Rozwój fasad budynków reprezentacyjnych w opraciu o konstrukcje.pdf

¦wiat Szkła - Bran¿a okienna Okna Drzwi Szkło budowlane Szkło okienne

Rozwój fasad budynków reprezentacyjnych w opraciu o konstrukcje

ciêgnowe

Współczesne fasady nowoczesnych budynków reprezentacyjnych oprócz funkcji u¿ytkowych w wiêkszo¶ci

przypadków stanowi± o wizualnym efekcie obiektu (fot. 1). Podstawowe konstrukcje metalowe

uzupełniane s± poprzez tafle szklane stanowi±ce jednocze¶nie dosztywnienie poprzez &bdquo;szkła

d¼wigane” niejednokrotnie z wykorzystaniem szklanych słupów, ¿eber czy pilastrów.

Coraz bardziej atrakcyjne staj± siê fasady z widoczn± czy wrêcz eksponowan± konstrukcj± metalow±,

której wra¿enia lekko¶ci dodaj± układy stê¿eñ poprzecznych, układy blacho-kratownic czy kratownic

przestrzennych. Coraz popularniejszymi staj± siê obecnie w tym segmencie budownictwa tzw. kratownice

ciêgnowe.

Rozwój tego typu konstrukcji stał siê mo¿liwy dziêki ogromnemu postêpowi jaki dokonał siê w

przemy¶le technik linowych.

W celu podkre¶lenia reprezentacyjnego charakteru nowobudowanych obiektów wraz z zastosowaniem

konstrukcji ciêgnowych (rys. 2) wykonuje siê przeszklenia strukturalne – punktowe z

wykorzystaniem klejonych poł±czeñ stalowych elementów do powłoki szkła. Gabaryty tafli szklanych

posiadaj± wymiary nawet 5x2,5 m, co tworzy wra¿enie niewyobra¿alnej wiotko¶ci i lekko¶ci ¶ciany czy

przekrycia.

Wiotko¶æ tego typu konstrukcji jest jednak tylko pozorna. Przekrycia te (przeszklenia) odpowiadaj±

takim samym rygorom odno¶nie granicznych warto¶ci infiltracji powietrza i wody, jak tradycyjne elewacje

¶cienne (tab. 1 i 2). Podstawowym kryterium szczelno¶ci ¶ciany przyjmuje siê nieprzenikanie wody

deszczowej przez przegrodê przy polewaniu wod± w ilo¶ciach 120 litrów na godzinê na metr kwadratowy

¶ciany. Klasa systemu zale¿y od wielko¶ci ci¶nienia, przy którym w trakcie badania nast±pił przeciek. Na

podstawie klasyfikacji EN 12154 przyjêto graniczne warto¶ci odkształceñ i szczelno¶ci dla całego panelu

¶ciennego. Odnosz±c siê do szczelno¶ci na infiltracjê powietrza to, najogólniej rzecz ujmuj±c, ¶ciana

osłonowa powinna sprostaæ wymaganiom normy EN 12152, klasyfikuj±cej ¶ciany osłonowe ze wzglêdu na

infiltracjê powietrza w zale¿no¶ci od maksymalnego ci¶nienia, przy którym ilo¶æ powietrza infiltruj±ca

przez ¶cianê przekroczyła 1,5 m3/(m2 h). Odpowiada to w przybli¿eniu współczynnikowi infiltracji 0,1

m3/(m h daPa2/3).

Zatem sztywno¶æ ¶cian i ich konstrukcji, z uwagi na lokalne podparcia punktowe i styki (uszczelnienia)

pomiêdzy taflami szkła, musi byæ zachowana i dokładnie wyznaczona na etapie projektowania

konstrukcji. Ciêgnowe układy kratowe dla zachowania parametrów u¿ytkowych ¶ciany czy dachu

wymagaj± wstêpnych sprê¿eñ Dla standardowych układów stê¿aj±cych wystarcz± siły rzêdu 10-15%

no¶no¶ci przekroju ciêgna w celu zapewnienia jego sztywno¶ci. Dla ustrojów bezramowych, jakimi s±

rozwijaj±ce siê kratownice ciêgnowe, siły w ciêgnach niejednokrotnie s± dwu- lub nawet trzykrotnie

wiêksze od przytoczonych wcze¶niej standardowych usztywnieñ ciêgnami ¶cian.

Kolejnym obwarowaniem, z jakim musi poradziæ sobie przemysł linowy, s± wpływy od relaksacji i

pełzania, wystêpuj±ce zawsze w konstrukcjach sprê¿anych.

Obecnie stosowane sploty lin i ich uzwojenie, kleszcz±ce siê pod wpływem przyrostu naprê¿eñ,

znacznie zmniejszaj± pełzanie i przyrosty odkształceñ ciêgna. Nie mo¿na jednak pomijaæ wêzłów w

kratownicach ciêgnowych daj±cych mo¿liwo¶æ rektyfikacji i korekty naci±gu w trakcie u¿ytkowania

obiektu.

Kratownice ciêgnowe w sensie geometrycznym mog± przypominaæ kształtem układy Wirendala.

Jednak w tym przypadku o przenoszeniu jakichkolwiek momentów wêzłowych nie mo¿e byæ mowy,

poniewa¿ zarówno pas górny i dolny kratownicy jest zaprojektowany w postaci ci±głego ciêgna,

tworz±cego ze słupkami wêzły idealnie przegubowe. Słupki tych układów sytuowane najrzadziej w

miejscach styku i monta¿u paneli szklanych-elewacyjnych s± zaprojektowane jako prêty sztywne,

najczê¶ciej o przekroju rurowym lub kwadratowym zamkniêtym. Mocowanie słupków do ciêgien głównych

pasa górnego i dolnego projektuje siê na zaciskach linowych, w postaci okuæ widełkowych, ze stosunkowo

grubymi blachami wêzłowymi tak, by nie uległy one lokalnej deplanacji pod działaniem sił skupionych.

Oprócz układów płaskich, obecnie projektanci w tej konfiguracji wykonuj± równie¿ układy przestrzenne,

ze sto¿kowymi segmentami powtarzalnymi, w wierzchołkach których wystêpuj± jako ¶ciskane prêty

sztywne, za¶ pozostałymi elementami s± ciêgna. Na fot. 3 przedstawiono mocowanie paneli szklanych za

pomoc± systemowych uchwytów czteroramiennych. Z prawej strony widaæ sztywny prêt (słupek), od

którego odchodz± ciêgna rozci±gane, tworz±c układ kratowy.

W Japonii i we Francji wykonuje siê próby powi±zania ciêgnowych układów ze słupkami ze szkła

http://www.swiat-szkla.pl

Kreator PDF

Utworzono 12 November, 2009, 18:14

¦wiat Szkła - Bran¿a okienna Okna Drzwi Szkło budowlane Szkło okienne

bêd±cymi integraln± czê¶ci± paneli elewacyjnych. W ten sposób próbuje siê wyeliminowaæ całkowicie

stalowe elementy ¶ciskane z konstrukcji. Podstawowym mankamentem tych prób s± okucia w wêzłach i

problemy z naprê¿eniami krawêdziowymi. W najbli¿szym czasie, przy wykorzystywaniu szkła klejonego,

pierwsze budynki z tego typu rozwi±zaniami na pewno powstan±.

Ka¿dorazowo jednak projektuj±c fasadê z wykorzystaniem kratownic ciêgnowych płaskich, b±d¼

przestrzennych, koniecznym jest, by na najni¿szej kondygnacji i przy belce okapowej wykonaæ na tyle

sztywn± konstrukcjê, ¿eby mogła ona przenie¶æ cało¶æ sił od fasady.

W poziomie parteru (u podnó¿a fasady) nie ma problemów z wykonaniem konstrukcji o nale¿ytej

sztywno¶ci. Obecnie najczê¶ciej projektuje siê na parterze podwójne, sztywne ramy z profili

walcowanych, do których przytwierdza siê cało¶æ układów ciêgnowych. Siły wyrywaj±ce kompensowane

s± w tej ramie przez jej ciê¿ar, ciê¿ar fundamentów wraz z naziomem itd. Du¿o wiêcej trudno¶ci

napotykaj± projektanci przy osadzeniu konstrukcji fasady u jej szczytu.

Wysoko¶æ tego typu konstrukcji, z uwagi na zachowanie nale¿ytej sztywno¶ci, nie powinna byæ

wiêksza ni¿ cztery do piêciu kondygnacji.

Fasadê tego typu kotwi siê najczê¶ciej do sztywnych d¼wigarów dachowych, projektowanych

specjalnie do tego celu na siły sprê¿aj±ce przewidziane w ciêgnach. Rzadziej wykorzystuje siê

bezpo¶rednio konstrukcjê ¿elbetow± budynku, z uwagi na wystêpowanie du¿ych sił skupionych od ciêgien

i kłopoty z ich kotwieniem w ¿elbecie.

Ka¿dorazowo jednak projektant musi przewidzieæ u¿ytkowe ujêcia d¼wigarów, do których mocowana

jest fasada i amplitudê tych ugiêæ. Konstrukcja dachowa w obrêbie mocowania elementów ciêgnowych

– sprê¿anych ma byæ na tyle przesztywniona by jej u¿ytkowe ugiêcia nie miały istotnego wpływu

na walory u¿ytkowe fasady. W szczególno¶ci na mo¿liwo¶ci niszczenia i rozszczelnienia poł±czeñ,

szczelno¶æ fasady na infiltracjê powietrza i wody.

Jako panele szklane najczê¶ciej stosuje siê szkło laminowane, niskoemisyjne. Słu¿y ono zmniejszeniu

wahañ temperatury. Stała temperatura konstrukcji ogranicza wpływy reologiczne, przez co pozwala na

lepsz± pracê konstrukcyjnych elementów fasady. Laminowane tafle, dziêki zastosowaniu warstw ¿ywicy

i/lub folii pomiêdzy szybami, pozwalaj± w momencie uszkodzenia na pozostanie tafli na miejscu.

Dla cało¶ci okuæ stosuje siê stale szlachetne polerowane elektrolitycznie lub rêcznie. Ciêgna –

najczê¶ciej w postaci wykoñczenia ocynkowaniem galwanicznym lub ogniowym. Coraz czê¶ciej firmy

zajmuj±ce siê technik± linow± oferuj± równie¿ zestawy ciêgien ze stali nierdzewnej.

Obecnie szacuje siê, ¿e stopieñ wykorzystania konstrukcji w postaci płaskich i przestrzennych układów

bezramowych dla ¶cian fasadowych w najbli¿szych dwóch-trzech latach podwoi siê, wypieraj±c

dotychczasowe systemy przeszkleñ fasadowych w budownictwie reprezentacyjnym.

dr in¿. Maciej Cwyl

Politechnika Warszawska

http://www.swiat-szkla.pl

Kreator PDF

Utworzono 12 November, 2009, 18:14

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: