Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 05 okladka

 5/2019

wydanie dwujezyczne (pol-ang)

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

gpd2019 480x100  

 LiSEC SS Konfig 480x120

PlotComplex baner

 

 

GLASSTEC 2018 okiem naukowca i konstruktora
Data dodania: 10.02.19

W dniach 23-26 października 2018 r., w Dusseldorfie, odbyły się Międzynarodowe Targi Produkcji i Przetwórstwa Szkła oraz Wyrobów Gotowych GLASSTEC 2018. Targi w Niemczech są największą imprezą tego typu w Europie.

 

Impreza ta odbywa się cyklicznie, co dwa lata. W ostatniej edycji targów swoje produkty i usługi zaprezentowało 1280 wystawców z całego świata reprezentujących 50 krajów, a 42 000 zwiedzających z ponad 120 krajów miało możliwość poznania innowacyjnych rozwiązań i systemów, wymiany doświadczeń z ekspertami oraz poznania tajników specjalistycznej wiedzy.

 

2019 02 42 1

Fot. 1. Eksponat zaprezentowany przez Define Engineers and Seele (fot. M. Kozłowski)

 

2019 02 42 2

Fot. 2. Szczegół mocowania szklanych elementów do zawieszenia samochodu (fot. M. Kozłowski)

 

W czasie targów szczególny nacisk położono na tematy, takie jak Przemysł 4.0, szkło ultracienkie oraz szkło wielofunkcyjne, tzw. „inteligentne”.

 

Głównym celem uczestników na targach była również możliwość nawiązania nowych kontaktów biznesowych, a w szczególności bezpośrednich rozmów z przedstawicielami firm, które operują głównie po drugiej stronie globu.,

 

W niniejszym artykule szczególną uwagę skupiono na dwóch spośród licznych imprez towarzyszących targom: wystawie „Glass Technology Life” i konferencji naukowej „Engineered Transparency”.

 

„Glass Technology Life”
Pierwsza z imprez towarzyszących targom GLASSTEC 2018 to „Glass Technology Life”, w trakcie której, w każdej edycji targów największe europejskie firmy prezentują swoje produkty w pełnej skali.

 

W ostatniej edycji, impreza odbyła się w specjalnie wydzielonym miejscu w głównej hali wystawowej. Każdego roku prezentowane są prototypy i konstrukcje wykonane ze szkła i nowoczesnych materiałów.

 

Przykładowo, w 2014 roku grupa naukowców z Instytutu Konstrukcji Budowlanych Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie zaprezentowała 9-cio metrową szklaną kładkę.

 

W kolejnej edycji imprezy, w 2016 firma Circursa z Barcelony wraz z biurem inżynierskim Eckersley O’Callaghan z Londynu zaprezentowała majestatyczną, szklaną zjeżdżalnię o wysokości 4 m i długości pochylni 9 m.

 

Zdjęcia oraz opis konstrukcji można znaleźć w artykułach w wydaniach 12/2014 oraz 12/2016 „Świata Szkła” [1, 2].

 

Również w ostatniej edycji zaprezentowano wiele ciekawych eksponatów, które u zwiedzających wywołały zdumienie, uśmiech na twarzy i podziw. W artykule przedstawiono, zdaniem autora, najciekawsze z nich.

 


Na głównym podium, w samym sercu „Glass Technology Life”, pokazano eksponat, który okazał się bezkonkurencyjny na imprezie „Glass Technology Life”.

 

Firma inżynierska Define Engineers wraz architektami z firmy Carpenter oraz producentem szkła Seele zaprezentowali samochód o wadze 1500 kg podwieszony do stalowego statywu za pomocą jedynie dwóch tafli ze szkła supercienkiego (fot. 1).

 

Z powodu charakteru i ekspresji eksponatu, wystawcy nazwali go „Grawitacja”. Eksponat prezentował najnowsze osiągnięcia technologii produkcji szkła oraz precyzji wykonania połączeń klejonych.

 

Każda z tafli nośnych, o wymiarach 985x1950 mm wykonana została z dwóch tafli szklanych o grubości jedynie 2 mm połączonych folią SentryGlas. W celu zwiększenia nośności elementów, tafle wykonano ze szkła półhartowanego.

 

Konstrukcja podwieszenia nie wprowadzała żadnych naprężeń zginających w elementach szklanych, dlatego każda tafla była w stanie bezpiecznie przenieść połowę masy samochodu z zapasem 80%. Drugim kluczowym elementem było zastosowanie połączeń wykonanych z bezbarwnego silikonu strukturalnego TSSA (fot. 2).

 

Badania przeprowadzone w laboratorium wykazały, że połączenie o wymiarach 300x40 mm jest w stanie bezpiecznie przenieść obciążenie stałe o wartości 4,5 kN, natomiast w przypadku obciążenia krótkotrwałego wartość ta wzrasta ponad dziesięciokrotnie. Biorąc pod uwagę ciężar samochodu (ok. 1,5 kN), globalny współczynnik bezpieczeństwa wynosi 6.

 

Obok wspomnianego wcześniej podwieszonego samochodu, biuro inżynierskie Eckersley O’Callaghnan (EOC) wraz z firmą Sedak zaprezentowali szklaną huśtawkę wagową (fot. 3). Konstrukcja (belka główna) o długości 10 m wykonana została ze szkła laminowanego, z tafli o grubości 10 mm.

 

Łączna masa belki wyniosła 1300 kg. W centralnej części belki, na jej przekrój składało się 11 tafli szkła, natomiast na końcach konstrukcji, ich liczba zmniejszała się do dwóch.

 

Belka, w centralnej części opierała się na łożysku wykonanym z pręta szklanego wykonanego ze szkła borosilikatowego o średnicy 40 mm i dwóch odpowiednio wyprofilowanych podbudowach z akrylu (fot. 4).

 

2019 02 42 3

Fot. 3. Szklana huśtawka wagowa zaprezentowana przez biuro konsultingowe EOC and firmę Sedak (fot. M. Kozłowski)

 

2019 02 42 4

Fot. 4. Detal łożyska centralnego (fot. M. Kozłowski)

 

Celem zastosowania akrylu była możliwość precyzyjnego wykonania elementów łożyska, co jest niemożliwe do wykonania ze szkła. Łożysko spoczywało na szklanym słupie wykonanym ze szkła laminowanego, zbudowanego z 10 tafli o grubości 10 mm.

 

Niski współczynnik tarcia (a tym samym swobodny obrót belki na podporze) pomiędzy szklanym prętem i akrylowymi elementami zapewniał specjalny smar silikonowy.

 

Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Delft zaprezentowali dwie bardzo ciekawe konstrukcje. Pierwszą z nich był szklany kompozytowy element podłogowy charakteryzujący się wysoką sztywnością przy niewielkiej masie elementu (fot. 5).

 

Panel składa się z dwóch płyt wykonanych ze szkła klejonego, każda z nich wykonana została z dwóch tafli 10 mm wykonanych ze szkła półhartowanego.

 

Między płytami znajdowały się pionowe rury szklane połączone z taflami za pomocą wysokowytrzymałego, akrylowego kleju utwardzanego światłem UV (fot. 6).

 

2019 02 42 5

Fot. 5 Kompozytowy element podłogowy zaprezentowany przez Uniwersytet Techniczny w Delft (fot. M. Kozłowski)

 

 2019 02 42 6

Fot. 6 Detal płyty zespolonej (fot. M. Kozłowski)

 

Rozwiązanie nawiązuje do konstrukcji typowych płyt zespolonych, w których tafle przenoszą moment zginający (górna tafla przenosi siły ściskające, a dolna rozciągające), natomiast szklane rury przenoszą siły ścinające.

 

Warty szczególnej uwagi jest sposób rozmieszczenia szklanych rur na długości elementu. W miejscach, w których występują największe siły ścinające (przy podporach), ich liczbę zagęszczono.

 

Drugą konstrukcją była huśtawka wykonana z pełnych prętów szklanych, połączonych łącznikami stalowymi wykonanymi w technologii druku 3D (fot. 7,8).

 

Każdy pręt był w rzeczywistości zwojem kilku pełnych prętów szklanych z centralnym prętem stalowym, który po sprężeniu zapewniał integralność wszystkich elementów.

 

Wymiary elementów i konstrukcja została zaprojektowana przez studentów Uniwersytetu Technicznego w Delft za pomocą narzędzi numerycznych do parametrycznej optymalizacji konstrukcji.

 

Ta sama technologia (szklane, kompozytowe pręty) została wykorzystana do budowy kładki, którą zbudowano na terenie kampusu uniwersyteckiego w Delft.

 

 2019 02 42 7

Fot. 7. Huśtawka zaprezentowana przez Uniwersytet Techniczny w Delft (fot. M. Kozłowski)

 

 2019 02 42 8

Fot. 8. Detal huśtawki (fot. M. Kozłowski)

 

 2019 02 42 9

Fot. 9. Szkło laminowane o grubości 300 mm (fot. M. Kozłowski)

 

 2019 02 42 10

Fot. 10. Szyba zespolona gięta na gorąco i frezowana (fot. M. Kozłowski)

 

 2019 02 42 11

Fot. 11 Pokazowy element fasady filharmonii w Hamburgu (fot. M. Kozłowski)

 

Firma Sedak pochwaliła się najgrubszym na świecie elementem wykonanym ze szkła laminowanego (fot. 9).

 

Trudno uwierzyć w możliwą aplikację tak grubego szkła, natomiast głównym celem eksponatu było udowodnienie możliwości wykonania elementu, przede wszystkim osiągnięcia idealnej przezierności. Grubość elementu wynosiła prawie 300 mm, a do jego budowy wykorzystano 18 tafli o grubości 15 mm.

 

Do laminowania wykorzystano folię SentryGlas, która sprawia wiele trudności w czasie laminowania, szczególnie w przypadku tak grubych laminatów. Element charakteryzował się doskonałą przeziernością i trudno było znaleźć nawet pojedynczy pęcherz powietrza.

 

Na imprezie „Glass Technology Life” szczególną uwagę poświęcono szkłu giętemu. Firma Cricursa zaprezentowała imponującą szybę zespoloną o wymiarach 2,35 x 4,09 m, w której tafla zewnętrzna była jednocześnie gięta na gorąco (grawitacyjnie), a jej powierzchnia frezowana w celu osiągnięcia zamierzonego efektu estetycznego (fot. 10).


Kolejnym przykładem był eksponat będący hybrydą szkła zespolonego oraz elementów wykonanych z tworzywa wzmacnianego włóknem szklanym, zaprezentowanym przez firmę Josef Gartner GmbH (fot. 11). Tego typu element został wykorzystany do budowy fasady słynnej filharmonii w Hamburgu.

 

Wśród wystawców nie zabrakło również największych graczy. Firma Saint-Gobain zaprezentowała giętą taflę szklaną o długości 8 m, natomiast firma NorthGlass zaimponowała możliwościami produkcyjnymi w zakresie szkła płaskiego (maksymalne wymiary 3,60 x 18,0 m) oraz szkła giętego (maksymalne wymiary 4,0 x 8,0 m).

 

Wartym uwagi był również prototyp kompozytowej szyby zaprezentowany przez uniwersytet w Siegen we współpracy z firmą SiLATEC (fot. 12).

 

Rozwiązanie stanowi odpowiedź na potrzebę elementów wypełnień szklanych charakteryzujących się niską masą i wysoką odpornością na włamanie. Zaprezentowany kompozyt był kombinacją szkła ultracienkiego i warstwy wykonanej z poliwęglanu. Szkło ultracienkie charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, natomiast jest bardzo kruche.

 

Warstwa poliwęganu wykazuje ciągliwe zniszczenie, dzięki czemu kompozyt nawet po wielokrotnym uderzeniu siekierą pozostaje w ramie. W porównaniu do wypełnienia wykonanego ze szkła laminowanego (standardowo stosowanego w tego typu zastosowaniach), kompozyt szkła ultracienkiego i poliwęglanu, wykazuje klasę odporności P8B będąc jednocześnie o 39% cieńszy i 68% lżejszy.

 

Dodatkowo, poliwęglan charakteryzuje się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła, dlatego zestaw szyby dwukomorowej wykazuje współczynnik przewodzenia ciepła jedynie 0,7 W/(m2K).

 

Choć rozwiązanie „niewidocznego naroża” nie jest nowe, na targach przedstawiono ciekawy przykład dwukomorowej szyby zespolonej. Idea osiągnięcia „niewidocznego naroża” polega na przycięciu krawędzi tafli w narożu w taki sposób, aby po złączeniu szyby tworzyły kąt 90o (fot. 13).

 

W prezentowanym na targach prototypie do wykonania połączenia zastosowano folię do laminowania szkła. Od wewnątrz połączenie w narożu jest prawie niewidoczne.

 

Konferencja naukowa „Engineered Transparency”
W ramach targów GLASSTEC 2018, w dniach 25-26 października 2018 r. odbyła się konferencja naukowa „Engineered Transparency” (fot. 14). Podczas konferencji naukowcy z całego świata zaprezentowali wyniki swoich badań i analiz.

 

W ramach konferencji architekci zaprezentowali również zrealizowane projekty, skupiając się na detalach technicznych, problemach projektowych i wykonawczych.

 

Podczas konferencji wygłoszono prawie 70 wystąpień prezentujących najnowsze osiągnięcia w projektowaniu szkła konstrukcyjnego i fasad.

 

Konferencja została podzielona na 6 bloków tematycznych i dwie sesje specjalne:
- Szkło ultracienkie (sesja specjalna),
- Szkło – normalizacja i projektowanie (sesjaspecjalna),
- Fasady – projektowanie architektoniczne,
- Fasady – projektowanie konstrukcji,
- Fasady – realizacje,
- Technologie solarne,
- Szkło konstrukcyjne – projektowanie,
- Szkło konstrukcyjne – kompozyty i powłoki,
- Szkło konstrukcyjne – realizacje.

 

Spośród 60 artykułów na światowym poziomie, opublikowanych w materiałach konferencyjnych [3], nie sposób wybrać kilku najciekawszych. Dlatego w artykule opisano jedynie trzy wystąpienia gości specjalnych, które rozpoczynały każdy dzień konferencji.

 

Chris McVoy, reprezentujący firmę architektoniczną Steven Holl Architects, wygłosił wystąpienie na temat „Against the Thin Skin, Glass as Thick Materiality of Light”. Prelegent przedstawił obecne światowe trendy w architekturze, które skupiają się na osiągnięciu jeszcze większej przezierności budynków.

 

Bardzo często stosuje się fasady ze szkła refleksyjnego, które z jednej strony bardzo sprawnie ukrywają konstrukcję nośną budynku, z drugiej jednak, przy znacznym nasłonecznieniu działają jak lustra, często skupiając promienie słoneczne w konkretnych punktach na mapie miast co powoduje powstanie obszarów o znacznie wyższej temperaturze.

 

Rob Nijsse – profesor z Uniwersytetu Technicznego w Delft przedstawił swoje wieloletnie doświadczenia w projektowaniu konstrukcji ze szkła. Profesor Rob Nijsse rozpoczął swoją działalność w 1986 r., kiedy zaprojektował szklany pawilon, który zrealizowano w mieście Arnhem w Holandii jako część ekspozycji artystycznej. Prelegent podzielił się również swoim doświadczeniem w projektowaniu słynnej kładki w całości wykonanej ze szkła, zrealizowanej w Rotterdamie w 1994 r.

 

Prof. Nijsse był również autorem projektu szklanej fasady Chanel w Amsterdamie (zbudowanej ze szklanych cegieł) oraz szklanej fasady teatru w Porto. Prelegent przedstawił również swoje wizje dotyczącej przyszłości szkła konstrukcyjnego. Jego zdaniem w przyszłości wykonywane będą elementy szklane mostów (pylony) ze szkła aplikowanego na budowie w deskowaniu, podobnie jak się to dzieje obecnie z betonem.

 

 2019 02 42 12

Fot. 12 Prototyp kompozytowej szyby (fot. M. Kozłowski)

 

 

2019 02 42 13

 

2019 02 42 14

 

Fot. 13 „Niewidoczne naroże”: a) widok od zewnątrz, b) widok od wewnątrz (fot. M. Kozłowski

 

2019 02 42 15

Fot. 14. Konferencja naukowa „Engineered Transparency” (fot. M. Kozłowski) 

 

Kolejnym interesującym wystąpieniem, była prezentacja prof. Markusa Feldmanna, przewodniczącego komitetu technicznego CEN/TC 250 SC/11 „Structural glass”, którego głównym zadaniem jest opracowanie nowych norm do projektowania szkła, tzw. Eurokodu 10.

 

Tematyka ta bez wątpienia będzie interesująca dla Czytelników i dlatego zostanie jej poświęcona szczególna uwaga. Obecnie, komitet techniczny opracowuje trzy dokumenty, które określa się jako Specyfikacje Techniczne.

 

Poniżej podano robocze tytuły dokumentów wraz z aktualną liczbą stron (w nawiasach).
- CEN/TC 250/SC 11 N 160, Structural glass Design and construction rules – Part 1: Basis of design and materials (42 strony),
- CEN/TC 250/SC 11 N 161, Structural glass – Design and construction rules Part 2: Out – of plane loaded glass component (55 strony),
- CEN/TC 250/SC 11 N 162, Structural glass – Design and construction rules – Part 3: Design of in plane loaded glass elements and their mechanical joints (33 strony).

 


Jak można zauważyć objętość nowych przepisów jest zdecydowanie większa w porównaniu do ostatniego projektu normy do projektowania szkła (prEN 16612 opublikowanej w sierpniu 2017 r.), która liczyła jedynie 55 stron. Nowe normy będą miały formę ogólnych zasad i zaleceń zamiast sztywnych przepisów do projektowania szkła.

 

Powodem takiego stanu rzeczy jest fakt, że sztywne przepisy zatrzymałyby rozwój branży, nie pozwalając na wprowadzanie na rynek nowych rozwiązań i wymuszając ciągłą aktualizację przepisów.

 

Dużym minusem takiego rozwiązania jest dowolność interpretacji ich zapisów i wymagany wysoki poziom wiedzy na temat statyki i dynamiki szkła. Nowe normy będą zharmonizowane z Eurokodem 0 w zakresie powiązania liczby tafli w laminacie z prawdopodobieństwem zniszczenia i klasami konsekwencji zniszczenia.

 

Dodatkowo, wprowadzony zostanie nowy stan graniczny, tzw. Stan Graniczny Zniszczenia (SGZ), w którym będzie trzeba analizować konstrukcję w stanie zarysowanym. Poza tym, zostaną zaktualizowane materiałowe współczynniki bezpieczeństwa dla szkła odprężonego, półhartowanego i hartowanego (termicznie i chemicznie).

 

Uszczegółowiona zostanie również metodologia obliczania wytrzymałości szkła na rozciąganie o metodę uproszczoną i dokładną. Kolejną nowością będzie możliwość analizowania zachowania elementu szklanego w SGZ poprzez badania laboratoryjne i analizy numeryczne.

 

Zaproponowane zostaną również sugerowane grubości tafli i ich liczba w szkle klejonym dla konkretnych zastosowań, podobnie, jak podają normy z serii DIN 18008.

 

W nowych normach zostaną również zdefiniowane nowe warunki maksymalnego ugięcia różnych elementów wykonanych ze szkła. Dużym minusem normy prEN 16612 są bardzo ogólne zapisy w zakresie odkształceń szklanych elementów.

 

Najprawdopodobniej zostanie również wprowadzony wymóg obliczeń połączeń oraz podparcia szklanych elementów.


Zakończenie prac nad tymi dokumentami planuje się na koniec 2019 r. W kolejnym kroku, w latach 2020-2022, dokumenty zostaną przekształcone w Eurokod 10 i przesłane do recenzji do krajów członkowskich. Końcowe głosowanie, a tym samym oficjalne wprowadzenie Eurokodu 10 planuje się w 2024 r.

 


Zgodnie z przepisami unijnymi, wprowadzenie nowego zestawu norm (Eurokodów) wiąże się z wycofaniem wszystkich dotychczasowych przepisów krajowych.

 

Można więc spodziewać się oporu niektórych państw członkowskich (posiadających obecnie własne normy i przepisy) i związanego z tym opóźnienia wprowadzenia Eurokodu 10 do powszechnego użytku.

 

Na zakończenie można jedynie dodać, że zarówno Targi GLASSTEC 2018, jak i konferencja „Engineered Transparency”, były sukcesem organizatorów, a edycja w 2018 r., tak jak i poprzednie, spełniła oczekiwania wystawców i zwiedzających. Następna edycja targów odbędzie się w dniach 20-23 października 2020 r.

 


Więcej zdjęć z targów GLASSTEC 2018 do obejrzenia tu:

http://swiat-szkla.pl/lista-kategorii-galerii-phoca/category/82-glasstec-2018.html

 

dr inż. Marcin Kozłowski
Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej
www.marcinkozlowski.eu

 

Literatura:
[1] Kozłowski M.: GLASSTEC 2014 okiem naukowca i konstruktora. „Świat Szkła” 12/2014
[2] Kozłowski M.: GLASSTEC 2016 okiem naukowca i konstruktora. „Świat Szkła” 12/2016
[3] Schneider J., Weller B.: Engineered Transparency 2018. Glass in Architecture  and Structural Engineering. Materiały konferencyjne, Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, 2018

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 2/2019

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik