 1200 RPM.
Stanisław Witek
MC DIAM
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Obecnie wszystkie polskie inwestycje komunikacyjne, dotyczące dróg nowych, jak również i tych modernizowanych, poprzedzają oceny ich wpływu na środowisko, a w tym analizy stopnia zagrożenia hałasem. Dlatego też powszechną praktyką jest projektowanie wszelkich możliwych zabezpieczeń antyhałasowych - m.in. ekranów akustycznych - wszędzie tam, gdzie trasy komunikacyjne sąsiadują z budynkami mieszkalnymi (jedne z nowszych polskich realizacji ekranów widoczne na rys. 1, 2 i 3).
Wprowadzenie
Generalnie, ekranowanie akustyczne w przestrzeni otwartej może następować za pomocą naturalnych i sztucznych elementów urbanistycznych, które należy podzielić na [1]:
• elementy dźwiękochłonno-rozpraszające (zieleń, elementy budowlane o małych wymiarach przestrzennych),
• elementy ekranujące (odbijające lub dźwiękochłonno-izolacyjne): sztuczne (ekrany, budynki, wykopy, nasypy, estakady) i naturalne (ukształtowanie terenu, jary, wąwozy, wzgórza),
• elementy dźwiękochłonno-odbijająco-ekranujące (np. nasypy pokryte zielenią).
Sztuczne ekrany akustyczne, stosowane wzdłuż ciągów tras komunikacyjnych, można zróżnicować na dźwiękochłonne lub odbijające, w zależności od materiału zastosowanego do ich konstrukcji. Przezroczyste ekrany akustyczne, których specyfika jest główną treścią tego artykułu, zaliczane są do ekranów odbijających.
Inżynieria materiałowa, w swoich osiągnięciach, wychodzi naprzeciw wykorzystywaniu w praktycznych zastosowaniach takich materiałów, których cechy fizyczno-mechaniczne oraz te dotyczące izolacyjności akustycznej predysponują je do uniwersalnych zadań. Przykładem tego jest Plexiglas - szkło akrylowe o bar-
dzo dobrych parametrach materiałowych, jak również dających możliwości tworzenia różnorodnych i ciekawych pod względem estetycznym ekranów akustycznych. Przezroczyste ekrany, usytuowane na przykład na obiektach mostowych (rys. 1), nie ograniczają w żaden sposób widoczności z obiektu na tereny doń przyległe i harmonizują w sposób wyjątkowo dobry z bryłą mostu. Transparentne płyty ekranów są doskonałym elementem „współgrającym" z innymi rodzajami ekranów akustycznych, w długich ciągach zabezpieczeń antyhałasowych wzdłuż tras komunikacyjnych. Wprowadzają urozmaicenie architektoniczne, a jednocześnie nie ograniczają widoczności z budynków sąsiadujących z ekranami (rys. 2).
Cechy materiałowe szkła akrylowego
Na podstawie polskiej abrobaty technicznej i danych zagranicznego producenta, właściowości fizyko-chemiczne jakie można wyróżnić dla płyt z tworzywa akrylowego Plexiglas to [5]:
• gęstość 1,19 ±0,05 g/cm3,
• moduł sprężystości 3100 ±150 N/ /mm2,
• wytrzymałość na zginanie 98 ±5 N/ /mm2,
• wytrzymałość na rozciąganie 70 N/ /mm2,
• wytrzymałość udarnościowa 12,0 ±0,6 kJ/ m2,
• współczynnik rozszerzalności cieplnej 0,070 ± 0,005 mm/m/K,
Rys. 1. Estakada węzła drogowego z obecnością przezroczystych ekranów akustycznych
Rys. 2. Dwumodulowy ekran akustyczny: część dolna - płyty trocinobetonowe (TECHBUD), część górna - ekran przezroczysty
Rys. 3. Urozmaicony architektonicznie ekran akustyczny (występowanie różnorodnych paneli, w tym przezroczystych)
• temperatura ugięcia pod obciążeniem 92 ±5oC,
• izolacyjność akustyczna - jest większa od wymaganej wartości 25,0 dB i można przytoczyć szczegółowe następujące dane:
1. izolacyjność akustyczna: przy grubości 15 mm ^ 29 dB, a przy grubości 20 mm ^ 32 dB,
2. wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej dla płyty akrylowej zbrojonej o grubości 15 mm: Rw = 35 dB,
3. tłumienie dźwięku powietrznego ściany z płyty akrylowej o grubości 16 mm: Rw = 30 dB,
• przepuszczalność światła dla płyt o różnej kolorystyce: bezbarwna - 92%, brązowa - 52%, niebieska - 55%, zielona - 60% (rys. 4),
• ciężar przy grubości 15 mm ^ 17,9 kG/m2, przy grubości 20 mm ^ 23,8 kG/m2,
• ugięcie płyty zwykłej o grubości 15 mm, przy odległości podpór l = 1425 mm: bez szyny usztywniającej - chwilowe 13,65 mm, trwałe 9,01 mm; z szyną usztywniającą - chwilowe 9,03 mm, trwałe 4,45 mm,
• odporność na uderzenia płyty o grubości 15 mm: rzut kamieniem - materiał odporny - powierzchnia uderzenia lekko matowa; rzut kulą (rys. 5) [4] - struktura zostaje zniszczona - nie powstają żadne odłamki zagrażające życiu i zdrowiu,
• ognioodporność - przy żadnej z prób ogień nie przechodzi na kontrolowaną powierzchnię - w miejscu działania płomienia powstaje brązowe zabarwienie.
Wymienione parametry, które odpowiadają Plexiglas, świadczą o jego bardzo dobrych cechach fizyko-chemicznych i akustycznych. Z jednej strony jest to doskonale trwały materiał, który nawet w sytuacji uderzenia taboru samochodowego nie stwarza zagrożenia (ze względu na sposób niszczenia), z drugiej - wykazuje zadawalającą izolacyjność akustyczną.
Należy jednak podkreślić, że wszędzie tam, gdzie występuje bardzo bliskie sąsiedztwo szlaku komunikacyjnego z ekranem akustycznym, na przykład na obiekcie mostowym, (rys. 6) wymagane jest stosowanie tafli szkła akrylowego zbrojonych włóknami poliamidowymi.
Płyty z przezroczystego tworzywa akrylowego przeznaczone są do budowy ekranów akustycznych jako elementy wypełniające przestrzenie między słupowymi elementami konstrukcyjnymi tych ekranów (rys. 6).
Zasadniczo, płyty te można stosować do ekranów przeciwhałasowych, zlokalizowanych w pasach drogowych w następujących odległościach od krawędzi jezdni:
• płyty niezbrojone w odległości nie mniejszej niż 12,0 m,
• płyty zbrojone w odległości nie mniejszej niż 1,5 m.
Włókna poliamidowe w płytach zbrojonych ułożone są równolegle do siebie, prostoliniowo, w środku grubości płyty, we wzajemnych odległościach nie większych od 30 mm [2],[4].
Rys. 4. Różnorodne pod względem zabarwienia szkło akrylowe
Rys. 5. Zniszczenie struktury płyty szkła akrylowego podczas próby uderzenia kulą
Rys. 6. Efektowny ekran z Plexiglas Soundstop XT (płyty zbrojone) na wiadukcie Munchberg, w ciągu niemieckiej autostrady A9
Rys. 7. Przypadek płyty o gr. 15 mm, z czterema krawędziami zamocowanymi
Naprężenia w płycie akrylowej pod wpływem działania wiatru
W kompleksowych analizach dotyczących płyt z tworzywa akrylowego, wykorzystywanego w konstrukcjach ekranów akustycznych, priorytetowe znaczenie mają cechy fizyko-chemiczne materiału. Istotna jest izolacyjność i efektywność
tego typu przegrody akustycznej, ale także stateczność całościowej konstrukcji ekranu pod obciążeniem wiatrem.
Producent materiału Plexiglas przeprowadził analizy dotyczące naprężeń i przemieszczeń w modułowej płycie akrylowej o szerokości 2000 mm, pod wpływem działania wiatru.
Analiz dokonano na przykład dla płyty o grubości 15 mm (przy standardowej szerokości modułu 2000 mm) dla długości (rozpiętości tafli) w przedziale od 1500 do 3000 mm - rys. 7, z uwzględnieniem zamocowania na wszystkich krawędziach.
Inny rozpatrywany wariant to płyta o grubości 20 mm, o szerokości 2000 mm oraz długości od 1500 do 3000 mm, zamocowana tylko na trzech krawędziach - rys. 8 oraz płyta o tych samych parametrach, lecz zamocowana na wszystkich krawędziach - rys. 9.
Jak można się domyślać, sposób zamocowania płyt ekranu wpływa istotnie na wielkość naprężeń i przemieszczeń, zależnych też od grubości ekranu, (przy tych samych wartościach obciążenia wiatrem dla różnych analizowanych wariantów) [2].
Pojedyncze przezroczyste płyty Plexig-las mocuje się do konstrukcji wsporczej ekranu na całym obwodzie za pomocą przystosowanych do tego elementów mocujących.
Wysokość płyty (przy stałym module szerokości równym 2000 mm) jest ustalana na podstawie analiz projektowych, uwzględniających obliczenie efektywności akustycznej ekranu oraz określenie stateczności, m.in. pod obciążeniem wiatrem.
W przypadku budowy ekranów o wysokości płyt akrylowych większej niż 2,50 m, mogą być stosowane metalowe wzmocnienia poziome, o przekroju uzasadnionym obliczeniami statycznymi.
Płyty Plexiglas są wykorzystywane w ekranach akustycznych, ale też mogą pełnić rolę barier przeciwwiatrowych, na przykład wysoko w górach, gdzie silne podmuchy wiatru powodują zagrożenie dla użytkowników dróg. Na rysunku 10 pokazano realizację wysokiej bariery, której główną funkcją jest ochrona prze-ciwwiatrowa, ale, rzecz jasna, jest równocześnie ekranem akustycznym. Widoczne - poziome wzmocnienia konstrukcyjne oraz odchylenie od pionu tafli ekranu, co jest korzystne zarówno pod względem przeniesienia naprężeń wynikających z obciążenia wiatrem, jak również specyficznego obicia fali akustycznej od tego typu ekranu.
Przenoszenie dużych naprężeń przy działaniu wiatru o znaczych prędkościach i możliwość wykorzystywania płyt o żądanej wysokości predysponuje szkło akrylowe do zastosowań w wielu nieograniczonych wariantach konstrukcyjno-architek-tonicznych.
Rys. 8. Przypadek płyty o gr. 20 mm, zamocowanej na trzech krawędziach
Rys. 9. Przypadek płyty o gr. 20 mm, zamocowanej na czterech krawędziach
Rys. 10. Ekran przeciwwiatrowy w ciągu włoskiej autostrady Turyn - Bardonecchio (Piemont)
W grudniu 2004 roku nastąpiło głośne otwarcie nowego, imponującego, francuskiego obiektu mostowego o konstrukcji wantowej - wiaduktu Millau (rys. 11) gdzie zastosowano bariery przeciwwietrzne, o wysokości 3,50 m [4], złożone ze stalowej konstrukcji wsporczej wypełnionej zbrojonym szkłem akrylowym Plexiglas.
Projekt ekranów przeciwwiatrowych, będących jednocześnie ekranami akustycznymi był niezbędny, gdyż pomost tego obiektu mostowego jest usytuowany na ogromnych wysokościach, z racji występujących tam bezprecedensowych w skali światowej wysokości podpór mostowych dla obiektu o konstrukcji podwieszonej (wantowej). Obciążenie wiatrem, o bardzo istotnych prędkościach na tych poziomach ponad terenem, byłoby zatem kolosalnym zagrożeniem dla użytkowników, gdyby uniknięto zastosowanych barier. Oczywiście, dzięki zaistnieniu transparen-tnych płyt Plexiglas, ograniczono automatycznie wpływ hałasu komunikacyjnego na środowisko. W przestrzeni otwartej fale akustyczne z obiektów mostowych propagowane są na znacznie większe odległości, niż w przypadku odcinków autostrad poza konstrukcjami mostów.
Inne właściwości Plexiglas wyróżniające ten materiał
Zabarwienie Plexiglas Soundstop w siedmiu różnych kolorach - w tym trzy odcienie blękitu, trzy odcienie zieleni, jeden odcień brązu - pozwala na uzyskanie zamierzonej, określonej wizji architektonicznej dla ekranów akustycznych, wypełnionych tym rodzajem szkła. Na przykład Włosi bardzo często stosują płyty błękitne, co na pewno wspaniale harmonizuje z kolorem włoskiego nieba (rys. 10).
Wiele górskich, włoskich wiaduktów drogowych wyposażono w niebieskie ekrany, ale też kolejowe obiekty mostowe, dla przykładu na trasie kolei szybkiej Rzym - Neapol, zabezpieczono ekranami akustycznymi z charakterystycznym głębokim kolorytem (rys. 12).
Rys. 11. Francuski wiadukt autostradowy Millau z osłonami przeciwwietrznymi z materiału Plexiglas GS CC
Bardzo ważne jest funkcjonowanie transparetnych tafli Plexiglas w środowisku. Woda deszczowa jest w stanie w wielu przypadkach oczyścić powstałe na płytach zabrudzenia z kurzu i błota. Przy nadmiarze takich zanieczyszczeń mechaniczne oczyszczanie też nie stanowi wielkiego problemu.
W analizach zachowania się tego materiału (Plexiglas XT i GS), poddanego działaniu wody, jednym z ciekawszych parametrów jest przepuszczalność pary wodnej, którą określono na poziomie 2,3 * 10-10 g cm/cm2 h Pa, natomiast przepuszczalność dla: N2 4,5 * 10-15
O2 2,0 * 10-14 g cm/cm2 h Pa
CO2 1,1* 10-13
powietrza ^ 8,3 * 10-15
Rys. 12. Barwny ekran akustyczny wiaduktu kolejowego
Wielkim problemem w zastosowaniach przezroczystych ekranów, szczególnie w warunkach śródmiejskich, jest niszcząca oraz szpecąca działalność pseudoarty-stów, uprawiających graffiti. Specjalny system Anti-graffiti Plexiglas wprowadził płyty o powierzchni znacznie bardziej odpornej na chemiczne zabrudzenia i łatwiejszej do oczyszczenia. Na rys. 13 pokazano specyfikę płyty wyprodukowanej według wymienionego standardu [4].
Dla płyt dźwiękoszczelnych Plexiglas Soundstop charakterystyczne są modułowe wymiary tafli płaskich: 2000x2500 mm, 2000x3000 mm, 2000x4200mm, 2000x5000mm, przy grubości tych płyt 15, 20 oraz 25 mm.
Plexiglas, stosowany w ochronie akustycznej, może być wykorzystany w wersji konstrukcji o powierzchni zakrzywionej, co daje nieprzeciętne wręcz możliwości inżynierskie, architektoniczne i estetyczne, będąc synonimem rozmachu i ekspresji.
Rys. 13. Plexiglas systemu Anti-graffiti
Rys. 14. Konstrukcja wykorzystująca Plexiglas - niczym kopuła przy wjeździe do włoskiego tunelu Monte Barro
Rys. 15. Potężny przezroczysty ekran akustyczny w ciągu wschodniej obwodnicy Melbourne
Na rysunkach 14 i 15 widoczne są dwa przykłady zastosowań przezroczystych płyt szkła akrylowego w budownictwie komunikacyjnym, które można z powodzeniem identyfikować z konstrukcjami XXI wieku.
Nie jest obojętne użytkownikom dróg, jakich wizualnych wrażeń doznajemy poruszając się po autostradach, mostach, wiaduktach, czy estakadach. Projekt ekranów akustycznych wymaga zachowania konwencji zgodności funkcji i roli do spełnienia z zasadą pozytywnego, estetycznego odbioru.
Zakończenie
Wszechobecny hałas towarzyszył ludzkości, w różnym wymiarze, od zawsze.
Kiedy w starożytnym Rzymie położono bruk, dźwięki poruszających się powozów stały się nie do zniesienia. Ponadto cena oliwy była tak wysoka, że nie smarowano w ogóle osi, co powodowało skrzypy i piski. Aby temu zaradzić wydano ustawę Julia Municipalis (45 r. p.n.e), zakazującą ruchu pojazdów, z wyjątkiem wozów transportujących materiały na budowę świątyń oraz obiektów publicznych, wozów dziewic-westalek oraz kapłanów, wozów należących do orszaków, i na końcu - last but not least - wozów śmieciarzy [3].
Współcześnie lawina motoryzacyjna oraz rozwijająca się ekspansywnie na świecie szybka kolej powodują niespotykane w ubiegłych stuleciach potrzeby ochrony przed nadmiernym hałasem komunikacyjnym.
Przedstawione w artykule transparetne ekrany akustyczne są doskonałą drogą realizacji tej ochrony, z zachowaniem dbałości o to, aby budownictwo, które nas otacza, nie przytłaczało nas swoją formą, nie dawało negatywnych odczuć, a wręcz urozmaicało pejzaż szlaków komunikacyjnych.
Beata Stankiewicz
Politechnika Opolska
Literatura
[1] ENGEL Z., Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. PWN, Warszawa 2001.
[2] MAŃKO Z., STANKIEWICZ B„ Walka z hałasem komunikacyjnym w miastach. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław-Opole 2002.
[3] MAKAREWICZ R., Hałas w środowisku. Ośrodek Wydawnictw Naukowych, Poznań 1996.
[4] www.roehm.com
[5] APROBATA TECHNICZNA IBDiM. Nr AT/2000-04-0114 Płyta akustyczna zbrojona i niezbrojona Plexiglas Sound-stop.
patrz też:
- Santiago Calatrava – kreator piękna przestrzeni , Beata Stankiewicz, Świat Szkła 1/2011więcej informacji: Świat Szkla 3/2005
- 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
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Podstawowym materiałem do przemysłowej produkcji szkła laminowanego, na potrzeby budownictwa jest odprężone szkło float. Standardowe stosowane grubości szkła bazowego to 3, 4, 5 i 6 mm. Zarówno technologia jak i dostępność produktu bazowego pozwalają na wyprodukowanie szkła laminowanego w oparciu o większe grubości, niemniej jednak należy je traktować jako produkt niestandardowy dostępny na specjalne zamówienia.
Szkło warstwowe (laminowane) to zespół składający się z płyty szklanej połączonej z jedną lub wieloma płytami szkła i/lub z płytą z plastycznego tworzywa oszkle-niowego oraz z jedną lub wieloma między-warstwami (PN EN ISO 12 543 „Szkło w budownictwie. Szkło warstwowe i bezpieczne szkło warstwowe.) Płyta plastyczna z tworzywa oszkleniowe-go to poliwęglan lub akryl.
Szkło warstwowe bezpieczne. Szkło warstwowe, w którym w przypadku rozbicia mię-dzywarstwa służy do utrzymania fragmentów szkła, ogranicza wielkość otworów, szczątkową wytrzymałość oraz zmniejsza ryzyko zranienia lub skaleczenia (PN EN ISO 12 543 „Szkło w budownictwie. Szkło warstwowe i bezpieczne szkło warstwowe.)
Produkt
Szkło laminowane Pilkington Optilam™ powstaje w procesie klejenia dwóch lub kilku tafli szkła float za pomocą jednej lub kilku warstw folii PVB. Ciśnieniowa obróbka szkła przeprowadzana jest w autoklawie, w wysokiej temperaturze i ciśnieniu.
Modyfikacja szkła laminowanego, jego charakterystyki wytrzymałościowej, parametrów świetlno-energetycznych czy wreszcie wyglądu estetycznego, możliwe jest na trzech niezależnych poziomach na etapie przedprodukcyjnym:
• Produkt bazowy: bezbarwny, barwiony w masie, powlekany.
• Obróbka produktu bazowego: hartowanie, wzmacnianie termiczne.
• Międzywarstwy: zmiana właściwości fizycznych, stopnia przezierności, wprowadzenie koloru.
W procesie laminowania uzyskujemy trwale scalone, sklejone szkło warstwowe, przeznaczone do dalszej obróbki w przypadku szkieł odprężonych, czy produkt finalny w przypadku szkieł hartowanych lub wzmocnionych termicznie.
Dostępne na rynku szkła laminowane określane są ze względu na budowę w dwojaki sposób:
• Podanie całkowitej grubości szkła laminowanego, np. 6,4 mm, 8,8 mm, 10,8 mm
• Określenie elementów składowych np. 33.1, 44.2, 55.2, gdzie pierwsze cyfry oznaczają grubości poszczególnych płyt szklanych, a cyfra po kropce - całkowitą ilość folii zastosowanych w szkle warstwowym. Podstawowa grubość folii PVB to 0,38 mm.
Tabela 1. Przykładowa budowa szyb laminowanych
Obowiązujące standardy, klasyfikacja produktu
Ocena produktu powinna odbywać się w odniesieniu do obowiązujących standardów. W przypadku szkła warstwowego i warstwowego bezpiecznego jest to PN EN ISO 12 543 części od pierwszej do szóstej.
Producent szkła warstwowego dostarcza Deklarację Zgodności z obowiązującymi normami na swój produkt.
Zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa, zarówno biernego, czyli potencjalnego kontaktu ludzkiego ciała z przegrodą szklaną i ewentualnych obrażeń, czy ochrony przed atakiem zewnętrznym, jest kryterium niezwykle istotnym w procesie projektowania i realizacji.
Świadomość obowiązujących przepisów i uwarunkowań prawnych pozwala na właściwy dobór szkła w przegrodach i zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa użytkownikom.
Bezpieczeństwo bierne
Nowe regulacje prawne w zakresie bezpieczeństwa biernego wprowadzają nową metodologię badania, klasyfikacji i możliwych do zastosowania produktów.
Stara norma branżowa PN B 13083 „Szkło budowlane bezpieczne" i wynikające z niej oznakowanie klasami A, B, C, zostają zastąpione przez nową normę, PN EN 12 600 „Szkło w budownictwie. Badanie wahadłem. Udarowa metoda badania i klasyfikacji szkła płaskiego".
Przyjęte w PN EN 12 600 oznaczenie klas szkieł bezpiecznych składa się z trzech elementów;
• Cyfry oznaczającej najlepszy numer klasy (3, 2 lub 1), dla której szyby uzyskały wynik pozytywny
• Litery określającej charakterystyczny dla danego szkła sposób pękania:
A - sposób rozbicia typowy dla zwykłego szkła B - sposób rozbicia typowy dla szkła klejonego C - sposób rozbicia typowy dla szkła hartowanego
• Cyfry określającej, przy której z wysokości uderzenia odpowiadającej poszczególnym klasom (3, 2, 1), szyby nie pękają lub pękają bez powstania otworu o średnicy ponad 76 mm.
Przykładowe oznaczenia klasy: 2B2, 1C3
Uniesienie elementu wahadłowego symuluje uderzenie ludzkiego ciała w przegrodę szklaną, z różną energią w zależności od wysokości spadku.
Prócz kryterium bezpiecznego rozbicia lub jego braku, w zależności od rodzaju szkła istotne jest również, czy element pozostanie w ramie po przeprowadzonej próbie (dotyczy to drugiej cyfry w oznaczeniu klasy szkła).
Tabela 2. Klasyfikacja zgodnie z wymaganiami PN EN 12 600 „Szkło w budownictwie. Badanie wahadłem. Udarowa metoda badania i klasyfikacji szkła płaskiego"
Tabela 3. Przykładowe oznakowanie klas bezpieczeństwa dla szkieł laminowanych oferowanych przez firmę Pilkington
Dodatkowo norma dopuszcza, po przeprowadzeniu odpowiednich badań, zastosowanie grubego szkła odprężonego float i szkła hartowanego termicznie jako produkty bezpieczne, spełniające wymagania normy PN EN 12 600.
Dokumentem poświadczającym stosowną klasę dla szkła bezpiecznego nie jest przynależność do odpowiedniej grupy produktów, lecz Świadectwo Badań wystawione przez upoważniony Instytut, np. Instytut Szkła i Ceramiki, określający przedmiot badań, zleceniodawcę, rodzaj przeprowadzonych badań oraz wynik określający klasę.
Bezpieczeństwo czynne
Kolejnym z kryteriów bezpieczeństwa może być zapewnienie ochrony przed potencjalnym atakiem zewnętrznym. W zależności od użytego narzędzia mówimy o aktach wandalizmu, włamaniu do obiektu czy ataku z wykorzystaniem broni palnej.
We wszystkich przypadkach produktem badanym i klasyfikowanym ze względu na charakterystykę odporności jest szkło warstwowe, laminowane.
Również w zakresie bezpieczeństwa biernego możemy mówić o funkcjonowaniu potocznego nazewnictwa czy błędnych stereotypach określających wymagania wobec szkła.
Zabezpieczenie obiektów i ochrona mienia przed potencjalnym atakiem zewnętrznym wymusza konieczność stosowania zaawansowanych produktów ze szkła warstwowego.
Podstawowy produkt z tej grupy to potocznie nazywane szkło antywłamaniowe, zadaniem którego jest ochrona przed aktami wandalizmu czy ewentualnych prób włamania przy użyciu prostych narzędzi. Szkła z tej grupy podlegają badaniom i klasyfikacji zgodnie z obowiązującą normą tj. PN EN 356 „Szkło w budownictwie. Szyby ochronne. Badanie i klasyfikacja odporności na atak ręczny".
Norma określa osiem klas odporności szkła od P1A do P8B. Oznaczenie literowe A i B jest pozostałością niemieckich standardów DIN, i dotyczy badania szyby przy pomocy stalowej kuli (A) lub siekiery testowej (B)
Tabela 4. Klasyfikacja szyb „antywłamaniowych" zgodnie z PN EN 356
Tabela 5. Przykładowa klasyfikacja zgodnie z PN EN 365 dla produktów oferowanych przez firmę Pilkington
Przedstawione wcześniej zestawienia pokazują, iż jeden i ten sam produkt może być poddawany badaniom i klasyfikacji w oparciu o różnorodne wymagania, których porównywanie jest błędem i prowadzi do mylnych wniosków.
Przykład
Pilkington Optilam™ 6,4 - 2B2 wg PN EN 12 600
P2A wg PN EN 356
Istotne zatem jest, aby na etapie projektowania określić bardzo precyzyjnie wymagania stawiane szkłu warstwowemu, a co za tym idzie, konieczność poświadczenia ich stosownymi wynikami badań lub klasyfikacji. Wyeliminuje to niezdrowe praktyki przedstawiania klasyfikacji na szkło antywła-maniowe, gdy wymagane jest poświadczenie klasy bezpieczeństwa.
Krok dalej w wymaganiach stawianych szkłu laminowanemu to jego potencjalna odporność na uderzenie pociskiem. Norma PN EN 1063 pozwala na badanie i klasyfikację szkieł „kuloodpornych". Kryterium oceny i sposób badania przedstawiony jest w tabeli poniżej.
Tabela 6. PN EN 1063 „Szkło w budownictwie. Bezpieczne oszklenia. Badanie i klasyfikacja odporności na uderzenie pociskiem"
Norma określa siedem klas od BR1 do BR7 z dodatkowym podziałem na produkty odpryskowe S, i bezodpryskowe NS. Nowością jest rozszerzenie klasyfikacji o broń gładko-lufową SG1 i SG2.
Szkło warstwowe pod względem wytrzymałości mechanicznej zachowuje się podobnie do szkła odprężonego float. Niemniej ze względu na tolerancje elementów składowych (poszczególnych szyb), grubości przyjmowane do obliczeń konstrukcyjnych są odpowiednio mniejsze, aniżeli jednorodnego szkła float.
Montaż szkła laminowanego powinien odbywać się zgodnie z obowiązującymi przepisami, normami i zaleceniami producenta. Nie wszystkie rozwiązania typowe przy montażu płyt wykonanych ze szkła odprężonego, można w sposób dowolny przenosić dla szkła warstwowego. O ile nowa norma definiuje trzy rodzaje szkła bezpiecznego, o tyle nie zawsze możemy stosować je w sposób dowolnie zamienny.
Wartość i charakterystyka obciążeń, które mają pojawić się na szkle mają równie decydujący wpływ, co sposób samego mocowania szkła.
Właściwe więc jest, aby na etapie realizacji konsultować konkretne rozwiązania z producentem szkła.
Niewłaściwy dobór produktu jak również jego mechanicznego zamocowania, może spowodować, iż pomimo odpowiedniej klasyfikacji bezpieczeństwa szkło nie będzie zastosowane w sposób prawidłowy.
Należy pamiętać, iż klasyfikacja produktów ze szkła płaskiego, jak również sposób ich badania związany jest z podparciem czterostronnym dla wszystkich przytoczonych powyżej norm. Podobnie jak w przypadku produktów ognioochron-nych, tu również sposób mocowania ma decydujące znaczenie. Często powielanym błędem jest przyjmowanie klasyfikacji szkła bezpiecznego dla całego elementu, bez uwzględniania sposobu mocowania szkła. Przykładem mogą być balustrady ze zwykłym szkłem laminowanym mocowanym punktowo, traktowane jako balustrady bezpieczne, choć nie jest to zgodne z zaleceniami producentów szkła.
Właściwym wydaje się więc kontakt z Biurem Technicznym producenta szkła w celu weryfikacji prawidłowości rozwiązań.
Piotr Oleszyński
PILKINGTON Polska
patrz też:
- Szyby antywłamaniowe – czy istnieją? , Świat Szkła - portal
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Wpływ cywilizacji na sztukę XX wieku nie ominął witraży. Ewolucja dotknęła zarówno ich formę plastyczną jak i zastosowania. Sama technologia powstawania przeszkleń witrażowych zmieniła się od średniowiecza tylko w szczegółach. Jednakże różnorodność istniejących obecnie trendów i tendencji stylistycznych, oraz nowatorskich zastosowań witraży jest w zasadzie niezliczona i niemożliwa do ogarnięcia. Można jedynie starać się odnaleźć i zanotować najważniejsze, najciekawsze czy najbardziej zaskakujące rozwiązania.
Współczesne witrażownictwo jest oczywistym następstwem „wskrzeszenia" tej dziedziny sztuki przez artystów u progu XX wieku. Minione stulecie obfitowało w nowe odkrycia cywilizacyjne, następujące w coraz szybszym tempie. Wynikiem tego jest wzrost tempa życia zarówno w skali pojedynczego człowieka, jak i zbiorowości ludzkiej oraz tworzonej przez nią kultury. Spektakularny rozwój technologiczny dokonał się niewątpliwie w architekturze. Sztuka również, korzystając tak bezpośrednio jak i pośrednio z coraz szybszych zmian dokonujących się w naszym świecie, ewoluowała, tworząc wciąż nowe kierunki i formy artystyczne. Nowe technologie dały możliwości innego spojrzenia na sztukę, estetykę czy nawet dekoracyjność.
Fot. 1. Pejzaż Tiffany'ego http://www.metmuseum.org/explore/Tiffany/8.htm
Początek XX wieku w sztuce był zdominowany przez art nouveau, która - będąc buntem skierowanym przeciw impresjonizmowi - lubowała się w płaskiej plamie o wyszukanym kolorze, często silnie okonturowanej. Witraż zatem był idealnym dla tego kierunku środkiem wyrazu. Uroda szkła podkreślała ulubioną przez artystów secesji zwiewność i prawie niematerialność obrazu namalowanego światłem. Szkła opalo-we sugerowały delikatność a nawet miękkość materii, a wyszukane malatu-ry budowały światłocienie postaci, pejzaży czy ornamentów. Wielu artystów, przede wszystkim malarzy, projektowało witraże sakralne i świeckie.
Fot. 3. Witraż sakralnego Eugene Oudinot'a http://www.ariadne.org/studio/michelli/sgoudinot2.html
Amerykanie po raz pierwszy zastosowali szkło opalowe w postaci płaskiej tafli, gdyż wcześniej szkło w tej technologii wykorzystywano w produkcji paciorków, dzbanów, waz, szkatułek i innych naczyń, ale nigdy w oknach. To zastosowanie mlecznego, półprzezroczystego szkła zmiękczającego światło, rozwinęli przede wszystkim Louis Comfort Tiffany i John LaFarge, oraz później nieco również Amerykanin Eugene Oudinot. Przełom wieków był zdominowany stylem Tiffany'ego powielanym i naśladowanym przez wielu artystów tego okresu. Jego nazwiskiem też nazywa się technikę oprawiania szkła taśmą miedzianą, stosowaną do realizacji lamp i lampionów, które stały się przebojem komercyjnym XX wieku, a były jedną z pierwszych prób wyjęcia witraża z okna.
Fot. 2. Witraż Johna LaFarge http://www.unity-church.com
Po pierwszej wojnie światowej zmieniły się gusty i estetyka sztuki w Stanach Zjednoczonych. Nawrót do zgodności z prawdą archeologiczną, oraz tendencje estetyczne początków dziewiętnastego wieku, które nigdy nie przeminęły całkowicie, spowodowały rozwój szklenia sakralnych budowli neogotyckich witrażami o założeniach zapożyczonych z gotyku. Powrócono do szkła antycznego, o mocniejszych, przejrzystych kolorach, z niewielkimi tylko domieszkami szkieł opalowych, głównie w ornamentach bordiur.
Fot. 4. Witraż Connick'a http://stpaulsmilwaukee.org/winl5.htm
Sceny przestały być czytelne, stały się kreatorem koloru i atmosfery. Okna powróciły do średniowiecznej koncepcji tworzenia warunków kontemplacji mistycznej i oddzielenia jej od świata zewnętrznego. Kopiowano kolorystykę oryginalnych witraży z Chartres, Reims i innych katedr. Wprowadzano sceny w medalionach zgodnych ze średnio wieczną estetyką. Postarzano nawet witraże poprzez nakładanie patyny na szkła w postaci cienkiej warstwy farby rozświetlonej centralnie dla uzyskania efektu korozji. Witraże te naśladowały osiągnięcia gotyku głównie przez swoją formę, gdyż treści i filozofia średniowiecza nie były tak istotne w realizacjach neogotyckich jak podobieństwo estetyczne.
Jednym z czołowych przedstawicieli tego trendu był Charles Connick, który uważał, że witraż powinien przede wszystkim I służyć efektom architektonicznym i być architekturze podporządkowanym. Opinia ta rysowała się w ostrej sprzeczności z poglądem zdominowanej efektami malarskimi ustępującej "epoki szkła opalowego".
W Filadelfii William Willet i jego żona Anna Willet projektowali witraże figuralne o zauważalnych wpływach renesansowych, ale używali już szkła antycznego, a ich syn, Henry Willet preferował nawrót do gotyku, realizując niewielkie okna o jubilerskiej precyzji w stylu wczesnofrancuskim.
Fot. 8. Praca R L. Wrighta http://www.artinstituteshop.org/content
Fot. 5. Witraż D'Ascenzo http://www.glass2u.com/mbimages/glass2u
Charles Connick, działający w Bostonie, współpracował ściśle z architektem, którym był Ralph Adams Cram, wielki orędownik nowego stylu i twórca wielu neogotyckich budowli. Również Joseph G. Reynolds i Wilbur H. Burnham, wywodzący się ze studia Con-nick'a tworzyli witraże „w służbie" architekturze.
Henry Wynd Young i J. Gordon Guthrie, artyści z Nowego Jorku, posługując się nieco bogatszymi malaturami realizowali witraże figuralne, stylizowane gotyckim kanonem przedstawienia postaci.
Wiele pracowni amerykańskich hołdowało powrotowi średniowiecznych tradycji. Do najbardziej znanych artystów należeli Emil Frei w St. Louis, R. Tolan Wright w Cleveland i Nicola D'Ascenzo w Filadelfii.
Równocześnie rozwijał się nurt reprezentowany godnie przez Franka Lloyda Wrighta w Chicago. Artysta ten, architekt i inżynier, projektował witraże uzupełniające architekturę stylu art deco. Wiązał przeszkleniem umeblowanie wnętrza z krajobrazem na zewnątrz. Hołdował otwartym, przestronnym wnętrzom, do których idealnie pasowały przejrzyste, geometrycznie zestawione szkła o fakturach delikatnie tylko zniekształcających rzeczywistość. Drzwi i okna prywatnych rezydencji Frank Lloyd Wright stylizował, podobnie jak wnętrza i meble, uważając, że sztuka nie powinna naśladować natury, lecz tworzyć nową wartość.
Fot. 6. Witraż Franka Lloyda Wrighta http://www.stainedglassguild.co.uk
Fot. 7. Praca F. L. Wrighta http://www.angelfire.com/oh3/mfreeman
Był zwolennikiem teorii integralności materii, tworzywo nie miało niczego udawać, a więc kamień miał wyglądać jak kamień, drewno jak drewno a szkło jak szkło. Witraż miał być częścią architektury i równocześnie z nią był projektowany. Mógł najwyżej zmieniać nastrój czy na przykład odbiór pogody utożsamiając się przede wszystkim jednak z konstrukcją budowli i będąc jej częścią.
Artysta ten wyprowadził również witraż w przestrzeń wnętrza realizując ekrany świetlne, które były plafonierami sufitowymi pokaźnych rozmiarów.
Projektował także wolnostojące panele witrażowe używane jako przepierzenia lub spełniające wyłącznie funkcję ozdobną.
Tak więc witraże zyskały inną, nową relację z architekturą, stały się jednym z elementów podkreślających konstrukcję, wchodząc w ten sposób łagodnie w nurt zwany erą maszyn. Lata trzydzieste dwudziestego wieku przyniosły eksplozję zainteresowania witrażowni-ctwem Futuryzm, bo o nim mowa, zaowocował witrażami panelowymi, istniejącymi niezależnie od architektury, a przedstawiającymi największe osiągnięcia cywilizacyjne współczesne twórcom, takie jak pociągi, liniowce oceaniczne, samoloty a także na przykład zespoły jazzowe.
W Europie sztuka witrażowa rozwijała się nieco innymi torami. Głębiej osadzona w tradycji poszczególnych narodów różniła się nieco w zależności od regionu.
Fot. 9. Witraż z kościoła św. Marcina Giacometti'ego http://wwwglasmalerei.ch
Fot. 10. Karton Maurice'a Denis'a http://www.magdalene.org/nolimetangere10.htm
Fot. 11. Witraż Chagalla http://www.chichestercathedral.co.uk
Fot. 12. Witraż Roualta http://quark.phy.bnl.gov/~itakura/France
Rozwój witrażownictwa XX wieku zapoczątkowany został u schyłku poprzedniego stulecia. Pierwsze symptomy renesansu tej sztuki pojawiły się w Szwajcarii, gdzie ogłoszono konkurs na witraże do katedry św. Mikołaja we Fribour-gu, wygrany przez Polaka, Józefa Mehoffera. Zamontowanie tych witraży stało się decydującym zwrotem w historii współczesnego witrażownictwa. We wszystkich niemalże aspektach były nowatorskie. Spowodowały ogromny wzrost zainteresowania tą dziedziną sztuki artystów malarzy. Wpłynęły znacząco na jej rozwój zarówno w Szwajcarii, jak i we Francji. Sprowokowany został w ten sposób powrót do sztuki sakralnej w witrażownictwie. Jednym z najwspanialszych ówczesnych kolorystów szwajcarskich był Augusto Giacometti.
We wszystkich częściach Szwajcarii powstało wiele grup witrażystów działających bardzo prężnie w okresie międzywojennym. Jedną z najprężniejszych założył Cingria, a współpracował z nim między innymi Maurice Denis, który idee nowej sztuki przeniósł również do Francji.
Fot. 13. Witraż Paula Bony http://perso.wanadoo.fr/val.d-huisne
Prawie od połowy XIX wieku najważniejszym ośrodkiem sztuki i rzemiosła we Francji było Nancy, gdzie w pracowni braci Daum Jacques Gruber zastosował do witraży szkło powlekane, używane wcześniej w produkcji naczyń. Tę samą technikę polegającą na trawieniu kwasem warstwy szkła kolorowego w celu uzyskania delikatnych i szlachetnych przejść kolorystycznych, zastosował Charles Marq dla przełożenia na szkło projektów Marca Chagalla. Chagall był artystą malarzem, który bardzo poważnie i konsekwentnie zainteresował się projektowaniem witraży. Jego malarstwo istnieje w oknach wielu świątyń wzbogacając wiekowe mury tchnieniem sztuki współczesnej.
Innymi artystami zajmującymi się witrażami we Francji byli w czasach powojennych ojciec Alain Couturier, Margaret Hule, Georges Rouault, Maurice Brianchon, Paul Bony.
We Francji krytykowano nie tylko śmiałość użycia współczesnych projektów w tradycyjnych wnętrzach, ale również podważano zasadność projektowania ich przez artystów o wyznaniu nie rzymsko-katolickim. Jednak kościoły nie poddały się naciskom i odważnie zatrudniały znanych artystów. Dzięki temu możemy obecnie oglądać we Francji największy prawdopodobnie zbiór witraży o współczesnej estetyce projektowanych do świątyń z poprzednich epok. Witraże projektowali między innymi tacy malarze jak Henri Matisse, Georges Braque czy Fernand Leger. Najbardziej znane są oczywiście projekty Marca Chagalla, zaś jednym z najbardziej kontrowersyjnych twórców był Alfred Manessier, który projektował pierwsze okna abstrakcyjne, co było przewrotem w sztuce sakralnej.
We Włoszech art nouveau rozwinęła się na początku XX wieku przede wszystkim w Turynie. Tradycyjne witraże zrealizował w Vichy we Francji włoski artysta z Mediolanu, Giovanni Beltrami. Za odrodzenie witrażownictwa w Weronie w XX wieku odpowiedzialny był Scipione Ballardini, który uczył się od francuskich mistrzów i tworzył w ich manierze. Ale przede wszystkim był zaangażowany w odnowę witraży po wojnie. Po jego śmierci pracownia kontynuowała działalność pod kierunkiem Ghidoliego. Wśród znanych włoskich witrażystów współczesnych znajdziemy Salvatore Cavallini, Albano Poli, Giuseppe Nenci, Lino Boschetto, Lindo i Allesandro Grassi oraz Fedoro Wolf-Ferrari.
Fot. 14. Witraż Menassier'a
http://www.fh-ulm.de/Fachbereiche/Maschinenba
Fot. 15. Witraż Lindo Grassi http://digilander.libero.it/centrokolbe/tour
Marta Sienkiewicz
Bibliografia:
1. Art Glass Associacion-Stained Glass/A Brief History
SGAA stained glass quarterly-History Of Stained Glass.url
2. Perette Elizabeth, Michelli's History of Stained Glass
3. Thomas Flanagan, Stained Glass-History
4. A Brief History Of Stained Glass, The Stained Glass Museum
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Szkło wysoko przetworzone znajduje coraz powszechniejsze zastosowanie w budownictwie. Po oknach, fasadach i dachach przyszedł czas na stropy, podesty, schody, parapety i balustrady. Z tych elementów najtrudniejsze są w realizacji schody, a w szczególności stopnie. W zależności od rodzaju biegu schodów (proste, kręcone lub zabiegowe) stopnie mają różne kształty począwszy od prostokąta po wycinek pierścienia. Ze względu na eksploatację, oś komunikacyjna na stopniu powinna spełniać wymagania określone wzorem: 2h+s=63:65, gdzie h = wysokość pomiędzy płaszczyznami górnymi dwóch kolejnych stopni w cm, s = szerokość stopni w cm.
Jednym z ciekawych rozwiązań są schody zrealizowane w prywatnej rezydencji przez firmę Imperial S.C., gdzie stopnie i podstopnice stanowią element kratownicy będącej konstrukcją nośną schodów.
Stopnie i podesty spocznikowe spełniają wymogi obciążenia statycznego 5 kN/m2 i obciążenia punktowego - 2 kN (w kwadracie 100x100 mm). Po zaprojektowaniu sprawdzana była wytrzymałość punktowego nacisku na stopień szklany na urządzeniu przedstawionym na zdjęciu. Na tym urządzeniu określono również siłę niszczącą stopień szklany, która jest różna dla każdego typu stopnia, gdyż zależy ona od sposobu jego zabudowy i jego struktury. Stopień szklany samonośny składa się tu z trzech warstw szkła, zlaminowanego lub zżywicowanego ze sobą, gdzie środkową warstwą jest szkło float, zżywicowane z dwoma szybami hartowanymi (warstwy górna i dolna).
W stopniu szklanym, ze względów wytrzymałościowych wszystkie składowe szkła powinny być tej samej grubości. Dobór grubości szkła stopnia zależy od sposobu mocowania szkła do konstrukcji. Zastosowano w tym przypadku mocowanie czteropunktowe, umieszczając śruby mocujące w przewierconych przez stopień otworach. Na powierzchni stopni zastosowano grawerowane elementy antypośliz-gowe.Podobnie zbudowane są podstopnice (trzy warstwy szkła), które w opisywanej konstrukcji przenoszą część obciążeń dynamicznych stopnia.
mgr inż. Wiesław Ligęza
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Elementy schodów szklanych, stopnice i spoczniki wykonane są ze szkła Guardian, Azzurra lub Cristal Diament, łączone z antisolem barwionym w wersji hartowanej i niehartownej. Warstwy szkła są laminowane lub żywicowane, stosowane jest także spoiwo w kolorze. Powierzchnie szkła, w zależności od projektu i wymogów, pokrywane są materiałami antypoślizgowymi. Elementy szkła mocowane są zarówno punktowo, jak i w ramkach na konstrukcjach stalowych, lakierowanych lub ze stali kwasoodpornej, w różnych rodzajach wykończenia powierzchni.
Spocznik widoczny na zbliżeniach został wykonany z trzech warstw szkła gr. 15 mm, z czego dwie warstwy są hartowane. Wierzchnia warstwa dodatkowo pokryta jest „antypoślizgiem". Spocznik i antresolę zainstalowano na konstrukcji ażurowej, szlifowanej ręcznie ze stali kwaso-odpornej. Balustradę wykonano z polerowanych rur KO, a zamiast standardowej tralki zabezpieczenie stanowią linki stalowe napięte przy pomocy żeglarskich napinaczy.
Realizowane projekty i prace są kompleksowe i obejmują pełen wachlarz usług potrzebnych do wytworzenia gotowego wyrobu wraz z montażem.
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Prezentowane schody szklane zostały wykonane w centrum Poznania przy ul. Wrocławskiej, w klubie UV. Biegi wykonano z tafli szkła żywicowanego (float) zespolonego ze szkłem stapianym wykonanym w naszej pracowni. Biegi szklane spoczywają na konstrukcji stalowej, wykonanej przez innego wykonawcę.
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Stopnie schodów wykonano ze szkła trójwarstwowego (w tym dwie warstwy ze szkła hartowanego). Stopnie posiadają na górnej powierzchni trawione wykończenie przeciwpoślizgowe.
Mocowanie stopni do wsporników ze stali nierdzewnej klejem na bazie żywic.
Stopnie schodów wykonano ze szkła trójwar-stwowego (w tym dwie warstwy ze szkła hartowanego). Stopnie posiadają na górnej powierzchni trawione wykończenie przeciwpoślizgowe.
Mocowanie stopni do wsporników ze stali nierdzewnej klejem na bazie żywic.
Balustrada wykonana została z jednej warstwy szkła hartowanego gr. 12 mm. Szkło balustrad zamocowano do konstrukcji za pomocą toczonych elementów ze stali nierdzewnej, przepuszczonych przez otwory w taflach i skręconych ze sobą.
Konstrukcję wsporczą stanowią zamknięte kształtowniki stalowe ze stali czarnej, pośrednia podpora z obudową z drewna i stali nierdzewnej. Bezpośrednim oparciem stopni są wsporniki ze stali nierdzewnej zamocowane od wewnątrz schodów do głównych profili nośnych. Zamocowanie schodów na poziomie parteru - do podkładu pod posadzką; na poziomie piętra - do krawędzi istniejącego otworu w stropie.
Uwagi konstrukcyjne
Konstrukcja wsporcza schodów zaprojektowana została do wykonania w warsztacie w zakresie elementów scalonych i do zmontowania na budowie. Przewidziano scalenie za pomocą spawania. Wszystkie spoiny musiały być oszlifowane do uzyskania płaszczyzny wklęsłej - powinny uwzględniać to grubości spoin. Szczególnie starannie należało wykończyć spoiny przy elementach ze stali nierdzewnej. Uwzględniono możliwość regulacji i poziomowania stopni w pewnym zakresie.
Elementy niewidoczne konstrukcji wykonano ze stali czarnej, podobnie jak główne profile nośne, elementy usztywniające i blachę mocowania górnego. Te trzy ostatnie grupy elementów należało pomalować natryskowo na ustalony kolor. Podkład pod wierzchnią warstwę lakieru stanowiła farba ogniochronna pęczniejąca (np. Ogniokor, Ogniochron lub Flame Contol). Wymagana odporność ogniowa schodów: 0,5 godz.
Mocowanie wszystkich elementów do podłoży kotwami wklejanymi Hliti - typ HVU-HIS dla średnic śrub 10, 12, 20 mm.
Montaż schodów wymagał wyrównania krawędzi otworu w stropie pod I piętrem. Należało poszerzyć jego boczną krawędź przy łuku o ok. 5 cm.
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Zapewnienie odpowiednich termicznych i higienicznych warunków otoczenia ma zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia i podtrzymania wysokiej sprawności fizycznej i umysłowej człowieka. Każdy budynek powinien być wyposażony w prawidłowo działającą wentylacje, aby zapewnić sprawną wymianę powietrza. Jest to warunek konieczny do stworzenia mikroklimatu, przyjaznego dla człowieka i jego dobrego samopoczucia.
Wymiana powietrza umożliwia spełnienie warunków higienicznych i zdrowotnych poprzez rozcieńczenie substancji szkodliwych lub ich bezpośrednie odprowadzenie. W praktyce często nie przestrzega się podstawowych zasad wentylacji, skutkiem czego powietrze zawiera zbyt dużą ilość dwutlenku węgla oraz szereg innych związków chemicznych, powodujących zmęczenie i złe samopoczucie ludzi.
Przy złej wentylacji zwiększa się wilgotność powietrza - okna mogą być zaparowane, a na ścianach, w zimnych miejscach, skrapla się para wodna. Takie środowisko stwarza korzystne warunki dla rozwoju pleśni, grzybów, które mogą niszczyć budynek wnikając w jego konstrukcję.
Wentylacja naturalna
W wielu istniejących budynkach jest zastosowana tzw. wentylacja grawitacyjna (wentylacja naturalna). Tego typu rozwiązanie jest słuszne wtedy, gdy jest swobodny naturalny dopływ powietrza do pomieszczenia. Okna starej generacji z reguły były dosyć nieszczelne i doprowadzały dużą ilość powietrza do budynku. W takich warunkach wentylacja naturalna funkcjonuje w sposób właściwy. Obecnie, gdy stosuje się okna i drzwi wyposażone w dobrej klasy uszczelki, napływ powietrza jest niemożliwy. W takim przypadku nawet poprawne rozmieszczenie kanałów wywiewnych nie zapewni odpowiedniej wymiany powietrza w pomieszczeniu.
Otwory wentylacyjne
Jako naturalny nawiew powietrza do pomieszczenia można zastosować okno wyposażone w siłownik systemu FLS. Jest to rozwiązanie stosowane zarówno
w domach jednorodzinnych, wielorodzinnych, rezydencjach, jak i obiektach sportowych, sakralnych czy przemysłowych.
Tego typu wentylacja okienna może zapewnić odpowiednią temperaturę, wilgotność, przepływ powietrza. Są to trzy podstawowe elementy wpływające na komfort cieplny.
Temperatura
Temperatura powietrza wewnątrz pomieszczenia jest najważniejszym czynnikiem równowagi termicznej między organizmem ludzkim a otoczeniem.
Wilgotność
Wilgotność względna, niezależnie od temperatury, nie powinna spadać poniżej 30% przy długotrwałym przebywaniu ludzi w pomieszczeniu, dopuszczalne są krótkotrwałe spadki wilgotności do 20%.
Wyższa wilgotność w pomieszczeniu może powodować kondensacje pary wodnej, powstawanie zagrzybień. Skutecznym sposobem uniknięcia tego typu sytuacji jest unikanie osiągnięcia temperatury punktu rosy.
Prędkość powietrza
W pomieszczeniach wentylowanych w strefie przebywania ludzi należy zwrócić uwagę na przepływ powietrza, ponieważ odczuwane przez człowieka wewnątrz pomieszczenia zimno jest często wynikiem wysokich prędkości powietrza tzw. przeciągów.
Funkcje systemu wentylacji okiennej FLS
Często zdarza się, że otwieramy okna w celu przewietrzania pomieszczenia i wtedy wychodzimy na dłuży czas. Zimą w takich sytuacjach ponosimy większe koszty ogrzewania. Stosując FLS kontrolujemy wentylację. Pomieszczenie przewietrzane jest tak długo, jak to jest niezbędne - mniej w zimie, więcej latem. Jeżeli za oknem pada deszcz, wieje silny wiatr lub jest niska temperatura okno zamyka się automatycznie i jest zaryglowane tak jak ma to miejsce przy zamknięciu ręcznym. Świetliki i wszystkie inne niedostępne lub trudno dostępne okna mogą być łatwo obsługiwane z odległości poprzez pilota.
Układ FLS umożliwia normalną eksploatację okna, tzn mycie, otwieranie. Sterować trybem pracy można za pomocą pilota, ręcznie lub poprzez komputer PC (możliwość programowania). System może również współpracować z sieciami LON lub EIB, jego funkcjonalność podnosi sterowanie tzw. wymuszone, polegające na otrzymywaniu sygnałów „zamknij", „otwórz" z różnego rodzaju czujników np. wilgotności lub dymu.
Do montażu systemu FLS należy wybrać okna zamontowane w budynku, w miejscu możliwie małego hałasu zewnętrznego. Jakość wentylacji zależy od jakości powietrza zewnętrznego. Skuteczność wentylacji w tego rodzaju systemie zależy głównie od warunków zewnętrznych. Nie jest zbyt efektywny podczas gorących i wilgotnych miesięcy letnich.
Zalety wentylacji okiennej
• Dostarcza chłodne powietrze bez używania systemu wentylacji mechanicznej.
• Zapewnia wentylację bez wentylatorów (eliminuje hałas wentylatorów i silników).
• Redukuje koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.
• Uważnie zaprojektowana zmniejsza zużycie energii.
Wojciech Orzyłowski
BELIMO Siłowniki S.A.
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Szukając rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych elementów budowlanych w celu uzyskania jak największych oszczędności energii pozyskiwanej przez człowieka metodami tradycyjnymi, nie można pominąć przeszkleń zewnętrznych, które jeszcze do niedawna były najsłabszym elementem w energetycznym budynku.
Utrata energii przez okna dochodziła nawet do 40%. Mimo, iż w tej dziedzinie osiągnięto bardzo duży postęp - od szklenia pojedynczego o wartości U ≈ 6 W/m2K do wielowarstwowego z użyciem szkła termicznego o wartości U ≈ 1,1 W/m2K (dla układu jednokomorowego) i U ≈ 0,7 W/m2K (dla układu dwukomorowego), to w dalszym ciągu szuka się sposobów aby wartość ta była jeszcze mniejsza i dążyła do wymogów, jakie stawia się litej przegrodzie, a mianowicie: dla ściany jednowarstwowej Umax=0,5 W/m2K a dla warstwowej Umax=0,3 W/m2K. W zasadzie istnieją rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne, gdzie uzyskuje się wartości współczynnika przenikania ciepła do nich zbliżone, jednak nie są to rozwiązania charakteryzujące się niskim kosztem, a właśnie ten aspekt jest najważniejszy dla typowego użytkownika.
Wprowadzenie
Mając na uwadze czynniki wpływające na kształtowanie się współczynnika przenikania ciepła układów warstwowych przeszkleń - szyb zespolonych, należałoby tu wymienić:
• ilość tafli szklanych w układzie;
• rodzaj i grubość użytego szkła;
• szerokość przestrzeni międzyszybowej;
• rodzaj gazu wypełniającego przestrzeń międzyszybową;
• sposoby uszczelniania układu i materiały do tego używane, rodzaj absorbentu wilgoci, rozwiązania materiałowe i konstrukcyjne profili okiennych, itp..
Analizując powyższe czynniki wykonano obliczenia według normy PN-EN 673:1999 ukazujące ich wpływ na kształtowanie się współczynnika przenikania ciepła „U". W obliczeniach nie uwzględniono głębokości osadzenia szyby w profilu okiennym oraz rodzaju materiału z jakiego został on wykonany. Jednak już dziś wiadomo, że sposób obliczania współczynnika przenikania ciepła „U" dla szyb zespolonych ulega modyfikacji, a to za sprawą wprowadzenia do niemieckiej normy DIN V 4108 wpływu ramki dystansowej oraz masy uszczelniającej. Okazuje się, że przy tak wysoko rozwiniętej technologii wytwarzania szyb o właściwościach termicznych, przy ich tradycyjnym łączeniu, stosując ramki aluminiowe czy też ze stali nierdzewnej, powstaje wyraźnie zauważalny liniowy mostek termiczny. Efekt ten pokazuje fot. 1.
Fot. 1. Fotografie wykonane kamerą termowizyjną przez ramkę aluminiową oraz z syntezy włókien szklanych [4] kolor żółty i zielony - przewodnictwo cieplne ograniczone=ciepło kolor niebieski i fioletowy - duże przewodnictwo cieplne=zimno
Do obliczeń przyjęto następujące warianty szyb zespolonych:
I wariant - szyba zespolona składająca się z 4 mm szkła zwykłego i zmiennej przestrzeni międzyszybowej, którą wypełniano kolejno powietrzem, argonem i kryptonem (przyjęto dane dla temperatury gazu 10oC);
II wariant - wielkości użyte w obliczeniach pozostają jak w wariancie I, zmienia się grubość szkła i wynosi 6 mm;
III wariant - wielkości użyte w obliczeniach pozostają jak w wariancie I z tym, że na powierzchni drugiej (rys. 1) naniesiona jest powłoka niskoemisyjna o wartości współczynnika emisyjności „e" wynoszącej 0,04 i 0,18;
IV wariant - wielkości użyte w obliczeniach pozostają jak w wariancie III, zmienia się grubość szkła i wynosi 6 mm.
Rys. 1. Schemat z szybą zespoloną jednokomorową
Podsumowanie wariantu I
Współczynnik przenikania ciepła dla szyby zespolonej ze szkła zwykłeg w zależności od zastosowanej przestrzeni stawiono na rysunku 2.
Rys. 2. Współczynnik przenikania ciepła U w zależności od szerokości przestrzeni gazowej s dla szyby zespolonej 4/s/4 (szkło zwykłe)
Z wykresu tego wynika, że obniżenie współczynnika przenikania ciepła można uzyskać przez zwiększanie przestrzeni międzyszybowej - im ta przestrzeń jest mniejsza tym wartość „U" staje się coraz bardziej niekorzystna. Krzywe odzwierciedlające wielkości „U" dla poszczególnych gazów mają podobny charakter - maleją w sposób jednostajny. Do szerokości osiągającej 12 mm (w przypadku kryptonu nawet do 9 mm) pomiędzy taflami szkła, wartość „U" osiąga coraz lepsze właściwości termiczne, krzywe osiągają mniejsze parametry współczynnika. Ale nie tylko wielkość owej komory ma wpływ na kształtowanie się współczynnika przenikania ciepła.
Jedną z głównych przyczyn obniżających jego wartość jest rodzaj wypełnienia. Kiedy w obliczeniach uwzględniono powietrze - jako produkt (składnik) wypełniający komorę, wartość „U" wyniosła 2,94 W/(m2K), podczas gdy przy zastosowaniu argonu współczynnik ten zmniejszył się do 2,79 W/(m2K). Jednak najlepszą wartość jaką uzyskano dla współczynnika „U" jest 2,68 W/(m2K), a to za przyczyną kolejnego medium - kryptonu.
Podsumowanie wariantu II
Uzyskane wyniki obliczeń dla wariantu II przedstawiono w postaci graficznej na rysunku 3.
Rys. 3. Współczynnik przenikania ciepła U w zależności od szerokości przestrzeni gazowej s dla szyby zespolonej 6/s/6 (szkło zwykłe)
Z poniższego wykresu wynika, że zwiększanie szerokości przestrzeni międzyszybowej od pewnego momentu nie ma już tak istotnego wpływu na polepszenie współczynnika przenikania ciepła. Wartości „U" maleją, ale już od 15 mm -16 mm (dla powietrza i argonu) krzywe biegną niemalże równolegle z osią poziomą i dalsze zwiększenie tej szerokości nie ma uzasadnienia. Jedynie może doprowadzić to do zwiększenia ciężaru szyby zespolonej.
Znaczną poprawę izolacyjności cieplnej uzyskano natomiast poprzez wypełnienie komory innym, cięższym gazem. Przy zastosowaniu powietrza, którego gęstość wynosi 1,232 kg/m3, „U" przyjmuje wartość 2,77 W/(m2K), a już przy wprowadzeniu argonu o gęstości równej 1,699 kg/m3 współczynnik „U" maleje do wartości 2,67 W/(m2K). Najlepsze właściwości wykazuje jednak krypton o gęstości równej 3,560 kg/m3, którego „U" wynosi 2,64 W/(m2K).
Jednakże wypełnienie komory kryptonem ma swoje uzasadnienie do pewnej przestrzeni, wynoszącej maksymalnie 11 mm - 12 mm. Od tego momentu krzywa charakteryzująca kształtowanie się współczynnika „U" stabilizuje się, nie ma już tak wielkiej różnicy jak w pierwszej fazie wykresu, krzywa ta biegnie praktycznie równolegle do osi poziomej.
W wariantach III i IV zastosowano szkło z powłoką niskoemisyjną na pozycji 2 - rys. 1.
Charakterystyka powłok niskoemisyjnych
Powłoki niskoemisyjne korygują niekorzystne właściwości szkła. Latem, znacznie ograniczają nagrzanie pomieszczeń związane z bezpośrednim dostępem promieni słonecznych. Zimą, zapewniają korzystne nasłonecznienie wnętrza i bardzo dobrą izolację termiczną. Wiosną i jesienią, pozwalają na korzystanie w pełni ze światła słonecznego, zapewniając przy tym ograniczenie dostępu bezpośrednich promieni słonecznych. Powłoki te umieszcza się w zależności od funkcji, jakie mają pełnić:
• na zewnątrz szyby - w przypadku budynków, biurowców narażonych na nadmierne działanie promieni słonecznych, które będą odbijane,
• wewnątrz na pozycji 2 - 3 (rys. 1) w celu uzyskania efektu termicznego.
Powłoki zewnętrzne ze względu na bezpośredni kontakt z otoczeniem, są niszczone przez środowisko i w ten sposób znacznie szybciej tracą swoje właściwości. Powłokami zewnętrznymi mogą być powłoki „twarde", otrzymywane metodą pyrolityczną, z uwagi na lepsze właściwości mechaniczne. W wariantach III i IV zaprezentowano jak kształtuje się współczynnik przenikania ciepła „U" w szybach zespolonych w zależności od przyjętej wartości współczynnika emisyjności „e" w powłoce „twardej" i „miękkiej", naniesionej wewnątrz przestrzeni międzyszybowej na pozycji 2 - rys. 1.
Współczynnik emisyjności e=0,04
Na bezbarwne szkło float, w procesie próżniowej pulwery-zacji katodowej (wyrywanie cząstek przez pole elektromagnetyczne z metalicznych katod), nakładana jest powłoka z metali szlachetnych, najbardziej odpornych na działanie czynników atmosferycznych, do których zalicza się min. srebro oraz złoto. Obecnie na rynku powłoki wykonywane są ze srebra, dzięki któremu uzyskuje się szkła o naturalnej barwie i wysokiej przepuszczalności światła. Wcześniej do produkcji używano również złota i miedzi (metalu ciężkiego), ale ze względu na zabarwienie (od żółtego po kolor szary), jakie uzyskiwano po ich zastosowaniu są coraz rzadziej stosowane.
Współczynnik emisyjności e=0,18
Szkło niskoemisyjne o e=0,18 uzyskiwane jest poprzez nakładanie (pyroliza) tlenków metali na szkło bezbarwne. Powłoka jest całkowicie połączona z powierzchnią szkła, co nadaje jej doskonałą odporność. Szkło z powłoką naniesioną metodą chemiczną może być przenoszone, magazynowane, przetwarzane i stosowane bez konieczności podejmowania szczególnych środków ostrożności.
Podsumowanie wariantu III
W zależności od przyjętej przestrzeni międzyszybowej (s) oraz zastosowanej metody nanoszenia powłoki niskoemisyj-nej współczynnik „U" przyjął następujące wartości, które przedstawiono na rysunku 4.
Rys. 4. Współczynnik przenikania ciepła „U" w zależności od szerokości przestrzeni gazowej (s) oraz współczynnika emisyjności „e" dla szyby zespolonej 4/s/4 (szkło niskoemisyjne); a) dla e=0,04 a przykład b) dla e=0,18
Dla współczynników emisyjności „e" równych 0,04 i 0,18, współczynnik przenikania ciepła „U" w szkle niskoemisyjnym 4/s/4 przyjmuje wartości przedstawione na rysunku 5.
Rys. 5. Podsumowanie wariantu III dla wybranych współczynników emisyjności szyby zespolonej 4/s/4 (szkło niskoemisyjne)
Z wykresu tego wynika, że szkło o niskiej emisyjności, pozwala na uzyskanie doskonałych własności izolacji termicznej. Obecność powłoki pyrolitycznej o emisyjności e=0,18 pozwala na znaczne ograniczenie naturalnej utraty ciepła. Najniższą wartość, jaką można odczytać z wykresu dla powłoki „twardej" jest U=1,3 W/(m2K) uzyskane poprzez wypełnienie komory międzyszybowej kryptonem. Natomiast w przypadku powłoki magnetronowej, której emisyjność wynosi zaledwie e=0,04, wielkość „U" z zastosowanym kryptonem spada poniżej jedności i wynosi 0,88 W/(m2K).
Podsumowanie wariantu IV
W zależności od przyjętej przestrzeni międzyszybowej (s) oraz zastosowanego współczynnika emisyjności „e", współczynnik „U" przyjął wartości, które przedstawiono na rysunku 6. a)
Rys. 6. Współczynnik przenikania ciepła „U" w zależności od szerokości przestrzeni gazowej (s) oraz współczynnika emisyjności „e" dla szyby zespolonej 6/s/6 (szkło niskoemisyjne); a) e=0,04, b) e=0,18
Dla wybranych wariantów szkła niskoemisyjnego 4/s/4 i 6/s/16 oraz współczynników emisyjności „e" równych 0,04 i 0,18, współczynnik przenikania ciepła „U" przyjmuje wartości przedstawione na rysunku 7.
Rys. 7. Podsumowanie wariantu III i IV dla wybranych współczynników emisyjności szyby zespolonej 4/s/4 i 6/s/6 (szkło niskoemisyjne); a) e=0,04, b) e=0,18
W przypadku szkła z powłokami niskoemisyjnymi wprowadzanie większej grubość szkła oraz zwiększenie przestrzeni międzyszybowej nie spowodowało znacznej poprawy współczynnika „U", jak to miało miejsce przy użyciu szkła zwykłego.
Ze względu na możliwość wystąpienia ruchów konwekcyjnych w szybie zespolonej, pogarszających izolacyjność cieplną maksymalna grubość przestrzeni międzyszybowej nie powinna przekraczać 20 mm w przypadku powietrza, 17 mm w przypadku argonu i 12 mm w przypadku kryptonu.
W szkle niskoemisyjnym, wypełnionym kryptonem powinno się przyjmować maksymalną szerokość komory gazowej 12 mm, a ponieważ grubość szkła również nie ma wyraźnego wpływu na polepszenie współczynnika „U", tak więc po co zwiększać ciężar?
W przypadku powietrza, jak wynika z wykresu, odmienne kształtowanie się „U" przy zestawieniu wariantu III i IV zauważalne jest zarówno dla e=0,04 jak i dla e=0,18. Dla e=0,18 różnice widoczne są jedynie do szerokości przestrzeni międzyszybowej wynoszącej 15 mm.
Dla e=0,04 przestrzeń, dla której można to jeszcze zaobserwować, wynosi maksymalnie 12 mm. Podobnie dzieje się w przypadku argonu, tu jednak przestrzeń międzyszybowa jest jeszcze mniejsza, dla której widoczne są zmiany i wynosi odpowiednio dla e=0,18 maksymalnie 12 mm, a dla e=0,04 maksymalnie 8 mm.
Podsumowanie obliczeń
Zestawienie powyższych wyliczeń w kontekście kształtowania się współczynnika przenikania ciepła „U" dla przyjętych wariantów szyb zespolonych przedstawiono na rysunku 8.
Rys. 8. Podsumowanie wariantów od I-IV dla szkła zwykłego i niskoemisyjnego
Obecnie najczęściej produkowanymi szybami zespolonymi są szyby o grubości 4 mm i 6 mm oraz przestrzeni międzyszybowej wynoszącej odpowiednio 12 mm i 16 mm. W tabeli 1 przedstawiono jak kształtuje się współczynnik przenikania ciepła dla tych standardowych szyb zespolonych.
W szybach zespolonych szkło z powłoką niskoemisyjną posiada doskonały współczynnik przenikania ciepła. Pozwala on na znaczną poprawę izolacji termicznej przeszklonych powierzchni zarówno w budynkach mieszkalnych jak i przemysłowych. Utrata ciepła przez szyby zespolone ze szkłem niskoemisyjnym zmniejsza się o 70 % w stosunku do szkła pojedynczego („U" takiego szkła wynosi 5,8 W/(m2K)), a 40 % w stosunku do standartowych szyb zespolonych wykonanych ze szkła zwykłego, co znacznie obniża koszty ogrzewania.
Podsumowanie
Szkło jest materiałem budowlanym coraz bardziej docenianym w budownictwie. Jest nieskazitelnie czyste i neutralne, którego możliwości zastosowania ciągle rosną. Szkło XXI wieku spełnia nie tylko funkcję wprowadzania do pomieszczeń światła naturalnego, ale przede wszystkim pozwala oszczędzać energię i znacząco obniżyć jej zużycie w budynkach.
Zastosowanie szyb zespolonych z powłokami niskoemisyjnymi pozwala na osiągnięcie wartości współczynnika przenikania ciepła „U" mniejszego od 2,0 W/(m2K). To nie jest jednak ostateczna wartość tego współczynnika, jaką stosuje się w oszkleniach. Współczynnik ten można zmniejszyć do wielkości 1,3 W/(m2K) wprowadzając do komory międzyszybowej argon. Jeszcze niższe wartości współczynnika można osiągnąć stosując krypton. Standardem w Europie Zachodniej i coraz częściej w Polsce są szyby zespolone o U=1,1 W/(m2K). Graniczna wartość współczynnika przenikania ciepła „U" możliwa obecnie do uzyskania, to U=0,4 W/(m2K).
Dalsze obniżenie wartości współczynnika powszechnie dostępnych szyb zespolonych jest obecnie utrudnione ze względu na bardzo wysoką cenę gazów szlachetnych, wykorzystywanych jako wypełnienie przestrzeni między taflami szkła. Najczęściej wykorzystywanym gazem w komorach międzyszybowych jest argon, który jest około 220 razy tańszy niż krypton. Gazem o najniższym przewodnictwie cieplnym wykorzystywanym w szybach zespolonych jest jednakże ksenon. Ze względu na jego wysoką cenę - wartość jego jest około 1700 razy większa od argonu - jest on stosowany sporadycznie
Teresa Rucińska
Politechnika Szczecińska
Literatura
[1] Stefańczyk B.: Różne odmiany szkła płaskiego. „Okno" Nr 4/2003
[2] PN-EN 673 Szkło w budownictwie. Określenie współczynnika przenikania ciepła U. Metoda obliczeń.
[3] PN-EN 12898:2004 Szkło w budownictwie. Określenie emisyjności.
Tabela 1. Zestawienie obliczeń współczynnika przenikania ciepła „U" na przykładzie wybranych rozwiązań
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Nowoczesne elewacje szklane są jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin budownictwa. Na targach Glastec 2004 w Düsseldorfie, tradycyjnej imprezie handlowo-wystawienniczej towarzyszył przegląd informacyjny Glass Technology Show, w czasie którego zaprezentowano wiele nowatorskich rozwiązań technicznych. Niektóre z nich mogą świadczyć o zmianie zainteresowań i odwróceniu trendów w projektowaniu elewacji szklanych.
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Myślenie o szklarni jako strukturze użytkowanej sezonowo staje się nieaktualne. Udoskonalone rozwiązania technologiczno-konstrukcyjne powłok szklanych pozwalają na tworzenie przestrzeni szklarniowej w pełni użytkowanej przez cały rok. Włączenie tych przestrzeni do programu funkcjonalno-użytkowego budynku pociąga za sobą zwiększone możliwości wzbogacania i uatrakcyjniania rozwiązań architektonicznych. Ma też znaczny udział w tworzeniu przyjaznego i komfortowego człowiekowi środowiska wewnętrznego.
Obserwuje się znaczną i nadal rosnącą rolę przestrzeni szklarniowych w kształtowaniu współczesnej architektury, zwłaszcza architektury nurtu ekologiczno-tech-nologicznego ,,eco-tech". Szerokie spektrum możliwości i rozwiązań projektowych uwidacznia się głównie w realizacjach i projektach budynków niemieszkalnych, w tym współczesnych budynków miejsca pracy - biurowych i przemysłowych.
Analiza aspektu użytkowego przestrzeni wewnętrznej, w tym także przestrzeni szklarniowych, sprowadza się do dwóch podstawowych zagadnień. Przyjmując typologię cech architektury wg Rogera Scrutona1 i odnosząc ją do cech użytkowych, po pierwsze należy przyjrzeć się tzw. funkcji użytkowej tej przestrzeni, jaką pełni w budynku. Innymi słowy omawiany aspekt można scharakteryzować w oparciu o przeznaczenie funkcjonalne przestrzeni szklarniowej, jako składnika programu funkcjonalno-użytkowego budynku.
Drugim istotnym kryterium analizy jest zagadnienie dotyczące cech użytkowych przestrzeni szklarniowej w kontekście jej roli, jaką odgrywa w kształtowaniu środowiska mikroklimatycznego, akustycznego i świetlnego, a więc kształtowaniu niematerialnego środowiska wewnętrznego.
Należy tu podkreślić, że obydwa zagadnienia wzajemnie się przenikają, tworząc system interakcji, a przyjęty za R.Scruto-nem podział służy jedynie usystematyzowanej analizie omawianego aspektu.
Ze względu na obszerność i złożoność tematyki, zagadnienia użytkowe przestrzeni szklarniowych dotyczące wpływu na środowisko niematerialne wnętrza zostanie omówione w następnym artykule. Poniżej zaś, uwaga skoncentrowana została wokół funkcji użytkowej przestrzeni szklarniowej.
Przestrzeń szklarniowa o charakterze strefy publicznej/półpublicznej budynku
We współczesnych budynkach zawierających miejsca pracy, występuje na ogół znaczne zapotrzebowanie na tworzenie wewnętrznych przestrzeni otwartych o charakterze publicznym lub półpublicznym. Zgodnie z tendencją do humanizacji miejsca pracy, wydziela się tzw. strefy interpersonalne, które mają służyć, jako miejsce kontaktów pomiędzy pracownikami różnych działów (tzw. strefa półpubliczna) lub też i osób z zewnątrz (strefa publiczna).
Rolę tę przejmują na ogół struktury szklarniowe w postaci przeszklonych atriów, pasaży wewnętrznych i zewnętrznych, różnorodnych form ogrodów zimowych w układzie penetracyjnym lub przylegającym względem bryły budynku.
W zależności od przyjętej koncepcji projektowej, przestrzeń szklarniowa w roli strefy publicznej/półpublicznej może być przeznaczona m.in. na reprezentacyjną strefę wejściową, strefę komunikacyjną z usługami handlowymi, holem wejściowym, elementami informacji, stanowiskami obsługi klienta, punktami gastronomicznymi oraz strefę rekreacji, wypoczynku, promocji i wystaw.
W budynkach biurowo-przemysłowych przestrzeń szklarniowa występuje często w postaci wewnętrznego przeszklonego pasażu - wewnętrznej uliczki rozdzielającej strefę produkcyjną od strefy biurowo-administracyjnej lub laboratoryjnej.
Przykładowo, układ taki występuje w budynku biurowo-przemysłowym firmy „Sur-Tec" w miejscowości Zwingenberg niedaleko Darmstadt (Niemcy, arch. Atelier fur Architektur und Stadtebau) [fot. 1].
Obiekt charakteryzuje się bardzo klarownym, pasmowym układem czterech stref funkcjonalno-użytkowych, które stanowione są kolejno przez: przestrzeń biurową, przeszklony pasaż wewnętrzny jako otwartą strefę półpubliczną halę produkcyjną z laboratoriami oraz magazyn wysokiego składowania. Pasaż rozdziela część produkcyjno-laboratoryjną od części biurowej, która tworzy strefę zewnętrzną wysunięta w kierunku wschodnim.
Pasaż o wysokości trzech kondygnacji biurowych stanowi jednocześnie jed-noprzestrzenną strefę wejściową, reprezentacyjną komunikacyjno-informacyjną a także miejsce spotkań, odpoczynku i rekreacji personelu.
Wejście znajduje się w bocznej, południowej ścianie przeszklonego pasażu.
Tuż po wejściu do budynku uderza bogactwo zieleni, która sprawia, że przestrzeń wewnętrzna kojarzy się bardziej z ogrodem botanicznym, niż zakładem przemysłowym.
Komunikację łączącą blok biurowy z laboratoryjno-produkcyjnym stanowią drewniane pochylnie, podesty i schody zatopione w zieleni. Podesty o zróżnicowanej szerokości służą nie tylko poruszaniu się, ale i spotkaniom, wymianie spostrzeżeń wśród kadry pracowniczej. Na parterze pasaż wewnętrzny rozszerza się tak, że tworzy fragment elewacji dłuższego boku budynku. Wytworzono w ten sposób przestrzeń przeznaczoną na spotkania formalne (np. konferencyjne) i nieformalne (odpoczynek i rekreację). W lecie, poprzez otwarcie paneli szklanych, następuje zintegrowanie tej strefy z otoczeniem. Nieopodal zaprojektowano sztuczny zbiornik wodny (w trakcie budowy) w otoczeniu gęstej zieleni. Dodajmy, że budynek „Sur-Tec" jest laureatem prestiżowej nagrody „Um-weltpreis 2002" za najlepszy obiekt środowiskowy w Niemczech w roku 2002.
Podobny, lecz bardziej rozbudowany program funkcjonalno-użytkowy charakteryzuje pasaż budynku biurowo-produk-cyjnego w Ettlingen, nieopodal Karlsruhe (Niemcy, arch. Tobias Wulf, Alexander Wohl) [fot. 2].
Większa powierzchnia użytkowa pasażu pozwoliła na zaprojektowanie wewnętrznego zbiornika wodnego, który dodatkowo uatrakcyjnił wnętrze. Wprowadzono ponadto w pasażu usługi gastronomiczne w postaci kawiarenki, a także przystosowano jego przestrzeń do organizowania wystaw, promocji i innych pokazów. W odróżnieniu do budynku „Sur-Tec", powierzchnia „pod szkłem" stanowi ogólnodostępną- publiczną-strefę.
W obydwu budynkach przeszklony pasaż widoczny jest ze stanowisk pracy, dzięki wprowadzaniu w przyległych doń ścianach znacznej powierzchni przeszklenia. Ma to znaczenie nie tylko z punktu widzenia oświetlenia światłem naturalnym, ale także ze względu na łagodzenie napięć neuropsychicznych wśród pracowników.
Zapewnienie kontaktu wzrokowego z otoczeniem jest jednym z istotniejszych aspektów kształtowania zhu-manizowanego miejsca pracy. Zgodnie ze wspomnianą tendencją, akcentuje się powiązanie funkcjonalne przestrzeni z otoczeniem, zwłaszcza, o ile to możliwe, otoczeniem zewnętrznym. Rzecz jasna, w tym kontekście, najsilniejsze więzy występują wówczas, gdy przestrzeń szklarniowa tworzy strefę obrzeżną budynku, tj. jej ściany stanowią elewację budynku.
Interesującym przykładem jest tu budynek biurowo-laboratoryjny „Rheinelbe Science Park" w Gelsenkirchen (Niemcy, arch. Uwe Kiessler) [fot.3 - zob. też ŚSz 12/04].
Olbrzymia przestrzeń szklarniowa ograniczona 300 metrową przeszkloną ścianą stanowi pasaż zewnętrzny, nazwany arkadą słoneczną. Tworzy strefę przejściową pomiędzy wnętrzem a otoczeniem. Znaczna przejrzystość przeszklonej bryły (zwłaszcza w nocy przy sztucznym oświetleniu wnętrza) powoduje złagodzenie sztywno określonych granic podziału przestrzeni na przestrzeń wewnętrzną i zewnętrzną. Latem, przez otwarcie dolnych paneli szklenia, arkada zostaje zintegrowana z otoczeniem, tym samym symbolicznie podkreślając związek budynku z kontekstem miejsca, w myśl współczesnych dążeń proekologicznych.
Przyległy sztuczny zbiornik tworzy wraz z przeszklonym pasażem strefę rekreacji i wypoczynku, dostępną zarówno dla personelu, jak i odwiedzających budynek. Budynek staje się w ten sposób „żywym" składnikiem tkanki urbanistycznej, strukturą użytkowaną przez ogół mieszkańców miasta. Pasaż, jako strefa komunikacji z wejściami po obydwu przeciwległych końcach, tworzy w założeniu wraz z kawiarenką formę ogólnodostępnej uliczki-traktu, którym można się przemieszczać z jednego końca działki na drugi. Funkcjonuje wreszcie jako strefa informacji o budynku i zagadnieniach proekologicznych oraz miejsce wystaw, promocji i różnorodnych pokazów.
Przestrzeń szklarniowa jako miejsce pracy
Znacznie rzadziej przestrzeń szklarniowa służy jako miejsce pracy. Może jednak właśnie dlatego przykłady takiego wykorzystania jawią się często jako interesujące i nietuzinkowe rozwiązania architektoniczne. Jednym z ciekawszych jest całkowicie przeszklony budynek laboratorium i warsztatów „Unesco" w miejscowości Vesima k.Genui (Włochy, arch. Renzo Piano) [fot. 4 - zob. też ŚSz 12/04].
Przestrzeń wewnętrzną - biura, laboratoria i prototypownie - zaprojektowano tak, by pracownik nie odczuwał faktu, że znajduje się w pomieszczeniu zamkniętym. W każdym niemal miejscu pracy ma zapewniony kontakt wzrokowy z otaczającą budynek przyrodą.
Zieleń przenika do wnętrza, zacierając jeszcze silniej podział na część zewnętrzną i wewnętrzną. Ma to związek z programem funkcjonalnym, który w celach badawczych wymaga zarówno wprowadzenia zieleni do wnętrza, jak i pozostawienia jej na zewnętrznych tarasach budynku.
Tradycyjne pojmowanie przestrzeni uległo transformacji. Czuje się echo założeń F.L. Wrighta, Le Corbusiera i Miesa van der Rohe, mówiących nie o jej ograniczeniu i skończono-ści, lecz raczej o przepływie.
„Unesco" Laboratory&Wor-kshop, skoncentrowane na działalności o charakterze innowacyjnym i wynalazczym, zatrudnia wysoce wykwalifikowanych pracowników. W ich skład wchodzą architekci oraz inżynierowie i naukowcy związani m. in. z biotechnologią.
Wszyscy tworzą jeden zespół, a każda jednostka na odpowiednim poziomie wchodzi w skład całego systemu. Nie istnieje zatem hierarchiczny sposób zarządzania, który zastąpiony jest tu systemem sieciowym. Wymiana myśli i informacji ma zatem charakter szeregowy.
Powyższa organizacja i charakter pracy znajdują swe odzwierciedlenie w architekturze. Nie istnieją tu tradycyjne, silnie zaakcentowane podziały przestrzenne na część produkcyjną, badawczą, magazynową, biurowo-administracyjną, socjalną i in. Każdy z pięciu segmentów charakteryzuje się otwartością planu. Pracownicy bezproblemowo mogą porozumiewać się ze sobą, nie doznając poczucia alienacji. Porządkujący podział funkcji osiągnięto tu dzięki schodkowemu przekrojowi budynku. Każdy zatem segment mieści inne funkcje, które przy tradycyjnym, poziomym układzie musiałyby zostać rozdzielone. Tu natomiast, choć znajdują się na różnych poziomach, są sprzęgnięte ze sobą w jedną całość. Wizualną funkcję integrującą pełni pochyły szklany dach, wspólny dla wszystkich segmentów. Pracownicy mogą przedostawać się na inne poziomy za pomocą schodów, umieszczonych wewnątrz obiektu i tworzących poprzeczny, względem tarasów, pas komunikacyjny.
Intelektualny charakter pracy może powodować poważne obciążenia neuropsy-chiczne wśród pracowników. Piękny widok na Zatokę Genueńską i otaczający krajobraz pełni w tym przypadku rolę skutecznego remedium. Otwarta przestrzeń szklarniowa jest też ważnym generatorem wymiany myśli wśród pracowników, co stanowi istotny czynnik funkcjonowania obiektu, kolokwialnie nazywanego „wylęgarnią pomysłów" (ang. „th/nk-tank').
Przestrzeń szklarniowa o uzupełniającej funkcji użytkowej
Analizę funkcji użytkowej struktur szklarniowych wypada zakończyć, wspominając o roli, jaką odgrywają w tym względzie podwójne elewacje szklane i przeszklone kominy słoneczne. Choć przynależność tych rozwiązań do struktur szklarniowych może budzić wątpliwości, to rozwiązania te są im pokrewne, stanowiąc ich transformację przestrzenną (np. podwójne elewacje traktuje się często jako „spłaszczoną" formę szklarni w układzie przylegającym do budynku, a niektóre wewnętrzne kominy słoneczne uważa się za wydłużoną wertykalnie odmianę przeszklonych atriów lub szklarni).
Fakt ten z kolei wpływa na odmienne przeznaczenie funkcjonalne przestrzeni wewnętrznej tych rozwiązań w stosunku do uprzednio omówionych struktur szklarniowych. Przeznaczenie to można ogólnie określić jako uzupełniające program funkcjonalno-użytkowy budynku.
Przestrzeń międzywarstwowa w podwójnych elewacjach szklanych pełni na ogół rolę technologiczną, nie powodując zwiększenia powierzchni użytkowej budynku. Odległość między dwiema warstwami szklenia wynosi w takich rozwiązaniach od ok. 20 cm do 90 cm2.
Wśród tego typu rozwiązań można wyróżnić takie, których przestrzeń między-warstwowa (dostosowana do wymiarów człowieka), przeznaczona jest na tymczasowe przebywanie ludzi. Odnosi się to do elewacji z zastosowaniem pomostów technologicznych w przestrzeni międzywar-stwowej, umożliwiających dostęp do niej w celu konserwacji lub napraw systemu elewacyjnego. Pomosty te mogą być jednocześnie elementami ochrony przeciwsłonecznej.
Mimo zdecydowanej przewagi podwójnych elewacji szklanych o funkcji technologicznej, obserwuje się rosnącą tendencję do wprowadzania rozwiązań, w których przestrzeń międzywarstwowa zostaje włączona do programu funkcjonalno-użyt-kowego budynku i może być wykorzystywana przez cały rok. Dotyczy to rozwiązań, w których odległość pomiędzy zewnętrzną warstwą szklenia, a warstwą wewnętrzną wynosi ok. 100-150 cm i pozwala na swobodne przebywanie ludzi w przestrzeni ograniczonej tymi warstwami. Przestrzeń taka występuje na ogół jako strefa komunikacji poziomej, w postaci zewnętrznego korytarza lub też jako strefa odpoczynku i rekreacji, służąc, np. jako nieformalne miejsce spotkań kadry pracowniczej.
Rozwiązanie takie wprowadzono w budynku biurowym „Siblik" w Wiedniu (arch. Johann Brennig) [fot. 5].
Budynek posiada podwójną elewację szklaną od strony południowej. Wewnętrzną warstwę szklenia tworzą okna biur wraz z drzwiami balkonowymi. Drzwi balkonowe umożliwiają pracownikom biurowym dostęp do przestrzeni międzywarstwowej. Przestrzeń ta ma szerokość 1,2 m i stanowi poziomy trakt komunikacyjny, łączący ze sobą poszczególne pomieszczenia biurowe. Pracownicy poszczególnych jednostek biurowych mogą ją wykorzystywać, jako miejsce tymczasowych spotkań.
Mimo zwiększenia powierzchni użytkowej za sprawą podwójnej elewacji szklanej budynku, należy zwrócić uwagę na fakt, że połączenie przestrzeni międzywarstwowej z pomieszczeniami biurowymi spowodowało konieczność wprowadzenia drzwi balkonowych, które w pewnym stopniu ograniczają swobodę aranżacji wnętrza, a zatem zmniejszają walory użytkowe przestrzeni wewnętrznej.
Inny jest udział kominów słonecznych w kształtowaniu powierzchni użytkowej.
Charakterystyka formalno-przestrzen-na kominów słonecznych powoduje na ogół ograniczenie w wykorzystaniu przestrzeni do stałego przebywania ludzi i tym samym w zwiększeniu powierzchni użytkowej budynku.
Kominy słoneczne tworzą zazwyczaj przestrzeń o charakterze technologicznym, dostosowaną do optymalnego wykorzystania energii słonecznej.
Zwiększenie powierzchni użytkowej budynku może jednak nastąpić poprzez zastosowanie rozwiązań, mieszczących funkcje związane m.in. z pionową komunikacją wewnętrzną budynku. Przykładowo, kominy słoneczne mogą występować w postaci klatek schodowych, umożliwia-
jąc naturalną wentylację wyporową i stanowiąc jednocześnie strefę komunikacji pionowej.
Interesujące i nowatorskie rozwiązanie wprowadzono w zespole budynków administracyjno-biurowych „Inland Revenue HQ" w Nottingham (Wielka Brytania, arch. Michael Hopkins&Partners) [fot. 6].
Celem projektantów było wyeliminowanie klimatyzacji mechanicznej poprzez optymalne wykorzystanie energii słonecznej. We wszystkich zewnętrznych narożnikach budynków umieszczono cylindryczne wieże, wystające poza obrys rzutu budynków, które działają jako kominy słoneczne. Wieże te charakteryzują się wertykalną formą przestrzenną i są wyższe od trójkondygna-cyjnych budynków administracyjno-biurowych. Forma przestrzenna sprzyja wzmożonej wentylacji wyporowej i wyprowadzaniu zużytego powietrza z przestrzeni biurowych na zewnątrz. Szklane luksfery, które stanowią zewnętrzna powłokę wież, pozwalają na pozyskiwanie ciepła z promieniowania słonecznego, dzięki któremu podgrzane powietrze wzmaga wentylację wyporową.
We wnętrzu każdej z wież znajduje się klatka schodowa, ze spiralnymi schodami o średnicy ok. 6 metrów. Klatki schodowe stanowią główny trzon komunikacji pionowej, który prowadzi do otwartej przestrzeni biurowej i bloków techniczno-sanitarnych z szybami windowymi. W części parteru trzony komunikacyjne łączą się bezpośrednio ze strefą wejściową. Zmniejszono w ten sposób potrzebę wprowadzenia klatek schodowych w obrębie przestrzeni biurowej, uzyskując dużą elastyczność jej kształtowania.
Podsumowanie
Struktury szklarniowe mogą odgrywać poważną rolę w uzyskiwania powierzchni użytkowych, przez włączenie ich przestrzeni w program funkcjonalno-użytkowy budynków biurowych i przemysłowych.
W szczególności za sprawą wielko-przestrzennych struktur szklarniowych, np. przeszklonych pasaży, obserwuje się wzbogacanie programu funkcjonalno--użytkowego budynku. Przestrzeń szklarniowa, rozwiązywana jako strefa publiczna lub półpubliczna powoduje, że budynki biurowe i biurowo-przemysłowe zyskują rozbudowane powierzchnie o funkcji rekreacyjno-wypoczynkowej, edukacyjnej, promocyjno-wystawienniczej, handlowej.
Powierzchnie te wykorzystywane są zazwyczaj jako element integrujący pracowników budynku, spełniając rolę tzw. strefy interpersonalnej, a więc miejsca kontaktów pomiędzy pracownikami. Tworzenie takich miejsc jest jednym z najważniejszych elementów idei kształtowania przyjaznego miejsca pracy.
Powierzchniom „pod szkłem" nadaje się też często charakter w pełni otwartej strefy publicznej, stanowiącej element integrujący personel z użytkownikami spoza budynku. W ten sposób, architektura budynku zyskuje wymiar społeczny. Obiekt staje się elementem struktury urbanistycznej, którego przestrzeń wewnętrzna pozostaje w bezpośrednich relacjach z otoczeniem.
Jednym z bardziej interesujących rozwiązań architektonicznych jest kształtowanie przestrzeni szklarniowej jako miejsca
pracy intelektualnej (biurowej, badawczej itp.). Budynek w Vesima dowodzi, że w przestrzeni tej można uzyskać znakomite warunki dla prowadzenia tego typu działalności, zarówno w sensie ergonomii jaki psychologii miejsca pracy.
W budynkach z podwójnymi elewacjami szklanymi lub z kominami słonecznymi, powierzchnia użytkowa, uzyskiwana dzięki tym rozwiązaniom, w mniejszym stopniu wzbogaca program funkcjonalno-użytkowy budynku. W przypadku podwójnych elewacji szklanych, może być przeznaczona na rekreację i wypoczynek, pełniąc rolę strefy interpersonalnej. Na ogół powierzchnie użytkowe podwójnych elewacji szklanych kształtowane są jako strefa komunikacji poziomej, a w przypadku kominów słonecznych - komunikacji pionowej. Niemniej rozwiązania te, co pokazują odpowiednio budynki „Siblik" i „Inland Revenue HQ" pozwalają na tworzenie interesującej architektury, zrywającej ze sztampą i wyznaczają nowe, niebanalne możliwości jej kształtowania.
dr inż. arch. Janusz Marchwiński
patrz też:
- Szkło termotropowe i fotochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2007 ,
- Szklenie gazochromatyczne w architekturze , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2007
- Arkada słoneczna budynku „Solar Fabrik” we Freiburgu , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 5/2007
- Interaktywne, adaptacyjne, multimedialne – elewacje przyszłości , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 4/2007
- Szklenie elektrochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2007
- i-modul Fassade – przełom w regulacji mikroklimatu budynku , Marcin Brzeziński, Świat Szkła 2/2007
- Możliwości technologiczne szkła a poszukiwanie rozwiązań proekologicznych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 2/2007
- Wielowarstwowe elewacje przeszklone a koncepcja przegrody interaktywnej , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2007
- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 1/2007
- Fasady. Rozwój i nowoczesność , Tadeusz Tarczoń, Świat Szkła 1/2007
- Kierunki rozwoju w projektowaniu elewacji przeszklonych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 12/2006
- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2006
- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2006
- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2006
- Budynek Centrum Olimpijskiego w Warszawie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2006
- Technologia fotowoltaiczna na dachach budynków - spojrzenie architektoniczne , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2006
- Kompleks biurowy RONDO-1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 5/2006
- Energetyczna rola szklenia w zewnętrznych przegrodach budowlanych, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2005
- Fasadowość architektury słonecznej - na przykładach budynków biurowych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2005
- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2005
- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2005
- Przestrzeń wewnętrzna atriów przeszklonych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 8-8/2005
- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2005
- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 4/2005
- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2005
- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 1, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 2/2005
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005
- Szczegóły
- Kategoria: Wydanie 2/2005
Okolice Dworca Centralnego i Pałacu Kultury są w ostatnim czasie najintensywniej zabudowywanym fragmentem Warszawy.
W ciągu kilku lat wyrosło tam kilka budynków wysokościowych, jednym z nich jest hotel Intercontinental.
Budynek hotelu mieści się w kwartale wyznaczonym ulicami Emilii Plater, Śliską, Sienną i Sosnową (fot. 1). Został zaprojektowany przez warszawsko-wiedeńską pracownię architektoniczną Tadeusza Spychały w 2000 r., a oddano go do użytku trzy lata później, w listopadzie 2003 r. Nadzór, nad projektem i realizacją budynku, jako inwestor zastępczy, prowadziła firma EC HARRIS. Jego powierzchnia całkowita przekracza 57 tysięcy m2, użytkowa wynosi 45,5 tysiąca m2, a wysokość sięga 170 m (bez anten: 153 m). Jest to trzeci pod względem wysokości budynek Warszawy. Mieści on 328 pokoi hotelowych, część apartamentową z 72 mieszkaniami do wynajęcia, centrum konferencyjne z salą balową, 2 restauracje, 2 bary, klub odnowy biologicznej z basenem, pomieszczenia administracyjne i podziemny garaż.
Forma budynku i rozwiązania elewacyjne
Budynek ten ma formę klasycznego wieżowca, czyli część dolną o większym obrysie, nazwaną przez projektanta częścią cokołową i zasadniczą wieżę. Obie części oparte są na planie kwadratu. Wieża ma charakterystyczne trójkątne podcięcie w dolnej partii podparte słupem, biegnące na wysokość 16 kondygnacji (od 5 do 20 kondygnacji włącznie), aż do poziomu technicznego mieszczącego się na 21 kondygnacji. To bardzo kontrowersyjny element budynku. Podyktowany został względami użytkowymi, gdyż dzięki niemu zacienienie sąsiedniej zabudowy miało zostać znacznie zminimalizowane. Mimo to protestom mieszkańców sąsiedniego bloku mieszkalnego nie było końca. Niewątpliwie stracili oni otwartość widoku z okien, a dostęp światła dziennego do mieszkań znacznie się zmniejszył. Wydaje się jednak, że to nieuniknione w tak ścisłym centrum miasta. Gdy budynek wyrastał z ziemi w stanie surowym, jako żelbetowa konstrukcja, wyglądał bardzo niezgrabnie i wy-
wołał wiele głosów krytycznych. Dopiero gdy zyskał pełną wysokość i wynikającą z niej smukłość oraz gdy pojawiły się wykończenia elewacyjne i detal architektoniczny (między innymi podkreślająca skos podcięcia żelbetowa ściana nazywana płetwą lub finem), zaprezentował się dużo korzystniej. Nadal ma swoich przeciwników, ale powoli zrasta się z krajobrazem tego miejsca. Łatwo go opisać i nazwać. Mówi się o nim „budynek na nodze".
Staranne rozwiązania elewacyjne bardzo ozdobiły budynek i zharmonizowały go z otoczeniem. Spacerując ulicą Emilii Plater uwagę zwraca to, jak bliskie jest sąsiedztwo Intercontinentalu z budowanym kilka lat wcześniej biurowcem Warszawskiego Centrum Finansowego projektu znanej, specjalizującej się w wieżowcach pracowni Kohn, Fox, Petersen. Praktycznie w każdym ujęciu widokowym oba te budynki odbierane są razem. Bardzo dobrym pomysłem było więc szukanie podobieństwa w rodzaju i kolorze okładziny ele-wacyjnej. Dzięki niemu oba wieżowce, choć różne, tworzą jednorodną całość.
Elewacje Intercontinentalu w większości zbudowane są ze szkła, choć nie widać tego na pierwszy rzut oka. Jedynie fragmenty części dolnej oraz podkreślająca skos ściana wykończone są okładzina kamienną. Kolorystyka elewacji utrzymana jest w lekko zielonkawej, mlecznej tonacji, charakterystycznej także dla sąsiedniego Warszawskiego Centrum Finansowego. Pięciokondygnacyjna część dolna, cokołowa, jest w dużym stopniu przeszklona szkłem przezroczystym, zwłaszcza od strony wejść, głównego, od Emilii Plater i bocznego od ulicy Siennej.
W części wieżowej przeważają zgrupowane w pary okna, które tworzą powtarzalny rytm, podyktowany specyfiką klasycznego układu pokoi hotelowych. Reszta
powierzchni elewacyjnych podzielona jest na pola prostokątne, odpowiadające modułom okiennym, ale wykończona jest szkłem matowym, które z daleka może przypominać obudowę aluminiową.
W przeszkleniach elewacyjnych hotelu Intercontinental nie zastosowano żadnych unikalnych, czy specjalnie wyróżniających się technicznie rozwiązań. Warto jednak się im przyjrzeć, gdyż ich zróżnicowanie i przemyślany układ, podporządkowany głównej myśli kompozycyjnej, stanowi przykład rozsądnego ekonomicznie wyboru i tworzy interesującą architektonicznie całość.
Szklenie
Głównym problemem przeszkleń Inter-continentalu, podobnie jak we wszystkich budynkach wysokich, był problem ich odporności na ogromne wartości parcia i ssania wiatru, którym podlegają ściany zewnętrzne, zwłaszcza na wyższych kondygnacjach. Wymagały więc specjalnych obliczeń co do grubości tafli i szczelności systemów profili na zaciekanie wody i niepożądane efekty akustyczne wywołane wiatrem. Wszystkie przeszklenia wykonano na profilach aluminiowych firmy Wico-na, ze szkła dostarczanego przez polską firmę Celt-Glass (obecnie Pres-Glass).
Wnętrze budynku jest klimatyzowane, w związku z tym umieszczone w wieży okna pokoi hotelowych są nieotwierane.
Dwusegmentowy moduł został zbudowany jako prefabrykat i już oszklony, przygotowany do montażu, dostarczany był na budowę (fot. 2). Jego izolacyjność akustyczna wynosi 38 dB. Specjalny rowek w profilu oddzielającym ramę okna od drewnianego parapetu zabezpiecza przed konsekwencjami ewentualnego śladowego przeciekania wody. Woda, zatrzymana w rowku nie będzie wnikała w powierzchnię drewna.
W części apartamentowej, w pokojach przylegających do skośnej ściany żelbetowej tzw. płetwy, zastosowano pojedyncze kwadratowe okna, tworzące 2 pionowe linie (fot. 5). Warto zwrócić uwagę jak ciekawy efekt uzyskano dzięki osadzeniu ich pod kątem w stosunku do ściany, zgodnie z kierunkiem podstawowej prostokątnej siatki konstrukcyjnej budynku. Ten w miarę prosty technicznie zabieg podkreślił zasadę kompozycyjną całej bryły i tworzy przyciągający uwagę detal architektoniczny.
Ciekawym i jedynym nietypowym, autorskim rozwiązaniem szklenia jest nieprzezroczysty panel ze szkła matowego obudowujący znaczną część powierzchni elewacyjnej wieży. Był modyfikowany aż do ostatniej chwili, już w trakcie trwania budowy. Składa się z warstwy ocieplenia, blachy aluminiowej i tafli szkła o gr. 8 mm mocowanej z dystansem ok. 8 cm w stosunku do powierzchni aluminium. Szkło jest zmatowione poprzez naklejenie warstwy folii. Folia nie jest pełną płaszczyzną, ale tworzy prostokątne pola, rozgraniczone wąskimi pasami przezroczystymi. Miały one wykreować efekt głębi i odsłonić trójwymiarową strukturę panelu. Efekt ten jest jednak mało widoczny, zwłaszcza z daleka. Uzyskanie go wymagałoby pewnie większego dystansu między szkłem a blachą, większych fragmentów przezroczystego szkła i zastosowania bardziej kontrastowego koloru aluminium.
Zainteresowanym tym ciekawym eksperymentem polecam dokładne obejrzenie panelu w części parterowej, w narożu budynku (fot. 6). Pomimo, że nie wydaje się on trójwymiarowy, to prostokątny rysunek matowienia tafli tworzy interesujący motyw graficzny. Ten sam motyw zastosowano na taflach szkła w zadaszeniach wejścia głównego i bocznego (fot. 3). Solidna konstrukcja ze stali nierdzewnej niesie przeszklenie znacznej powierzchni. Forma zadaszenia, choć powtarzająca stosowane często w ostatnich latach rozwiązania, efektownie podkreśla wejścia do hotelu. Jego wadą jest trudny dostęp do górnej powierzchni w celu mycia, które, niestety, jak zwykle w przypadku szklanych dachów, wymagane jest znacznie częściej niż chciałby tego odpowiedzialny za nie właściciel budynku.
Dużą ilość powierzchni przeszklonych zastosowano w strefie cokołowej budynku, na parterze i w 3 wyższych kondygnacjach, mieszczących część konferencyjną i gastronomiczną. Największe wrażenie robi fragment elewacji od strony ulicy Siennej, gdzie pustka nad holem obejmuje 3 piętra (fot. 4 i 9). Jest to wolnostojąca ściana o wysokości 4 kondygnacji. Ma klasyczną konstrukcją słupowo-ryglową, ale mocowana jest do zdwojonych okrągłych stalowych słupów, malowanych farbami pęcznijącymi tworzącymi ochronę przeciwpożarową. Charakterystyczna nierówna faktura malowania jest niestety widoczna z otwartej klatki schodowej biegnącej tuż przy ścianie. W skrajnym pasie przeszklenia umieszczono całkowicie przeszklony szyb windowy.
Uwagę zwracają także duże okna sali balowej, o wysokości 2 kondygnacji, umieszczone w elewacji bocznej od ulicy Złotej (fot. 7). Od strony zewnętrznej zamocowano na nich nieruchome, poziome żaluzje aluminiowe. Przy tak wąskim prześwicie ulicy raczej nie spełnią funkcji zacieniającej, chyba, że na niewielkim fragmencie oświetlanym przez słońce południowe. Ich zadanie polega raczej na „zatarciu" widoku na ścianę położonego w niewielkiej odległości sąsiedniego budynku. Być może sala balowa zasługuje na ciekawszy widok, ale nie jest o to łatwo w ścisłej zabudowie śródmiejskiej. Okna z żaluzjami tworzą zaś niewątpliwie ciekawe urozmaicenie rysunku elewacji.
Elewacja dwupowłokowa
W górnej części wieżowca, na 43 i 44 piętrze mieści się klub odnowy biologicznej złożony z dwukondygnacyjnej części basenowej i sal do ćwiczeń, umieszczonych na wyższej kondygnacji. Charakterystycznym elementem elewacyjnym w tej strefie jest całkowicie przeszklona ściana dwuwarstwowa (fot. 8). Zbudowana jest ze szklonej podwójnie ściany wewnętrznej i ściany zewnętrznej, jednoszybowej, oddalonej o ok. 30 cm. Obie ściany zbudowane są w systemie słupowo-ryglowym. Warstwa zewnętrzna elewacji dwuwarstwowych bardzo często rozwiązywana jest w systemie mocowań punktowych, wygląda wówczas lżej, wydaje się być bardziej "niematerialna" i ma ciekawszy detal. W tym przypadku prostsza i tańsza konstrukcja ściany zewnętrznej jest uzasadniona tym, że widać ją z zewnętrz jedynie z daleka, a poza tym lekko zaznaczony układ słupków i rygli jest kontynuacją podziałów zastosowanych w pełnej części wieży.
Słupki obu ścian spięte są ze sobą za pomocą delikatnych stalowych przewiązek, a w miejscu, gdzie przylega do niej strop między 43 i 44 piętrem wprowadzono ażurowy pomost stalowy. Pomieszczenia klubu są klimatyzowane, ściana wewnętrzna jest więc z zasady nie otwierana w celach użytkowych. Umieszczone w niej moduły otwierane służą konserwa-cyji i myciu. W ścianie zewnętrznej znajdują się niewielkie szczeliny wentylacyjne, które umożliwiają przewietrzanie przestrzeni wewnątrzelewacyjnej. W przestrzeni tej umieszczono system żaluzji aluminiowych chroniących przed nadmiarem promieni słonecznych. W niezbyt słoneczne dni są one całkowicie podniesione i chowają się za poziomym ryglem konstrukcyjnym wewnętrznej warstwy. Poważnym problemem przy projektowaniu tej elewacji było takie jej rozwiązanie, by uniknąć problemu skraplania się pary wodnej na jej powierzchni, zwłaszcza w części bezpośrednio przylegającej do strefy basenu. Kluczową sprawą było zapewnienie szczelności obu ścian i kontrola temperatury wewnątrz zestawu poprzez zapewnienie możliwości nawiewu na ścianę od wewnętrznej strony.
Zastosowana w Intercontinentalu elewacja dwupowłokowa jest rozwiązana najprościej jak było to możliwe. Trudno tu mówić o znaczących korzyściach użytkowych. Nawet jeśli są jakieś zyski cieplne, to w skali całego budynku nie mają znaczenia. Elewacja nie pełni także żadnej roli wentylacyjnej, co najwyżej ochrony akustycznej. Decyzja o jej zastosowaniu ma raczej podłoże estetyczne. Duża płaszczyzna trójwymiarowego przeszklenia bardzo wyraźnie wieńczy budynek, tworzy jego koronę - lekką i efektowną. Zdecydowanie więc warto było zainwestować w ten rodzaj przeszklenia, zwłaszcza, że przy tak prostym rozwiązaniu koszty zamknęły się w rozsądnych granicach.
dr inż. arch. Katarzyna Zielonko-Jung
Politechnika Warszawska
Zdjęcia: Autor
Informacje o budynku Intercontinental zostały udostępnione przez firmę EC HARRIS
patrz też:
- Szkło termotropowe i fotochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2007 ,
- Szklenie gazochromatyczne w architekturze , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2007
- Arkada słoneczna budynku „Solar Fabrik” we Freiburgu , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 5/2007
- Interaktywne, adaptacyjne, multimedialne – elewacje przyszłości , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 4/2007
- Szklenie elektrochromatyczne w budownictwie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2007
- i-modul Fassade – przełom w regulacji mikroklimatu budynku , Marcin Brzeziński, Świat Szkła 2/2007
- Możliwości technologiczne szkła a poszukiwanie rozwiązań proekologicznych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 2/2007
- Wielowarstwowe elewacje przeszklone a koncepcja przegrody interaktywnej , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 1/2007
- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 1/2007
- Fasady. Rozwój i nowoczesność , Tadeusz Tarczoń, Świat Szkła 1/2007
- Kierunki rozwoju w projektowaniu elewacji przeszklonych , Katarzyna Zielonko-Jung, Świat Szkła 12/2006
- Budynki wielkoskalarne jako struktury szklarniowe cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2006
- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2006
- Problem kształtowania okien słonecznych cz. 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2006
- Budynek Centrum Olimpijskiego w Warszawie , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2006
- Technologia fotowoltaiczna na dachach budynków - spojrzenie architektoniczne , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2006
- Kompleks biurowy RONDO-1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 5/2006
- Energetyczna rola szklenia w zewnętrznych przegrodach budowlanych, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 12/2005
- Fasadowość architektury słonecznej - na przykładach budynków biurowych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 11/2005
- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 10/2005
- Wielofunkcyjne ściany aktywne słonecznie w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 9/2005
- Przestrzeń wewnętrzna atriów przeszklonych , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 8-8/2005
- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 2 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 6/2005
- Funkcja estetyczna struktur szklarniowych w architekturze. Część 1 , Janusz Marchwiński, Świat Szkła 4/2005
- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 2, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 3/2005
- Aspekt użytkowy przestrzeni szklarniowych w budynkach biurowych i przemysłowych Część 1, Janusz Marchwiński, Świat Szkła 2/2005
więcej informacji: Świat Szkla 2/2005