Page 1

Maj 2014

Konstrukcje przeszklone

– obliczenia, wymagania i badania www.swiat-szkla.pl

W numerze m.in.: Michael Rossa, Jurgen Benitz-Wildenburg Szklenie trzyszybowe w praktyce Barbara Szudrowicz Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych Marcin Kozłowski, Marta Kadela Hybrydowe dźwigary szklane. Przegląd badań i realizacji Artur Piekarczuk Dobór obciążeń przy projektowaniu ścian i dachów ze szkła budowlanego Paolo Foraboschi Nośność zginanego szkła warstwowego Tadeusz Michałowski Raport na temat balustrad ze szkła


FUNKCJONALNOŚĆ FUNKCJONALNOŚĆ I STYL DORMA I STYL DORMA — — O krok dalej w wysokiej rozwiązaniach architektury wnętrz. O krok dalej klasy w wysokiej klasy rozwiązaniach architektury wnętrz.

Forma podąża za funkcją. Reguła ta ma zastosowanie we wspaniałych rozwiązaniach firmy DORMA. Idealnie zintegrowane elementy wyposażenia drzwi oraz innowacyjne rozwiązania dla wnętrz tworzą komfortową przestrzeń do życia.

Forma podąża za funkcją. Reguła ta ma zastosowanie we wspaniałych rozwiązaniach firmy DORMA. Idealnie Nowy katalog DORMA Interior: http://www.dorma-interior.pl/upload/DORMA_Interior/PL/Interior_Brochure.pdf zintegrowane elementy wyposażenia drzwi oraz innowacyjne DORMA. THE ACCESS.

rozwiązania dla wnętrz tworzą komfortową przestrzeń do życia. DORMA. THE ACCESS. Nowy katalog DORMA Interior: http://www.dorma-interior.pl/upload/DORMA_Interior/PL/Interior_Brochure.pdf


W numerze: Maciej Cwyl Rozwój konstrukcji powłokowych fasad metalowo-szklanych

2

Duże przeszklenia wyrazem nowoczesnego budownictwa 6

Michael Rossa, Jurgen Benitz-Wildenburg Szklenie trzyszybowe w praktyce

8

Barbara Szudrowicz Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych – wymagania, metody badań

11

Barbara Szudrowicz Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych – właściwości

Tadeusz Michałowski Nowe drzwi automatyczne wg PN-EN 16005

Damian Żabicki

16 20 26

Żebra szklane

Geralt Siebert Efekty stosowania nowych norm DIN 18008 w oszkleniach okien i drzwi

30

Aleksander Byrdy Nowe łączniki do punktowego mocowania elewacji szklanych

Dobrosława Jaśkowska Obciążenia wyjątkowe szkła a bezpieczeństwo

34 36

Marcin Kozłowski, Marta Kadela

Hybrydowe dźwigary szklane. Przegląd badań i realizacji 38

Artur Piekarczuk Dobór obciążeń przy projektowaniu ścian i dachów ze szkła budowlanego

Paolo Foraboschi Nośność zginanego szkła warstwowego

Benno Eierle, Harald Krewinkel Bariery ochronne ze szkła. Obliczenia zamiast badań?

Tadeusz Michałowski Raport na temat balustrad ze szkła. Część 1

Tadeusz Michałowski Raport na temat balustrad ze szkła. Część 2

Tadeusz Michałowski Raport na temat balustrad ze szkła. Część 3

Iwona Kozubek Badanie laminowanego szkła meblowego WYDAWCA Euro-Media Sp. z o.o. Al. Komisji Edukacji Narodowej 95 02-777 Warszawa Katarzyna Polesińska – Prezes Krzysztof Zieliński – Redaktor Naczelny Wojciech Kołodziejski – Sekretarz Redakcji

ADRES REDAKCJI Al. Komisji Edukacji Narodowej 95 02-777 Warszawa tel.: 22 678 35 60, 22 678 84 94 fax: 22 678 54 21 www.swiat-szkla.pl e-mail: szklo@swiat-szkla.pl

43 46 52 54 59 63 66

DZIAŁ REKLAMY tel.: 22 678 35 60, 22 678 66 09 fax: 22 678 54 21 Aneta kawczyńska Agnieszka Roguska SKŁAD As-Art, Warszawa

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść reklam i ogłoszeń. Nie zwracamy materiałów nie zamówionych oraz zastrzegamy sobie prawo do skrótów tekstów przyjętych do druku. Prawa autorskie zastrzeżone, przedruk i wykorzystanie materiałów możliwe tylko po uzyskaniu pisemnej zgody Wydawcy.


Rozwój konstrukcji powłokowych

fasad metalowo-szklanych

Podstawowym obszarem zastosowań lekkich ścian osłonowych metalowo-szklanych są budynki użyteczności publicznej. W normie PN-EN 13830:2005 określono podstawowe właściwości ścian osłonowych a zarazem podano informacje techniczne o wymaganiach eksploatacyjnych dla całej Europy, wraz z kryteriami badań dla określenia parametrów technicznych przedmiotowych metalowo-szklanych przegród. Klasyfikacja ustrojów powłokowych Przywołana norma odnosi się jednak jedynie do przegród pionowych i do ścian odchylonych od pionu maksymalnie do 15°. Idąc za postanowieniami normy w ścianie osłonowej zawierać się mają pionowe i poziome elementy, połączone ze sobą i zakotwione do konstrukcji nośnej budynku. Całość winna tworzyć lekkie, ciągłe pokrycie zamykające przestrzeń. Pokrycie to ma samodzielnie lub w połączeniu z konstrukcją budynku spełniać wszystkie normalne funkcje ściany zewnętrznej. Nie może ono przejmować żadnych właściwości nośnych konstrukcji budynku. W ramach tej normy nie mieszczą się zatem przekrycia i przeszklenia, które dotyczą konstrukcji dachowych, powłok ukośnych architektoniczne zmieniających kształt (np. powłoka poszycia Złotych Tarasów), ścian osłonowych tworzących tarczowe przesztywnienie trzonowego szkieletu budynku. Jednak, przy braku innych właściwych klasyfikacji i badań w asortymencie metalowo-szklanych przeszkleń, większość ich producentów i wytwórców parametry przegród opiera na klasyfikacjach i  określaniu właściwości poprzez przedmiotową normę. W ten sam sposób klasyfikowane są konstrukcje ścian metalowo-szklanych odchylane o więcej niż 15º, czy konstrukcje przeszkleń dachów. W chwili obecnej zasadne jest ujednolicenie przedmiotowych wytycznych dla określenia klas dla całego asortymentu metalowo-szklanych konstrukcji ścian i dachów. Powodem jest choćby bardzo szybki rozwój rozwiązań i podnoszenie wymagań dla przegród. W obecnej chwili klasy wodoszczelności A1 (150 Pa) czy A2 (300 Pa) są już zdezaktualizowane z powodu postępu w rozwiązaniach przemysłowych systemów metalowo-szklanych, dla których nie jest problemem zachowanie właściwej, granicznej infiltracji powietrza na poziomie 800-900 Pa. Dla uściślenia: ciśnienie to odnosi się do szczelności, ale szczelności rozumianej jako uśrednione nieprzepuszczanie większej ilości powietrza przez prze-

2

grodę niż 1,5 m3, na każdy m2, w ciągu godziny trwania badania w komorze badawczej, reprezentatywnego fragmentu przeszklenia. Podobnie rzecz ma się z klasyfikowaniem wodoszczelności. Klasa RE zapisana jest dla różnicy ciśnień na poziomie 600 Pa. Klasy na poziomie 150, 300 [Pa] są w tej chwili już zbyt mało restrykcyjnym obwarowaniem. Producenci prześcigający się w coraz to lepszych rozwiązaniach systemowych zamiast klas wodoszczelności podają deklarowane ciśnienie próbne, przy którym zachowana jest szczelność fasady. Podają w  nawiasach wartości (800), (900) czy nawet (1200) Pa. Wszystkie te struktury metalowo-szklane mieszczą się w klasie RE. A przecież systemowe rozwiązania zapewniające szczelność na poziomie 900 Pa różnić się będą względem przegród utrzymujących przecieki przy różnicy ciśnień dla np. 1200 Pa.

Istotne jest to choćby z powodów określania warunków specyfikacji zamówień, na które powołują się inwestorzy czy generalni wykonawcy. Podanie wartości liczbowych wiąże się typowaniem konkretnych rozwiązań, z kolei podawanie niskich klas AE czy RE obejmuje rozwiązania systemowe o (potencjalnie) zbyt niskich parametrach, w których mieszczą się rozwiązania z grup przeszkleń niechcianych przez zamawiającego. Podobną kwestią jest poszerzenie i dookreślenie wymagań oraz klasyfikacji związanej z ogólnym podziałem konstrukcji metalowo-szklanych. W obecnym kształcie rynek fasadowy ściany metalowo-szklane klasyfikuje zgodnie z nomogramem poniżej (rys. 1). Szczególnie szeroką grupą w przytoczonym nomogramie stanowią ustroje metalowo-szklane w segmencie ścian dwupowłokowych. Z uwagi na różnego rodzaju ustroje nośne przywołanych ścian oraz coraz bar-

Rys. 1. Ogólny podział ścian osłonowych metalowo-szklanych

w yda n ie s p e c j al n e


Rozwój konstrukcji powłokowych fasad metalowo-szklanych

dziej zaawansowane funkcje, jakie ściana dwupowłokowa przejmuje, coraz częściej zaczynamy mówić o ustrojach powłokowych. Są, bowiem na rynku obecnie przegrody i trzypowłokowe (np. z uwagi na zapewnienie parametrów Rw na poziomie ponad 45-60 dB), i  ustroje powłokowe (np. dla przekryć obiektów sportowych, o rozpiętościach/wysokościach kilkudziesięciu metrów). Zasadnym jest więc stwierdzenie, że szeroko rozumiane ustroje powłokowe, jako wyodrębniona, szersza grupa metalowo-szklanych ustrojów przegród powinna zastępować ustroje dwupowłokowe. Zarazem również ustroje powłokowe zawierać będą konstrukcje ścian metalowo-szklanych dwupowłokowych, jako jedną z podgrup. Bodźcem do coraz szerszego stosowania ustrojów jednopowłokowych jest logarytmiczny rozwój zaawansowanych systemów szkleń. Szyby w dużo większym stopniu zapewniają zachowanie oczekiwanych parametrów przegrody i przez to eliminują ustroje wielopowłokowe, które pozwalały przy niższych cechach szyb na zachowanie wszystkich cech przegród (selektywność promieniowania cieplnego, słonecznego, przezierność, izolacyjności, itd.).

Konstrukcje powłokowe dedykowane W ramach tego artykułu zajęto się jednak nie tyle samą specyfiką klasyfikacji, a typami konstrukcji wsporczych. Jak podaje przywołana wcześniej norma dla ścian osłonowych, to przedmiotowe ściany składają się z pionowych i poziomych elementów połączonych ze sobą i zakotwionych do konstrukcji nośnej budowli. Te pionowe i poziome ustroje nośne na przestrzeni ostatnich pięciu-ośmiu lat uległy szybkim zmianom i przeobrażeniom. Obecnie całościowa ściana osłonowa to ustrój fasady metalowo-szklanej z  wykorzystaniem najbardziej zaawansowanych rozwiązań w  technice projektowania konstrukcji metalowych, w tym linowych, cięgnowych i sprężonych. Ten szybki rozwój techniki linowej pociągnął za sobą wyodrębnienie się kilku typów konstrukcji powłokowych, dedykowanych konkretnym typom budynków,

Fot. 1. Widok przykładowych ustrojów powłokowych z wykorzystaniem systemowych rygli i słupów ścian słupowo-ryglowych

zadaszeń i przeszkleń. Wszystkie te typy wsporczych konstrukcji mają zapewnić przegrodzie szklanej spełnienie restrykcyjnych warunków dla przeszkleń. Warunków o dopuszczalnych ugięciach, wychyleniach i granicznych szczelnościach (powiązanych z  warunkami SGU dla przegrody). Oczywiście, jako podstawowe wystąpią tu sztandarowe ustroje systemowych profili metalowo-szklanych konstrukcji systemów słupowo-ryglowych (fot. 1). Przekroje słupów i rygli ustroju słupowo-ryglowego ze wzmocnieniami lub samodzielnymi belkami metalowymi, stalowymi przekrojami – bi-symetrycznymi – walcowanymi, spawanymi blachownicami. Z uwagi na obwarowania związane ze sztywnością i  nośnością szkieletu takiej konstrukcji oraz z  uwagi na estetykę, takie ustroje powłokowe ogranicza się zazwyczaj do wysokości jednej kondygnacji. Oczywiście, możliwe są większe wysokości, rozpiętości takich ustrojów słupowo-ryglowych jednak wtedy elementy kon-

Fot. 2. Widok płaskiego dachu. Ustrój o rozpiętości ok. 10 m, płaskie dźwigary blachownicowe, stężone cięgnami prętowymi (zdjęcie z materiałów firmy PFEIFER).

Konstrukcje pr zeszklone

strukcyjne (ich przekroje) stają się dominujące i nieatrakcyjne dla architektów. Dla wymiarów elementów ściany metalowo-szklanej, przekrój słupów, belek, które zapewniają normową sztywność przeszklenia, powinien zawierać się w granicach 1/16 do 1/24 rozpiętości. Zalecane jest oscylowanie wokół 1/20 rozpiętości. Rzecz jasna, rozpiętość ta warunkowana jest płaszczyzną przeszklenia, z  której zbierane jest obciążenie na przedmiotowy element nośny. Warunek ten jednak determinuje również rozstaw elementów konstrukcyjnych na płaszczyźnie przegrody metalowo-szklanej, dla której niezbędne jest spełnienie stanów SGN i SGU, a w szczególności 1/200 obliczeniowej rozpiętości analizowanego elementu i jednocześnie ugięcie to nie powinno być większym niż 15 mm dla jednoprzęsłowego ustroju belkowego (pomiędzy sąsiednimi podporami). W ramach tej grupy elementów konstrukcyjnych należy wspomnieć o przegrodach wykorzystujących elementy żeber szklanych, blachownic, słupów belek z no-

Fot. 3. Powłoka przeszklenia z wykorzystaniem ustroju wiszącego (materiały PFEIFER)

3


Maciej Cwyl

śnymi elementami ze szkła klejonego. Te rodzaje konstrukcji również z uwagi na swe parametry nośności i sztywności dedykowane są dla wysokości/rozpiętości do 3-4 m. Dla przywołanych konstrukcji jednak dyskusyjnym jest zapis w normie PN-EN 13830, warunkujący nieuwzględnianie tych elementów szklanych przy ocenie nośności, z uwagi na obciążenie od ciśnienia obciążenia wiatrem Zapis ten jednak należy w obecnej chwili tłumaczyć jako jedynie odnoszący się do płaszczyzny przeszklenia. Norma przywołana zapis ten również odnosiła do przeszkleń, jako elementów wypełniających. W końcu lat 90. ub. w. elementy szklane, jako podstawowe ustroje nośne nie były jeszcze rozpowszechnione i autorzy norm pominęli je w rozumieniu samodzielnych konstrukcji. W chwili obecnej żebra, słupy, belki szklane są stosowane powszechnie i stosowanie się do zapisów normy dosłownie – o nieuwzględnianiu tych elementów szklanych przy analizie sztywności powłokowego ustroju fasady – przekreśla ich dalszy rozwój, który jest w tej chwili najbardziej dynamiczny. Więcej, elementy te spełniają wszystkie warunki nośności, bezpieczeństwa, ppoż. (po odpowiednim uwarunkowaniu zabezpieczeń i technologii wykonania) i ogólnobudowlane. Należy, więc odnosić się do nich jak do pełnowartościowych elementów konstrukcyjnych, traktując je jak inne elementy nośne szkieletu, z uwzględnieniem warunków nośności i sztywności w uogólnionym przypadku ustrojów metalowo-szklanych ścian powłokowych. Często jednak inwestorzy i architekci oczekują przeszkleń ścian sięgających 6-12 m, bez dodatkowych podparć. Dla takich ustrojów, dla zapewnienia im normowej sztywności, należy stosować elementy konstrukcji kratownic, blachownic otworowanych i dźwigarów o zmiennej wysokości przekroju. Są one lżejsze w stosunku do pełnościennych ustrojów walcowanych, giętych, dają wrażenie większej lekkości przeszklenia oraz większą sztywność przegrody. Takie ustroje najczęściej projektuje się w układach płaskich dźwigarów ze stężeniami (fot. 2). Szkło, jako materiał wypełniający, jest bardzo wrażliwe na ruchy termiczne, ugięcia konstrukcji w  fazie sprężystej (amplitudy tych ugięć) i  wzajemne przemieszczenia ustrojów płaskich konstrukcji. Przy tym typie konstrukcji konieczny jest właściwy dobór i odpowiednie rozmieszczenie ustrojów stężających tzw. konstrukcji drugorzędowej. Już samo dobranie rodzaju tężników i  ściągów pociąga za sobą konsekwencje charakteru pracy całego ustroju powłokowego. Najczęściej wykorzystuje się w tych konstrukcjach cięgna z prętów pełnych, ze stali o dobrych parametrach wytrzymałościowych np. S355, S420. Takim przykładem mogą być cięgna prętowe z  okuciami o  specyfikacji 860 Pfeifer. Wytwarzane są ze stali S355J2G3. Każde takie stężenie powinno być wyposażone w  niezależny system umożliwiający jego rektyfikację. Dla ustrojów powłokowych, bowiem, bardzo istotnym jest uzyskanie jak największej jednorodności w rozkładzie sił wewnętrznych ustroju prętowego. Stąd wszelkie wpływy pełzania i relaksacji w prętach powinny być możliwe do niwelowania. Ustroje takie należy rektyfikować co najmniej raz w roku, poddając je kontroli co najmniej dwa razy w roku. Dla przywołanych konstrukcji w mniejszym stopniu wykorzystuje się cięgna linowe.

4

Fot. 4. Powłoka przeszklenia z wykorzystaniem ustroju kratownicy cięgnowej (materiały internetowe: Novum Structures, PFEIFER).

Ten typ cięgien (linowych – wielozwitych) dla konstrukcji ustrojów powłokowych znakomicie sprawdza się w konstrukcjach wiszących i  ustrojach kratownic cięgnowych. (płaskich i przestrzennych), które sięgają rozmiarów (rozpiętości) nawet do 30-40 m. Różnicą jest sposób modelowania konstrukcji. Dla modelowania ustrojów wiszących, podstawowe przeszklenie zamocowywane jest zazwyczaj na ustroju słupowo-ryglowym (fot. 3), a liny zapewniają przeniesienie sił z układu ryglowego na trzony nośne od dużej rozpiętości ustroju powłoki. Ustroje wiszące muszą mieć jednak układ stężeń w  przestrzeni powłoki, zapewniający sztywność „tarczową” oraz zestaw lin, np. typ PV Pfeifer, zapewniające podwieszenie i przekazanie sił na trzon nośny budynku. W płaszczyźnie tarczowej ustroju powłoki stężenia projektuje się z niewielkim wstępnym sprężeniem, ustroje lin wiszących nie mają projektowanego, wstępnego naciągu (względy technologiczne). Ustroje te mają mankamenty związane z pracą całości układu przeszklenia przekrycia. O ile zapewnienie należytej sztywności w powłoce nie powoduje istotniejszych problemów, o tyle na stykach powłok, przeszkleń, ze szkieletem budynku, innymi fragmentami elewacji obiektu, obserwowano rozszczelnienia, lokalne nieciągłości, czy nawet pęknięcia tafli w obrębie podwieszeń. Stąd zaczęto rozważać ustroje w całości sprężane, pozwalające na większe sztywności przeszklenia. Takimi rozwiązaniami są ustroje kratownic cięgnowych, płaskich i przestrzennych. Zapewniają one możliwość wykonywania przeszkleń o rozpiętościach nawet do 35-50 m. Są najlżejszymi i najbardziej filigranowymi z konstrukcji metalowych szkieletów dla obiektów fasadowych. Wymagają jednak dużej precyzji i konstrukcji lin o bardzo wysokich parametrach użytkowych. W  tych konstrukcjach stosujemy najbardziej zaawansowane przekroje lin. Siły sprężające w tych układach stanowią nawet 80% nośności przekrojowej cięgien. Ustroje kratownic cięgnowych są jednak w  najwyższym stopniu zależne od sztywności elementów konstrukcji budowli, na którą przenoszą siły od wstępnego sprężenia. Dedykowane dla elementów nośnych, graniczne ugięcia l/350, czy dla słupów l/500, są często niewystarczające. Podatność be-

lek, rygli okapowych, podatność podpór na poziomie kotwień musi być ściśle dookreślona i uwzględniona w przestrzennym modelu projektowanej powłoki przez projektanta. Mniej zależnymi od zachowania się samego trzonu budowli, jego normowych przemieszczeń, są ustroje ze stalowymi słupami sprężanymi. Trzony nośne takich elementów (słupów), osiągają wysokość 25-35 m. Wstępne sprężenie linami wielouzwojonymi powoduje zwiększenie sztywności, zmniejszenie długości wyboczeniowej jednogałęziowego trzonu słupa. Siły sprężeń sięgają około 25-40% nośności przekroju liny i w całości są przekazywane na rdzeń stalowego słupa. Układ sprężanych elementów nośnych stabilizowany jest przez rygle poprzeczne, ściągi i stężenia w płaszczyźnie powłoki. Są to ustroje o większym zużyciu stali w przeliczeniu na m2 powierzchni przeszklenia niż w  ustrojach kratownic cięgnowych, lecz prostota ich montażu oraz „samodzielność” w przenoszeniu oddziaływań przemawia na korzyść tych elementów, jako nośnych. Również niższy poziom sił sprężających w stosunku do przekrojów linowych powoduje mniej komplikacji przy kompensowaniu wpływów od relaksacji i pełzania w  cięgnach niż w  ustrojach kratownicowych. W  przypadku elementów sprężanych również jednak należy pamiętać, by każde cięgno miało możliwość rektyfikacji i kontroli siły naciągu, którą należy korelować co najmniej raz do roku. dr inż. Maciej Cwyl Politechnika Warszawska

Literatura Bródka J., Łubiński M., Lekkie konstrukcje stalowe. Arkady, Warszawa 1971 Cywiński Z., Hybrydowe dźwigary ze stali i szkła. „Świat Szkła” 11/2011 Ściany osłonowe. Norma wyrobu PN-EN 13830:2005 Żółtowski W., Cwyl M., Metody inżynierskich obliczeń konstrukcji ze stopów aluminiowych, na bazie konstrukcji fasad słupowo-ryglowych. „Murator PLUS”, 2003.

w yda n ie s p e c j al n e


SEALI NG A ND BONDING SOLUTIONS

e w o t k A S n S u T p g in nia n a r w o B o C T I w ą o Moc n cz +D i n c h i c s Te as l ą C t a V b SADE e z Apro n p ę t s do R

R

SZKLENIE STRUKTURALNE USZCZELNIANIE FASAD ZESPALANIE OKIEN SOLARY I FOTOWOLTAIKA ELEMENTY DO MOCOWANIA PUNKTOWEGO SZKŁA Proventuss Polska Sp. z o.o.

www.proventuss.eu biuro@proventuss.eu


Artykuł sponsorowany

Duże przeszklenia

wyrazem nowoczesnego budownictwa Moda na duże przeszklenia nie jest już niczym wyimaginowanym na rynku. Wręcz przeciwnie, panuje przekonanie, że im większe okna tym lepiej, bo to właśnie duże, jasne i otwarte przestrzenie stały się obowiązującym trendem we współczesnej architekturze domów jednorodzinnych, a nawet budynków wielorodzinnych. Dziś nowoczesna architektura otwiera wnętrza na otoczenie, wykorzystuje naturalną energię słoneczną oraz zapewnia optymalne doświetlenie. Przeszklone powierzchnie dużych rozmiarów prezentują się imponująco niezależnie od tego, czy pomieszczenie jest urządzone nowocześnie, czy tradycyjnie. Krajobraz za oknem łączący się z wnętrzem powiększa je i wprowadza do domu niepowtarzalny styl, jak również dużo światła. Stąd producenci obserwują coraz większe zainteresowanie klientów oknami o dużych rozmiarach, nietypowych konstrukcjach i nietuzinkowych kolorach. Śmiało można wypowiedzieć tezę, ze duże przeszklenia to znak rozpoznawczy współczesnego budownictwa o wysokim standardzie, wyróżniającego się jakością i prestiżem. Obecnie duże przeszklenia odgrywają istotną rolę również w aranżacji wnętrz, gdyż nadają im eleganckiego, nowoczesnego charakteru. W tym celu architekci i pro-

6

jektanci stosują między innymi pokaźne drzwi tarasowe. Znaczne rozmiary okien czy drzwi sprawiają, że budynek zyskuje na elegancji. Jednak kwestia izolacyjności termicznej takiego przeszklenia pozostaje często wątpliwością potencjalnego klienta, który zastanawia się nad wyborem stolarki wielkoformatowej. Rozwój współczesnego rynku stolarki okienno-drzwiowej, zaawansowanie technologiczne produktów i ich wyso-

ka jakość pozwalają już dziś łączyć nowoczesne produkty o wysokiej termoizolacyjności z walorami estetycznymi z rozsądnym wyborem produktów energooszczędnych.  Ważne jest, żeby zwracać uwagę na produkt, który kupujemy. W przypadku okien jest to o tyle istotne, że stolarka jest inwestycją długoterminową. Szczególnego znaczenia nabierają takie elementy, jak dobra izolacyjność termiczna okien, ich trwałość i odporność na odkształce-

w yda n ie s p e c j al n e


Duże przeszklenia wyrazem nowoczesnego budownictwa

nia. Jeśli stolarka nie posiada dobrych parametrów termoizolacyjnych i wytrzymałościowych, jesteśmy narażeni w przypadku okien o znacznych rozmiarach na znaczne straty ciepła zimą i przegrzewanie pomieszczeń latem. Dlatego należy sprawdzać zarówno produkt, jak i producenta, analizując jego wiarygodność, rzetelność, certyfikaty, dopuszczenia i atesty. Na rynku dostępny jest bardzo duży wachlarz produktów, ale tylko niektóre wyróżniają się ponadprzeciętnymi walorami w zakresie energooszczędności. Wśród niech jest niedawno wprowadzone przez DRUTEX okno IGLO ENERGY. Zaawansowana technologia zastosowana w produkcie umożliwiła osiągnięcie współczynnika przenikania ciepła na poziomie zaledwie Uw=0,6 W/(m²K)*), co czyni produkt niekwestionowanym liderem w zakresie energooszczędności. Dzięki tak niskim parametrom okno jest idealnym rozwiązaniem również dla budynków pasyw-

lacyjności cieplnej. Odnosząc wyniki w zakresie energooszczędności do aktualnych polskich przepisów techniczno-budowlanych trzeba zauważyć, że okno IGLO ENERGY charakteryzuje się przenikalnością cieplną nieomal o 100% lepszą niż wymagana w Polsce. Co więcej, nowe okno umożliwia zastosowanie opracowanej przez firmę w 2011 r. nowej generacji pakietów szybowych wyposażonych w najnowocześniejsze szyby z powłokami niskoemisyjnymi, które oferują najwyższe standardy w zakresie efektywności energetycznej, o współczynniku przenikalności termicznej na poziomie nawet Ug=0,3W/(m²K)! Lekkie pakiety szybowe o doskonałych współczynnikach przenikalności termicznej umożliwiają wykonywanie bardziej wyszukanych kompozycji okiennych, odpowiadających aktualnym trendom rynkowym i preferencjom klientów. Duże znaczenie w przypadku budownictwa energooszczędnego ma prawidłowe usytuowanie projektowa-

rolety zewnętrzne, które nocą chronią przed stratami ciepła, zaś w dzień zapobiegają nasłonecznieniu. Rolety są doskonałym rozwiązaniem nie tylko z uwagi na ochronę przed nadmiernym nasłonecznieniem czy utratą energii, ale również stanowią świetne zabezpieczenie przed złodziejem. Dzięki wzmocnionym materiałom, z jakich są zbudowane i inteligentnym systemom blokowania oraz sterowania intruz będzie miał duży problem z przedostaniem się do wnętrza mieszkania. DRUTEX w swojej ofercie posiada zarówno rolety z PVC, jak i aluminium. Możliwy jest montaż rolet zarówno do nowego okna, jak również na okno już wbudowane w elewację. Bogata kolorystyka pancerzy pozwala na dopasowanie rolet do stylistyki całego budynku. Walory estetyczne stolarki często wyznaczają jej rozmiary, jak również nietypowe kształty i niebanalna kolorystyka. W ofercie DRUTEX dostępnych jest już dziś aż 30 folii Renolit. Wśród kolorów cieszących się największą

nych i energooszczędnych, odpowiadających wymaganiom zrównoważonego budownictwa. Okno to zapewnia doskonały poziom izolacyjności termicznej, a optymalna, siedmiokomorowa budowa profili GL System, o głębokości zabudowy 82 mm, w połączeniu z nowoczesnym pakietem szybowym oraz innowacyjnym systemem uszczelnienia okna stanowi nowość na światowym rynku stolarki. DRUTEX, jako pierwszy producent stolarki okiennodrzwiowej na świecie, opracował dla swojego nowego produktu innowacyjny system uszczelnienia, będący gwarancją najlepszych parametrów pod względem energooszczędności. To nowatorskie rozwiązanie wykorzystuje uszczelkę centralną. System wyróżnia się optymalnym kształtem i budową oraz osadzeniem uszczelnienia – poza uszczelką zewnętrzną i wewnętrzną, system wyposażony jest w uszczelnienie centralne wykonane ze spienionego EPDM, co zapewnia najlepsze współczynniki przenikalności ciepła, jak również wodoszczelności i przepuszczalności powietrza. DRUTEX zastosował również innowacyjne wzmocnienie termiczne wykonane z włókna szklanego, które minimalizuje powstanie mostków termicznych, a dzięki temu pozwala na uzyskanie jeszcze lepszych parametrów w zakresie izo-

nych okien względem stron świata. Kładąc nacisk na rozwiązania energooszczędne, należy zwrócić szczególną uwagę na kształt budynku, rozkład pomieszczeń oraz lokalizację i wielkość przeszkleń. Niezwykle ważne jest, żeby położenie i wielkość okien odpowiadały różnicom nasłonecznienia w ciągu dnia. W związku z tym większe przeszklenia są polecane na południowej elewacji, przy jednoczesnym zmniejszeniu lub całkowitej likwidacji okien wychodzących na północ. Duże przeszklenia od strony południowej zapewnią nam więcej naturalnego światła do wnętrza i w ten sposób ogrzejemy pokój za pomocą energii słonecznej. W szczególnie nasłonecznione dni, kiedy istnieje ryzyko przegrzania pomieszczenia, możemy zastosować

popularnością są przede wszystkim różnego rodzaju brązy i szarości, ale również zieleń czy niebieski. W tym zakresie klienci są coraz odważniejsi. Należy jednak pamiętać, że właściwy wybór okien do danego pomieszczenia to przede wszystkim konieczność uwzględnienia podstawowych funkcji, jakie mają do spełnienia oraz wielkość poszczególnych pomieszczeń. Oczywistym jest, że decydujemy się na konstrukcje dużych rozmiarów, bo takie mogą nawet z niewielkiego pokoju uczynić luksusową przestrzeń. Niemniej jednak należy dokładnie sprawdzić również czy taki wybór ma sens z uwagi chociażby na widok za oknem, czy rozmieszczenie mebli w pomieszczeniu.

*) dla okna o wymiarach 1230x1480 mm zgodnie z badaniami instytutu CSI w Czechach

Konstrukcje pr zeszklone

*** Duże przeszklenia to nieodłączny element współczesnej architektury. To tendencja, za którą podąża rynek i klienci. Nie tylko z uwagi na aspekty estetyczne, ale ich praktyczne zastosowanie. Duże przeszklenia to bowiem również komfort cieplny na wysokim poziomie, pod warunkiem, że wybieramy rozwiązania sprawdzone i polecane przez innych. Dlatego warto wybierać tych, których cenią sobie już miliony zadowolonych klientów. DRUTEX S.A.

7


Szklenie trzyszybowe w praktyce Rozporządzenie EnEV 2009 drastycznie zwiększyło wymagania dotyczące izolacyjności termicznej wymienianych szkła i okien. Dla budynku po renowacji, połączonej z wymianą okien, rozporządzenie EnEV 2009 podaje zmniejszoną maksymalną wartość współczynnika przewodzenia ciepła U dla izolacyjnych szyb zespolonych z 1,5 (zgodną z EnEV 2007) do 1,1 W / (m²K), a dla całego okna od 1,7 do 1,3 W / (m²K). Wymagania pkt. 3 EnEV muszą obligatoryjnie zostać spełnione w  Niemczech, jeżeli całkowita powierzchnia modyfikowanych elementów budowlanych (w tym wypadku szkło i przeszklenie) przekracza 10% odpowiedniej powierzchni budynku wyposażonego w te elementy. Wymiana szklanych komponentów budowlanych dlatego nie podlega EnEV. W rozporządzeniu EnEV nie określa się też wymagań odnoszących się do szyb specjalnch (np. szyby zespolone o zwiększonej izolacyjności akustycznej) podanych w tabeli 3 załącznika 3.

Właściwości termiczne potrójnych szyb zespolonych Podwyższone wymagania EnEV 2009/2012 i KfW doprowadziły do zwiększenia zapotrzebowanie na szyby zespolone z wartością współczynnika Ug równą 1,1 W / (m² K) lub niższą. Potrójne szyby zespolone (Ug=0,7 W / (m² K)) stały się nowym, standardowym rozwiązaniem. Potrój-

Ug (W/m2K) εn=0,3

Odstęp 10 mm

Odstęp 12 mm

Odstęp 14 mm

Odstęp 16 mm

100% powietrze

1,1

0,9

0,8

0,8

90% argon

0,8

0,7

0,6

0,6

90% krypton

0,6

0,5

0,5

0,5

Odstęp pomiędzy taflami szyby Rys. 2. Współczynnik Ug w trzyszybowej szybie zespolonej

8

ne szyby zespolone wypełnione kryptonem oferują niższą wartość Ug (0,5 W / (m² K)), ale są małe szanse na ich powszechne stosowanie ze względu na wysoką cenę kryptonu. Oprócz znanej wartości U  jako charakterystycznego parametru dla strat ciepła, również należy brać pod uwagę całkowitą przepuszczalność energii (wartość g) przez szybę zespoloną, zgodnie z normą DIN EN 410. Przykładowe obliczenia wykazały, że zużycie energii

Okna Szklenie

Umax = 1,30 W/m2K Umax = 1,1 W/m2K

U W/m2K wg EnEV 2007

U W/m2K wg EnEV 2009

Ściany zewnętrzne

0,35

0,24

Dach, strop ostatniego piętra

0,30

0,24

Okna/skrzydła drzwi

1,70

1,30

Oszklenie

1,50

1,10

Komponent

Dach Ściana podpiwniczenia Strop nad piwnicą Ściana zewnętrzna

Umax=0,24 W/(m2K) Umax=0,30 W/(m2K) Umax=0,30 W/(m2K) Umax=0,24 W/(m2K)

Niemiecka Ustawa o Ogrzewaniu z Energii Odnawialnej (EEWarmeG) Wsparcie dla kolektorów słonecznych- wymagania dla ciepłej wody System fotowoltaiki Ogrzewanie ze spalania biomasy

Okna dachowe Ściana osłonowa kurtynowa Szklane dachy

-

1,40

1,90

1,50

-

2,00

Rys. 1. Maksymalne wielkości współczynnika przewodności cieplnej U, zgodne z Rozporządzeniem EnEV 2009

Odstęp

Odstęp

Powłoka – zoptymalizowana   Wypełnienie gazem – zoptymalizowane   Odstęp – zoptymalizowany  

może nawet wzrosnąć w wyniku skupienia się wyłącznie na optymalizacji wartości Ug, ignorując fakt pozyskiwania energii słonecznej. Istnieją jednak ograniczenia w pozyskiwania energii słonecznej, gdyż nadmierne zyski słoneczne będą wymagały instalacji urządzeń zacieniających czyli osłon przeciwsłonecznych, aby chronić wnętrze budynku przed „przegrzaniem”. Projektowanie budynków i planowanie wnętrz są regulowane w Niemczech przez normy DIN 4108-2 oraz DIN V 18599. W  większości przypadków wyniki uzyskane z sumowania prostych ocen elementów budowlanych traktowanych jako samodzielne (nie wpływające na siebie) komponenty nie są wystarczająco wiarygodne. Budynki stały się bardzo złożonymi strukturami. Dla bardziej precyzyjnej oceny efektywności energetycznej (również od specyficznych czynników) należy wziąć pod uwagę budynek jako całość oraz wszystkie komponenty łącznie, w  tym instalacje techniczne (ogrzewanie, wentylacja, chłodzenie). W  obecnym standardzie termicznie zoptymalizowanej konstrukcji

w yda n ie s p e c j al n e


Szklenie trzyszybowe w praktyce

Tabela 1. Charakterystyczne parametry szyb zespolonych stosowanych obecnie Przepuszczalność całkowitej energii g

Przepuszczalność światła τ

Przewodzenie ciepła Ug

[-]

[-]

[W/m2K]

Dwuszybowe szyby zespolone *

Ok. 40-63%

70-80%

1,0-1,7

Trójszybowe szyby zespolone **

Ok. 40-63%

60-70%

0,5-0,8

Ok. 60%

Ok. 80%

Ok. 0,5

Szkło

Szyby próżniowe *** * Powłoka na płaszczyźnie 3 ** Powłoka na płaszczyznach 2 i 5, *** powłoka termoizolacyjna na płaszczyźnie 3

Fot. 3 Strategia optymalizacji parametrów „Ug” i „g”. Obliczenie wg procedury miesięcznych formularzy wg DIN V 4108-6

(KfW 85)1, prawie 50% zapotrzebowania na ciepło jest pokrywane z zysków słonecznych.

Właściwości akustyczne potrójnych szyb zespolonych W wielu przypadkach elementy termoizolacyjne ze szkła muszą spełniać dodatkowe wymagania dotyczące izolacji akustycznej. Pomiary akustyczne przeprowadzone w laboratorium ift Rosenheim pokazały, że, niestety, izolacja akustyczna potrójnej szyby zespolonej nie poprawia się w stosunku do wzrostu jej masy na jednostkę powierzchni szyby. Poniższa tabela 2 przedstawia wyniki pomiarów, wykonane przez laboratorium ift Rosenheim. Wskaźniki izolacyjności akustycznej Rw odnoszą

1

się do próbek o wymiarach 1,23x1,48 m, a także bazują na wartościach zestawionych w  tabelach w  normie EN 14351-1, załącznik B.

 ezpieczeństwo B i przydatność do użytku Potrójne szyby zespolone są użyciu od ponad 10 lat i są uważane za techniczniedojrzały produkt. Ale różnią się od szyb zespolonych w różnych aspektach, które powinny być brane pod uwagę w trakcie ich produkcji: zz Konstrukcja okien, okuć i połączeń ram w narożach, jak również odpowiednio rozmieszczone podkładki mocujące i stabilizujące zestawy szybowe muszą być w stanie przenieść większy ciężar szyby zespolonej.

zz Obciążenia klimatyczne działające na potrójne przeszklenie są wyższe, a to może prowadzić do znacznych odkształceń i przemieszczeń w konsekwencji zwiększając obciążenie uszczelnienia krawędziowego. Obliczanie wpływu obciążeń klimatycznych jest zalecane w szczególności, jeżeli istnieją poważne różnice w wysokości nad poziomem morza pomiędzy miejscem produkcji a miejscem końcowej instalacji (co ma wpływ na ciśnienie powietrza w szybie zespolonej). Odstęp między taflami szkła czyli szerokość przestrzeni międzyszybowej nie powinna przekraczać 12 mm, aby zapobiec zbyt dużemu wzrostowi obciążeń klimatycznych. zz Proces produkcji, w szczególności proces nakładania dwóch ramek dystansowych, może powodować „pionowe przesunięcia” względem siebie poszczególnych tafli szkła, co należy wziąć pod uwagę w czasie stabilizowania zestawu szybowego w ramie okiennej. zz Sumowanie się tolerancji szkła i ramek dystansowych może spowodować przekroczenia dopuszczalnego odkształcenia uszczelek, szczególnie, gdy mamy do czynienia z  tzw. szkleniem „na sucho” czyli za pomocą gotowych uszczelek. Inne wymagania, które muszą spełnić trzyszybowe szyby zespolone, to na przykład zgodność z wymogami bezpieczeństwa Technische Regeln für absturzsichernde Verglasungen (TRAV) (Przepisy techniczne dotyczące przeszkleń stanowiących bariery bezpieczeństwa – czyli chroniących przed upadkiem z wysokości). Konfiguracje określone w TRAV (tabela 3) pozwalają na prostą kontrolę, ale obejmują one tylko dwuszybowe szyby zespolone. Tabela 3 ułatwia weryfikację konfiguracji, które zostały już poddane badaniu i weryfikacji. Jak dotąd, w  tabeli 3 nie uwzględniono potrójnych szyb zespolonych, chociaż zasady techniczne podane w TRAV powinny być też stosowane w konstrukcjach przeszklonych zawierających również takie szyby – w sytuacjach, które obejmują zasady TRAV. Tabeli 3 można użyć, jeśli zewnętrzna tafla szyby zespolonej jest wykonana z bezpiecznego szkła laminowanego z folią PVB, a szyba wewnętrzna jest wykonana z hartowanego szkła bezpiecznego. Różne warianty potrójnej szyby zespolonej można potraktować jako zgodne z odpowiednimi wymaganiami, jeżeli środkowa tafla szkła wykonana jest również z hartowanego szkła bezpiecznego. Zakłada się, że ta reguła zostanie włączona do technicznych przepisów budowlanych. Generalnie nie ma powodów, aby ta zasada nie była stosowana nawet już teraz. Jednak we wszystkich innych przypadkach należących do kategorii A (przeszklenia od podłogi do sufitu) oraz w kategorii C1 i C2 z ryglem poziomym przenoszącym obciążenia, odporność na uderzenie konfiguracji szyby zespolonej musi być wykazana na podstawie krajowego certyfikatu technicznego, w badaniach z zastosowaniem testu zderzeniowego z użyciem opadającego wahadłowo „próbnika” zgodnie z punktem 6.2 TRAV.

 tandardy energetyczne zostały określone w Niemczech w Rozporządzeniu o Poszanowaniu Energii (Energieeinsparverordnung / EnEV). Normy te stosuje się do nowych budynków. Promowany jest też reS mont domów, jeśli po remoncie nie przekraczają one specyficznych wymagań energetycznych dla porównywalnego (wzorcowego) domu nowego. KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau – Kredyt Remontowy) określa poziom wsparcia, który określany jest są jako KfW Efektywność Budynku. W prosty sposób, dane wskazują, w procentach, ile maksymalnego zapotrzebowania energii pierwotnej określonej przez EnEV dom zużywa. Im mniejsze zużycie energii w stosunku do budynku wzorcowego (np. 85) tym większe wsparcie – ponieważ zwykle wymagane są rozległe inwestycje w celu spełnienia wysokich standardów efektywności energetycznej w domu KfW85. Finansowanie jest dostępne dla procesów wymiany okien, izolacji, odnowienia systemu ogrzewania, oświetlenia i wymiana lub montaż systemów wentylacyjnych (przyp. red.).

Konstrukcje pr zeszklone

9


Michael Rossa, Jürgen Benitz-Wildenburg

Zgodnie z informacją w „DIBt Mitteilungen”, Lista Wyrobów Budowlanych w części 2 Załącznik 20 zostanie zmieniona, a wykorzystanie szkła typu float do wykonania wewnętrznej tafli szyby zespolonej będzie dozwolone, o ile umieszczona od strony wewnętrznej tafla szkła ESG w  trzyszybowej szybie zespolonej nie pęknie podczas badań na uderzenie „ciałem spadającym wahadłowo”. Bardziej absorbujące ciepło tafle szkła (np. szkło barwione) nie powinny być stosowane w trzyszybowej szybie zespolonej ze względu na wywoływanie wysokich obciążeń klimatycznych. Nie jest też wskazane korzystanie ze szkła zbrojonego siatką stalową, ponieważ jego mniejsza wytrzymałość na uderzenia stwarza ryzyko pęknięcia szkła. Termoizolacyjne lub przeciwsłoneczne powłoki powinny być umieszczane na pozycjach 2 i 5 szyb zespolonych. Wyniki badań zostały przekazane do komisji ekspertów z DIBt, jak również do Komitetu normalizacyjnego DIN, aby zostały wzięte pod uwagę przy nowelizacji norm i przepisów dla systemów przeszklonych barier bezpieczeństwa.

Tabela 2. Wskaźniki izolacyjności akustycznej w dwu- i trzyszybowych szybach zespolonych Konfiguracja szyby podwój- potrójna na

Rw dB Gaz

Ug W/m2K

Ug W/m2K

Rw dB

podwójna

potrójna

podwójna

potrójna

Gaz

podwójna

potrójna

podwójna

potrójna

Waga jednostkowa kg/m2

4-12-4 20

4-12-412-4 30

Ar

30(-1;-3)

32(-1;-4) 33(-2;-6)

1,3

0,7

Kr

32(-1;-5) 32(-1;-5)

1,1

0,5

Waga jednostkowa kg/m2

6-12-4 25

6-12-412-4 35

Ar

33(-1;-4) 33(-1;-5)

36(-1;-6) 36(-1;-5)

1,3

0,7

Kr

35(-3;-6) 34(-2;-6) (6-10-4)

38(-2;-6)

1,0 (6-104)

0,5

Waga jednostkowa kg/m2

8-12-4 30

8-12-412-4 40

Ar

35(-1;-4) 36(-2;-5)

37(-1;-6) 38(-1;-5)

1,3

0,7

Kr

1,1

0,5

Waga jednostkowa kg/m2

8-12-6 35

8-12-412-6 45

Ar

35(-1;-4) 36(-2;-5)

39(-2;-5) 39(-1;-4)

1,3

0,7

Kr

36(-2;-6)

38(-1;-3) 38(-2;-5)

1,1

0,5

Powłoka na pozycji 3 (szyba podwójna), na pozycji 2 i 5 (szyba potrójna) Emisyjność 0,03 Wypełnienie gazem 90%

 zklenie i montaż S trzyszybowych szyb zespolonych Zwiększenie ilości zastosowań potrójnych szyb zespolonych i ich większe głębokości montażu w profilach okiennych oznaczają pojawienie się znacznie cięższych elementów budowlanych, które zmieniły wielkość odkształceń elementów budowlanych pod wpływem szkodliwych czynników atmosferycznych. Elementy systemów aluminiowych ścian zewnętrznych o niższej wytrzymałości – czyli uszczelki termoizolacyjne czy plastikowe łączniki łączące profile aluminiowe, połączenia i uszczelnienia, szczególnie w obszarze glifu okiennego lub przy montażu okien na pozycjach poza licem ściany osłonowej – oznaczają zwiększone wymagania w stosunku do produktów służących do mechanicznego mocowania elementów budowlanych i przeniesienia obciążenia na strukturę konstrukcji budynku. Znane reguły techniczne dotyczące elementów stabilizujących (usztywniających), dystansujących, mocujących

skrzynka rolety zewnętrzne bez izolacji

stalowa belka

A

Typ szyby

Zespolona

Podparcie liniowe

Na wszystkich krawędziach

Ściana zewnętrzna ze współczynnikiem UAW >1,0 W/m2K

Ciągłość okładziny

Ciągłość parapetów

Rys. 4. Typowe słabe punkty w montażu okien

Tabela 3. Testowane konfiguracje szkła (weryfikacja przez badania na uderzenie wahadłem) Kategoria

Przecieki?

Wysokość (mm)

Szerokość (mm)

Min.

Max.

Min.

Max.

500

2100

1000

3000

5SPG/0.76PVB/5SPG/SZR/4SPG/SZR/8ESG

1000

3000

500

2100

5SPG/0.76PVB/5SPG/SZR/4SPG/SZR/8ESG

500

2100

1000

3000

8ESG/SZR/4SPG/SZR/4SPG/0.76PVB/4SPG

1000

3000

500

2100

8ESG/SZR/4SPG/SZR/4SPG/0.76PVB/4SPG

500

2100

1000

3000

5SPG/0.76PVB/5SPG/SZR/8ESG

1000

3000

500

2100

5SPG/0.76PVB/5SPG/SZR/8ESG

500

2100

1000

3000

8ESG/SZR/4SPG/0.76PVB/4SPG

1000

3000

500

2100

8ESG/SZR/4SPG/0.76PVB/4SPG

Konfiguracja szkła w mm (od wewnątrz do zewnątrz)

i uszczelniających koniecznych do właściwego ustawienia szyby zespolonej, a także element dystansowy, bloki, rozstaw łączników, itp., stały się niewystarczające w wielu przypadkach do wiarygodnego określenia systemów mocowania i przenoszenia obciążeń. Dlatego przy projektowaniu budynków i określaniu obciążeń, łączniki mocujące powinny być dobrane precyzyjnie, a także należy dokładniej zdefiniować miejsce ich użycia w mocowaniu. Aktualizowane, 260-stronicowe wydanie publikacji instytutu ift Rosenheim, Wytyczne instalacji oferuje pomoc w postaci dużej liczby rysunków i tabel oraz list sprawdzonych produktów używanych do mocowania, transferu obciążenia, uszczelniania oraz wykazu parametrów, gwarantujących minimalny dopuszczalny poziom izolacji termicznej (dostępny na www.ift-rosenheim.de).

ESG - hartowane szkło bezpieczne, SPG - szkło płaskie (szkło float); SZR = odstęp między taflam i szkła

10

w yda n ie s p e c j al n e

Michael Rossa Jürgen Benitz-Wildenburg ift Rosenheim


Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych – wymagania, metody badań

Ściany zewnętrzne muszą zapewniać odpowiednią do danego rozpatrywanego przypadku ochronę pomieszczeń przed przenikaniem hałasu zewnętrznego. Wymagania akustyczne w stosunku do izolacyjności akustycznej ściany nie są zatem zależne od konstrukcji ściany a jedynie od warunków akustycznych, w jakich zlokalizowany jest budynek oraz od wymaganego komfortu akustycznego pomieszczenia wynikającego z przeznaczenia tego pomieszczenia.  sytuowanie właściwości U akustycznych ścian osłonowych w normalizacji Specyfika lekkich ścian osłonowych o konstrukcji słupowo-ryglowej dotyczy natomiast metod oznaczania ich izolacyjności akustycznej, które oparte są przede wszystkim na badaniach – w warunkach laboratoryjnych – wzorców fragmentów tych ścian. Bardzo duża liczba czynników wpływających na izolacyjność akustyczną ścian, powoduje niejednokrotnie konieczność przyjęcia stosunkowo rozbudowanych programów badawczych. Izolacyjność akustyczna ścian osłonowych ujęta jest w dwóch grupach norm: w normach odnoszących się do ściany osłonowej jako wyrobu oraz do ścian zewnętrznych w budynku. W pierwszej grupie norm wiodącą rolę ma norma zharmonizowana PN-EN 13830:2005 Ściany osłonowe. Norma wyrobu. Norma ta w grupie wymaganych właściwości użytkowych wymienia między innymi izolacyjność akustyczną – zastrzegając, że dotyczy to tylko tych przypadków, w których parametr ten jest wymagany. Norma nie podaje wymagań w stosunku do właściwości akustycznych ścian osłonowych, ponieważ wymagania te zależą od przeznaczenia budynku, w którym ściana ma być zastosowana oraz od warunków akustycznych panujących w otoczeniu tego budynku. Norma podaje natomiast, jakimi parametrami powinna być określana izolacyjność akustyczna ściany osłonowej oraz jakie należy stosować metody do wyznaczania tych parametrów. Podstawową metodą określenia izolacyjności akustycznej ściany osłonowej jako wyrobu jest pomiar wzorca ściany, przeprowadzony w warunkach laboratoryjnych. Norma zharmonizowana przywołuje normę pomiarową EN ISO 140-3, wg której wyznacza się izola-

cyjność akustyczną ściany w poszczególnych pasmach częstotliwości dźwięku oraz normę EN ISO 717-1 określającą metodę wyznaczania jednoliczbowych wskaźników izolacyjności akustycznej ściany na podstawie wyników pomiarów. Obie metody – pomiaru i wyznaczania wskaźników – są uniwersalne i dotyczą izolacyjności od dźwięków powietrznych wszystkich rodzajów przegród, bez względu na ich konstrukcję. Zapis w normie PN-EN 13830:2005 wskazuje, że badania akustyczne powinny odnosić się do ściany przeznaczonej do zastosowania w konkretnym obiekcie. Wynika to z zamieszczonego w normie przykładu informacji o oznakowaniu CE. Odniesienie, przy oznakowaniu CE, parametrów akustycznych ściany osłonowej do konkretnego obiektu wskazuje, że norma zharmonizowana w pośredni sposób powiązana jest z wymaganą izolacyjnością akustyczną ściany w tym obiekcie. W polskiej normalizacji istnieją normy, które są odpowiednikami norm przywołanych w  normie zharmonizowanej. Są to: zz PN-EN 20140-3:1999 – Pomiary izolacyjności akustycznej w  budynkach i  izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Pomiary laboratoryjne izolacyjności akustycznej elementów budowlanych (obecnie zastąpiona normą PN-EN ISO 10140-2:2011) zz PN-EN ISO 717-1:1999 – Akustyka – ocena izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych – Izolacyjność od dźwięków powietrznych W drugiej grupie norm odnoszących się do ścian zewnętrznych w  budynku (a  więc i  do ściany osłonowej) mamy normę krajową określającą wymaganą izolacyjność akustyczną ścian zewnętrznych oraz normy PN-EN określające metody pomiaru izolacyjności ściany zewnętrznej „in situ”. Warto podkreślić, że po-

Konstrukcje pr zeszklone

ziom wymagań akustycznych został w przepisach europejskich pozostawiony do decyzji poszczególnych państw, natomiast parametry, jakimi określa się izolacyjność akustyczną oraz metody pomiaru tej izolacyjności w warunkach laboratoryjnych i terenowych są domeną norm europejskich EN, a właściwie norm międzynarodowych EN-ISO. Wymagania w stosunku do izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych w  budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej podane są w normie krajowej PN-B-02151-3:1999 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w  budynkach – Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych. Wymagania. Metody pomiaru izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych w budynku (a więc i ścian osłonowych) podane są w normach zz PN-EN 20140-5:1999 – Pomiary izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych ściany zewnętrznej i jej elementów; zz PN-EN ISO 10052:2007 – Akustyka – pomiary terenowe izolacyjności od dźwięków powietrznych i uderzeniowych oraz hałasu od urządzeń wyposażenia technicznego. Metoda uproszczona Z przedstawionego zestawienia wynika, że poza normą zharmonizowaną PN-EN 13830:2005 wszystkie pozostałe normy mają charakter ogólny i dotyczą izolacyj-

Rys. 1. Przykłady charakterystyk izolacyjności akustycznej właściwej przegrody budowlanej (wynik pomiaru przeprowadzonego w warunkach laboratoryjnych)

11


Barbara Szudrowicz

ności akustycznej przegród budowlanych bez względu na ich konstrukcję. Stosowane w Polsce normy pomiarowe, zarówno odnoszące się do badań laboratoryjnych, jak i terenowych oraz norma określająca metody obliczania jednoliczbowych wskaźników izolacyjności akustycznej, są normami PN-EN lub PN-EN ISO, co zapewnia porównywalność wyników badań przeprowadzonych w Polsce i w innych państwach europejskich.

Wskaźniki stosowane do określania izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych (w tym ścian osłonowych o konstrukcji słupowo-ryglowej) Rodzaj stosowanych wskaźników do oceny izolacyjności akustycznej przegród budowlanych jest znany w  Polsce od 1999 r., tj. od ustanowienia normy PN-EN ISO 717-1:1999 oraz normy PN-B-02151-3:1999. Powinno się zatem przyjąć, że są to zagadnienia ogólnie znane. Jednak, jak wykazuje praktyka i liczne kontakty Zakładu Akustyki ITB z  projektantami budynków oraz producentami i wykonawcami ścian osłonowych, przy formułowaniu wymagań akustycznych w  stosunku do izolacyjności akustycznej ścian osłonowych popełnianych jest wiele błędów. Uznano więc, że warto w niniejszym artykule przypomnieć podstawowe zasady oceny izolacyjności akustycznej ścian osłonowych za pomocą jednoliczbowych wskaźników, zwłaszcza, że nie jest to jeden rodzaj wskaźnika, a wybór właściwego wskaźnika do danego obiektu zależy od rodzaju hałasu zewnętrznego występującego w otoczeniu budynku. Izolacyjność akustyczną przegród budowlanych określa się w poszczególnych, kolejnych 1/3 oktawowych pasmach częstotliwości, w przedziale minimum 100-3150. Wynikiem badania jest więc minimum 16 wartości. Badania uproszczone można przeprowadzić w pasmach oktawowych w przedziale 125-2000 Hz, co prowadzi do uzyskania 5 wartości izolacyjności akustycznej danej ściany. Najczęściej jednak stosuje się badania w  pasmach 1/3 oktawowych. Przykład wyniku pomiaru podano na rys 1. Operowanie zbiorem danych przy formułowaniu wymagań akustycznych a także przy ocenie izolacyjności akustycznej konkretnych rozwiązań byłoby bardzo uciążliwe (nawet w przypadku ograniczenia liczebności zbioru do 5 danych w pasmach oktawowych). Z tego względu stosuje się wskaźniki jednoliczbowe wyznaczane na podstawie zbioru wartości izolacyjności akustycznej (potocznie określanego charakterystyką izolacyjności akustycznej w funkcji częstotliwości R(f)). Pierwszym takim wskaźnikiem był tzw. wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej Rw, stosowany w Polsce do 1999 r. Metoda obliczania tego wskaźnika ujęta jest w normie EN ISO 717-1. Liczne badania wykazały, że wartość tego wskaźnika nie jest proporcjonalna do subiektywnej oceny zmniejszenia poziomu hałasu przenikającego przez daną ścianę. Subiektywna ocena izolacyjności akustycznej ściany (zarówno wewnętrznej jak i zewnętrznej) o danej charakterystyce R w funkcji częstotliwości zależna jest od widma hałasu, przed którym ściana ma chronić dane po-

12

Rys. 2. Przykłady próbek ścian osłonowych zmontowanych na stanowisku badawczym Akredytowanego Laboratorium Akustycznego ITB – badania rozwiązań systemowych (fot.: Zakład Akustyki ITB)

mieszczenie. W związku z tym w 1995 r. zostały wprowadzone normą EN-ISO 717-1 dwa dodatkowe widmowe wskaźniki adaptacyjne C i Ctr, których zadaniem jest zbliżenie obiektywnej oceny izolacyjności akustycznej przegrody do oceny subiektywnej, przy uwzględnieniu widma hałasu, pod którego działaniem znajduje się dana przegroda. Wskaźnik C jest dostosowany do hałasów o średnich i wysokich częstotliwościach (np. hałas zewnętrzny przy drogach szybkiego ruchu, hałas lotniczy w pobliżu lotnisk, hałas wewnętrzny tzw. bytowy), wskaźnik adaptacyjny Ctr dostosowany jest do hałasów niskoczęstotliwościowych (np. hałas drogowy w mieście). Zgodnie z normą zharmonizowaną izolacyjność akustyczną ściany osłonowej określa się za pomocą 3 wskaźników podawanych łącznie w postaci:

Rw(C, Ctr), dB

(1)

Ten zapis wskaźników jest uniwersalny i dotyczy wszystkich przegród budowlanych bez względu na ich konstrukcję i przeznaczenie. W Polsce zasady obliczania wskaźników Rw(C, Ctr) zostały ujęte w normie PN-EN ISO 717-1:1999. Zapis izolacyjności akustycznej (wg [1]) nie jest możliwy do bezpośredniego wykorzystania. Ocenę izolacyjności akustycznej przegrody opiera się więc na sumie wskaźnika ważonego Rw i  odpowiedniego wskaź-

nika adaptacyjnego C lub Ctr przyjmowanego w zależności od widma hałasu, na którego działanie narażona jest dana ściana.. W wielu państwach europejskich przy formułowaniu wymagań i przy ocenie izolacyjności akustycznej konkretnych rozwiązań przegrody operuje się zapisem sumy Rw+C lub Rw+Ctr. W Polsce zapis ten uproszczono przyjmując zależności:

RA1= Rw+C, dB RA2 = Rw+Ctr, dB

(2) (3)

i określając wskaźniki RA1 i RA2 jako wskaźniki oceny izolacyjności akustycznej właściwej (w odróżnieniu do wskaźnika ważonego Rw). Biorąc pod uwagę przypisanie wskaźników C i Ctr odpowiednim rodzajom hałasów, jako wskaźnik podstawowy do formułowania wymagań w stosunku do izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych (bez względu na ich konstrukcję) przyjmuje się wskaźnik RA2, zaś wskaźnik RA1 traktuje się jako uzupełniający. Zasada ta podana jest w normie PN-B-02151-3:1999, która odwołuje się także do normy PN-EN ISO 717-1:1999, gdzie podane są szczegółowe przypadki, w jakich należy stosować adaptacyjne wskaźniki C lub Ctr, a w konsekwencji wskaźniki oceny izolacyjności akustycznej właściwej RA1 lub RA2. Wartości wskaźników adaptacyjnych są ujemne, przy czym wskaźnik Ctr ma większą wartość bezwzględ-

Tablica 1. Przykłady wymaganej izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych (wg normy PN-B-02151-3:1999)

Lp.

1) 2)

Rodzaj budynku i pomieszczenia w budynku

Minimalna wartość wskaźnika R’A2 (R’A1) w dB ściany zewnętrznej w zależności od miarodajnego poziomu dźwięku A hałasu zewnętrznego (z podziałem na dzień (600-2200) i noc 2200-600) dzień: 61-65 dB

dzień: 66-70 dB

dzień: 71-25 dB

noc: 51-55 dB

noc: 56-60 dB

noc: 61-65 dB

1.

Budynki mieszkalne, hotele – pokoje1)

28

33

38

2.

Budynki biurowe (różny charakter pomieszczeń)2)

23-28

28-33

33-38

3.

Wszystkie rodzaje budynków – sale kawiarniane, restauracyjne, sklepowe

20

23

28

przyjmuje się tę wartość wskaźnika R’A2 (R’A1), która jest większa przy uwzględnieniu poziomu dźwięku A w ciągu dnia i nocy uzależnia się wymaganie od poziomu dźwięku A w ciągu dnia.

w yda n ie s p e c j al n e


Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych...

a)

b)

Skorygowaną o 2 dB laboratoryjną wartość wskaźników oceny izolacyjności akustycznej RA2(RA1) przyjmuje się jako wartość projektową RA1R(RA1R), a zatem mamy

Rys. 3. Przykłady próbek ścian osłonowych zmontowanych na stanowisku badawczym Akredytowanego Laboratorium Akustycznego ITB – badania rozwiązań systemowych: Aściana z oknem, B – ściana z kamiennymi zebrami po stronie zewnętrznej (fot.: Zakład Akustyki ITB)

ną niż C (w przypadku ścian masywnych mamy niekiedy C = 0 dB, w przypadku ścian słupowo-ryglowych taki przypadek nie występuje). Oznacza to więc, że

RA1< RW; RA2< RW; RA2< RA1

(4)

W przypadku ścian osłonowych wskaźnik adaptacyjny C wynosi zazwyczaj od -4 do -1 dB, zaś wskaźnik Ctr od nawet -8 dB do -5 dB. Tak więc wartość wskaźników oceny izolacyjności akustycznej ścian osłonowych RA2 i RA1 jest znacząco mniejsza od wartości wskaźnika ważonego RW. Podanie wymaganej izolacyjności akustycznej lub określenie izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej w postaci liczby decybeli bez sprecyzowania wskaźnika, jakiego ta liczba dotyczy jest bardzo poważnym błędem.

Wymagana izolacyjność akustyczna Wymagania normowe Jak zaznaczono na wstępie wymagana izolacyjność akustyczna ściany zewnętrznej jest niezależna od konstrukcji ściany. Zależy jedynie od poziomu hałasu występującego przy danej elewacji budynku oraz od przeznaczenia budynku i poszczególnych pomieszczeń w budynku.. Wymagania ujęte są w normie PN-B-02151-3:1999 i podawane są w postaci minimalnych wartości wskaźników oceny R’A2 (R’A1). Należy podkreślić, że wskaźniki R’A2 (R’A1) odnoszą się do izolacyjności akustycznej, jaką osiąga ściana w budynku i nie mogą być bezpośrednio porównywane z wartościami wskaźników izolacyjności akustycznej RA2 (RA1) danego rozwiązania ściany jako wyrobu, określonych na podstawie badań laboratoryjnych. Procedura ustalenia wymagań dla danego obiektu obejmuje określenie poziomu hałasu (poziomu dźwięku A) przy danej elewacji budynku oraz przyjęcie z tabeli podanej w normie wymaganej wartości odpowiednich wskaźników oceny izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej stosownie do przeznaczenia danego obiektu, przy uwzględnieniu przeznaczenia pomieszczeń w da-

nym obiekcie. W przypadku ściany w budynkach, których funkcja zmienia się w zasadniczy sposób w zależności od pory doby (w nocy muszą być zapewnione warunki do snu) wyznacza się poziom hałasu zewnętrznego odrębnie dla pory dziennej i nocnej, określa się wymagania przy uwzględnieniu tych poziomów i jako akustyczne wymaganie dla ściany zewnętrznej przyjmuje się większą wymaganą wartość wskaźnika. Ponieważ hałas zewnętrzny nie jest zjawiskiem stałym w  czasie, norma bardzo dokładnie precyzuje rodzaj parametrów, za pomocą których ma być określony poziom hałasu zewnętrznego traktowany jako miarodajny do wyznaczenia minimalnej izolacyjności akustycznej okien. W  tablicy 1 podano przykłady wymaganej izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych zaczerpnięte z normy PN-B-02151-3:1999. Wartości podane w  normie PN-B-02151-3:1999 oraz przykłady przedstawione w tablicy 1 odnoszą się do wypadkowej izolacyjności akustycznej fragmentu ściany w budynku widzianego od strony wnętrza pomieszczenia. W  wypadkowej izolacyjności akustycznej ścian osłonowych nie uwzględnia się zatem tych fragmentów ściany, które osłaniają czoła płyt stropowych, belek obwodowych, czy przestrzeni między stropami a podwieszonymi sufitami. Norma jw. ustosunkowuje się także do izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej jako wyrobu. Wprowadzone jest zalecenie, aby przy projektowaniu obiektów pod względem akustycznym wartości wskaźników oceny izolacyjności akustycznej właściwej określone na podstawie badań laboratoryjnych wzorców konkretnych rozwiązań ścian zewnętrznych były skorygowane o poprawkę wynoszącą (-2 dB). Zgodnie z zapisem normy „korekta ta uwzględnia dokładność wyznaczania wskaźników na podstawie pomiarów laboratoryjnych, różny stopień odtworzenia w  badanym wzorcu cech rozwiązania materiałowo-konstrukcyjnego oraz ewentualną niedokładność wykonawstwa i pełni rolę współczynnika bezpieczeństwa przy projektowaniu izolacyjności akustycznej przegród”. Biorąc pod uwagę, że izolacyjność akustyczna jest wielkością logarytmiczną, poprawka (-2 dB) odpowiada współczynnikowi bezpieczeństwa akustycznego 1,6.

Konstrukcje pr zeszklone

RA1R(RA1R) = RA1(RA1) - 2 dB.

(5)

Należy zaznaczyć, że omawiana poprawka (a zatem i wartość projektowa) nie jest określeniem relacji między izolacyjnością akustyczną ściany zewnętrznej jako wyrobu (RA2/RA1) i ściany w budynku (R’A2/R’A1). Różnica między izolacyjnością ściany zewnętrznej jako wyrobu a izolacyjnością tej samej ściany w budynku związana jest z wpływem bocznego przenoszenia dźwięku przez przegrody wewnętrzne, które są pobudzane do drgań przez ścianę zewnętrzną znajdującą się pod wpływem padającej na nią fali akustycznej. Różnica ta zależna jest od konstrukcji zarówno ściany zewnętrznej, jak i przegród wewnętrznych raz rodzaju złączy między nimi. W przypadku lekkiej ściany osłonowej, zgodnie z normą PN-EN 12354-3:2002 Akustyka Budowlana. Określenie właściwości akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów. Część 3: Izolacyjność od dźwięków powietrznych przenikających z zewnątrz, wpływ bocznego przenoszenia dźwięku na jej izolacyjność akustyczną w budynku może być pominięty. Wynika to z zapisu p. 4.3 normy: Udział przenoszenia bocznego można zazwyczaj pominąć. W większości przypadków nie jest zatem konieczne obliczanie udziału przenoszenia bocznego. Aby zachować bezpieczeństwo, w przypadkach sztywnych elementów wystarcza uwzględnić przenoszenie boczne w sposób ogólny, obniżając izolacyjność akustyczną tego typu sztywnych ciężkich elementów przegrody zewnętrznej zazwyczaj o 2 dB. Można przyjąć, że wspomniana w zapisie p. 4.3 normy PN-EN 12354-3:2002 poprawka minus 2 dB jest już uwzględniona, dzięki korekcie wartości laboratoryjnych wskaźników izolacyjności akustycznej wg wzoru (5). Każda ściana zewnętrzna ma natomiast wpływ na stopień bocznego przenoszenia dźwięku w  budynku, co odbija się na izolacyjności akustycznej między pomieszczeniami. Wymaganie w tym zakresie nie jest zapisane wprost w  odniesieniu do ścian zewnętrznych, ale wynika z wymaganej izolacyjności akustycznej przegród wewnętrznych. W przypadku lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych (a także elementowych) to pośrednie wymaganie jest szczególnie ważne i musi być uwzględniane przy projektowaniu zarówno ściany osłonowej, jak i całego budynku.

Zapis wymagań akustycznych w kontrakcie na wykonanie ściany osłonowej w budynku Pomimo, że norma PN-B-02151-3:1999 jest przywołana w  Rozporządzeniu w  sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i  ich usytuowanie, wynikające z tej normy zasady formułowania wymagań w stosunku do izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych nie są w wielu przypadkach respektowane. W kontraktach na wykonanie ścian osłonowych w obiektach spotyka się przypadki, że podana jest wymagana liczba decybeli, tylko nie wiadomo, jakiego parametru izolacyjności one dotyczą. Często podawane są wymagania w postaci wskaźników ważonych

13


Barbara Szudrowicz

Rw, które w świetle stosowanych obecnie norm PN nie mają racji bytu. Wymaganie powinno być określone zawsze za pomocą wskaźników oceny będących sumą wskaźnika ważonego i odpowiedniego, do danego rodzaju hałasu zewnętrznego, widmowego wskaźnika adaptacyjnego Bardzo ważnym elementem zapisu kontraktowego powinno być także sprecyzowanie, czy zapisane wymaganie odnosi się do ściany osłonowej jako wyrobu (wtedy wymaganie powinno być podane we wskaźniku RA2 lub RA1), czy dotyczy ściany w budynku (wtedy wymaganie powinno być podane we wskaźniku R’A2 lub R’A1). Z każdym z tych przypadków wiąże się inna metoda potwierdzenia uzyskania parametrów akustycznych ściany osłonowej zgodnych z zapisem kontraktowym.

a)

 etody badań izolacyjności M akustycznej ścian osłonowych słupowo-ryglowych Pomiary w warunkach laboratoryjnych Zgodnie z normą zharmonizowaną PN-EN 13830:2005 izolacyjność akustyczną lekkiej ściany osłonowej, traktowanej jako wyrób budowlany, określa się w  warunkach laboratoryjnych na podstawie badań wykonanych wg normy EN ISO 140-3 (polski odpowiednik PN-EN 20140-3:1999). Norma pomiarowa jest norma ogólną, na podstawie której przeprowadza się pomiary izolacyjności akustycznej przegród (ścian, płyt stropowych), bez względu na ich konstrukcję i przewidziany zakres stosowania – zarówno przegrody zewnętrzne, jak i wewnętrzne. Zgodnie z normą pomiary należy przeprowadzać na próbkach o powierzchni S≥10 m2, w których, w maksymalnie możliwym stopniu, powinny być odtworzone cechy techniczne rzeczywistego rozwiązania. Ten warunek wskazuje na specyfikę badań izolacyjności akustycznej lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych, jako przegrody powierzchniowo niejednorodnej. W praktyce laboratoryjne badania izolacyjności akustycznej ścian osłonowych przeprowadza się w dwóch przypadkach: a)  w celu oceny akustycznej danego rozwiązania systemowego: przeprowadzeniem tego rodzaju badań zainteresowany jest przede wszystkim systemodawca, bowiem te dane są niezbędne aby wprowadzić na rynek wyrób o określonych parametrach akustycznych, b)  w  celu wyznaczenia izolacyjności akustycznej ściany osłonowej dla konkretnego obiektu: przeprowadzeniem tego rodzaju badań zainteresowany jest wykonawca ściany osłonowej szczególnie w przypadku, gdy zobowiązany jest on potwierdzić, iż spełnia wymagania akustyczne zapisane w kontrakcie na wykonanie ściany. W  każdym z  wymienionych przypadków inne jest podejście do programowania badań laboratoryjnych oraz różne są potrzeby i  możliwości uogólnienia wyników badań.

14

b)

Rys. 4. Pomiar izolacyjności akustycznej ściany osłonowej w budynku: A – ogólny widok obiektu z widocznym dźwigiem, na którego platformie ustawiony był głośnik; B – widok badanej ściany od strony pomieszczenia. (fot.: Zakład Akustyki ITB)

w yda n ie s p e c j al n e


Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych...

Ponieważ wynik każdego badania określa izolacyjność akustyczną konkretnego, szczególnego przypadku, nie tylko ze względu na rozwiązania konstrukcyjne charakteryzujące dany system, ale także ze względu na rodzaj wypełnień przeziernych i nieprzeziernych oraz wymiary modułów, ocenę akustyczną rozwiązania systemowego należy zawsze traktować jako przykładową. Przy doborze przykładów powinny być uwzględnione przypadki występujące najczęściej w  praktyce w odniesieniu do: zz rozstawu słupów i rygli (co decyduje o wymiarach poszczególnych modułów), zz rodzaju modułów oszklonych – oszklenie stałe lub okna, zz rodzaju oszklenia przy uwzględnieniu zróżnicowanej izolacyjności akustycznej różnego typu szyb zespolonych, zz rodzaju wypełnień nieprzeziernych, przy czym badania akustyczne można ograniczyć do rozwiązań spełniających minimalne wymagania w zakresie izolacji termicznej. Przykłady różnych próbek do badań akustycznych rozwiązań systemowych przedstawiono na rys.2 (foto Zakład Akustyki ITB). Liczba i  rodzaj przykładowych rozwiązań danego systemu poddanych ocenie akustycznej zależy wyłącznie od Zleceniodawcy badań. Tej kwestii nie regulują żadne przepisy. W Akredytowanym Laboratorium Akustycznym ITB spotykamy się zarówno z  przypadkami, gdy systemodawca decyduje się na określenie izolacyjności akustycznej tylko jednego rodzaju rozwiązania z zastosowaniem jednego rodzaju szyb zespolonych, jak i z przypadkami, gdy przykładowych rozwiązań jest kilka, a różnice między nimi odnoszą się przede wszystkim do zastosowania szyb o bardzo zróżnicowanej izolacyjności akustycznej. W tym drugim przypadku systemodawca może oferować na rynku ściany osłonowe danej konstrukcji o różnych parametrach akustycznych, co ma niewątpliwie wpływ na konkurencyjność rozwiązania. Jeżeli w ramach oceny akustycznej ścian osłonowych danego systemu zostały przeprowadzone badania akustyczne, umożliwiające określenie izolacyjności akustycznej odrębnie części przeszklonej i pełnej, wówczas można uogólnić wyniki badań na rozwiązania z wypełnieniem mieszanym przy różnym procencie przeszklenia. W takim przypadku korzysta się z ogólnie znanego wzoru na wypadkową izolacyjność akustyczną ściany składającej się z fragmentów o różnej izolacyjności akustycznej. Norma zharmonizowana PN-EN 13830:2005 nie przewiduje uogólniania wyników badań izolacyjności akustycznej ścian osłonowych. Z tego względu wyniki uzupełniających obliczeń nie mogą być wykorzystane do znakowania CE, tym niemniej dają one projektantowi szerszy pogląd na właściwości akustyczne danego systemu niż pojedyncze wyniki badań i pomagają w doborze rozwiązań do konkretnych wymagań akustycznych. Takie uogólniające dane mogą być zestawione w  odrębnym dokumencie przygotowanym przez Laboratorium badawcze (poza akredytacją) lub np. wykorzystane w Rekomendacjach Technicznych ITB.

Jeżeli celem badań jest dopracowanie pod względem akustycznym ściany osłonowej dla konkretnego obiektu, przy uwzględnieniu konkretnych wymagań akustycznych lub tylko potwierdzenie spełnienia wymagań zapisanych w kontrakcie, jednym z ważniejszych zadań jest prawidłowy dobór próbki do badań. Na podstawie dokumentacji obiektu należy wybrać te fragmenty ściany osłonowej, które można traktować jako reprezentatywne dla całej ściany (lub poszczególnych elewacji) a  jednocześnie uwzględniające przypadki najbardziej niekorzystne pod względem akustycznym. Jako najbardziej niekorzystne należy uznać fragmenty ściany z  największym przeszkleniem oraz z modułami przeszklonymi o największej powierzchni i stosunku wymiarów liniowych najbardziej zbliżonym do 1 (czyli modułów o  kształcie zbliżonym do kwadratu). W programie badań powinny być uwzględnione także fragmenty z oknami oraz wszelkiego rodzaju dodatkowe elementy architektoniczne w postaci np., żeber, żaluzji itp. Przykłady tego rodzaju próbek przedstawiono na rys. 3. Wewnętrzne podziały konstrukcyjne określające wymiary poszczególnych modułów badanej ściany osłonowej powodują, że nie zawsze można zachować zalecaną w normie pomiarowej powierzchnię próbki. Górna granica powierzchni próbki zależna jest od wymiarów otworu stanowiska badawczego; w Laboratorium Akustycznym ITB wynosi ona S=11,6 m2 (wymiar stanowiska badawczego: HxL=2770x4230 mm). Można dopuścić całkowity wymiar próbki nieco mniejszy niż 10 m2, jeżeli wynika to z wymiarów podziału wewnętrznego. W takim przypadku niezbędne jest dostosowanie wymiaru otworu badawczego do wymiaru próbki przez zamknięcie fragmentu otworu przegrodą o  dostatecznie dużej izolacyjności akustycznej. Nie można natomiast określać izolacyjności akustycznej ściany osłonowej na podstawie pomiarów izolacyjności akustycznej pojedynczych modułów przy zastosowaniu metod badań izolacyjności akustycznej okien (np. modułów zamocowanych w masywnej ścianie stanowiska badawczego). Badania takie mogą być przeprowadzone tylko jako uzupełniające, porównawcze, dające dodatkowe informacje niezbędne do uogólnienia wyników badań podstawowych przeprowadzonych na pełnowymiarowych próbkach. Jak wykazały badania wykonane w Laboratorium Akustycznym ITB, różnice między wynikami badań części przeszklonych ściany osłonowej przeprowadzonymi na pojedynczych modułach lub na pełnowymiarowych próbkach (składających się z kilku modułów) nie są stałe a zależą zarówno od wymiarów modułów, jak i od rodzaju oszklenia. Wartości wskaźników izolacyjności akustycznej pojedynczego modułu są większe niż fragmentu ściany osłonowej zestawionego z takich samych modułów. Jeżeli badania izolacyjności akustycznej ściany osłonowej przeznaczonej dla konkretnego obiektu mają na celu zoptymalizowanie niektórych rozwiązań szczegółowych w ramach tej samej konstrukcji ściany i tego samego układu modułów, można wprowadzać pewne modyfikacje próbki zmontowanej na stanowisku badawczym (np. wymiana oszkleń, zastosowanie różnych uszczelek, kitów itp.).

Niezależnie od celu badania dokumentem potwierdzającym izolacyjność akustyczną danego rozwiązania jest Raport Akredytowanego Laboratorium Akustycznego, jeżeli wymagane jest znakowanie CE badania muszą być prowadzone wg normy zharmonizowanej PN-EN 13830:2005 a laboratorium badawcze musi być laboratorium notyfikowanym. Laboratorium Akustyczne ITB spełnia oba te warunki. Ponieważ, zgodnie z normą zharmonizowaną wynik badania przedstawia się w postaci Rw(C,Ctr), niezbędne jest dodatkowo określenie wskaźnika, za pomocą którego przedstawione są w kontrakcie wymagania akustyczne (powinien być to wskaźnik RA2 lub w szczególnych przypadkach RA1).

Pomiary w warunkach terenowych Pomiary izolacyjności akustycznej ściany osłonowej w  warunkach terenowych mają charakter kontrolny. Wymóg przeprowadzenia takich badań nie eliminuje potrzeby przeprowadzenia wcześniejszych badań w warunkach laboratoryjnych, aby określić parametry akustyczne ściany jako wyrobu i sprawdzić, czy projektowane rozwiązanie ma szanse pełnić wymagania akustyczne w stosunku do ściany w obiekcie. W takim przypadku wynik badań laboratoryjnych powinien być zinterpretowany w odniesieniu do wymaganej izolacyjności akustycznej ściany w budynku i powinien wykazać, że ściana po zastosowaniu w budynku (zakładając prawidłowe wykonawstwo) uzyska wymaganą izolacyjność akustyczną. Metody pomiarów izolacyjności akustycznej ściany w  budynku są określone w normie PN-EN ISO 140-5:2000 a ich dobór zależy od konkretnego przypadku, tj. usytuowania fragmentu ściany, który ma być poddany badaniom akustycznym a także od poziomu hałasu występującego w otoczeniu budynku. Rozróżnia się dwie metody (określone jako globalne, ponieważ odnoszą się do izolacyjności całej ściany zewnętrznej w danym pomieszczeniu): zz metoda przy zastosowaniu źródła dźwięku w postaci głośnika usytuowanego na zewnątrz badanej ściany, przy czym miejsce usytuowania głośnika w stosunku do badanej ściany oraz kąt padania fali akustycznej na badany fragment ściany są w  normie ściśle określone; zz metoda przy wykorzystaniu jako źródła dźwięku, hałasu komunikacyjnego. Przy zastosowaniu każdej z tych metod wyznacza się różne parametry akustyczne ściany osłonowej, które dopiero muszą być odpowiednio zinterpretowane, aby na ich podstawie określić izolacyjność ściany w budynku.. Najczęściej izolacyjność akustyczna ściany osłonowej w budynku jest na tyle duża, że nie jest możliwe przeprowadzenie kontrolnych badań jej właściwości akustycznych przy wykorzystaniu hałasu komunikacyjnego jako źródła dźwięku. Pozostaje więc zastosowanie metody, w której hałas na zewnątrz emitowany jest przez głośnik o dużej mocy akustycznej. Ze względu na ściśle określone warunki usytuowania głośnika przeprowadzenie takich pomiarów jest organizacyjne a niekiedy i technicznie bardzo trudne. Zwłaszcza w przypadkach dokończenie na str. 19 

Konstrukcje pr zeszklone

15


Izolacyjność akustyczna lekkich ścian

osłonowych słupowo-ryglowych – właściwości

Ściany osłonowe aluminiowe o konstrukcji słupowo-ryglowej (a także ściany elementowe o konstrukcji aluminiowej) są rozwiązaniami bardzo skomplikowanymi pod względem akustycznym. Dane ogólne Izolacyjność akustyczna tych ścian jest wypadkową transmisji dźwięku przez poszczególne elementy składowe, do których należą przede wszystkim: zz elementy szkieletu (słupy, rygle), zz moduły wypełnienia przeziernego (oszklenie stałe, w tym strukturalne, okna otwierane), zz moduły wypełnienia nieprzeziernego (dobierane głównie ze względu na wymagania termiczne), zz nawiewniki powietrza zewnętrznego, (jeżeli występują). Istotny wpływ na izolacyjność akustyczną ściany mają także uszczelki, które decydują nie tylko o szczelności pod względem akustycznym całego rozwiązania, ale także określają warunki zamocowania elementów wypełnienia, co ma wpływ na ich izolacyjność akustyczną, a także na stopień przenoszenia dźwięków materiałowych z konstrukcji aluminiowej na wypełnienie i odwrotnie. Nie bez znaczenia są także wymiary liniowe i po-

wierzchniowe poszczególnych modułów, zwłaszcza modułów przeziernych. Nie jest możliwe obliczeniowe określenie izolacyjności akustycznej ściany osłonowej jako wypadkowej izolacyjności akustycznej poszczególnych elementów składowych ze względu na brak możliwości określenia izolacyjności akustycznej samej konstrukcji aluminiowej (słupów, rygli) oraz ze względu na przedstawione wyżej wzajemne oddziaływania między poszczególnymi elementami składowymi. Izolacyjność akustyczna szyb podawana przez producentów nie może być traktowana jako izolacyjność oszklenia ściany osłonowej ze względu na inne warunki badań laboratoryjnych obowiązujące przy określaniu izolacyjności akustycznej szyb. Odnosi się to warunków zamocowania tafli szklanej na stanowisku badawczym oraz jej wymiarów. Wyniki normowych badań izolacyjności akustycznej szyb (PN-EN 20140-3:1999) służą jedynie do cechowania pod względem akustycznym poszczególnych rodzajów szyb i do porównywania ich właściwości akustycznych. Wykorzystanie w ograniczonym zakresie metod obliczeniowych opartych na wzorach odnoszących się do wypadkowej izolacyjności akustycznej przegrody niejednorodnej powierzchniowo może być natomiast traktowa-

ne jako metoda wspomagająca przy szacowaniu wpływu zmian niektórych składowych elementów ściany osłonowej na jej izolacyjność akustyczną. Zagadnienie to zostanie naświetlone w dalszej kolejności.

Izolacyjność akustyczna ścian o wypełnieniu mieszanym W przypadku mieszanego wypełnienia ściany osłonowej słupowo-ryglowej mamy do czynienia z przegrodą, w której poszczególne fragmenty mają w znacznym stopniu zróżnicowaną izolacyjność akustyczną. Izolacyjność akustyczna fragmentów z wypełnieniem nieprzeziernym (np. pasy podokienne) wynika z rozwiązań warstwowych podporządkowanych wymaganiom izolacji termicznej. W zależności od szczegółowych rozwiązań (szczególnie od rodzaju zewnętrznych i wewnętrznych okładzin) wskaźniki izolacyjności akustycznej właściwej mieszczą się zazwyczaj w przedziale Rw=48-55 dB, RA2=45-48 dB. Są to więc wartości znacznie większe niż w przypadku fragmentów przeszklonych. Znając, na podstawie badań pełnowymiarowych próbek, izolacyjność akustyczną części nieprzeziernych i przeziernych można obliczyć wypadkową izolacyjność akustyczną fragmentu ściany osłonowej o  danej powierzchni, w  zależności od procentu przeszklenia. Ponieważ przebieg izolacyjności akustycznej w funkcji częstotliwości dla każdej z rozpatrywanych części jest różny (świadczą o tym różne wartości wskaźnika adaptacyjnego Ctr) obliczenia należy przeprowadzać w poszczególnych pasmach częstotliwości i na podstawie tak uzyskanych charakterystyk wypadkowej izolacyjności akustycznej należy wyznaczyć wskaźniki RW(C,Ctr). Wzór, na podstawie którego można obliczyć wypadkową izolacyjność akustyczną ściany przy różnym procencie przeszklenia ma postać: (1)

Rys. 1. Przykładowe charakterystyki izolacyjności akustycznej właściwej ściany osłonowej systemu X1 przy różnych oszkleniach szybami zespolonymi szyby 6/16/6; Rw(C, Ctr), = 33(-1,-6), dB szyby 8/16/44.2; Rw(C, Ctr), = 40(-1,-4), dB szyby 10/16/6 ; Rw(C, Ctr), = 41(-1,-5), dB szyby 88.2/16/66.2; Rw(C, Ctr), = 46(-1,-6), dB

16

Rys. 2 Wpływ wypełnienia piaskiem słupów i rygli ściany osłonowej systemu X2 z oszkleniem szybami zespolonymi 88.2SI/20/44.2SI na jej izolacyjność akustyczną kształtowniki aluminiowe bez wypełnienia piaskiem Rw(C,Ctr) = 42(-1,-4) dB kształtowniki aluminiowe wypełnione piaskiem Rw(C,Ctr) = 44(-2,-5) dB

gdzie: Rwyp  –  wypadkowa izolacyjność akustyczna właściwa w poszczególnych pasmach częstotliwości fragmentu ściany osłonowej o  powierzchni S przy wypełnieniu mieszanym, dB Rp  –  izolacyjność akustyczna właściwa w poszczególnych pasmach częstotliwości części z wypełnieniem nieprzeziernym, dB R0  –  izolacyjność akustyczna właściwa części w  poszczególnych pasmach częstotliwości z  wypełnieniem przeziernym, dB

w yda n ie s p e c j al n e


Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych...

SP  –  powierzchnia fragmentu ściany z wypełnieniem nieprzeziernym, m2 S0  –  powierzchnia fragmentu ściany z  wypełnieniem przeziernym, m2 S  –  całkowita powierzchnia rozpatrywanego fragmentu ściany osłonowej, m2; S = Sp + S0 Przykład obliczeń przeprowadzonych przy jednym rodzaju wypełnienia nieprzeziernego i dwóch rodzajach oszkleń przestawiono w tablicy 1. Dane przy przeszkleniu 0% określają izolacyjność akustyczną modułów nieprzeziernych, przy przeszkleniu 100% – izolacyjność akustyczną modułów oszklonych. Należy zaznaczyć, że wartości wskaźników izolacyjności akustycznej przy rożnym wypełnieniu określono na podstawie badań przeprowadzonych na próbkach pełnowymiarowych (S ~10 m2) a  nie na pojedynczych modułach. Dlaczego ta uwaga ma istotne znaczenie wyjaśnione zostało w  artykule B. Szudrowicz Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych słupowo-ryglowych – aktualne wymagania, metody badań, który ukazał się w poprzednim wydaniu „Świata Szkła”. Obliczenia wg wzoru (1) przeprowadza się w odniesieniu do poszczególnych pasm częstotliwości i dopiero na podstawie tak uzyskanej charakterystyki wypadkowej izolacyjności akustycznej właściwej określa się wartości poszczególnych wskaźników oceny RA2 i RA1 lub wskaźnika ważonego Rw, wykorzystując metodę obliczeń wg PN-EN ISO 717-1:1999. Ponieważ wartości wskaźników podaje się z dokładnością do 1 dB niewielka zmiana wartości procentu przeszklenia może nie uwidocznić się w wartości wskaźnika izolacyjności wypadkowej. W  przypadku, gdy zmianie procentu przeszklenia towarzyszyć będzie zmiana wymiarów poszczególnych modułów przeszklonych, wyniki obliczeń należy traktować jako przybliżone.

Izolacyjność akustyczna ścian osłonowych słupowo-ryglowych całkowicie przeszklonych w zależności od rodzaju zastosowanych szyb zespolonych Izolacyjność akustyczna części przeszklonych ścian osłonowych zależy przede wszystkim od rodzaju zastosowanych szyb zespolonych. Istotne znaczenie ma także sposób zamocowania szyb, przenoszenie dźwięku przez szkielet aluminiowy a także wymiary modułów szklanych. Wpływ zastosowania różnego rodzaju szyb na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej systemu X1 przy oszkleniu stałym można zaobserwować na rys. 1. Obniżenie izolacyjności akustycznej ściany w przedziale wysokich częstotliwości jest spowodowane koincydencją szyb zespolonych. Zjawisko to związane jest z grubością szyb składowych szyby zespolonej. Częstotliwość koincydencji fc przemieszcza się w kierunku niskich częstotliwości wraz ze wzrostem grubości szyby. Można to zaobserwować na rysunku 1; przy grubości jednej z szyb składowych h = 6 mm częstotliwość koincydencji wynosi fc =2500 Hz, przy grubości h =10 mm przesuwa się do pasma fc =1250 Hz. Zjawisku koincydencji przeciw-

Tablica 1. Przykłady obliczonej wypadkowej izolacyjności akustycznej ściany osłonowej o wypełnieniu mieszanym przy różnych szybach i różnym procencie przeszklenia

Lp.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Laboratoryjne wartości wskaźników izolacyjności akustycznej właściwej w zależności od procentu przeszklenia fragmentu ściany (widzianego z pomieszczenia), dB

Opis rozwiązania

Rodzaj wskaźnika

0%

30%

50%

70%

100%

Część przezierna Szyby zespolone Rw (C, Ctr) = 44(-2,-7) Pas nieprzezierny Rw (C, Ctr) = 53(-1,-5)

RA2

48

42

40

39

37

RA1

52

46

45

43

42

Rw

53

48

47

45

44

RA2

48

36

34

32

31

RA1

52

39

37

35

34

Rw

53

40

38

37

35

Część przezierna Szyby zespolone Rw (C, Ctr) = 35(-1,-4) Pas nieprzezierny Rw (C, Ctr) = 53(-1,-5)

działa stosowanie szyb klejonych, obniżenie izolacyjności akustycznej jest w tym przypadku znacznie mniejsze. Ma to jednak wpływ przede wszystkim na wartość wskaźnika Rw i RA1, w mniejszym stopniu na wartość wskaźnika RA2, który zależy przede wszystkim od izolacyjności akustycznej w paśmie niskich częstotliwości. Porównanie izolacyjności fragmentów oszklonych ściany osłonowej w  zależności od rodzaju zastosowanych szyb zespolonych może dotyczyć tylko przypadków, w których pozostałe rozwiązania są identyczne, tj. jednakowa jest wielkość modułów przeszklonych oraz jednakowy sposób zamocowania szyb w konstrukcji aluminiowej. Nie ma pełnych danych na temat wpływu wielkości modułów szklanych na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej, które umożliwiałyby obliczeniowe ujęcie tego zjawiska. Z badań wynika, że większe moduły, zwłaszcza o kształcie zbliżonym do kwadratu, powodują obniżenie izolacyjności akustycznej ściany. Pewne światło na to zagadnienie rzucają dane zawarte w normie zharmonizowanej PN-EN 14351-1+A1:2010 w załączniku B i przeznaczone są do szacunkowego określania wskaźników izolacyjności akustycznej okien jednodzielnych o powierzchniach większych niż powierzchnie próbek standardowych (1480x1230 mm). Z danych tych wynika, że przy ocenie izolacyjności akustycznej może być pominięty wpływ zmiany wielkości powierzchni okna jednoskrzydłowego przy powierzchni S ≤ 2,7 m2. Przy powierzchni 2,7 m2 < S ≤ 3,6 m2 omawiana norma zaleca stosowanie poprawki Δ = - 1 dB, zaś przy powierzchni 3,6 m2 < S ≤ 4,6 m2 - zastosowanie poprawki Δ = - 2 dB. Do zastosowania tych poprawek należy jednak podchodzić z dużą ostrożnością bowiem nie odnoszą się do ścian osłonowych oraz nie uwzględniają wpływu zmiany proporcji wymiarów liniowych rozpatrywanego elementu. Rzucają jednak pewne światło na zjawiska zaobserwowane także przy ścianach osłonowych. Innym istotnym problemem jest wpływ sposobu zamocowania tafli szklanych w  konstrukcji aluminiowej. Na podstawie nielicznych dostępnych wyników badań zauważono, że przy zastosowaniu systemu mocowania szyb za pomocą silikonu konstrukcyjnego uzyskuje się lepsze wartości izolacyjności niż przy mocowaniu za pomocą uszczelek osadczych. Różnica ta przy szybach 6/16/6 wynosił 2-3 dB na korzyść zamocowania za po-

Konstrukcje pr zeszklone

mocą silikonu. Wyniku tego nie można jednak traktować jako zasady o charakterze ogólnym.

Wpływ przenoszenia dźwięku przez konstrukcje aluminiowe Na izolacyjność akustyczną części przeszklonych ścian osłonowych należy spojrzeć, jak na wypadkową izolacyjność akustyczną wynikająca z przenoszenia dźwięku przez szyby oraz przez elementy konstrukcji aluminiowej. Pomimo, że nie dysponujemy danymi o izolacyjności akustycznej samej konstrukcji aluminiowej, do jakościowej oceny tego zjawiska można wykorzystać zależność wynikającą ze wzoru na wypadkową izolacyjność akustyczną przegrody składającej się z fragmentów o różnej izolacyjności akustycznej. Z zależności tej wynika, że negatywny wpływ przenoszenia dźwięku przez konstrukcje aluminiowe jest tym większy im większa jest izolacyjność akustyczna zastosowanych szyb. Potwierdzające ten wniosek zestawienie przykładowych wyników badań ścian systemów Y1, Y2 i Y3 przedstawiono w tablicy 2. Przy innych systemach wartości Δ mogą być różne, ale ogólna tendencja będzie zachowana. Wskazuje ona, że zwiększenie izolacyjności akustycznej szyb zespolonych zastosowanych w ścianie osłonowej nie przekłada się wprost na wzrost izolacyjności akustycznej tej ściany. Wzrost wskaźników izolacyjności akustycznej ściany osłonowej będzie mniejszy niż wzrost wskaźników izolacyjności akustycznej zastosowanych w  tej ścianie szyb zespolonych. Powstaje zatem pytanie, czy istnieją możliwości zmniejszenia przenoszenia dźwięku przez konstrukcje aluminiowe. Na rys. 2 przedstawiono wpływ wypełnienia piaskiem kształtowników aluminiowych na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej oszklonej szybami 88.2SI/20/44.2SI (a więc o bardzo dużej izolacyjności akustycznej). Wzrost izolacyjności jest widoczny, ale niewystarczający w  porównaniu z  izolacyjnością akustyczną szyby. Nie dysponujemy odpowiednimi wynikami badań, ale można zakładać, iż wypełnienie kształtowników aluminiowych płytami gipsowo-kartonowymi w wersjach ściany osłonowej o podwyższonych właściwościach ogniochronnych będzie także miało korzystny wpływ na właściwości akustyczne ściany w przypad-

17


Barbara Szudrowicz

a)

ku zastosowania w niej szyb zespolonych o dużej izolacyjności akustycznej. Przedstawione zależności dają również pewne światło na problem stosowania okien w miejsce oszklenia stałego. Przy wypełnieniu modułu ściany osłonowej oknem mamy większą powierzchnię kształtowników aluminiowych. W  przypadku zastosowania szyb o  malej izolacyjności akustycznej można oczekiwać, że zastosowanie okien spowoduje niewielki wzrost izolacyjności, natomiast w przypadku oszkleń o dużej izolacyjności akustycznej może okazać się, że fragmenty ściany osłonowej z okami będą charakteryzowały się izolacyjnością mniejszą niż przy zastosowaniu oszklenia stałego. Opisane relacje odnoszą się do okien szczelnych, których przymyki nie maja wpływu na ich izolacyjność akustyczną.

b)

Rys.3. Porównanie izolacyjności akustycznej właściwej ściany osłonowej systemu X3 A. Schemat rozwiązania, B. Charakterystyki izolacyjności akustycznej właściwej ściana z oszkleniem podwójnym szyba zespoloną 40 mm ( z szyby float oraz klejonej z folią akustyczną) i szybą klejoną 6 mm, Rw(C,Ctr) = 50(-2,-7) dB ściana z oszkleniem pojedynczym szyba zespoloną 40 mm jw. Rw(C,Ctr) = 43(-2,-5) dB

a)

b)

Rys. 4. Izolacyjność akustyczna ściany dwupowłokowej o schemacie wg A. (oszklenie ściany słupowo-ryglowej szybą zespoloną grubości 45,5 mm (z szyb klejonych z folią akustyczną) + tafla szklana 15 mm w odległości 600 mm ściana dwupowłokowa bez wentylacji na poziomie każdej kondygnacji Rw(C,Ctr) = 62(-2,-5) dB ściana dwupowłokowa z żaluzjami wentylacyjnymi na poziomie każdej kondygnacji Rw(C,Ctr) = 50(-1,-4) dB

Tablica 2. Różnica między wskaźnikami izolacyjności akustycznej części przeszklonej ściany osłonowej słupowo-ryglowej a izolacyjnością akustyczną samego oszklenia (przykłady na podstawie wyników badan przeprowadzonych w Akredytowanym Laboratorium Akustycznym ITB)

Lp.

Szyby zespolone: budowa, wskaźniki Rw(C,Ctr)

Różnica między wskaźnikami izolacyjności akustycznej właściwej przeszklonej części ściany osłonowej i zastosowanych szyb, dB ΔRw

ΔRA1

ΔRA2

1.

6/16/6 31(-1,-4)

+2

+1

+1

2.

8/16/44.2 42(-2,-6)

-2

-2 ÷ -1

-3

3.

10/16/44.2 45(-2,-6)

-4

-4

-4 ÷ -3

4.

88.2/20/55.2 51(-1,-3)

-6 ÷ -5

-6 ÷ -5

-8

18

Uwagi

Wzrost izolacyjności akustycznej ściany w stosunku do izolacyjności oszklenia

Obniżenie izolacyjności akustycznej ściany w porównaniu z izolacyjnością oszklenia

 zczególne rozwiązania ścian S osłonowych słupowo-ryglowych Jak wynika z przedstawionych danych na temat izolacyjności akustycznej ścian słupowo-ryglowych oszklonych szybami zespolonymi, możliwości zwiększenia izolacyjności akustycznej tego rodzaju rozwiązań są ograniczone. Poprawy izolacyjności akustycznej ściany osłonowej należy zatem poszukiwać na drodze stosowania układów podwójnych. Izolacyjność akustyczna takich układów zależy zarówno od rodzaju oszklenia jak i od odległości między poszczególnymi oszkleniami. Zwiększenie odległości, analogicznie jak przy ścianach podwójnych, powoduje wzrost izolacyjności akustycznej całego układu. Charakterystyczne jest, że przy stosunkowo małej odległości (przypadek, gdy obie części oszklenia zamocowane są do tego samego słupa) wzrost izolacyjności akustycznej następuje głównie w paśmie średnich i wysokich częstotliwości, co powoduje wzrost wartości wskaźników Rw i RA1, w mniejszym stopniu RA2. Przykładowe wyniki badań przedstawiono na rys. 3. Bardzo dobrą izolacyjność akustyczną charakteryzują się konstrukcje podwójne, w których odległość między szybami składowymi jest większa. Przy odległości 300 mm i przegrodach składowych z szyb zespolonych o grubości 41 mm (z szyb klejonych z folią akustyczną) i szybą klejoną 12 mm uzyskano izolacyjność akustyczną do ~ 60 (-2, -7) dB Podobnie korzystne wyniki uzyskano w  przypadku ściany dwupowłokowej, składającej się ze ściany słupowo-ryglowej szklonej szybami zespolonymi 41,5 mm (z szyb klejonych z folią akustyczną oraz z fragmentem wypełnienia nieprzeziernego) oraz tafli szklanej grubości 15 mm zastosowanej w  odległości 600  mm. Widoczne obniżenie izolacyjności akustycznej tego układu w paśmie częstotliwości średnich jest związane ze zjawiskami rezonansowymi, jakie zachodzą w szybie grubości 15 mm (tzw. zjawisko koincydencji). Nie ma to jednak znaczącego wpływu na wartość wskaźnika RA2, który jest podstawowym wskaźnikiem do oceny izolacyjności akustycznej ściany osłonowej. W  przypadku ścian dwupowłokowych istotne znaczenie z punktu widzenia akustycznego ma sposób rozwiązania wentylacji przestrzeni między zasadniczą ścianą osłonową a dodatkową szklaną płytą izolacyjną. Wprowadzenie na każdej kondygnacji żaluzji wentylacyjnych powoduje w tych

w yda n ie s p e c j al n e


Izolacyjność akustyczna lekkich ścian osłonowych...

miejscach obniżenie prawie do zera izolacyjności akustycznej dodatkowej płyty, w wyniku czego wypadkowa izolacyjność akustyczna całego układu zmniejszyła się o ponad 10 dB. W przypadku zastosowania dodatkowej, szklanej płyty osłaniającej budynek, istotnym problemem są także odbicia energii akustycznej w przestrzeni między powłokami. Jeżeli w podstawowej ścianie osłonowej będą zastosowane okna otwierane, odbicia te doprowadzą do powstania bardzo uciążliwych przesłuchów między pomieszczeniami.

Uwagi końcowe Ściana osłonowa słupowo-ryglowa jest z punktu widzenia akustycznego ustrojem bardzo złożonym. W wy-

 dokończenie ze str. 15 konieczności skontrolowania izolacyjności akustycznej ściany osłonowej w wysokich budynkach. Zdjęcia z takiego przedsięwzięcia przedstawiono na rys. 4. Badania zostały przeprowadzone na 28 i 29 kondygnacji a głośnik usytuowany był na platformie dźwigu zamocowanego na zewnątrz budynku. Pomiary izolacyjności akustycznej ściany osłonowej w budynku mogą być przeprowadzone metodą uproszczoną wg normy PN-EN ISO 10052:2007. Określenie „metoda uproszczona” jest jednak w tym przypadku pozorne, bowiem nie dotyczy najtrudniejszych do spełnienia warunków określonych w normie PN-EN ISO 140-5:2000. Uproszczenie dotyczy możliwości pominięcia pomiaru czasu pogłosu pomieszczenia i zastąpieniu danych dotyczących pogłosu wartościami zaczerpniętymi z tablic oraz pewnych uproszczeń w procedurze pomiaru poziomu ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu. Różnice w metodach i warunkach pomiaru izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej w warunkach laboratoryjnych i w budynku są na tyle duże, że uzyskanie pełnej zgodności wartości wskaźników izolacyjności akustycznej wzorca ściany, określonych na podstawie badań laboratoryjnych i ściany w budynku, może być w  wielu przypadkach problematyczne i  to niezależnie od jakości wykonawstwa i ewentualnych różnic w szczegółach rozwiązania próbki do badań laboratoryjnych i  rzeczywistej konstrukcji ściany zewnętrznej (w modelu poddanym badaniom laboratoryjnym nie za-

niku tego nie można określić izolacyjności akustycznej tego typu ścian metodami obliczeniowymi. Metody obliczeniowe mogą być stosowane jedynie w bardzo ograniczonym zakresie, przy uogólnianiu wyników badań laboratoryjnych. W bardzo dużym uproszczeniu można przyjąć, że izolacyjność akustyczna ściany osłonowej kształtuje się pod wpływem energii akustycznej przenikającej przez wypełnienie modułów szkieletu i przez sam szkielet. Przy zastosowaniu wypełnienia szkieletu szybami zespolonymi o dużej izolacyjności akustycznej mamy do czynienia z sytuacją, w której energia akustyczna przenikająca przez szkielet prowadzi do obniżenia wypadkowej izolacyjności akustycznej całej ściany (w wartościach wskaźników – nawet do 5-8 dB). Stąd ograniczone są możliwości wzrostu izolacyjności akustycznej ściany osłono-

wej słupowo-ryglowej całkowicie przeszklonej przez zastosowanie szyb zespolonych o bardzo dużej izolacyjności akustycznej. W praktyce bardzo trudno jest uzyskać RA2>40 dB i Rw>45 dB Znaczący wzrost izolacyjności akustycznej można uzyskać stosując układy podwójne. W  zależności od oszklenia powierzchni składowych i  odległości między nimi izolacyjność akustyczna takiego układu wyrażona we wskaźnikach może osiągnąć RA2=45-55  dB, RW=50 do ponad 60 dB.

wsze jest możliwe odtworzenie wszystkich szczegółów rozwiązania rzeczywistego). Na ten fakt zwracają uwagę niektóre zapisy normy pomiarowej. Z tego względu do wyników terenowych badań izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych osłonowych należy podchodzić z dużą ostrożnością.

powinna być mniejsza od ok. 10 m2) odwzorowujących w możliwie maksymalnym stopniu rozwiązania w budynku. Jako wzorzec ściany do badań akustycznych przyjmuje się fragment ściany widziany od strony pomieszczenia. Oznacza to, że w  badaniach akustycznych nie uwzględnia się fragmentów ściany osłaniających np. czoła płyt stropowych czy żebra obwodowe. 4. Nie można określić izolacyjności akustycznej ściany osłonowej na podstawie badań izolacyjności pojedynczych modułów. Badania takie mogą być jedynie traktowane jako wspomagające, np. ułatwiające uogólnienie wyników pomiarów na próbkach pełnowymiarowych. 5. Przeprowadzone przez Akredytowane Laboratorium Akustyczne ITB badania ścian osłonowych słupowo-ryglowych o różnej konstrukcji i różnym wypełnieniu modułów dały bardzo bogaty zbiór danych. Podsumowanie tych badań pozwalające na pewne uogólnienia odnoszące się do wpływu niektórych czynników materiałowo-konstrukcyjnych na izolacyjność akustyczną ściany osłonowej przedstawione zostaną w odrębnym artykule, w jednym z kolejnych wydań miesięcznika „Świat Szkła”.

Uwagi końcowe 1.  Wymagania w stosunku do izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej są niezależne od jej konstrukcji. A zatem, określając wymagania akustyczne dla lekkich ścian osłonowych należy korzystać z norm ogólnych, uzależniających wymaganą izolacyjność akustyczną ściany od przeznaczenia budynku i przeznaczenia pomieszczenia oraz od poziomu hałasu występującego (aktualnie lub w przyszłości) w otoczeniu budynku. Norma tą jest norma PN-B-02151-3:1999. Należy liczyć się z faktem, że norma ta będzie w ciągu 2 lat znowelizowana. 2. Ściana osłonowa słupowo-ryglowa jest z  punktu widzenia akustycznego ustrojem bardzo złożonym. W wyniku tego nie można określić izolacyjności akustycznej tego typu ścian metodami obliczeniowymi. Metody obliczeniowe mogą być stosowane jedynie w bardzo ograniczonym zakresie, przy uogólnianiu wyników badań laboratoryjnych. 3. Badania izolacyjności akustycznej ścian osłonowych w warunkach laboratoryjnych powinny odbywać się na pełnowymiarowych próbkach (powierzchnia nie

dr hab. inż. Barbara Szudrowicz prof. ITB Instytut Techniki Budowlanej Zakład Akustyki

dr hab. inż. Barbara Szudrowicz, prof. ITB Instytut Techniki Budowlanej Zakład Akustyki

NAJWYŻSZEJ JAKOŚCI SZKŁO HARTOWANE I LAMINOWANE NA PRZESZKLENIA WEWNĘTRZNE, SCHODY, BALUSTRADY, PODŁOGI I PRZEGRODY KULOODPORNE STOSUJEMY WYŁĄCZNIE FOLIE TROSIFOL (PVB) , BRIDGESTONE (EVA) I DUPONT (SENTRYGLAS)

Konstrukcje pr zeszklone

19


Nowe drzwi automatyczne

wg PN EN 16005

Nowa norma PN EN 16005 Drzwi z napędem. Bezpieczeństwo użytkowania. Wymagania i metody badań jest przeznaczona do ochrony pieszych w wypadkach związanych z korzystaniem z drzwi automatycznych. Określa wymagania projektowe oraz metody badań dotyczące drzwi zewnętrznych i wewnętrznych z napędem, uruchamianych elektromechanicznie, elektrohydraulicznie lub pneumatycznie.

W normie uwzględniono bezpieczeństwo użytkowania drzwi z napędem przeznaczonych do normalnego dostępu, jak również stosowanych na drogach ewakuacyjnych oraz jako drzwi przeciwpożarowe i dymoszczelne. Dokument stosuje się do następujących typów drzwi z  napędem: drzwi przesuwnych, wahadłowych, rozwieranych, obrotowych i  składanych ze skrzydłem poruszającym się poziomo. Projektując i montując drzwi automatyczne należy więc uwzględnić wymagania wprowadzonej niedawno do stosowania normy PN EN 16005. Wraz z nową normą zmieniają się wymagania dotyczące bezpieczeństwa użytkowania i funkcjonowania drzwi automatycznych. Norma określa też wymogi, które muszą spełniać właściciele budynków, aby drzwi były bezpieczne, trwale niezawodne i wydajne. Norma zawiera również opis zasad przechowywania dokumentacji prac serwisowych oraz wprowadzonych dodatkowo zabezpieczeń. Ważne są też okresowe przeglądy konserwacyjne, które mają zapewnić niezawodność urządzeń i minimalizować przestoje w ich działaniu. Regularna konserwacja pozwala zwiększyć bezpieczeństwo użytkowników i spełnić wymagania obowiązującej normy, a także gwarantuje lepszą wydajność urządzeń. Dlatego dla każdego obiektu i urządzenia powinny być tworzone odpowiednie plany prac konserwacyjnych. Podczas okresowego przeglądu konserwacji, istniejące urządzenia powinny być starannie zbadane, a jeżeli to konieczne, klient powinien otrzymać analizę ryzyka i wskazówki dotyczące „zaktualizowania” zestawu drzwi do wymagań bezpieczeństwa wg EN 16005.

Definicja punktu niebezpiecznego W paragrafie 4.6.1 norma stwierdza, że wszystkie punkty produktu, od poziomu podłogi do 2,5 m, które mogą powodować zagrożenie w  cyklu otwierania lub zamykania, są punktami niebezpiecznymi. Jedynie strefa przycięcia palców pomiędzy skrzydłem, a framugą drzwi rozwiernych (przymykowych) wymaga ochrony tylko do 2,0 m.

20

Stwierdzono też, że gdy duża część użytkowników jest osobami starszymi, niedołężnymi lub niepełnosprawnymi, albo są to dzieci – to zderzenie skrzydła drzwi z użytkownikiem jest niedopuszczalne. W normie wymieniono również w punkcie 4.6.1 różne sposoby unikania lub zabezpieczenia przed groźnymi skutkami, w  przypadku wystąpienia „niebezpiecznych punktów”: zz ruch drzwi „low energy” czyli z  niską energią kinetyczną (4.6.4) zz ograniczenie „siły skrzydła” (4.6.7) zz elektryczne (electro-sensitive protective equipment – ESPE) lub dotykowe (pressure sensitive protective equipment – PSPE) czujniki ochronne (4.6.8) zz osłony (4.6.9) zz bariery (4.6.10 i 4.6.11) zz bezpieczne odległości między elementami drzwi (4.6.11)

 rzwi przesuwane: zagrożenia D w trakcie otwierania drzwi

2,5 m 20 cm

Rys. 1. Zabezpieczenie (ochrona) przed uderzeniem (4.6.2.1): 1. Monitorowane czujniki obecności = kurtyna podczerwieni, po jednej na każde skrzydło 2. Bariery/osłony 3. Ustawienie Low Eenergy 4. Nie trzeba dodatkowo zabezpieczać gdy: X≤100 mm i Y≥200 mm (wymiary wg rys. 6)

W okolicznościach, gdy nie zastosowano innych środków ochronnych opisanych wyżej, bezpieczeństwo

Drzwi przesuwne bez funkcji „anty-panik” na drodze ewakuacyjnej (4.7.2.3) 1. Dla światła przejścia do 2 m, muszą osiągnąć min. 80% szerokości COW w 3 s. 2. Wymagany poziom wydajności „d” wg. EN 13849-1 (test trwałości 1 000 000 cykli). 3. Poprawność pracy aktywatora z kierunku ewakuacji monitorowana przez napęd minimum raz na 24 h. 4. Pole wyzwalania min. 1,5 m przed skrzydłami na całej szerokości światła przejścia (4.5.1.3).

podczas cyklu otwierania jest wymagane i może być zapewnione przez zastosowanie czujników nadzorujących ścieżkę przesuwu skrzydła. Zaleca się zwykle wykorzystanie czujek monitorujących obecność ludzi (lub przeszkód) po obu stronach drzwi, wzdłuż ścieżki ruchu, wg normy EN 16005 punkt 4.6.8. Czujki te są odpowiednim i zgodnym sposobem, aby zapewnić bezpieczny ruch skrzydeł drzwi. Zapewniają one również wygodę dla użytkowników i oszczędność energii w budynku.

 odatkowe wymagania dla drzwi D na drogach ewakuacyjnych i wyjść awaryjnych Drzwi z napędem przesuwane lub składane bez „wyłamywanych” skrzydeł (breakout panels) powinny się otworzyć co najmniej w 80% w ciągu 3 sekund po aktywacji. Otwarcie skrzydła drzwi powinno być zapewnione przez system awaryjny zgodnie z wymogami dla poziomu „d” wg EN 13849-1, a wszelkie usterki elektryczne zakłócające normalne funkcjonowanie skrzydła drzwi powinny być automatycznie wykryte w  ciągu 15 s od aktywacji. Po wykryciu usterki powinien uruchomić się mechanizm powodujący automatyczne otworzenie drzwi i utrzymujący je w położeniu otwartym (np. zdublowany system, czyli: drugi silnik, który jest zdolny do otwierania drzwi w następstwie awarii systemu głównego). System wykrywający usterki elektryczne powinien być automatycznie testowany co najmniej raz na 24 godziny.

 rzwi przesuwane: zagrożenia D w trakcie zamykania drzwi W punkcie 4.6.2.2 w normie określono, że w trakcie ruchu zamykającego wszelkie zagrożenia wynikające z tego ruchu powinny być redukowane przez urzą-

w yda n ie s p e c j al n e


Nowe drzwi automatyczne wg EN PN 16005

Odległości aktywacyjne Minimalna odległość aktywacji automatycznej drzwi przesuwnych i rozwiernych znajdujących się na drogach ewakuacyjnych została określona na 1500 mm, ponieważ ludzie poruszają się szybko w  sytuacji awaryjnej, więc drzwi muszą otwierać się szybciej. W sytuacji braku ewakuacyjnych odległość aktywacyjna została obniżona na 1,000 mm, w celu umożliwienia poprzecznego ruchu - innymi słowy, w celu zapewnienia, aby drzwi nie otwierały się za każdym razem, gdy ktoś mija.

2,5 m

20 cm Rys. 2. Zabezpieczenie (ochrona) przed uderzeniem (4.6.2.2): 1. Monitorowane czujniki obecności = 2 szt. kurtyn podczerwieni, po jednej od strony wejścia i wyjścia 2. Ustawienie Low Energy

chem skrzydła była wydawana, gdy urządzenie zabezpieczające jest uruchomione; zz po zresetowaniu czujników, jest przeprowadzane kontrola ich funkcjonowania i normalna praca drzwi jest uruchamiana tylko, jeśli funkcje bezpieczeństwa są potwierdzone; zz ESPE, które stale dostosowuje się do zmian w środowisku otaczającym drzwi naturalnym, powinno zauważać zmiany w otoczeniu trwające co najmniej 30 s ; zz urządzenie zabezpieczające jest zgodne z wymaganiami normy EN 12978, co oznacza, że funkcje bezpieczeństwa powinny być badane w odpowiednich odstępach czasu przez system sterowania drzwiami w taki sposób, że strata kluczowych cech zabezpieczających jest wykrywane przez automatyczną kontrolę .

dzenia ochronne umieszczone na głównej krawędzi zamykania, tak aby w chronionym obszarze przeszkoda, którą symuluje standardowy przedmiot testowy, zostaje wykryta w każdej pozycji, jeśli znajduje się na ścieżce ruchu skrzydeł drzwiowych. Wyszczególniając zalecenia wobec urządzeń zabezpieczających, norma EN 16005 w punkcie 4.6.8 stwierdza, że urządzeniami, które chronią użytkowników podczas przechodzenia przez drzwi automatyczne mogą być: zz czujniki ochronne wrażliwe na nacisk (PSPE), gdzie funkcja wykrywania jest uruchamiana, gdy nacisk mechaniczny jest wywierany na powierzchnię. Są to zazwyczaj krawędziowe listwy kontaktowe lub maty kontaktowe (naciskowe). zz czujniki ochronne (ESPE), gdzie funkcja wykrywania jest uruchamiana przez przerwanie lub odbicie wiązki promieniowania lub fali. Są to zwykle czujniki obecności.

Masa jednego skrzydła [kg]

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0,26

0,29

0,34

0,41

0,58

Maksymalna prędkość ruchu skrzydła [m/s] 0,15

0,16

0,16

0,17

0,18

0,7

4,7

4,6

4,4

4,2

4,0

3,9

3,7

3,5

3,2

3,0

2,7

2,5

2,1

1,8

1,3

0,8

5,4

5,2

5,0

4,8

4,6

4,4

4,2

3,9

3,7

3,4

3,1

2,8

2,4

2,0

1,4

0,9

6,0

5,8

5,6

5,4

5,2

4,9

4,7

4,4

4,1

3,8

3,5

3,1

2,7

2,2

1,6

1,0

6,7

6,5

6,3

6,0

5,8

5,5

5,2

4,9

4,6

4,3

3,9

3,5

3,0

2,5

1,8

1,1

7,4

7,1

6,9

6,6

6,3

6,0

5,7

5,4

5,1

4,7

4,3

3,8

3,3

2,7

1,9

1,2

8,0

7,8

7,5

7,2

6,9

6,6

6,2

5,9

5,5

5,1

4,7

4,2

3,6

3,0

2,1

1,3

8,7

8,4

8,1

7,8

7,5

7,1

6,8

6,4

6,0

5,5

5,0

4,5

3,9

3,2

2,3

1,4

9,4

9,1

8,7

8,4

8,0

7,7

7,3

6,9

6,4

5,9

5,4

4,9

4,2

3,5

2,5

1,5

10,0

9,7

9,4

9,0

8,6

8,2

7,8

7,3

6,9

6,4

5,8

5,2

4,5

3,7

2,6

[m]

0,18

d chroniony Rys. 3. Strefy bezpieczeństwa drzwi przymykowych dchroniony = min. dystans od „krawędzi natarcia”, które mają być chronione. Zaleca się pełne monitorowanie przestrzeni wzdłuż skrzydła drzwi w przypadku ryzyka pułapki (uwięzienia) w rogu pomieszczenia Monitorowanie częściowe przestrzeni wzdłuż skrzydła drzwi jest dopuszczalne w zależności od prędkości i szerokości drzwi (zgodnie z załącznikiem G) Zabezpieczenie (ochrona) przed uderzeniem : 1. Monitorowane czujniki, 2 szt. 2. Ustawienie Low Energy

W punktach 4.6.3.2 i 4.6.3.3 normy stwierdzono, że zagrożenia pojawiające się podczas otwierania i zamykania drzwi powinny być ograniczone przez urządzenia zabezpieczające, które powinny monitorować całą sze-

Tabela 1. Drzwi przesuwne – Low Energy; minimalny czas ruchu skrzydła w zależności od jego masy

150

20 cm

 rzwi przymykowe (rozwierne) D – otwieranie i zamykanie

Urządzenia ochronne stosowane na drzwi automatyczne powinny być zaprojektowane tak, aby: zz komenda zapobiegająca zagrożeniom związanym z ru-

90% drogi JEDNEGO skrzydła

2,5 m

0,19

0,21

0,22

0,24

Minimalny czas ruchu skrzydła [s]

Źródło: BESAM Typowe Rozwiązanie 2 × 2,1 m

Konstrukcje pr zeszklone

Rys. 3a. Drzwi przymykowe – Zabezpieczenie czujnikiem (załącznik G) 1  Zabezpieczenie (czujnik); 2  Strefa „szybka” 3  Strefa „wolna” 4  r strefy wolnej 5  r skrzydła 6  d chroniona

rokość skrzydła drzwi lub obszar określony w załączniku G w połączeniu z odpowiednim ustawieniem prędkości ruchu drzwi także określone w załączniku G. W  normie PN EN 16005 określono również sposoby na unikanie powstawania punktów niebezpiecznych i  na ograniczenie skutków, jeśli punkty niebezpieczne zaistnieją.

E lementy osłaniające punkty niebezpieczne 1. Bariery (4.6.9) – mają za zadanie skierować ruch, tak aby piesi omijali strefy niebezpieczne a. minimalna wysokość 900 mm, b. dzieci nie mogą łatwo przejść pod lub nad barierą; bariery powinny być zaprojektowane tak, żeby

21


Tadeusz Michalowski

Tabela 2. Drzwi przymykowe – Low Energy; ustawienie prędkości drzwi rozwieranych Masa skrzydła drzwi [kg] Szerokość skrzydła drzwi [m]

50

60

70

80

90

Czas [s] 0,75

3,0

3,2

3,2

3,3

3,5

0,85

3,1

3,1

3,2

3,4

3,6

1,00

3,2

3,4

3,7

4,0

4,2

1,20

3,8

4,2

4,5

4,8

5,1

Minimalny czas otwarcia [s] (HSO lub do 80°) Minimalny czas zamknięcia [s] (od 90º do 10°) Źródło: BESAM

Tabela 3. Drzwi rozwierane (przymykowe) – Zabezpieczenie przed uderzeniem za pomocą czujnika (załącznik G. Minimalna szerokość od krawędzi skrzydła, którą należy zabezpieczyć. Czas [s] r skrzydła [m]

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0,16

0,24

0,32

0,4

0,48

4

4,5

5

5,5

6

0,72

0,8

0,88

0,95

Rys. 5. Typowy przykład osłony: Pocket Screen (ekran osłaniający)

r „strefa wolna” [m] 0,56

0,64

d chroniona [m] 0,7

0,54

0,46

0,38

0,30

0,22

0,14

0,06

-

-

-

-

0,8

0,64

0,56

0,48

0,40

0,32

0,24

0,16

0,08

-

-

-

0,9

0,74

0,66

0,58

0,50

0,42

0,34

0,26

0,18

0,10

0,02

-

1,0

0,84

0,76

0,68

0,60

0,52

0,44

0,36

0,28

0,20

0,12

0,05

1,1

0,94

0,86

0,78

0,70

0,62

0,54

0,46

0,38

0,30

0,22

0,15

1,2

1,04

0,96

0,88

0,80

0,72

0,64

0,56

0,48

0,40

0,32

0,25

1,3

1,14

1,06

0,98

0,90

0,82

0,74

0,66

0,58

0,50

0,42

0,35

1,4

1,24

1,16

1,08

1,00

0,92

0,84

0,76

0,68

0,60

0,52

0,45

1,5

1,34

1,26

1,18

1,10

1,02

0,94

0,86

0,78

0,70

0,62

0,55

1,6

1,44

1,36

1,28

1,20

1,12

1,04

0,96

0,88

0,80

0,72

0,65

1,7

1,54

1,46

1,38

1,30

1,22

1,14

1,06

0,98

0,90

0,82

0,75

1,8

1,64

1,56

1,48

1,40

1,32

1,24

1,16

1,08

1,00

0,92

0,85

Bezpieczne odległości dla poszczególnych części ciała: a. palce: ≤ 8 lub ≥ 25 mm b. głowa: ≥ 200 mm c. ciało: ≥ 500 mm

X

Źródło: BESAM

Y

dzieci nie mogły wspinać się po nich, ani aby uwięzły w nich głowa dziecka lub palce, c. muszą być zamocowane tak, aby nie stwarzać dodatkowego zagrożenia i wytrzymać siły występujące podczas normalnej eksploatacji.

3. Bezpieczne odległości (4.6.11) – mają za zadanie uniemożliwić powstanie sytuacji niebezpiecznej W przypadku poruszających się elementów drzwi automatycznych występuje potencjalne niebezpieczeństwo uwięzienie poszczególnych części ciała (np., gdy automatyczne drzwi przesuwne otwierają się na sąsiednią ścianę lub konstrukcję). Aby zmniejszyć ry-

22

Rys. 6

bariera

zyko uwięzienia w takiej przestrzeni głowy, odległości między skrajnym punktem zatrzymanego skrzydła drzwi a powierzchnią stałej struktury powinna być większa niż 200 mm. Jeżeli istnieje ryzyko uwięzie-

t

to: Y ≥ 25 Y ≥ 200 Y ≥ 500

t

S

Rys. 4. Typowy przykład: zabezpieczenie strefy ruchu skrzydeł drzwi rozwiernych (przymykowych) – bariera w narożu pomieszczenia

jeżeli: X ≤ 100 100 < X ≤ 250 X > 250

S

900 mm min.

2. Osłony (4.6.10-11) – mają za zadanie zasłonić strefy niebezpieczne a. minimalna wysokość 2500 mm, b. mogą być otwarte lub zdjęte tylko przy użyciu narzędzi, c. muszą być zamocowane tak, aby nie stwarzać dodatkowego zagrożenia.

drzwi

Rys. 7

jeżeli: S≤8 S>8

to: t≤0 t ≥ 25

nia ciała, to bezpieczna odległość powinna być większa niż 500 mm.

w yda n ie s p e c j al n e


Nowe drzwi automatyczne wg EN PN 16005

Normy związane z tematem PN-EN 16361:2013-12E Drzwi z napędem. Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne. Drzwi, inne niż rozwierane, przeznaczone do zainstalowania z napędem, bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i dymoszczelności W niniejszej normie podano wymagania oraz metody badań dotyczące drzwi zewnętrznych i wewnętrznych uruchamianych napędem, innych niż drzwi rozwierane, przeznaczonych do zainstalowania z napędem, bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i dymoszczelności. Drzwi o takiej konstrukcji mogą być uruchamiane elektromechanicznie, elektrohydraulicznie lub pneumatycznie. Norma obejmuje następujące typy drzwi z napędem: przesuwne, obrotowe, zrównoważone i składane, ze skrzydłem (skrzydłami) poruszającym/-i się poziomo. Niniejsza Norma Europejska ma zastosowanie do drzwi z napędem ze skrzydłami płytowymi lub płycinowymi wraz z: yy wbudowanymi nadświetlami, jeśli występują (nadświetle jest płytą nad drzwiami, będącą częścią zespołu drzwiowego); yy płytami bocznymi ujętymi w jedną ościeżnicę, przeznaczonymi do zamontowania w obrębie jednego otworu, jeśli występują. Niniejszą Normą Europejską objęto drzwi do poniższych zastosowań: yy drzwi do użytku zewnętrznego na drogach ewakuacyjnych i w innych deklarowanych zastosowaniach specjalnych i/lub zastosowaniach podlegających innym specjalnym yy wymaganiom, dotyczącym w szczególności hałasu, energii, szczelności i bezpieczeństwa użytkowania w obiektach budowlanych; yy drzwi do użytku wewnętrznego na drogach ewakuacyjnych, w komunikacji i w innych deklarowanych zastosowaniach specjalnych i/lub zastosowaniach podlegających innym yy specjalnym wymaganiom, dotyczącym w szczególności hałasu, energii, szczelności i bezpieczeństwa użytkowania w obiektach budowlanych. Wyroby objęte niniejszą Normą Europejską nie są oceniane pod kątem zastosowań w konstrukcji budynku. Niniejsza Norma Europejska nie obejmuje działania w środowiskach, w których zakłócenia elektromagnetyczne wykraczają poza zakres określony w EN 61000-6-2. Niniejsza Norma Europejska nie ma zastosowania do: yy drzwi zewnętrznych wg EN 14351-1; drzwi stosowanych w procesach przemysłowych; yy drzwi wewnętrznych wg prEN 14351-2; drzwi w ścianach działowych/przegrodach; yy drzwi przeciwpożarowych i/lub dymoszczelnych wg prEN 16034; drzwi znajdujących się poza zasięgiem ludzi (takich, jak do żurawi, suwnic); yy bram według EN 13241-1; kołowrotów; yy drzwi w windach; drzwi do pomostów/platform. yy drzwi w pojazdach; W niniejszej Normie Europejskiej nie uwzględniono specjalnych funkcji drzwi (np. zabezpieczenia, aspektów pożarowych w bankach, portach lotniczych i in.) W niniejszej Normie Europejskiej nie uwzględniono żadnych specjalnych wymagań dotyczących hałasu emitowanego przez drzwi uruchamiane napędem, inne niż drzwi rozwierane, przeznaczone do zainstalowania z napędem, bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i dymoszczelności, ponieważ ich emisji hałasu nie uważa się za znaczące zagrożenie, a jedynie aspekt komfortu. PN-EN 12978+A1:2012P Drzwi i bramy. Urządzenia zabezpieczające do drzwi i bram z napędem. Wymagania i metody badań Niniejsza norma ma zastosowanie do projektowania, wykonania i badań wyczuwającego wyposażenia ochronnego, stosowanego do wykrywania pieszych, z uwzględnieniem w szczególnych zastosowaniach wolno poruszających się osób starszych i niepełnosprawnych oraz dzieci. Drzwi, bramy i bariery z napędem zasilane z sieci, przeznaczone do instalowania na obszarach znajdujących się w zasięgu ludzi, których głównym zamierzonym zastosowaniem jest stworzenie bezpiecznego dostępu dla towarów i pojazdów wraz z towarzyszącymi im lub kierującymi nimi osobami w obiektach przemysłowych, handlowych, użyteczności publicznej i mieszkalnych, mogą powodować narażenie osób na urazy. W niniejszej normie uwzględniono również bramy i drzwi zwijane żaluzjowe oraz kraty zwijane stosowane w obiektach handlowych, przeznaczone raczej dla dostępu ludzi niż pojazdów i towarów. Hałas jest zazwyczaj nieistotnym zagrożeniem dla tego typu maszyn. W niniejszej normie uwzględniono wszystkie istotne zagrożenia wymienione w Załączniku A oraz określono wymagania dotyczące wyeliminowania lub zminimalizowania tych zagrożeń. W niniejszej normie podano wymagania dotyczące elektrycznie zasilanych urządzeń zabezpieczających, przewidzianych do wspólnego instalowania lub stosowania z bramami i drzwiami z napędem, w celu uniknięcia sytuacji zagrożenia, które mogą wystąpić w warunkach normalnego użytkowania. Wyczuwające wyposażenie ochronne jest przeznaczone do wytworzenia i zmiany wyjściowego sygnału łącznika, dla zapewnienia ochrony osób znajdujących się w niebezpieczeństwie. Norma ma zastosowanie do wyczuwających urządzeń ochronnych „gotowych do użycia” oraz „zintegrowanych” wyczuwających urządzeń ochronnych (zamontowanych na drzwiach i bramach z napędem lub przyłączonych do nich, w normalnym użytkowaniu). Postanowienia niniejszej normy dotyczą urządzeń zabezpieczających do bram i drzwi wytworzonych po opublikowaniu tej normy PN-EN ISO 13849-1:2008E Bezpieczeństwo maszyn. Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem. Część 1: Ogólne zasady projektowania Podano postanowienia dotyczące projektowania. Scharakteryzowano funkcje bezpieczeństwa. Podano wymagania dotyczące kategorii w zależności od odporności na defekty. Podano wymagania dotyczące walidacji, konserwacji, dokumentacji technicznej i informacji dla użytkownika. Podano zależność między poziomem działania (PL) a kategoriami. Podano definicje 37 terminów PN-EN ISO 13856-1:2013-08E Bezpieczeństwo maszyn. Urządzenia ochronne czułe na nacisk. Część 1: Ogólne zasady projektowania oraz badań mat i podłóg czułych na nacisk W niniejszej części ISO 13856 ustalono ogólne zasady i określono wymagania dotyczące projektowania i badania czułych na nacisk mat i podłóg, zwykle pobudzanych stopami, a przeznaczonych do stosowania jako urządzenia ochronne dla ludzi w przypadku maszyn niebezpiecznych. Podano w niej minimalne wymagania dotyczące bezpieczeństwa w zakresie działania, oznakowania i dokumentacji. Niniejsza część ISO 13856 ma zastosowanie do czułych na nacisk mat i podłóg, niezależnie od rodzaju stosowanej energii (np. elektrycznej, hydraulicznej, pneumatycznej lub mechanicznej), zaprojektowanych do wykrywania: yy osób ważących więcej niż 35 kg; yy osób ważących więcej niż 20 kg (np. dzieci). Nie ma zastosowania do wykrywania osób ważących mniej niż 20 kg. Nie określono następujących danych, ponieważ są one zależne od zastosowania: a) wymiarów lub konfiguracji obszaru skutecznej czułości czułych na nacisk mat lub czułych na nacisk podłóg w odniesieniu do jakiegoś konkretnego zastosowania; b) kiedy maty lub podłogi czułe na nacisk są odpowiednie w określonej sytuacji; c) poziomów zapewnienia bezpieczeństwa (PL) w odniesieniu do elementów systemu sterowania związanych z bezpieczeństwem (SRP/CS) innych niż zapewniających poziom minimalny. W niniejszej części ISO 13856 podano wytyczne, które umożliwiają użytkownikowi (tzn. producentowi i/lub użytkownikowi maszyny) określenie odpowiedniego układu.

Konstrukcje pr zeszklone

23


Tadeusz Michalowski

4. Ograniczenie energii kinetycznej do dopuszczalnego poziomu (Low Energy 4.6.4) a. obniżenie prędkości i zwiększenie stref wolnego ruchu (4.6.7), b. zastosowanie czujników zabezpieczających (4.6.8) – powodujących zatrzymanie drzwi i zwolniony ruch. Pojęcie Low Energy wg 4.6.4odnosi się do energii kinetycznej poruszających się elementów – skrzydeł drzwi, które mogą być punktami niebezpiecznymi (pojecie to nie ma nic wspólnego z poborem mocy urządzenia). Drzwi ustawione jako Low Energy (LE) nie wymagają dodatkowych zabezpieczeń jeżeli: a. ocena ryzyka wskazuje, że niebezpieczeństwo dla użytkowników starszych, słabszych i niepełnosprawnych jest niskie, b. siła dynamiczna na krawędzi skrzydła potrzebna do zatrzymania jego ruchu nie przekroczy 67 N (energia kinetyczna ≤ 1,69 J), c. inne ograniczenia odległościowe wynikające z powyższego. (O rozwiązaniach Low Energy pisaliśmy też w numerze 11/2012 Świat Szkła: Zbigniew Czajka, Drzwi automatyczne z napędem o małej energii)

Rys. 8. Bezpieczeństwo w drzwiach rozwiernych: a) zachowanie odpowiednich odległości b) ochrona przed przycięciem palców: 1 – osłona gumowa, 2 – osłona gumowa lub tekstylna, 3 – odpowiedni profil

Rys. 9. Miejsca zagrożenia przycięciem palców

Rys. 11. Profile ochronne. Skuteczne zapobieganie przed zmiażdżeniem palców między płytą drzwi a ościeżnicą po stronie zawiasów (w trakcie otwierania drzwi)

Rys. 10. Samonapinająca się osłona tekstylna. Ochrona przed przycięciem palców między płytą drzwi a ościeżnicą (w trakcie zamykania drzwi)

24

skrzydło drzwi 6 mm typowy luz od dołu skrzydła drzwi

odstęp 8 mm (maks.) od podłogi do osłony tekstylnej

rama ościeżnicy osłona chroniąca palce

5. Zabezpieczenie (ochrona) przed przycięciem (zmiażdżeniem) palców (4.6.3.4) W normie wskazano również „punkty niebezpieczne” między skrzydłem a  ościeżnicą, stanowiące ryzyko przycięcia (zgniecenia) palców. Należy tego uniknąć projektując odpowiednio detale konstrukcyjne lub stosując odpowiednie dodatkowe środki ochronne (rys. 8). Zgodnie z normą EN 16005 , obszary zagrożeń , które stwarzają ryzyko uwięzienia i zgniecenia palców między krawędziami drzwi i ościeżnicy muszą być wyposażone w zabezpieczające środki techniczne umieszczone od poziomu podłogi (z prześwitem max. 8 mm) do wysokości co najmniej 2000 mm (wszystkie pozostałe obszary zagrożenia muszą być chronione do o wysokości 2500 mm). Tadeusz Michałowski

Rys. 12. Wskazówki dotyczące montażu osłony chroniącej przed przycięciem palców

W opracowaniu artykułu wykorzystano materiały firm: ATHMER, BEA, BESAM, DORMA, FAAC, GEZE, KONE, OPTEX, TORMAX

w yda n ie s p e c j al n e


Żebra szklane Szklane fasady i stropy nadają budynkowi szczególnych walorów architektonicznych. Elementy tego typu wymagają odpowiedniego podparcia. Jednym z rozwiązań w tym zakresie są szklane żebra.

Z czego zrobić szklane żebro? Ściany fasadowe bazujące na szklanych żebrach zazwyczaj projektowane są jako klasyczne, z linią poziomą lub pionową oraz jako strukturalne z mocowaniem mechanicznym i  strukturalnym ramowym. Żebra wytwarza się ze szkła hartowanego oraz laminowanego folią PVB. Zastosowanie szkła laminowanego PVB pozwala na zmniejszenie szerokości elementu bez konieczności stosowania bocznych usztywnień. Nieco rzadziej uwzględnia się inne rodzaje folii, takie jak np. EVA czy też Sentry Glass. Zazwyczaj o  wielkości żeber decydują ograniczenia w odniesieniu do wielkości tafli. Jeżeli w konstrukcji żebra przewidziano szkło hartowane, to zazwyczaj wysokość żebra osiąga 4800 mm. Z kolei, w przypadku laminowanego szkła hartowanego – 4500 mm. Żebra bazujące na laminowanym szkle hartowanym osiągają grubość mieszczącą się pomiędzy 21 a 25 mm. Grubość konstrukcji ze szkłem hartowanym wynosi od 15 do 19 mm. O zastosowaniu szkła laminowanego decydują również względy bezpieczeństwa, bowiem szkło laminowane składa się z  dwóch lub więcej warstw tafli szklanych, które połączone są ze sobą całą powierzchnią poprzez ży-

Fot. 2. Żebro szklane współpracujące z konstrukcją aluminiową

26

cechuje wytrzymałość szkła przy zapewnieniu maksymalnej przejrzystości konstrukcji. Odpowiednio przeprowadzony proces doboru grubości szkła zdecydowanie wpływa nie tylko na bezpieczeństwo konstrukcji ale i koszt jej wykonania. Nie zawsze stosuje się tafle pojedyncze ze względu na ich ograniczoną grubość.  

Łączenie żeber

Fot. 1. Żebra szklane w konstrukcji elewacji. Muzeum Żydów Polskich, Warszawa (fot. K.Z.)

wice lub folie PVB. Laminat szklany z folią PVB powstaje poprzez proces autoklawizacji w temperaturze wynoszącej około 140°C. Oprócz tego przeprowadzane jest prasowanie pod ciśnieniem osiągającym 10 atmosfer (1 MPa). Niejednokrotnie zastosowanie znajduje szkło laminowane próżniowo. W zależności od przyjętego rozwiązania architektonicznego konstrukcja wsporcza może być umieszczona na zewnętrznej lub wewnętrznej stronie elewacji. Żebra szklane najczęściej produkuje się przy użyciu szkła bezbarwnego lub tzw. ekstrabiałego. Dla uzyskania odpowiedniej barwy można zastosować folię inną, niż bezbarwna, będącą warstwą laminatu lub zastosować szkło barwione w masie. Szkło hartowane oraz laminowane, które uwzględnia się w konstrukcji szklanych słupów, zazwyczaj jest mocowane do konstrukcji punktowo. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują systemy amortyzatorów, dzięki którym jest możliwa swobodna praca podkonstrukcji przy zapewnieniu odporności na drgania szkła. Szklane panele elewacyjne mogą być mocowane do żeber przy użyciu klejów silikonowych odpornych na promieniowanie UV. Uzyskane w  ten sposób połączenie

Stosując odpowiednie systemy połączeń żeber zyskuje się niemal nieograniczone ich długości. Połączenia żeber zazwyczaj bazują na śrubach sprężających i blachach stalowych, które wykonuje się ze stali chromowo-niklowej. Projektując połączenie tego typu należy zwrócić uwagę aby blachy nakładkowe były gładkie i równomiernie przylegały do tafli szklanej. Z kolei pomiędzy blachą a żebrem istotną rolę odgrywa przekładka izolująca o wysokim poziomie wytrzymałości. Przekładka nie może ulec uszkodzeniu podczas sprężania. W otworach, gdzie umieszczone są śruby, należy zastosować tulejki izolujące. Blachy chromowoniklowe muszą przenosić moment zginający. Stąd też wykonanie blach tego typu powinno bazować na stali

Fot. 3. Obiekt o konstrukcji szklanej z prawie wszystkimi elementami ze szkła. Pręt/rura stalowa jest tu tylko stężeniem elewacyjnych tafli szklanych, które są mocowane do siebie i do żeber nośnych za pomocą stalowych mocowań punktowych

w yda n ie s p e c j al n e


Żebra szklane

austenicznej o dobrych parametrach wytrzymałościowych. Dodatkowo, sprężanie śrub powinno być podzielone na kilka etapów. Zatem dokręcanie śrub przy łączeniu żeber należy przeprowadzać od śrub położonych w  środku rozpiętości. Ważne jest bowiem aby przy sprężaniu śrub nie powstawała w  żebrze szklanym siła rozciągająca, bowiem szkło ma niską wytrzymałość na rozciąganie.

Mocowania Istotą walorów architektonicznych szklanych żeber są odpowiednie mocowania. Zazwyczaj stosowane są rozwiązania konstrukcyjne bazujące na mocowaniu punktowym. Jest ono szczególnie przydatne z racji możliwości realizowania wyjątkowo skomplikowanych i  nietypowych rozwiązań architektonicznych przy zachowaniu transparentności i lekkości konstrukcji. Idealnie ze szkłem komponuje się stal nierdzewna, stąd też zazwyczaj z  tego materiału wykonywane są ele-

menty mocujące. Szkło jest mocowane bezpośrednio do konstrukcji wsporczej za pomocą płytek sprężystych. Oferowane są również mocowania, które eliminują potrzebę stosowania płytek sprężystych. Poprzez rotację stalowego sworznia połączonego z konstrukcją wsporczą jest możliwa absorpcja obciążeń zmiennych i rozszerzalności cieplnej. Warto również zwrócić uwagę na „mocowania sejsmiczne”. Ich kluczową cechą jest przejmowanie znacznych ruchów bocznych (jak przy trzęsieniu ziemi) przez samonastawne ramię, przy zachowaniu płaskiego profilu. Mocowania tego typu nabyć można jako dwu- i czteropunktowe. W  przypadku punktowego mocowania szyb poszczególne elementy są mocowane za pomocą elementów stalowych, które łączą płyty szklane z  konstrukcją nośną. Mocowanie mechaniczne bazuje na specjalnych elementach wprowadzanych do otworów. Na etapie projektowania rozmieszczenia otworów bierze się pod uwagę naprężenia i przemieszczenia. Są uwzględniane maksymalne naprężenia projektowe, które nie mogą być przekroczone dla najbardziej uciążliwych warunków. Ważne pozostaje aby nie dochodziło do kontaktu pomiędzy metalem a szkłem. Stąd też zastosowanie znajdują elastyczne podkładki wykonane z aluminium, nylonu itp. Podkładki, o kształcie talerzyków, są umieszczane po obu stronach tafli. Niejednokrotnie w podkładkach uwzględnia się również wypustki, dzięki którym jest zapewniona ochrona przed kontaktem wnętrza otworu z trzpieniem śruby.

Montaż żebra do konstrukcji budynku

Fot. 7. Dach na żebrach szklanych – biurowiec NDI w Sopocie. Zastosowano system WGSpider, jedyny systemem punktowego mocowania szkła w całości produkowany i zaprojektowany w Polsce oraz montowany, jako cała konstrukcja (okucie plus szkło), przez samego producenta. System WGSpider jest stosowany również do montażu żeber szklanych. Rozwiązanie posiada dedykowany system amortyzatorów, pozwalający na swobodną pracę podkonstrukcji, dając gwarancję odporności na drgania i pracę szkła pod obciążeniem. Sposób rozmieszczenia poszczególnych elementów systemu (rotuli, żeber szklanych, konsol mocujących), odległości między nimi, rozmiary – ze względu na niepowtarzalność każdej projektowanej konstrukcji – wymagają za każdym razem indywidualnych przeliczeń. System jest zawsze dostosowywany do wymagań inwestora, architekta, z zachowaniem maksymalnego bezpieczeństwa (fot. WG-SYSTEM).

Żebra szklane od dołu i od góry są mocowane do elementów konstrukcyjnych budynku. Zazwyczaj do montażu obu mocowań przewiduje się aluminiowe uchwyty, które przytwierdzane są do sufitu lub pod-

łogi. Ważne jest aby masa szklanych paneli i żeber była przenoszona przez połączenie znajdujące się na wierzchołku żebra. Bardzo często żebro z jednej strony jest instalowane w słupie aluminium, który na dole i na górze przytwierdza się uchwytami do tafli szklanej. W takim rozwiązaniu uchwyt żebra jest wpuszcza-

Fot. 5. Po lewej uchwyt stalowy łączący dwie części żebra i jednocześnie umożliwiający zaczepienie stalowej liny usztywniającej konstrukcję. Po prawej uchwyt, który dodatkowo łącz y cztery tafle szkła elewacyjnego.

Fot. 6. Sposób wykończenia połaczenia szklanej ściany z takimi żebrami a sufitem (fot. K.Z.)

Fot. 4. Oryginalny element mocujący żebro szklane z taflą elewacyjną i  elementem stężającym w  postaci stalowej liny (fot. K.Z.)

Konstrukcje pr zeszklone

27


Damian Żabicki

ny w podłogę lub parapet. Z kolei krawędź znajdująca się od wnętrza budynku jest poddana procesowi szlifowania i polerowania.

Przykłady architektoniczne Interesującymi walorami architektonicznymi cechuje się miejska biblioteka w fińskim Seinäjoki. Budynek ten został zaprojektowany przez architekta Alvara Aalto. W dobudowanych budynkach elewację stanowi kompozycja szkła i miedzi. Szklane fasady wykonano w systemie szklenia strukturalnego, z  wykorzystaniem superbezbarwnego szkła o obniżonej zawartości żelaza i szkła niskoemisyjnego. Żebra ze szkła podtrzymujące fasadę poprowadzone są przez całą wysokość elewacji. Mocowanie szkła do żeber bazuje na stalowych mocowaniach dwu- i czteropunktowych. Stalowe mocowania, połączone ze sobą za pomocą prętów, przewidziano na obu węższych bokach żebra. Z kolei w Muzeum Historii Żydów Polskich konstrukcja jednej ze ścian szklanych bazuje na szybach zespolonych, które są zawieszone za pomocą nie-

Fot. 11. Transparentna ściana w Muzeum Historii Żydów Polskich. Fot. 8. Żebra szklane – Teatr Rozrywki w Chorzowie. Szkłem najczęściej stosowanym do żeber szklanych jest szkło bezpieczne hartowane, laminowane, np. dwie formatki 8 mm wzmocnione 4 foliami. Takie rozwiązanie daje bezpieczeństwo, że szkło po stłuczeniu nie rozpryśnie się, ale zostanie zatrzymane na folii i drugiej formatce. Grubość szkła i liczba oddzielających je folii dobierane są odpowiednio do projektu. Również szerokość żeber szklanych i ich liczba zależy od wielkości aplikacji. Konsole, pająki i  rotule łączące system WGSpider, stosowane do mechanicznego „spinania” całej konstrukcji, w  większości realizacji wykonane są ze stali nierdzewnej i  wyprodukowane przy użyciu precyzyjnego urządzenia do cięcia strumieniem wody Water Jet. Jego zaletą jest precyzyjna dokładność cięcia – 0,1 mm. Daje to gwarancję, że wyprodukowane przy jego użyciu okucia są idealnie dopasowane, a ich walory estetyczne sprawiają, że inwestorzy chętnie je eksponują w widocznych miejscach. Szkło może być barwione w masie, np. na kolor zielony, niebieski lub z folią matową, może być też emaliowane na dowolny kolor palety RAL (fot. WGSYSTEM).

Fot. 9. Miejska biblioteka w fińskim Seinäjoki.

Fot. 9. Zamocowanie dolnej części żebra szklanego.

28

rdzewnych rotul systemowych na żebrach szklanych. Żebra połączono między sobą za pomocą specjalnych blach oraz tulei ze stali nierdzewnej. Oprócz tego żebra podwieszono do konstrukcji budynku za pomocą wsporników stalowych. W rozwiązaniu przewidziano żebra szklane składające się z  dwóch warstw szkła hartowanego o grubości 19 mm. Tafle poddano procesowi laminowania z grubością warstwy laminującej wynoszącej 1,52 mm. Projektanci przewidzieli szerokość żebra wynoszącą 796 mm. Dla zapewnienia dylatacji konstrukcyjnej wsporniki trzymające żebra szklane umieszczone są w specjalnych łożach, które pozwalają na poziome przemieszczenia w  płaszczyźnie fasady szklanej. Tym sposobem wsporniki są wzajemnie połączone elementami stalowymi a konstrukcja będąca oparciem dla szklanych żeber stano-

wi jedną część. W tym rozwiązaniu istotną rolę odgrywa system lin w czterech poziomach umieszczonych od środka budynku łącząc wewnętrzne krawędzie szklanych żeber. Blachy łączą żebra szklane poprzez tuleje. Celem wyeliminowania niedokładności w wykonaniu otworów oraz dla równomiernego rozłożenia siły na styku tulei i żeber zastosowano specjalną żywicę. Z  kolei połączenie blach łączących z  tulejami zaprojektowano z  uwzględnieniem luzu zapewniającego aplikację zaprawy. Tym sposobem likwidowane są niedoskonałości wynikające z  rozstawu w blachach w odniesieniu do rozstawu otworów w żebrach szklanych. Dla rozdzielenia blach stalowych od żeber oraz szkła zastosowano specjalną przekładkę z poliamidu PA66. Interesujące rozwiązanie stanowią systemy specjalnych amortyzatorów, które zapewniają swobodną pracę podkonstrukcji, gwarantując odporność na drgania i pracę szkła pod obciążeniem. Warto przypomnieć, że najbardziej narażone na uszkodzenia i pęknięcia są otwory, gdzie wprowadzono rotule mocujące. Miejsca wokół otworów w szkle cechują się kruchością i  są najmniej odporne na uszkodzenia, które powstają podczas pracy całej tafli szkła. Stąd też amortyzatory z rotulami typu grzybkowego zapewniają odpowiednie poddawanie się tafli szkła pod naporem wiatru czy też obciążeń.

Proces projektowania Na etapie projektowania należy uwzględnić przede wszystkim wymagania w zakresie bezpieczeństwa i  funkcjonalności. Stąd też ważna jest odpowiednia nośność, sztywność, trwałość, a także odporność ogniowa i ochrona antykorozyjna. Nie bez znaczenia są wymagania użytkowe, czyli szczelność na wodę i powietrze, izolacyjność cieplna i  akustyczna oraz właściwości w zakresie higieny i estetyki.

w yda n ie s p e c j al n e


Żebra szklane

Obliczając nośność i sztywność należy określić wytrzymałość oszklenia i jego zamocowania, wytrzymałość stalowych łączników mocujących oszklenie oraz wytrzymałość i  sztywność oszklenia. Obliczając ten ostatni parametr trzeba wziąć pod uwagę ciężar własny oszklenia, obciążenie wiatrem, obciążenie śniegiem oraz obciążenie ścian pochylonych i pokrycia dachowego. Nie bez znaczenia są odpowiednie właściwości w zakresie odporności na uderzenia. Istotne jest bowiem, aby ściana cechowała się wytrzymałością, która wystarczy do przeniesienia obciążeń od możliwych do przewidzenia uderzeń. Projektant musi uwzględnić odpowiednie bezpieczeństwo pożarowe, bowiem ściany powinny odpowiadać wymaganiom wynikającym z przewidywanego zakresu stosowania i obowiązujących przepisów. Dopuszczalna odkształcalność powinna być tak ograniczona, aby siły ścinające nie zniszczyły połączenia między szybami zespolonymi. Na etapie projektowania fasad szklanych, w tym szklanych żeber, kluczowe miejsce zajmuje odpowiedni wybór gatunku stali i ewentualnego zabezpieczenia przed korozją. Stąd należy uwzględnić wpływ środowiska ze-

wnętrznego, przeznaczenia pomieszczeń oraz sposobu działania zamocowania. Uszczelnienia stosowane między elementami oszklenia muszą być wykonywane ze spoiw uszczelniających odpornych na działanie promieniowania UV, a także innych czynników atmosferycznych. Zachowanie szczelności ścian na wodę i powietrze w dużym stopniu zależy od odporności na czynniki zewnętrzne stosowanych spoiw uszczelniających, jakości wykonania uszczelnień między elementami oszklenia oraz od ich konserwacji. Z kolei izolacyjność cieplna ściany zależy od izolacyjności szyb łącznie z mostkami cieplnymi w miejscu punktowego zamocowania elementów oszklenia. Kluczowe miejsce zajmuje zapewnienie komfortu cieplnego pomieszczeń w okresie letnim, z zapewnieniem odpowiedniego zabezpieczenia przed przegrzewaniem. Istotny problem stanowi możliwość skraplania się pary wodnej na powierzchni szyb od strony pomieszczeń oraz na metalowych elementach mocowania punktowego. Projek-

Fot. 14. Krótkie odcinki żeber wzmacniają konstrukcję miejscowo.

chyłki wymiarowe szkła, odchyłki usytuowania otworów do mocowania oraz odchyłki położenia łączników mocujących. Należy wziąć również pod uwagę wymiary łączników mocujących i ich zdolność do kompensowania odchyłek wymiarowych i  zmian wymiarów. Istotną rolę odgrywa uwzględnienie ewentualnego odkształcenia i ruchów szkieletów nośnego lub wtórnego. Ważna jest przy tym możliwość regulowania łączników mechanicznych z elementami oszklenia i ze szkieletem nośnym. Nie mniej ważną kwestią, którą należy uwzględnić na etapie projektowania szklanych fasad z żebrami, są uszczelnienia. Stąd też nie może występować niezgodność chemiczna między materiałami stosowanymi do mocowania oszkleń, uszczelnień oraz przekładkami w oszkleniach warstwowych.

Podsumowanie

Fot. 12. Żebra szklane niekiedy są montowane po stronie zewnętrznej elewacji (fot. K.Z.)

Fot. 13. Szklane żebra wkraczają również do rezydencji prywatnych

tant powinien uwzględnić również właściwości w zakresie izolacyjności akustycznej. Na etapie procesu projektowania należy wziąć pod uwagę ryzyko samoistnego pęknięcia szyb. Stąd też należy przewidzieć konsekwencje wpływu zniszczenia na bezpieczeństwo użytkowników oraz osób, które znajdują się w pobliżu ściany budynku. Oprócz tego ważne jest takie zaprojektowanie konstrukcji, aby była możliwość jej mycia wystąpienia niebezpieczeństwa dla pracowników wykonujących tą czynność, użytkowników budynku oraz osób znajdujących się w jego pobliżu. Ważne jest, aby projektant ocenił możliwość wykonania ściany uwzględniając przede wszystkim od-

Szklane żebra stanowią konstrukcję nośną, którą wykonuje się ze szkła hartowanego i laminowanego. Standardowa długość pojedynczego żebra szklanego jest zależna od producenta szkła i wynosi zazwyczaj około 4,5 m. Żebra szklane mogą być łączone, przez co zyskuje się niemal nieograniczoną długość elementu nośnego. Podstawowym założeniem stosowania szklanych żeber jest podparcie pionowe/liniowe szkła w  celu przeniesienia obciążenia od ssania oraz parcia wiatru na elewacje. Pionowe żebro szklane zazwyczaj mocuje się punktowo do szkła, natomiast dolny uchwyt mocowany jest do podłogi a górny do sufitu. Decydując się na zastosowanie szklanych żeber jako elementu konstrukcji podparcia, architekt zyskuje szerokie możliwości w zakresie wyboru mocowań. Damian Żabicki

Literatura: Krzysztof Wiśniakowski: Ściana kurtynowa typu „szklane żebro”, „Świat Szkła” 7-8/2006, Jan Gierczak: Konstrukcje wsporcze fasad szklanych, „Świat Szkła” 2/2009. Hanna Czerska: Żebra ze szkła, „Świat Architektury” 7/2012, www.pilkington.com


Efekty stosowania nowych norm

DIN 18008 w oszkleniach okien i drzwi Po opublikowaniu części 1 i 2 normy DIN 18008 w 2010 r., są dostępne zasady dotyczące wyrobów budowlanych wykonanych ze szkła, w  tym reguły dotyczące projektowania, jak również przepisy dotyczące przeszkleń podpartych liniowo, oparte na na nowej koncepcji. Jednak obejmują one mniejszy zakres rozwiązań w stosunku do regulacji TRXV i mogą być łączone z nimi, lecz nie jest to zbyt łatwe, ze względu na inną koncepcję bezpieczeństwa określoną w  regulacjach TRXV. Części 3, 4 i  5 zostały opracowane stosunkowo szybko i opublikowane w ostatecznej wersji w lipcu 2013 r. Wkrótce się okaże, kiedy i w jakim zakresie, normy DIN 18008 zostaną wprowadzone do obowiązkowego

Wyroby budowlane, w tym oszklenia, właściwie zamontowane muszą spełniać wymagania lokalnych przepisów budowlanych, co w skrócie oznacza, że muszą być wystarczająco bezpieczne. Obecnie tak zwany „Eurokod 0” (EN 1990 Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji) i Eurokod 1 (EN 1991 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje), które zostały wprowadzone przez nadzór budowlany do weryfikacji wymiarowania, są oparte na koncepcji częściowych współczynników bezpieczeństwa. Metodyka wymiarowania została określona dla prawie wszystkich typów materiałów konstrukcyjnych (według Eurokodów od 2 do 9), w celu sprawdzenia, czy konstrukcje budowlane zostały prawidłowo zaprojektowane. Przepisy techniczne TRLV, TRAV i TRPV (w skrócie: TRXV) dla szkła od pewnego już czasu funkcjonują jako zasady projektowania. Zostały opracowane na podstawie „starej metody” tak zwanego „zul-σKONZEPT”, czyli globalnego współczynnika bezpieczeństwa, w wyniku czego trzeba bezwarunkowo oraz w bardzo kłopotliwy i nieelegancki sposób łączyć reguły odnoszące się do różnych pojęć.

Tab. 1 Zakres regulacji TRXV i DIN 18008 Warunki pracy oszklenia

Liniowo podparte

Punktowo podparte

pionowe

TRLV

DIN 18008 T2

TRPV

DIN 18008 T3

nad głową/poziome

TRLV

DIN 18008 T2

TRPV

DIN 18008 T3

jako bariera zabezpieczająca

TRAV

DIN 18008 T4

TRAV

DIN 18008 T4

przeznaczone do chodzenia

TRLV

DIN 18008 T5

-

DIN 18008 T5

dostęp dla ekip technicznych

-

DIN 18008 T6

-

DIN 18008 T6

jako elementy nośne

-

DIN 18008 T7

-

DIN 18008 T7

stosowania. Obecnie, te normy mogą być stosowane nieobowiązkowo, w celu wykorzystania najnowszej techniki budowlanej i aktualnej wiedzy inżynierskiej, do odpowiedniej weryfikacji wymiarowanej konstrukcji, szczególnie w kontekście „projektów wyjątkowych” – rozwiązań, które powinny uzyskać aprobatę od niezależnej budowlanej instytucji weryfikującej.

Oszklenie pionowe

Oszklenie przeznaczone do chodzenia Rys.1. Różne warunki pracy oszklenia

30

Oszklenie nad głową/poziome

Oszklenie jako bariera zabezpieczająca (przed upadkiem)

Oszklenie z dostępem dla ekip tech- Elementy konstrukcyjne ze szkła (obciąnicznych (w celu umycia, konserwacji) żenie powierzchniowe lub liniowe)

Uregulowania prawne Okna i drzwi – oszklenie podparte liniowo Weryfikacja zgodna z DIN 18008 formalnie różni się od przeprowadzanej zgodnie z TRXV i może być bardziej czasochłonna. Jednak dodatkowy wysiłek potrzebny do weryfikacji według nowej koncepcji jest przede wszystkim związany z określeniem w nowej normie bardziej kompleksowej kombinacji różnych obciążeń (mogących występować równocześnie). Przy użyciu w projekcie szkła float, znacznie więcej przypadków projektowych powinno być analizowanych w związku z różnymi współczynnikami kmod dla różnych wpływów. Pomocne jest tutaj dobre zrozumienia systemów symulacji komputerowych (EDP Electronic Data Processing) i wsparcie zapewniane przez nie.

w yda n ie s p e c j al n e


Efekty stosowania nowych norm DIN 18008...

Znane uproszczenie weryfikacji, określone w TRLV zostało również włączone do 18008 DIN i uzupełnione o przypadek potrójnej szyby izolacyjnej (dwukomorowej z trzema taflami szkła - patrz tab. 2). Generalnie można stwierdzić, że według procedur DIN 18008, oszklenie z  hartowanego szkła może być zaprojektowane z cieńszych tafli w porównaniu do procedur TRXV dla tego samego obciążenia. W przypadku zastosowania szkła typu float, nie jest jednak możliwe takie uogólnienie dla okien wykraczających poza granice określone w tab. 2.

Dodatkowe wymagania – szklenie bariery bezpieczeństwa Przykładowo warunkiem zastosowania oszklenia o wysokości od podłogi do sufitu (bez dodatkowej poręczy), jest zapewnienie, że funkcję bariery bezpieczeństwa chroniącej przed upadkiem z dużej wysokości będzie spełniało samo oszklenie zamontowane w takim oknie. Norma DIN 18008 w części 4 zawiera zasady prowadzące do tego celu. W  tym przypadku określono trzy procedury do sprawdzania bezpieczeństwa przed uderzeniami tzw. ciałem miękkim (symulującym zderzenie człowieka): zz komponent badany na zasadzie próby uderzenia wahadłem składającym się z podwójnego zestawu opon, opisanej w załączniku A; zz zgodność budowy szklanej konstrukcji z  konstrukcją testowaną wcześniej, która pomyślnie przeszła próbę (rodzaj konstrukcji wg załącznika B), zgodność montażu wg załącznika D; zz weryfikacja obliczeniowa konstrukcji szklanych, zgodnie z załącznikiem C, weryfikacja zgodności montażu konstrukcji wg załącznika D.

Tab. 2. Schemat weryfikacji okien, zgodnie z DIN 18008-2 Oszklenie izolacyjne może być stosowane bez dalszej weryfikacji zgodności przy montażu na wysokości do 20 m powyżej poziomu gruntu, w normalnych warunkach produkcji i montażu, tj. gdy DIN 18008-1:2010-12, tabela 3, ma zastosowanie, i tylko wtedy, jeśli są narażone na naprężenia wywołane wiatrem, ciężarem własnym i oddziaływaniami klimatycznymi, i jeśli są one wykorzystywane do pionowego oszklenia zawierającego podwójne lub potrójne szyby zespolone izolacyjne podparte liniowo: Wyroby szklane

Szkło float, TVG, ESG, ESG-H lub VSG I wykonane z wyżej wymienionych rodzajów szkła

Powierzchnia oszklenia

Nie więcej niż 1,6 m2

Tafle o grubości

Co najmniej 4 mm

Różnica w grubości poszczególnych tafli szyb

Nie więcej niż 4 mm

Odległość między taflami szkła

Nie więcej niż 16 mm

Wartość charakterystyczna obciążenia wiatrem

Nie większe niż 0,8 kN/m2

Uwaga • Jeśli długość krótszego brzegu jest większa niż 500 mm (podwójna szyba zespolona) lub 700 mm (potrójna szyba zespolona), ryzyko pęknięcia wzrasta w przypadku szkła float w następstwie oddziaływania klimatycznego. Uwaga • „Normalne warunki produkcji i montażu“ występują, jeśli - oczekiwane zróżnicowanie temperatur w lecie i zimie nie jest większe niż +20 K lub -25 K; dla szyb zespolonych o całkowitym poziomie absorpcji promieniowania mniejszym niż 30% w normalnych warunkach; oraz specjalne warunki, na przykład, są wewnętrzne rolety lub żaluzje zacieniające, lub budynek jest bez urządzeń ogrzewających; - różnica w wysokości lokalizacji „lato“ i „zima“, jest odpowiednio nie większa niż +600 m i -300 m.

Tabela 3. Wartość obliczeniowa wytrzymalości Rd w MPa Rodzaj szkła

Obciążenie na krawędzi tafli (naprężenia rozciągające)

fk

Obciążenie na płaszczyźnie tafli (4-punktowe zginanie)

MPa

Mono

VSG

Mono

VSG

45

kmod x 20

kmod x 22

kmod x 25

kmod x 27,50

Float Glass kc=1,8*

45

kmod x 36

kmod x 39,6

kmod x 45

kmod x 49,5

TVG z float

70

46,7

51,3

46,7

51,3

TVG emaliowane

45

30

33

30

33

ESG z float

120

80

88

80

88

ESG emaliowane

75

50

55

50

55

Float Glass (FG)

Jeśli nie podano inaczej kc=1,0 „Emaliowane“ dla szkła z emalią lub sitodrukiem po stronie obciążenia

Narzędzia

* wg DIN 18008 części 2 – liniowo podparte przeszklenie

Z chwilą publikacji ostatecznej wersji normy i rychłym wprowadzeniem do stosowania przez nadzór budowlany, możemy spodziewać się pojawienia innych pomocy w postaci nowch książek z tabelami projektowymi lub nawet nowych edycji odpowiednio aktualizowanych, a także nowych programów komputerowych do obliczeń konstrukcji szklanych wg nowej metodyki. Przy tym należy pamiętać, że projektanci konstrukcji – użytkujący te programy – są nadal zawsze odpowiedzialni za podanie prawidłowych wyników obliczeń. Program komputerowy jest jedynie narzędziem ułatwiającym pracę. Niekompatybilne oprogramowanie lub nieprawidłowo wpisane dane, a nawet błędy w programowaniu nie zdejmują odpowiedzialności z projektanta.

Tabela 4. Porównanie dopuszczalnych naprężeń w szkle Float w [MPa] – TRXV a DIN 18008 2-punktowe zginanie Mono

VSG

4-punktowe zginanie Mono

VSG

Oszklenie pionowe TRXV

18,0

22,5

18,0

22,5

DIN 18008 g=0, w≠0

16,80

18,48

21,00

23,10

TRXV

12,0

12,0

15,0

Oszklenie poziome 15,0

DIN 18008 w<1,62g

7,33

9,17

DIN 18008 w>1,62g

19,25-18,49

24,07-23,09

DIN 18008 s<0,54g

7,33

9,17

DIN 18008 s>0,54g

11,32-10,57

14,15-13,20

Tabela 5. Porównanie dopuszczalnych naprężeń w szkle TVG/ESG w [MPa] – TRXV a DIN 18008

Podsumowanie Norma DIN 18008 zapewnia takie same ułatwienia w procedurach dla weryfikacji oszkleń okiennych jak te, które rozporządzenie TRLV wprowadziło ostatnio. Oznacza to, że nie będzie tu żadnych zmian. Jeśli wymagane jest dokładne wymiarowanie, weryfikacja może być nieco bardziej skomplikowana. Może to zostać skompensowane poprzez wprowadzenie pro-

TRXV DIN 18008 g=0, w≠0 TRXV DIN 18008 g>0, w≠0, s w≠0

Konstrukcje pr zeszklone

2-punktowe zginanie Mono VSG Oszklenie pionowe 18,0 22,5 31,11 34,22 Oszklenie poziome 29 29 31,11-34,56 34,22-38,02

4-punktowe zginanie Mono VSG 18,0 53,33

22,5 58,66

50 53,33-59,24

50 58,66-65,18

31


Geralt Siebert

Globalny współczynnik bezpieczeństwa (stary)

Globalny współczynnik bezpieczeństwa (aktualne przepisy)

Globalny współczynnik bezpieczeństwa (aktualna DIN 18008)

Rys. 2 Porównanie metodyki obliczeń

Metodyka obliczeń wg DIN 18008 Zdolność do przenoszenia obciążeń: Ed ≤ Rd Ed - wartość obliczeniowa obciążenia Rd – nośność (np. wartość obliczeniowa wytrzymałości na zginanie)

Szkło wzmacniane termicznie/hartowane

Szkło niewzmacniane termicznie

kc współczynnik uwzględniający rodzaj konstrukcji γM częściowy współczynnik bezpieczeństwa 1.5 wzmacniane termicznie/hartowane 1.8 bez wzmacnianai termicznego kmod współczynnik uwzględniający rodzaj obciążenia (czas trwania obciążenia) 0,7 krótkotrwałe (wiatr, parcie tłumu) 0,4 długotrwałe (śnieg, temperatura) 0.25 stałe (ciężar) Dodatkowe elementy VSG: fk x 1.1 Obciążenie krawędzi taflii fk x 0,8 Źródło: Siebert, G.: Tragende Bauteile aus Glas, Ernst&Sohn, 2012, Berlin

32

gramów komputerowych (choćby w postaci prostego arkusza kalkulacyjnego). Stosowanie tylko jednej metodyki wymiarowania do szkła i do innych elementów konstrukcyjnych, na przykład do elementów montażowych lub podkonstrukcji, umożliwia uniknięcie podwójnego określania obciążenień i  zmniejszenie wysiłku na to poświęconego.

Przyszłe regulacje Na podstawie odpowiednich decyzji politycznych prace nad przygotowaniem rozporządzenia europejskiego dla szkła, tzw Eurokod 10, opartego na koncepcji częściowych współczynników bezpieczeństwa, już się rozpoczęły. Oczekuje się, że przejście z DIN 18008 na Eurokod 10 będzie znacznie łatwiejsze niż z  TRXV na DIN 18008. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Geralt Siebert Artykuł powstał na podstawie wykładu wygłoszonego na International Rosenheim Window & Facade Conference 2013. Pełna oryginalna wersja wykładu dostępna na stronie www.ift-rosenheim.de Bibliografia DIN  18008-1: 2010-12: Szkło w  budownictwie – Zasady projektowania i wykonania – Cz. 1 Warunki i zasady ogólne. DIN 18008-2: 2010-12: Szkło w  budownictwie – Zasady projektowania i  wykonania – Cz. 2 Systemy szklenia podparte liniowo. DIN 18008-2: 2011-04: Szkło w  budownictwie – Zasady projektowania i  wykonania – Cz. 2 Systemy szklenia podparte liniowo – Poprawka do DIN 18008-2: 2010-12. DIN 18008-3: 2013-07: Szkło w  budownictwie – Zasady projektowania i  wykonania – Cz. 3 Systemy szklenia mocowane punktowo.

DIN 18008-4: 2013-07: Szkło w budownictwie – Zasady projektowania i wykonania – Cz. 4 Dodatkowe wymagania dla szklanych balustrad ochronnych. DIN 18008-5: 2013-07: Szkło w  budownictwie – Zasady projektowania i wykonania – Cz. 5 Dodatkowe wymagania dla szklanych elementów z możliwością chodzenia. DIN 18008-6 (w przygotowaniu): Szkło w budownictwie – Zasady projektowania i wykonania – Cz. 6 Dodatkowe wymagania wobec przeszklenia z możliwością chodzenia w celu czyszczenia i konserwacji. DIN 18008-7 (w przygotowaniu): Szkło w budownictwie – Zasady projektowania i wykonania – Cz. 7 Konstrukcje specjalne. TRLV: Przepisy techniczne dotyczące stosowania przeszkleń podpartych liniowo, wersja ostateczna sierpień 2006, DIBt Official Communication 3/2007. TRPV: Przepisy techniczne w zakresie projektowania, oceny i montażu obiektów budowlanych i ich elementów, wersja ostateczna sierpień 2006, DIBt Communication 3/2007. TRAV: Przepisy techniczne dotyczące stosowania przeszkonych barier ochronnych, wersja styczeń 2003. DIBt Communication 2/2003. EN 1990: 2010-12. Eurokod – Podstawy projektowania konstrukcji. DIN EN 1990/NA: 2010-12. National Annex – Nationally determined parameter – Eurocode: Basis of design. EN 1991-1-1: 2010-12: Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-1: Oddziaływania ogólne – Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach. DIN EN 1991-1-1/NA: 2010-12: Załącznik krajowy – Krajowo określone parametry - Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-1: Oddziaływania ogólne – Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach. EN 1991-1-3: 2010-12: Eurokod 1 – Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-3: Oddziaływania ogólne – Obciążenie śniegiem. DIN EN 1991-1-3/NA: 2010-12 Załącznik krajowy – Krajowo określone parametry – Eurokod 1 – Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-3: Oddziaływania ogólne – Obciążenie śniegiem. EN 1991-1-4: 2010-12: Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru. DIN EN 1991-1-4/NA: 2010-12 Załącznik krajowy - Krajowo określone parametry – Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru. Siebert, G., Maniatis, I; Tragende Bauteile aus Glas – Grundlagen, Konstruktion, Bemessung, Beispiele (Elementy nośne wykonane ze szkła – Podstawy, konstrukcje, projektowanie, przykłady), Ernst & Sohn – Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin, 2 nd completely revised edition 2012.

w yda n ie s p e c j al n e


Twój News – też może dotrzeć do branży! Błyskawicznie i bezpłatnie!

Jeśli chcesz powiadomić branżę stolarki budowlanej i architektów, że Twoja firma:  ma w swojej ofercie nowy produkt / usługę / technologię!  organizuje ważne spotkanie / szkolenie / konferencję!  bierze udział w ciekawych targach polskich lub zagranicznych!  zdobyła nową nagrodę / certyfikat / uprawnienia / wyniki badań!  wykonała ciekawą realizację (podpisała umowę, zakończyła etap budowy)!

możesz wiadomość o tym bezpłatnie upowszechnić przez nasz newsletter!!!

Newsletter raz wysyłany jest w tygodniu!

Napisz krótką notatkę (do 450 znaków), dorzuć jakąś ilustrację tego, o czym piszesz (maks. 2 zdjęcia w formacie JPG, maks. 150 kB każde) i wyślij to wszystko mailem na nasz adres: newsletter@swiat-szkla.pl. Najbliższy newsletter będzie już tę informację zawierał!

Aby otrzymywać Newsletter branżowy – zostań naszym subskrybentem. Formularz na stronie głównej www.swiat-szkla.pl


Nowe łączniki do punktowego mocowania

elewacji szklanych

Tradycyjne rozwiązania mocowania punktowego elewacji szklanych wymagają wykonywania otworów w taflach szklanych w celu mocowania w nich łączników mocujących (rys.1). W tego typu rozwiązaniach należy unikać bezpośredniego kontaktu między szkłem i łącznikami mocującymi poprzez zastosowanie powiększonych otworów, tulei i podkładek dystansowych (najczęściej z aluminium, nylonu itp.). Podkładki i tuleje muszą być tak dobrane, aby przenosić docisk śruby mocującej i naprężenia ścinające wynikające z obciążenia taflą szklaną. Równocześnie podkładki muszą być wystarczająco elastyczne, aby zapewnić odpowiednie dopasowanie szkła i stalowych elementów mocujących. Dodatkowo materiał podkładek powinien zapobiegać „pełzaniu” przy przenoszeniu obciążeń mocowania w długim okresie czasu użytkowania.

Fot. 1. Widok łącznika BSA zamocowanego w szkle jednowarstwowym

Rys.1. Schemat tradycyjnego sposobu mechanicznego mocowania punktowego szkła: a) mocowanie szkła jednowarstwowego, b) mocowanie szkła laminowanego [1]

Rys. 2. Etapy montażu łączników mocowanych w tylnym licu tafli szklanej na przykładzie łączników BSA: a) wykonanie otworów w tafli szklanej i laminowanie szkła na etapie produkcji, b) i c) osadzenie gwintowanej tulei z kołnierzem rozprężnym, d) zakotwienie łącznika.

34

Określenie parametrów tarcia pomiędzy podkładką i szkłem jest trudne do określenia, dlatego projektowanie tych połączeń wymaga modelowania MES w połączeniu z koniecznością przeprowadzenia badań wytrzymałościowych połączeń. Punktowe podparcie elementów płytowych (szklanych) powoduje lokalną koncentrację naprężeń w strefach podparcia. Otwory w strefach podparcia dodatkowo obniżają nośność tafli szklanych, dlatego poszukuje się nowych rozwiązań mocowania mechanicznego o lepszych parametrach wytrzymałościowych. Przykładem takiego rozwiązania może być stosowanie łączników z gniazdem kotwiącym podcinanym od strony wewnętrznej szklenia. Obecnie w  Polsce dostępne są tego typu łączniki w ofercie firmy FISCHER (kotwy FZP). W  fazie wdrożeniowej przygotowywane są do masowej produkcji łączniki BSA krajowego producenta, firmy Blicksystem.com. Obecnie trwają badania kotwy pod kątem wydania Europejskiej Oceny Technicznej ETA. Premiera kotwy Blicksystem.com BSA-G będzie miała miejsce podczas targów Glasstec w Düsseldorfie, 21-24 października 2014 r. Technika montażu łączników polega na ich osadzeniu w fabrycznie wykonanym otworze o przekroju zbieżnym, dzięki zastosowaniu specjalnej końcówki łącznika rozprężającej się w gnieździe kotwiącym (rys. 2 i  fot. 1). Kotwienie łącznika powstaje dzięki kontaktowi rozprężnej części na powierzchni pobocznicy stożka gniazda kotwiącego (kotwa BSA-G)

w yda n ie s p e c j al n e


Nowe łączniki do punktowego mocowania elewacji szklanych

Rys. 3. Sposoby montażu różnych rodzajów szkła za pomocą łączników FZP: a) mocowanie szkła jednowarstwowego, b) mocowanie szkła laminowanego, c) mocowanie szyb zespolonych [3].

Fot. 3. Stanowisko badawcze, na którym testowano nośność łączników BSA na oddziaływanie wiatru (Vinci Technology Centre -Wielka Brytania)

Fot. 2. Efekt badania na wyrywanie łącznika BSA mocowanego w szkle laminowanym TVG-VSG-PVB 10+10 mm (na pierwszym planie łącznik BSA z  osłonką z  tworzywa sztucznego). Wartość uzyskanej siły niszczącej 7,019 kN.

lub na krawędzi między płaszczyzną stożkową i cylindrem otworu. Na kołnierze rozprężne zakotwień mogą być stosowane nakładki z  aluminium lub z  tworzywa sztucznego. Technika montażu w licu tylnym tafli szklanych pozwala na mocowanie szkła jednowarstwowego, szkła laminowanego i szyb zespolonych (rys. 3). Produkowane łączniki pozwalają na mocowanie szyb o  grubości 6, 8, 10 i  12 mm. Ze względu na precyzyjny montaż łączniki zapewniają brak kontaktu między stalą i  szkłem, brak zakłóceń płaszczyzny zewnętrznej szkła w  punktach mocowania (brak otworowania szkła na wylot), niewielkie średnice gniazd mocujących (15 do 20 mm), obniżenie wpływu mostków termicznych i  szczelność połączeń. W  przypadku łączników BSA istnieje możliwość mocowania szyb zespolonych bez przebijania komory wewnętrznej poprzez szczelne mocowanie w wewnętrznej tafli szkla-

nej. Kotwienie w licu tylnym tafli szklanej może również być realizowane poprzez zamocowanie nagwintowanej tulei kotwiącej w gnieździe, zapewniając całkowicie gładką powierzchnię szkła przygotowanego do montażu w celu ułatwienia transportowania układanych warstwowo tafli szklanych (łączniki do tzw. montażu zwartego). Projektowanie nośności opisywanych zakotwień opiera się na procedurach obliczeniowych i  zaleceniach publikowanych przez producentów [3], [4]. Metodologia obliczeń powstaje w oparciu o analizy MES i  uzyskane wyniki testów wytrzymałościowych zakotwień, wykonanych na małych próbkach szklanych i na elementach szklanych w pełnej skali. Badania na próbkach w małej skali przeprowadza się w celu uzyskania parametrów wytrzymałości na wyrywanie, ścinanie i  zginanie łączników (rys. 4 i  fot. 2). Badania w pełnej skali mają stanowić podstawę do dopuszczenia do stosowania systemu mocującego zapewniającego bezpieczeństwo na oddziaływanie wiatru czy odporność na uderzenia (fot. 3). Różnice pomiędzy łącznikami różnych producentów polegają na kształtowaniu geometrii gniazd zakotwień, czego konsekwencją są różnice w nośności mocowań. Tym niemniej podstawowymi zaletami tego typu łączników jest: zz odporność na działanie szkodliwych czynników chemicznych (kotwa wykonana jest ze stali nierdzewnej),

Konstrukcje pr zeszklone

Rys. 4. Metody badań łączników mocowanych w tylnym licu tafli szklanej: a) próba wyrywania łącznika, b) próba ścinania łącznika, c) zginanie łącznika [3].

zz możliwość mocowania pakietów szyb zespolonych bez ingerencji w komorę powietrzną (rozwiązanie gwarantujące szczelność pakietu), zz bardzo wysokie parametry wytrzymałościowe zakotwień, zz szerokie tolerancje wykonania otworów, zz łatwość transportu tafli szklanych z fabrycznie przygotowanymi punktowymi zakotwieniami (przy stosowaniu łączników do tzw. montażu zwartego – rys. 2), zz brak konieczności stosowania specjalnych maszyn czy osadzarek do mocowania zakotwień (kotwie BSA). zz dr inż. Aleksander Byrdy Politechnika Krakowska

Prezentowane opracowanie zostało zrealizowane dzięki udziałowi w dotacji w ramach tematu L-1/116/DS/2013 pt. Rewitalizacja istniejących obiektów budowlanych

Literatura 1. Haldman M., Luible A., Overend M.: Structural Use of Glass. IABSE. ETH Zurich 2008 2. Zgłoszenie patentowe nr P395336: Zespół do mocowania płytowych elementów elewacji Blick. 3. Advanced Curtain wall Technique. Fischer Fixing Systems. FZP-G Handbook.pdf 4. www.blicksystem.com

35


Obciążenia wyjątkowe szkła

a bezpieczeństwo

Doświadczenia krajów Europy Zachodniej i Stanów Zjednoczonych przekonują nas o realnym zagrożeniu atakami terrorystycznymi. Nie mamy pewności, kiedy, z użyciem jakich środków i gdzie mniejszości walczące o swoje przekonania zechcą użyć skrajnych środków, by przekonać Świat o swojej racji. Wiemy na pewno, że celem ataków są zwykle budynki użyteczności publicznej, z których w ciągu dnia korzysta wiele osób. Zadaniem projektantów konstrukcji takich obiektów jest zapewnienie bezpieczeństwa jego użytkownikom. O to bezpieczeństwo powinno się zadbać także w przypadku wystąpienia wyjątkowych obciążeń konstrukcji.

Najczęstsze przyczyny śmierci w atakach bombowych Ataki bombowe pochłaniają zawsze wiele ofiar. Najwięcej osób ginie w wyniku zawalenia się budynku. 11 września 2001  r. w  ataku terrorystycznym na Word Trade Center zginęło 2973, z czego zdecydowana większość w wyniku upadku Twin Towers. Zgodnie z Eurokodem 1 [1] konstrukcja powinna być zaprojektowana tak, aby od wystąpienia uszkodzenia elementu nośnego konstrukcji do całkowitego zniszczenia całości lub znaczącej jej części upłynął czas umożliwiający przeprowadzenie akcji ewakuacyjnej. Najczęstszą przyczyną śmierci po wybuchu, który nie doprowadził do zawalenia konstrukcji, jest zranienie w  wyniku urazów wtórnych [2]. Urazy wtórne to rany spowodowane latającymi odłamkami bomby, jak również kawałkami metalu, kamieni czy szkła uniesionymi i  napędzanymi przez eksplozję. Szklane odłamki pochodzą głównie z  okien, których szyby wypadły w wyniku eksplozji, jak również ze zniszczonych fasad szklanych. Jak donosi raport Pentagonu dotyczący śmierci amerykańskich żołnierzy w ataku terrorystycznym z 1996 przeprowadzonym w wieżowcach w Al-Chubar w Arabii Sudyjskiej, dla 12 z 19 ofiar główną przyczyną śmierci były uszkodzenia ciała zadane odłamkami szkła [5].

powo-ryglowej lub słupowo-płytowej, by ich wnętrza wydawały się przestronne i jasne. Fasady zewnętrzne w większości przypadków to szklane ściany. Elementy budynku służące do komunikacji stanowią bardzo często szklane mostki, szklane schody czy windy z przeźroczystymi szklanymi ścianami (rys. 1).

Bezpieczne szkło hartowane Biorąc pod uwagę zapis Eurokodu 1 przytoczony powyżej, jak i statystyki ilości ofiar wybuchów, nasu-

wa się pytanie: jakie środki należy przedsięwziąć, by nowoczesny budynek, zawierający dużą ilość szklanych elementów, był bezpieczny dla użytkowników w czasie wystąpienia obciążeń wyjątkowych? Przede wszystkim zadbać należy o  to, by okna, szklane przegrody, schody czy inne elementy wykonane były ze szkła hartowanego. Szkło hartowane uzyskiwane jest w procesie obróbki cieplnej szklanych tafli, która doprowadza do wywołania zrównoważonych naprężeń wewnętrznych. Zniszczenie elementu ze szkła hartowanego, dzięki obecności tych naprężeń, następuje w wyniku pęknięcia i rozkruszenia na drobne elementy o niewielkiej powierzchni i o tępych krawędziach, które nie powinny powodować zranień (rys. 2).

Szkło warstwowe bezpieczne Niekiedy zastosowanie szkła hartowanego może okazać się niewystarczające. Siła eksplozji, która rozkrusza szklane elementy, nadaje bardzo dużą prędkość odłamkom szkła. Podobnie jak pociski, mogą przyczynić się do zranień i śmierci wielu użytkowników budynku. Niedopuszczenie do takiej sytuacji będzie możliwe po zastosowaniu szkła warstwowego bezpiecznego. Szkło warstwowe powstaje w wyniku połączenia szkla-

 zklane elementy S nowoczesnych budynków Nowoczesna architektura wymaga światła i przestrzeni. Biurowce, hotele, dworce, centa handlowe projektowane są tak, aby przenikało do ich środka jak najwięcej słońca. Budynki użyteczności publicznej wznoszone są najczęściej o  konstrukcji szkieletowej słu-

36

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

w yda n ie s p e c j al n e


Obciążenia wyjątkowe szkła a bezpieczeństwo

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

nych tafli z międzywarstwą, która skleja je w kompozyt, a w przypadku ich rozbicia służy do utrzymania fragmentów szkła, ogranicza wielkość otworów i zmniejsza ryzyko zranienia lub skaleczenia, jak podaje norma PN-EN-ISO 12543-1:1998 [3]. Najczęściej stosowanym materiałem, z  którego produkuje się międzywartswę jest PVB, czyli poliwinylobutyral. Folia z PVB ma cechy plastyczne i jest bardzo wytrzymała na rozerwanie. Inny, coraz częściej stosowany materiał, to SentryGlas® Plus. Został on wyprodukowany, by zwiększyć wytrzymałość szkła stosowanego w fasadach na oddziaływanie wiatrów huraganowych i uderzenia odłamkami gruzów niesionymi przez tornada. Zestawienie podstawowych własności fizycznych PVB i SGP przedstawiono w tabeli 1. Międzywarstwa w szkle warstwowym pełni jeszcze jedno ważne zadanie. Dzięki niej kompozyty szklane posiadają tzw. wytrzymałość szczątkową, czyli zdolność do przenoszenia obciążeń po pęknięciu szkla-

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

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

Szkło odporne na eksplozje W budynkach o podwyższonych standardach bezpieczeństwa należy stosować szkło odporne na siłę eksplozji, które będzie chronić człowieka w przypadku wybuchu. Sposób klasyfikacji, wymagania, jakie się stawia oszkleniom stosowanym w budownictwie, jak i  sposób ich badania przedstawia norma PN-EN 13541:2002 [4]. Szkło odporne na wybuchy może być zakwalifikowane do jednej z czterech klas oznaczonych symbolem ER1, ER2, ER3 i ER4 w zależności od siły fali uderzeniowej, jaką jest w  stanie wytrzymać bez uszkodzeń (tabela 2). W przypadku szkła

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

PVB

SGP

Moduł Younga [MPa]

0-70

100

Współczynnik Poissona [-]

≈ 0,5

≈ 0,5

Wytrzymałość na rozciąganie [MPa]

≥23

32,5

Wydłużenie przy zerwaniu [%]

≥280

400

Gęstość [kg/m³]

1000-1070

950

Tabela 2. Klasy oszklenia odpornego na siłę eksplozji [4]. Charakterystyka płaskiej fali uderzeniowej Klasa

Dodatnie max. nadciśnienie odbitej fali podmuchowej Pr [kPa]

Dodatni impuls właściwy i+ [kPams]

Czas trwania dodatniej fazy nadciścnienia t+ [ms]

ER1

50≤ Pr <100

370≤ Pr <900

≥20

ER2

100≤ Pr <150

900≤ Pr <1500

≥20

ER3

150≤ Pr <200

1500≤ Pr <2200

≥20

ER4

200≤ Pr <250

2200≤ Pr <3200

≥20

Konstrukcje pr zeszklone

odpornego, eksplozja nie może doprowadzić do powstania w przegrodzie szklanej żadnych otworów, jak również prześwitów między ramą mocującą a obrzeżami tafli szklanej.

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

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

37


Hybrydowe dźwigary szklane

Przegląd badań i realizacji

Wiele materiałów uznawanych za niekonstrukcyjne, po dokładnym przeanalizowaniu ich właściwości, może być wykorzystanych do budowy nowoczesnych, bezpiecznych i trwałych obiektów budowlanych lub ich elementów. Jednym z takich materiałów jest szkło, które – oprócz niezaprzeczalnych wartości, takich jak przezierność – charakteryzuje się trwałością i wytrzymałością. Do wad szła należy przede wszystkim jego kruchość: po przekroczeniu stanu granicznego nośności (po przeciążaniu) szkło, bez żadnego ostrzeżenia, pęka na drobne fragmenty o bardzo ostrych krawędziach. Inną wadą jest ogromna dysproporcja w wytrzymałości szkła na ściskanie i rozciąganie, co nie pozwala w pełni wykorzystać jego wytrzymałości. Jest to szczególnie istotne w przypadku elementów szklanych pracujących na zginanie. Poza tym, szkło jest bardzo wrażliwe na koncentracje naprężeń, stąd konstruowanie połączeń między elementami powoduje wiele trudności. Rozwój nowoczesnych technologii sprawił, że znacznie wzrosła rola szkła we współczesnej architekturze, w tym również jako materiału konstrukcyjnego. Tradycyjne podejście do projektowania elementów konstrukcyjnych wykonanych ze szkła polega przede wszystkim na: zz wykorzystaniu szkła hartowanego, o prawie trzykrotnie wyższej wytrzymałości na rozciąganie od szkła zwykłego; zz laminowaniu kilku tafli razem w celu zminimalizowania prawdopodobieństwa całkowitego zniszczenia elementu; zz stosowaniu bardzo wysokich współczynników bezpieczeństwa. Często stosowane są dodatkowe szklane tafle w celu ochrony nośnego trzonu laminatu. Konserwatywne podejście do tego materiału jest więc nieekonomiczne i nie w pełni wykorzystuje potencjał szkła. Przez ostatnią dekadę w kilku europejskich ośrodkach naukowych były prowadzone badania nad kompozytami zbudowanymi z połączenia szkła z innymi materiałami w taki sposób, aby zniwelować jego wady i stworzyć nowy, bardziej wydajny i ekonomiczny produkt. Obserwuje się tendencję do wyeliminowania kruchego zniszczenia szklanych belek oraz szukania nośności poawaryjnej, czyli sytuacji, kiedy nawet po utracie nośności przez szklany środnik (zarysowaniu) nie dochodzi do całkowitego zniszczenia elementu, a więcej element taki jest dalej w stanie przenosić obciążenia. Omówione wyniki prac badawczych i przykłady realizacji bazują na publikacji Hybrid glass beams. Review of research projects and applications (ACEE Journal, 2012) [14].

38

Przedmiotem badań są dwie grupy elementów: szklane belki wzmocnione innym materiałem oraz wielomateriałowe hybrydowe belki szklane. Koncepcja wzmocnienia szklanych belek polega na wprowadzeniu innego materiału w strefie naprężeń rozciągających – najczęściej stali [1÷4], włókien węglowych [5] czy szklanych [6]. Idea hybrydowych belek szklanych polega na kombinacji szklanego środnika z półkami wykonanymi ze stali [7÷8], betonu [9] oraz drewna [10÷13, 23÷27].

Własności szkła Szkło charakteryzuje się zbliżoną gęstością do betonu oraz sztywnością bliższą aluminium. Jest materiałem izotropowym, kruchym oraz idealnie sprężystym. Nie posiada strefy plastyczności i dlatego, tak jak wszystkie materiały kruche, jest bardzo wrażliwe na koncentracje naprężeń. Ponadto w przypadku szkła występuje bardzo duża dysproporcja między wytrzymałością na ściskanie i rozciąganie. Najważniejsze fizyczne cechy szkła zostały przedstawione w tabeli 1. Wytrzymałość szkła może być zwiększona w procesie hartowania, który polega na wprowadzeniu powierzchniowych naprężeń ściskających w procesie obróbki termicznej szklanych tafli. Jeśli naprężenia rozciągające, powstające jako wynik obciążenia zewnętrznego, nie zrównoważą powierzchniowych naprężeń ściskających, nie dochodzi Tabela 1. Podstawowe własności fizyczne szkła [15] 25 kN/m3

Gęstość Moduł Younga

70 000 MPa

Moduł Kirchhoffa

28 000 MPa

Współczynnik Poissona Twardość (w skali Mohsa) Współczynnik rozszerzalności termicznej

0,23 6 9·10-6 K-1

Wytrzymałość na rozciąganie

45 MPa

Wytrzymałość na ściskanie

800 MPa

do otwarcia rysy i utraty nośności przez element. Dlatego szkło hartowane, w przeciwieństwie do szkła niehartowanego zwanego dalej szkłem płaskim, rozpada się na drobne kawałki o tępych krawędziach i z tego powodu nazywane jest szkłem bezpiecznym. Siatka spękań elementu szklanego jest ściśle uzależniona od procesu hartowania, a dokładniej od wartości powierzchniowych naprężeń ściskających.

Przegląd badań i zastosowań Szklane belki wzmocnione stalą Porównując wyniki nośności szklanych belek o różnej budowie (laminowane, warstwowe oraz wzmocnione stalą) Veer [1] dowiódł, że nawet niewielka ilość stali przyklejonej do dolnej części próbki polepsza diametralnie nośność szczątkową belki. Po przekroczeniu nośności przez szkło (pojawieniu się rysy) belka jest w stanie dalej przenosić obciążenia. Belki o długości 3 m wzmocnione kątownikiem 3x3x1 mm, wykonanym ze stali nierdzewnej, były przebadane w próbie czteropunktowego zginania. Podczas badania zaobserwowano, że w momencie pojawienia się pierwszej rysy nastąpił spadek siły w prasie oraz przyrost pionowych przemieszczeń. W tym czasie doszło do redystrybucji sił wewnętrznych i zwiększono obciążenie do poprzedniego poziomu (rys. 1). Związane jest to z faktem, że kiedy zniszczeniu uległa pierwsza tafla szkła, naprężenia rozciągające zostały przeniesione przez stalowy kątownik i belka szklana była w stanie dalej przenosić obciążenie. W 2002 r. ten sam badacz podjął próbę zbudowania szklanego akwarium o przekroju skrzynkowym 300x300 mm i długości 8 m, które miało być zainstalowane w okrągłym atrium biblioteki uniwersytetu Delft [2]. Maksymalne dostępne wówczas na rynku wymiary tafli szklanych ograniczone były do 6 m, dlatego zdecydowano się podzielić akwarium na dwie równe części i połączyć je dwoma nakładkami w postaci szklanych tafli przyklejonych po obu stronach skrzynkowego przekroju. Przeprowadzone analiza MES wykazała, że jest możliwe zbudowanie akwarium z tafli wykonanych ze szkła płaskiego o grubości 10 mm. Aby potwierdzić to założenie, zbudowano dwa prototypy o długości 4 m. W celu zwiększenia nośności belki oraz uniknięcia kruchego zniszczenia szkła, dwa profile zamknięte wykonane ze stali nierdzewnej o wymiarach 10x10x1 mm zostały przyklejone do dolnej tafli, pod pionowymi ściankami przekroju (fot. 1). Próbka uległa zniszczeniu w próbie trójpunktowego zginania pod obciążeniu 14,5 kN, co wielokrotnie przewyższa obciążenie projektowe (fot. 2).

w yda n ie s p e c j al n e


Hybrydowe dźwigary szklane. Przegląd badań i realizacji

Podobne badania szklanych belek zostały przeprowadzone przez Bosa [3]. Belkę o przekroju skrzynkowym 70x210 mm i długości 3 m wykonano z kilkunastu (sklejonych ze sobą) tafli ze szkła płaskiego o długości 1,5 m i grubości 6 mm. Podobnie, jak w przypadku belek Veera [2], zastosowano dwa, wykonane

Wpływ sprężenia na nośność szklanych belek analizowany był również przez Belisa [17]. Bardziej szczegółowe wyniki badań sprężonych szklanych belek oraz różnych sposobów przekazania siły sprężającej na element można znaleźć w pracy Gdoutos E.E., Louter C., Heusden J. et al.: Post-Tensioned Glass Beams. Fracture of Nano and Engineering Materials and Structures [18]. Kolejny, bardzo ciekawy projekt badawczy, który zakończył się realizacją prototypowego szklanego dachu (fot. 4) był prowadzony na Uniwersytecie Technicznym w Delft [4]. Głównym elementem nośnym konstrukcji dachu były płatwie zabezpieczone przed zwichrzeniem belkami poprzecznymi rozstawionymi co 1,2 m. Główne belki, podparte na słupach w rozstawie 4,8 m, posiadały dwa wsporniki o długości 1,2 m, co łącznie daje całkowitą długość belki 7,2 m. Między podporami belki miały wysokość 385 mm, a w części wspornikowej wysokość belki zmniejszała się wraz z wysięgiem wspornika i wynosiła 230 mm na jego końcu. Belki zbudowane były ze szkła klejonego, złożonego w części między podporami z czterech tafli o grubości 15 mm, a w części wspornikowej – z dwóch tafli. Z powodu znacznych wymiarów belek, zbudowane są one z krót-

Fot. 1. Skrzynkowy przekrój prototypowej belki [2]

Fot. 2. Zniszczenie belki w próbie trójpunktowego zginania [2]

ze stali nierdzewnej, profile zamknięte 10x10x1 mm, przyklejone do dolnej półki pod pionowymi ściankami. Belka poddana została próbie czteropunktowego zginania. Pod obciążeniem równym 10,8 kN powstały pierwsze zarysowania, próbka uległa zniszczeniu dopiero przy sile 14,3 kN. Zaobserwowano wzrost nośności, po pierwszym zarysowaniu elementu, równy 3,5 kN. Zatem nośność poawaryjna belki, po pierwszym zarysowaniu, wzrosła o 32%. Ten sam badacz kilka lat później skupił się na koncepcji sprężonych belek szklanych [3]. Zastosował paraboliczny przekrój teowy, zmienny na długości elementu (fot. 3). W środkowej części szerokość półek wynosiła 90 mm, a przy podporach 60 mm. Wysokość – odpowiednio 210 mm i 110 mm. Laminowany środnik składał się z trzech tafli: środkowej o grubości 10 mm oraz skrajnych o grubości 8 mm. Półka złożona była z dwóch szklanych tafli o grubości 8 mm. Poniżej środkowej tafli środnika doklejono zamknięty profil stalowy 10x10x1 mm, w który wprowadzono linę wykonaną ze stali o wysokiej wytrzymałości, średnicy 7 mm i sprężono siłą 20 kN. Pierwsza rysa w próbie czteropunktowego zginania pojawiła się przy sile 20,5 kN, a całkowite zniszczenie belki, które miało bardzo gwałtowny przebieg, nastąpiło przy sile 23,9 kN. Zatem wzrost nośności, po pierwszym zarysowaniu elementu, był równy 20%.

Fot. 3. Teowa belka sprężona o zmiennym przekroju [3]

Rys. 1. Wykres zależności siła-przemieszczenie w środku rozpiętości belki wzmocnionej profilem stalowym [1]

szych tafli sklejonych mijankowo. W schemacie statycznym belki ze wspornikami występują momenty zginające obydwu znaków, dlatego wzmocnienie musiało być poprowadzone w górnej i dolnej części belki. Belki zostały zbadane w próbie trójpunktowego zginania. Wykazano, że belka była w stanie przenieść o 50% większą siłę, od tej, która spowodowała pierwsze zarysowanie w szkle. Wyniki wpływu różnej geometrii stalowego zbrojenia na nośność szklanych belek przedstawiono w pracach: Louter C.: Adhesively bonded reiforced glass beams, 2007 [19] oraz Weller B., Meier A., Weimar T.: Glass-Steel Beams as Structural Members of Façades, 2010 [20].

Konstrukcje pr zeszklone

Podsumowując, wyniki przytoczonych powyżej badań potwierdzają pozytywny wpływ zastosowania nawet niewielkiej ilości stali w rozciąganej strefie szklanej belki na jej sztywność oraz nośność. Z powodu różnej geometrii belek oraz rozpiętości trudno jest porównać wyniki, jednak ogólna tendencja wskazuje, że belki wzmocnione stalą osiągają nośność podkrytyczną od 20 do 50%. W przypadku osiągnięcia nośności przez szklaną belkę, dochodzi do redystrybucji sił wewnętrznych. Stalowe wzmocnienie działa analogicznie do zbrojenia w belce żelbetowej. Przejmuje naprężenia rozciągające i sprawia, że belka dalej jest w stanie przenosić obciążenie nawet o zwiększonej wartości. Dodatkowe obciążenie, które przenosi taka belka nazywamy nośnością poawaryjną. Z praktycznego punktu widzenia dostajemy sygnał o przeciążeniu i mamy czas na przedsięwzięcie środków zaradczych, aby nie dopuścić do katastrofy. Dodatkowo badania wskazują, że wzmocnienie szklanej belki stalą nie rozwiązuje problemów związanych ze stabilnością takich elementów, aczkolwiek odpowiednie ukształtowania przekroju (przekrój teowy lub skrzynkowy) może te efekty zniwelować.

Fot. 4. Zrealizowany szklany dach [4]

39


Marcin Kozłowski, Marta Kadela Szklane belki wzmocnione włóknami szklanymi i węglowymi Prawdopodobnie pierwsze badania nad szklanymi belkami wzmocnionymi pasami z włókien węglowych zostały zrealizowane przez Palumbo [5]. Pasy z włókien węglowych zostały doklejone do dolnej krawędzi szklanej belki za pomocą kleju konstrukcyjnego. Głównym zadaniem wzmocnienia, oprócz spojenia wszystkich tafli w laminacie, było zredukowanie naprężeń rozciągających w szkle poprzez przesunięcie osi obojętnej. Prototypowe belki, o długości 1,5 m, zbudowane były z czterech tafli laminowanych ze sobą. Wyniki badań pokazały, że wzmocnienie z włókien znacznie zwiększa nośność belki. Kiedy dochodzi do zarysowania szkła wzmocnienie utrzymuje spękane szkło i nie dopuszcza do całkowitego zniszczenia elementu. Idea została wykorzystana przy odtworzeniu dachu osiemnastowiecznej budowli „Loggia de Vicari”, zlokalizowanej w północnych Włoszech (fot. 5-6). Szklane belki wzmocnione włóknami szklanymi były analizowane przez Loutera [6]. Pomysł polegał na umieszczeniu prętów wykonanych z włókien szklanych w warstwie folii między taflami i następnie zalaminowaniu takiego zestawu. W badaniach wykorzystano folię Sentry Glass (SG), która charakteryzuje się znacznie większą wytrzymałością i sztywnością w porównaniu do standardowej folii PVB. W pierwszej fazie projektu przeprowadzono serię badań na wyrywanie pręta z włókien szklanych z dwóch tafli szkła, między którymi znajdowała się folia SG. Badania przeprowadzono w różnych temperaturach: -20, 23 i 50°C. W badaniach wykorzystano dwa rodzaje prętów z włókien szklanych: okrągłe o średnicy 2 mm i prostokątne o przekroju 0,8x6 mm. Badania wykazały, że niezależnie od temperatury, nośność połączenia przy płaskich prętach była zdecydowanie wyższa niż przy okrągłych. Wytłumaczeniem tej zależności jest większa powierzchnia kontaktu przy prętach prostokątnych. Kolejnym etapem projektu były badania wzmocnionych belek o długości 1,5 m. Belki były zbudowane z dwóch szklanych tafli o grubości 8 mm, między którymi umieszczono pręty z włókna szklanego, pozostałe przestrzenie wypełniono folią SG, a następnie zalaminowano (rys. 2). Badano dwa rodzaje próbek: w pierwszej belce umieszczono trzy pręty okrągłe, w drugiej – pięć prętów prostokątnych. Podobnie jak w przypadku badań na wyrywanie, nośność belek z prętami prostokątnymi była zdecydowanie wyższa niż belek z prętami okrągłymi. Niezaprzeczalnymi zaletami włókien węglowych i szklanych jest ich duża wytrzymałość i sztywność, która pozwala zbudować wzmocnione szklane belki przy użyciu minimum materiału. Jednak proces ten wymaga złożonego procesu produkcji i dość kosztownych materiałów.

Fot. 5. Odtworzony dach „Loggia de Vicari” [5]

Rys. 2. Budowa szklanych belek wzmocnionych prętami z włókien szklanych [6]

rwane z powodu dużych odkształceń elementu. W porównaniu do belki szklanej o tej samej wysokości, nośność hybrydowej belki okazała się imponująca (5-krotnie większa od teoretycznej siły, przy której nastąpiłoby zniszczenie belki wykonanej jedynie ze szkła). Podobne badania zostały przeprowadzone przez Ungermanna [8]. W przeciwieństwie do belek Wellershoffa, stalowe półki były przyklejone bezpośrednio do szklanego środnika. Belka o długości 4,0 m złożona była ze środnika zbudowanego z dwóch tafli wykonanych ze szkła hartowanego o grubości 12 mm i stalowych półek 10x80 mm.

Hybrydowe belki szklano-stalowe Hybrydowe belki szklano-stalowe były analizowane przez Wellershoffa [7]. Belki o długości 3,6 m zostały zbudowane ze szklanego środnika i stalowych półek (rys. 3). Połączenie między szkłem i stalą zrealizowane było za pomocą stalowych kątowników i kleju konstrukcyjnego. W próbie czteropunktowego zginania, pod obciążeniem 137,8 kN zaobserwowano pierwszą rysę w szklanym środniku. W tym samym czasie badanie musiało zostać prze-

40

Fot. 6. Połączenie szklanych belek wzmocnionych pasami z włókien węglowych [5]

Rys. 3. Przekrój hybrydowej belki szklano-stalowej [7]

Wykorzystano trzy rodzaje klejów: silikon strukturalny, klej poliuretanowy i epoksydowy. Próbki badano w próbie czteropunktowego zginania. Aby zabezpieczyć belkę przed zwichrzeniem, w połowie rozpiętości zastosowano poziome podpory. W celu późniejszego zinterpretowania wyników badań dokonano teoretycznych obliczeń szklanego środnika (bez uwzględnienia stalowych półek). Oszacowano siłę niszczącą na 40 kN, bazując na wytrzymałości szkła hartowanego na rozciąganie równej 120 MPa. Badania potwierdziły, że rozkład naprężeń w poszczególnych elementach, jak i nośność belek były ściśle uzależnione od sztywności połączenia klejowego między środnikiem i półkami. W przypadku belki z silikonem strukturalnym pierwsza rysa pojawiła się przy obciążeniu siłą o wartości 52,8 kN. Z powodu pomijalnej sztywności połączenia stalowe półki miały niewielki udział w przenoszeniu obciążeń. Zwiększenie nośności o 32% zostało wytłumaczone faktem, że rzeczywista wytrzymałość szkła w badaniach była większa. Belka z klejem poliuretanowym uległa zarysowaniu przy sile 72,1 kN. Analogicznie jak poprzednio zwiększona nośność została wytłumaczona zwiększoną wytrzymałością szkła. Największą siłę niszczącą uzyskano dla belki z klejem epoksydowym – 126,6 kN. Znaczna sztywność kleju sprawiła, że stalowe półki przejęły większość obciążenia.

w yda n ie s p e c j al n e


Hybrydowe dźwigary szklane. Przegląd badań i realizacji

Przedstawione powyżej badania potwierdziły zjawisko zwiększenia nośności szklanych belek przez zastosowanie stalowych półek. Ta idea może być wykorzystana szczególnie przy szklanych żebrach, słupach i belkach, w których stalowe półki mogą zabezpieczać szklaną belkę przed zwichrzeniem. Badania Ungermanna wykazały również duży wpływ sztywności połączenia między szklanym środnikiem i stalowymi półkami na zachowanie się hybrydowych belek stalowo-szklanych. Zaobserwowano, że im większa sztywność kleju, tym większy udział stali w przenoszeniu obciążenia, a tym samym większa nośność takich belek.

Hybrydowe belki szklano-żelbetowe Unikatowe badania hybrydowych belek szklano-żelbetowych zostały przeprowadzone przez Freytaga [9]. W artykule autor przedstawił mechaniczne własności i teoretyczny proces zniszczenia takich belek. Na potrzeby badań zbudowano dwie belki o długości 7,8 m złożone ze szklanego środnika i żelbetowych półek, wykonanych z betonu o dużej wytrzymałości. Półki pierwszej belki zbrojone były wyłącznie prętami stalowymi, półki drugiej dodatkowo sprężono kablami. Środnik belek składał się z trzech tafli wykonanych ze szkła hartowanego o grubości 8 mm. Szklany środnik umieszczono w deskowaniu razem ze zbrojeniem, które następnie zalano mieszanką betonową. Przed tym procesem powierzchnia środnika, na wysokości połączenia z betonem, została poddana procesowi piaskowania, dzięki czemu uzyskano powierzchnię o lepszych własnościach adhezyjnych. Badania czteropunktowego zginania (fot. 5) wskazały znaczny wpływ sprężenia żelbetowej półki na nośność belek. W przypadku belki ze zwykłym zbrojeniem siła niszcząca wyniosła 100 kN, a w przypadku drugiej – 257 kN. Zgodnie z powyższym, hybrydowe belki szklano-żelbetowe charakteryzują się dużą nośnością. Niemniej, idea wymaga skomplikowanego procesu produkcji oraz odpowiedniego przygotowania powierzchni szklanego środnika przed zalaniem formy betonem, co z pewnością ma negatywny wpływ na wytrzymałość szkła. W badaniach wykorzystano szkło hartowane, które po zarysowaniu nie posiada żadnej nośności szczątkowej (momentalnie pęka na drobne kawałki), stąd naprężenia ścinające w takim wypadku w całości przenoszone są wyłącznie przez żelbetowe półki. Poza tym alkaliczny charakter betonu może doprowadzić do korozji szkła.

Fot. 6. Hybrydowa belka szklano-drewniana [10]

Hybrydowe belki szklano-drewniane Bardzo ciekawe i pionierskie badania hybrydowych belek szklano-drewnianych zostały przeprowadzone przez Hamma [10, 21]. Badacz zbudował i zbadał osiem belek o długości 4,0 m i wysokości 250 mm (fot. 6). Zastosowano drewniane półki o różnym przekroju, od 30x50 mm do 50x60 mm. Środnik wszystkich belek wykonany był ze szkła płaskiego o grubości 10 mm. Do sklejenia belek wykorzystano klej poliuretanowy. Przebieg badań wszystkich belek przebiegał podobnie. Pierwsza rysa w szklanym środniku pojawiła się znacznie wcześniej, niż całkowite zniszczenie próbki. Po powstaniu każdej rysy można było zauważyć niewielki spadek sztywności belki. Hybrydowe belki szklano-drewniane o wysokości 150 mm i długości 2,0 m były przedmiotem badań Krehera [11]. Przekrój drewnianych półek wynosił od 20x20 mm do 50x50 mm. Belki zostały poddane próbie czteropunktowego zginania, które wykazały, że drewniane półki zwiększają sztywność belek, a po zarysowaniu środnika działają analogicznie jak pręty zbrojeniowe w belkach żelbetowych – nie pozwalają na dalszy wzrost rysy, przejmując na siebie naprężenia rozciągające. Uzyskano 300% wzrost siły w stosunku do tej, która powoduje pierwsze zarysowanie szklanego środnika. Dzięki temu można uznać, że wykorzystując drewniane półki, kruche pękanie szkła zostaje wyeliminowane.

Fot. 5. Hybrydowa belka szklano-żelbetowa w próbie zginania [9]

Konstrukcje pr zeszklone

Fot. 7. Hybrydowe belki szklano-drewniane w konstrukcji dachu sali konferencyjnej w hotelu Palafitte [22]

Idea rozwinięta przez Krehera została wykorzystana w konstrukcji dachu hotelu Palafitte w Szwajcarii (fot. 7) [22]. Główne belki nośne miały 6 m długości, przekrój składał się ze szklanego środnika i drewnianych półek przyklejonych po obu jego stronach. Górna półka miała przekrój 100x160 mm, a dolna 65x65 mm. Szklany środnik, o wysokości 580 mm, wykonany był ze szkła hartowanego o grubości 12 mm. Z powodu braku jakiejkolwiek nośności poawaryjnej szkła hartowanego, przekrój górnej półki został tak dobrany, aby nawet w przypadku zniszczenia środnika był w stanie przenieść całość obciążenia. Kolejne badania hybrydowych belek szklano-drewnianych zostały przeprowadzone przez Cruza i Pequeno [12]. Zbudowano w sumie 20 elementów – piętnaście hybrydowych belek (z drewnianymi półkami 70x100 mm), cztery belki drewniane i jedną szklaną belkę. Długość elementów badawczych wynosiła od 0,65 m do 3,2 m. Badano belki o przekroju dwuteowym (z jednym środnikiem) oraz prostokątnym (bliźniacze środniki były doklejone po zewnętrznych stronach drewnianych półek). Środnik o wysokości 500 mm wykonany był ze szkła laminowanego w postaci dwóch tafli o grubości 6 mm wykonanych ze szkła płaskiego. Wykorzystano trzy rodzaje klejów: silikon, klej polimerowy oraz poliuretanowy. Belki drewniane uległy zniszczeniu przy średniej sile równej 15 kN i ugięciu 50 mm, belka szklana – przy sile 19 kN i ugięciu około 5 mm. Hybrydowe belki osiągnęły wyższe wartości nośności. W przypadku belki dwuteowej pierwsza rysa pojawiła się przy sile 35 kN, a całkowite zniszczenie nastąpiło pod obciążeniem równym 65 kN. W przypadku belki o przekroju prostokątnym wartości te wynosiły odpowiednio 50 i 67 kN.

41


Marcin Kozłowski, Marta Kadela

Rys. 5. Pilotażowy projekt, hybrydowe belki szklano-drewniane jako elementy konstrukcyjne dachu (wizualizacja: A. Kozłowska, A. Klich | AK2)

mgr inż. Marcin Kozłowski dr inż. Marta Kadela

Fot. 8. Hybrydowa belka szklano-drewniana o długości 4,8 m w trakcie badania w Linnaeus University w Szwecji [fot. autor] Rys. 6. Pilotażowy projekt, hybrydowe belki szklano-drewniane jako elementy konstrukcyjne ogrodu zimowego (wizualizacja: A. Kozłowska, A. Klich | AK2)

Rys. 4. Wykres zależności siła-przemieszczenie dla belki przedstawionej na fot. 8. Na wykresie charakterystyczne fazy badań (A÷C)

Blyberg i Serrano prowadzili badania nad hybrydowymi belkami szklano-drewnianymi o długości 3,85 m i wysokości 240 mm [13]. Szklany środnik 200x3850 mm o grubości 10 mm wykonany był ze szkła płaskiego. Drewniane półki 45x60 mm posiadały rowek o głębokości 25 mm i szerokości 13 i 15 mm, w który wklejono środnik za pomocą trzech rodzajów klejów: silikonu strukturalnego, kleju poliuretanowego i akrylowego. Najbardziej obiecujące wyniki dotyczyły belek z klejem o największej sztywności. Zaobserwowano wzrost nośności rzędu 140% w stosunku do siły, przy której pojawiła się pierwsza rysa w szklanym środniku. Hybrydowe belki szklano-drewniane są tematem pracy doktorskiej autora. Badania do pracy realizowane są na Politechnice Śląskiej w Gliwicach i Linnaeus University w Szwecji (fot. 8 i rys. 4). Wyniki badań opublikowano w miesięczniku „Świat Szkła” [25] oraz w innych artykułach i materiałach konferencyjnych [23÷24, 26÷27]. W chwili obecnej autorzy pracują nad pilotażowym projektem (rys. 5÷6), w którym wykorzystane zostaną hy-

42

jest bardzo łatwe w obróbce. Drewniane półki doskonale spełniają rolę elementów pracujących na rozciąganie. Ponadto, doskonale zabezpieczają elementy przed zwichrzeniem, jednocześnie chroniąc najbardziej wrażliwe strefy tafli szklanej, a mianowicie jej krawędzie. Podsumowując można stwierdzić, że biorąc pod uwagę cechy wytrzymałościowe szkła i drewna oraz ich własności fizyczne, hybrydowe belki szklano-drewniane mają ogromny potencjał w zastosowaniach konstrukcyjnych. Szklane dachy, żebra, belki i stopnie schodów stanowią przykład konstrukcji szklanych, wykorzystujących główny atrybut szkła – przezierność. Rozwiązania te wpływają na percepcję współczesnych budynków i stanowią o ich nowoczesności. Ponadto rozwiązania takie doskonale wpisują się w ideę zrównoważonego rozwoju oraz możliwość recyklingu. Wszystkie te cechy pozwalają sądzić, że wykorzystując hybrydowe belki szklane można budować nowoczesną i bezpieczną architekturę (fot. 5 i 6).

brydowe belki szklano-drewniane. Projekty mogą być realizowane na zlecenie inwestorów zewnętrznych. Powyższa grupa badań nad hybrydowymi belkami szklano-drewnianymi potwierdziła duży potencjał łączenia szkła i drewna w celu stworzenia hybrydy o synergicznych cechach. Rozwiązanie to zapobiega kruchemu pękaniu szklanych belek i charakteryzuje się znaczną nośnością poawaryjną. Dodatkowo, dostarcza sygnału ostrzegawczego na długo przed całkowitym zniszczeniem, dając czas na tymczasowe podparcie belki przed wymianą na nową.

Podsumowanie Szklane belki wzmocnione różnymi materiałami oraz wielomateriałowe hybrydowe belki szklane posiadają wiele zalet. Pierwsza z nich to duża nośność poawaryjna. Po zarysowaniu szklanego środnika wzmocnienie (lub półka w przekroju dwuteowym) działa jak most łączący niespękane części środnika i wraz z niezarysowaną strefą środnika oraz półkami pozwala belce na dalsze przenoszenie obciążeń. Zakres od pojawienia się pierwszej rysy do całkowitego zniszczenia belki nazywamy nośnością poawaryjną, ponieważ belka szklana daje sygnał ostrzegawczy i daje czas na uniknięcie katastrofy. Kolejną zaletą kompozytu zbudowanego ze szła i materiału wzmacniającego jest możliwość wyeliminowania kruchego zniszczenia szklanych elementów, które zachowują się wówczas pod obciążeniem w sposób ciągliwy, jak na przykład stal. Spośród wszystkich materiałów wykorzystanych do wzmocnienia belek szklanych drewno zasługuje na szczególną uwagę. Jest naturalne, lekkie, ekologiczne, w pełni nadaje się do recyklingu, a przede wszystkim

Bibliografia: [1] Veer F.A., Rijgersberg H., Ruytenbeek D. Et al.: Composite Glass Beams, the Third Chapter. Glass Processing Days, Tampere, Finland, 2003. [2] Veer F.A., Gross S., Hobbelman G.J. et al.: Spanning Structures in Glass. Glass Processing Days, Tampere, Finland, 2003, pp. 78-81. [3] Bos F.P., Veer F.A., Hobbelman G.J. et al.: Stainless steel reinforced and post-tensioned glass beams. ICEM12 – 12th International Conference on Experimental Mechanics, Politecnico di Bari, Italy, 2004. [4] Louter C., Bos F., Veer F.A. et al.: Reinforced Glass Cantilever Beams. Glass Processing Days, Tampere, Finland, 2005. [5] Palumbo M.: A New Roof for the XIIIth Century „Loggia de Vicari” (Arquà Petrarca-PD Italy) Based on Structural Glass Trusses: A Case Study. Glass Processing Days, Tempere, Finland, 2005 [6] Louter C., Bos F., Veer F.A.: Structural Glass Beams with Embedded Glass Fibre Reinforcement. Challenging Glass 2, Conference on Architectural and Structural Applications of Glass, TU Delft, Netherlands, 2010, p. 439-448 [7] Wellershoff F., S. Gerhard S.: Structural Use of Glass in Hybrid Elements: Steel-Glass-Beams, Glass-GFRP-Plates. Glass Processing Days, Tampere, Finland, 2003 [8] Ungermann D., Preckwinkel E.: Structural Behaviour of Hybrid Steel-Glass Beams. Challenging Glass 2, TU Delft, Nederland, 2010 [9] Freytag B.: Glass-Concrete Composite Technology. Structural Engineering International, Vol.14, No.2, 2004: p. 111-117 [10] Hamm J.: Tragverhalten von Holz und Holzwerkstoffen im statischen Verbund mit Glas. Thesis no. 2065, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, 2000 dokończenie na str. 45 

w yda n ie s p e c j al n e


Dobór obciążeń przy projektowaniu ścian i dachów ze szkła budowlanego

Projektowanie elementów ze szkła budowlanego to proces, którego algorytm nie odbiega od projektowania innych konstrukcji. Algorytm ten powinien zawierać takie etapy, jak: rysunki techniczne, zestawienie obciążeń, schematy statyczne modeli obliczeniowych, zdefiniowany sposób obliczania oraz wyniki, które służą do oceny nośności i odkształcalności. Projektant powinien przygotować każdy z wymienionych wcześniej etapów posługując się dokumentami normatywnymi oraz wiedzą techniczną, dostosowaną do rozpatrywanego zagadnienia. Szklane elementy obudowy, takie jak ściany osłonowe i zadaszenia, narażone są na obciążenia środowiskowe i technologiczne. Niniejszy artykuł poświęcony jest zagadnieniom obciążeń przyjmowanych do projektowania szklanych ścian osłonowych i zadaszeń. W artykule zostaną opisane podstawowe obciążenia oddziaływujące na ściany i zadaszenia.

Ciężar własny

cpi – współczynnik ciśnienia wewnętrznego, cpe – współczynnik ciśnienia zewnętrznego.

Ciśnienie wiatru działające – na powierzchnie wewnętrzne:

Ciężar objętościowy szkła w arkuszach, przyjmowany wg PN-EN 1991-1-1 [1]), wynosi 25 kN/m3. Niektórzy producenci podają ciężary gotowych wyrobów, np. pakietu szyb zespolonych lub litych tafli szkła.

wi = qp (ze) ∙ cpi

we = qp (ze) ∙ cpe

Obciążenie wiatrem

Kategoria pomieszczeń (wg tablicy 2)

Obciążenie liniowe P

A, B i C1

0,5 kN/m

C2 do C4 i D

1,0 kN/m

C5

3,0 kN/m

E

2,0 kN/m

(2)

gdzie: qp(ze) – wartość szczytowa ciśnienia prędkości, ze – wysokość odniesienia do obliczeń ciśnienia zewnętrznego,

q p (z e ) =

1 ⋅ ρ ⋅ V m2 ( z e )[1 + 7 ⋅ I V ( z e )] (3) 2

 gdzie: Vm(ze) – wartość średnia prędkości wiatru wg wzoru (4) IV (ze) – intensywność turbulencji, ρ – gęstość powietrza

Kategorie pomieszczeń i dachów [1] Kategorie pomieszczeń Kategoria

Przeznaczenie

Przykłady

A

Pomieszczenia mieszkalne

Pomieszczenia w budynkach i domach, pokoje, sale w szpitalach, sypialnie w hotelach i na stancjach, kuchnie i toalety

B

Pomieszczenia biurowe

Obciążenia wiatrem powinny być przyjmowane zgodnie z PN-EN 1991-1-4 [2]. Skrócony schemat postępowania przy wyznaczaniu obciążenia przedstawiono poniżej. Wartości obciążeń liniowych ścian wg normy [1]

Wartość szczytową ciśnienia prędkości oblicza się ze wzoru:

– na powierzchnie zewnętrzne:

Obciążenia użytkowe W przypadku przeszklonych przegród pionowych narażonych na oddziaływanie naporem tłumu ludzi, do obliczeń należy przyjmować obciążenia wg tablicy 1. Przyjmuje się, że obciążenia usytuowane są na wysokości 1,2 m od poziomu podłogi. W przypadku przeszklonych przegród poziomych montowanych na dachu budynku, do obliczeń należy przyjmować obciążenia jak dla kategorii H wg PN-EN 1991-1-1 [1], tj. dla dachu bez dostępu z wyjątkiem utrzymania i napraw. Wartość obciążenia powierzchniowego wynosi 0,4 kN/m2, obciążenia skupionego 1,0 kN.

(1)

C1: pomieszczenia ze stołami itd., np. powierzchnie w szkołach kawiarniach, restauracjach, stołówkach, czytelniach, recepcjach. C2: pomieszczenia z zamocowanymi siedzeniami, np. kościoły, teatry lub kina, sale konferencyjne, sale wykładowe, sale zebrań, poczekalnie dworcowe, C3: pomieszczenia bez przeszkód utrudniających poruszanie się ludzi, np. sale muzealne, sale wystawowe itd. oraz powierzchnie ogólnie dostępne w budynkach publicznych i administracyjnych, hotelach, szpitalach, podjazdach kolejowych C4: pomieszczenia przeznaczone do aktywności ruchowej, np. sale tańca, sale gimnastyczne, sceny, itd. C5: powierzchnie ogólnie dostępne dla tłumu, np. w budynkach użyteczności publicznej, takich jak sale koncertowe, sale sportowe łącznie z trybunami, tarasy, oraz powierzchnie dojść i perony kolejowe

C

Pomieszczenia, w których mogą gromadzić się ludzie (z wyłączeniem powierzchni określonych kategoriami A, B i D)

D

Pomieszczenia handlowe

D1: pomieszczenia w sklepach sprzedaży detalicznej D2: powierzchnie w domach towarowych

E

Powierzchnie magazynowe i przemysłowe

Powierzchnie, na którycn mogą być gromadzone towary, łącznie z powierzchniami dostępu

Konstrukcje pr zeszklone

43


Artur Piekarczuk

Wartość średnią prędkości wiatru oblicza się z wzoru:

V m (z e ) = c r (z e ) ⋅ c o (z e ) ⋅ V b

 (4) gdzie: Vb – podstawowa wartość bazowa prędkości wiatru, w zależności od strefy [m/s], cr(ze) – współczynnik chropowatości terenu, co(ze) – współczynnik orografii terenu, dla terenu płaskiego co(ze) = 1,0. Współczynnik chropowatości terenu jest przedstawiony wzorem:

c r ( ze )

z = k r ∙ ln e z0



z0 kr = ⋅ 0,19 z 0 ,I I

dla zmin ≤ z ≤ zmax (5)

0 ,07



(6)

Intensywność turbulencji:

 (7) gdzie: z0 – wartość odniesienia w zależności od kategorii terenu kr – współczynnik chropowatości z0,II – chropowatość w  zależności od kategorii terenu; wartość z0,II należy przyjmować jak dla terenu otwartego (z0,II = 0,05 m) ze – wysokość odniesienia w zależności od proporcji wymiarów budynku. Dla szyb montowanych w ścianach osłonowych o powierzchni od 1,0 do 10,0 m2, współczynnik ciśnienia zewnętrznego należy ustalać wg zależności: (8)

gdzie: cpe,1 – współczynnik ciśnienia zewnętrznego dla powierzchni 1,0 m2 cpe,10 – współczynnik ciśnienia zewnętrznego dla powierzchni 10,0 m2 Współczynnik cpe,1 oraz cpe,10 należy dobierać wg PN-EN 1991-1-4 [10]. Szczegółowa procedura wyznaczania obciążenia podana jest w PN-EN 1991-1-4 W  przypadku dwupowłokowych ścian osłonowych bez dostępu (ściana zewnętrzna, przestrzeń wentylacyjna, ściana wewnętrzna) i dachów, obciążenia przypadające na elementy przeszklone powinny być przyjmowane wg następujących zasad: zz dla ścian i dachów z wewnętrzną powłoką nieprzepuszczalną i  przepuszczalną powłoką zewnętrzną o  równomiernie (w  przybliżeniu) rozmieszczonych otworach, obciążenie wiatrem zewnętrznej powłoki może

44

Obciążenia śniegiem W przypadku oszkleń montowanych na dachu, obciążenia śniegiem należy przyjmować wg PN-EN 1991-1-3 [3]. W trwałej i przejściowej sytuacji obliczeniowej należy przyjmować obciążenie śniegiem wg zależności:

1 I V (z e ) = z ln e z0

Cpe=cpe,1 – (cpe,1 – cpe,10) log10A

być obliczane przy cp,net = 2/3 · cpe dla nadciśnienia i cp,net = 1/3 · cpe dla podciśnienia. Obciążenie wiatrem powłoki wewnętrznej może być obliczane z zależności cp,net = cpe – cpi. zz dla ścian i  dachów z  wewnętrzną powłoką nieprzepuszczalną i  nieprzepuszczalną, sztywniejszą powłoką zewnętrzną, obciążenie wiatrem zewnętrznej powłoki może być obliczane z zależności cp,net = cpe – cpi. zz dla ścian i dachów z wewnętrzną powłoką przepuszczalną, o równomiernie – w przybliżeniu – rozmieszczonych otworach i z nieprzepuszczalną powłoką zewnętrzną, obciążenie wiatrem powłoki zewnętrznej może być obliczane z zależności cp,net = cpe – cpi, a obciążenie wiatrem powłoki wewnętrznej przyjęte jako cp,net = 1/3 · cpi. zz dla ścian i dachów z zewnętrzną powłoką nieprzepuszczalną i nieprzepuszczalną, sztywniejszą powłoką wewnętrzną, obciążenie wiatrem powłoki zewnętrznej może obliczane przy założeniu cp,net  = cpe, a obciążenie wiatrem powłoki wewnętrznej z zależności cp,net = cpe – cpi.

s = μi Ce Ct Sk (9) gdzie: μi – współczynnik kształtu dachu, Sk – charakterystyczne obciążenie śniegiem gruntu , Ce– współczynnik ekspozycji, Ct – współczynnik termiczny dla przegród przeszklonych o współczynniku przenikania ciepła powyżej 1,0 W/m2K.

zz w okresie letnim Tin = 20°C, Temperatury środowiska zewnętrznego przyjmuje się: zz w okresie letnim - dla powierzchni jasnych lśniących: Tmax(H)=-0,0053(°C/m)*H+ Tmax+T3 - dla powierzchni kolorowych lśniących: Tmax(H)= -0,0053(°C/m)*H+ Tmax+T4 - dla powierzchni ciemnych: Tmax(H)= -0,0053(°C/m)*H+ Tmax+T5 zz w okresie zimowym Tmin(H)=-0,0035*H+ Tmin gdzie: H – poziom usytuowania obiektu wyrażony w metrach nad poziomem morza [m] Tmax – rozkład temperatury maksymalnej [°C] na terenie Polski wg PN-EN 1991-1-5 [14], Tmin – rozkład temperatury minimalnej [°C] na terenie Polski wg PN-EN 1991-1-5 [14] T3=0°C, T4=2°C, T5=4°C – dla powierzchni ścian usytuowanej od strony północno-wschodniej, T3=18°C, T4=30°C, T5=42°C – dla powierzchni ścian usytuowanej od strony południowo-wschodniej i  powierzchni dachów. Reguły dobierania kombinacji obciążeń wraz z  częściowymi współczynnikami bezpieczeństwa powinny być zgodne z zasadami określonymi w PN-EN 1990:2004 [5]. W  ogólnym przypadku należy stosować następujące kombinacje: a) stan graniczny użytkowlaności (SGU) Fd,k = Σj≥1 Gk,j + Qk1 + Σt≥1 ψ0,i Qki

(11)

b) stan graniczny nośności (SGN) W zakresie temperatur wewnątrz pomieszczenia 5°C ≤ ti ≤18°C, współczynnik termiczny należy wyznaczać wg zależności: S Ct = 1 - 0,054 ( —k )0,25 Δt {sin[57,3(0,4U - 0,1)]}0,25 (10) 3,5 gdzie: Δt – różnica temperatur °C, U – współczynnik przenikania ciepła przegrody [w/m2K] W zakresie temperatur wewnątrz pomieszczenia 5°C ≤ti≤18°C, współczynnik Δt = ti – 5° C Jeżeli temperatura wewnątrz pomieszczenia wynosi: ti<5°C, wówczas należy przyjmować Ct=1,0. ti>18°C, wówczas należy przyjmować Δt = ti – 18° C

Obciążenie temperaturą Obciążenie temperaturą należy przyjmować w konstrukcjach, gdzie system mocowania uniemożliwia swobodne odkształcanie się szkła. Takie przypadki występują sporadycznie, jednak przy skomplikowanych układach statycznych mogą występować. Temperatury środowiska wewnętrznego (w  budynku) wg PN-EN 1991-1-5 [4] przyjmuje się: zz w okresie zimowym Tin = 25°C,

Fd = Σj≥1 γG,j Gk,j + γQ,j Qk1 + Σi≥1 γQ,,i ψ0,i Qki (12) gdzie: Gkj – obciążenie stałe, Qk1  – dominujące obciążenie zmienne, Qki  – obciążenie zmienne, γG,j  – częściowy współczynnik bezpieczeństwa obciążenia stałego γQ,,i – częściowy współczynnik bezpieczeństwa obciążenia zmiennego ψ0,i – współczynnik dla wartości kombinacji oddziaływania zmiennego Wartości współczynników należy ustalać wg PN-EN 1990 [17]

Uwagi końcowe Obciążenia opisane w artykule opracowane są na podstawie norm serii PN-EN opartych na Eurokodach. Niezwykle istotnym zagadnieniem jest zamienne stosowanie norm opartych na Eurokodach i „starych” norm serii PN-B. Normy są dokumentami technicznymi przeznaczonymi do dobrowolnego stosowania. W Prawie Budowlanym, w art. 5 znajduje się zapis: „budować należy zgodnie z zasadami wiedzy technicznej tak, aby zapewnić bezpieczeństwo kon-

w yda n ie s p e c j al n e


Dobór obciążeń przy projektowaniu ścian i dachów...

strukcji”. W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [10] zamieszczony jest zapis (w  rozdziale „Bezpieczeństwo Konstrukcji”) stwierdzający, że warunki bezpieczeństwa konstrukcji są spełnione, jeśli konstrukcja odpowiada normom dotyczącym projektowania i obliczania, które są zamieszczone w wykazie do rozporządzenia. W załączeniu do rozporządzenia znajdują się zarówno normy serii PN-EN, jak i PN-B. Jednocześnie Polski Komitet Normalizacyjny w 2010 r. opublikował wykaz norm opartych na Eurokodach oraz wykaz norm wycofanych serii PN-B. Ostatecznie decyzja, jaką normę przyjąć do projektowania, podejmuje projektant ponieważ norma wycofana nie oznacza, że jest ona unieważniona. Stosując prawidłowe zasady projektowania należy jednoznacznie zdefiniować, z jakich norm będzie się korzystać. Jeśli obciążenia dobierane są według PN-EN, wówczas projektowanie konstrukcji powinno się odbywać też według PN-EN. Powodem takiego postępowania jest to, że odpowiednie serie norm przystosowane są do współczynników bezpieczeństwa w nich zawartych. Różnicowanie norm, np. PN-EN z PN-B, może spowodować niekorzystną zamianę współczynników, poza tym zależności obliczeniowe zawarte w tych normach oparte są na odmiennych założeniach. Ponadto, w Rozporządzeniu [10] w uwagach do norm se-

rii PN-EN, jest zamieszczony zapis „Eurokody, zatwierdzone i opublikowane w języku polskim, mogą być stosowane do projektowania konstrukcji, jeżeli obejmują one wszystkie niezbędne aspekty związane z zaprojektowaniem tej konstrukcji (stanowią kompletny zestaw norm umożliwiający projektowanie). Projektowanie każdego rodzaju konstrukcji wymaga stosowania PN-EN 1990 i PN-EN 1991”. Zapis ten jednoznacznie wskazuje na to, że jeśli jest komplet norm serii PN-EN niezbędnych do projektowania (obciążenia, wymiarowanie), wówczas należy jest stosować w komplecie. W przypadku projektowania szkła istnieją tylko projekty norm z prEN 13474-1:1999 [6] i prEN 134742:2000 [7] oraz nowsze – prEN 16612:2013[8] i prEN 13474-3:2009 [9]. Mimo, że ciągle są to jeszcze projekty, to należy zauważyć, że zarówno starsze, jak i nowsze wydania bazują na Eurokodach. W związku z tym w projektowaniu elementów ze szkła zasadne jest stosowanie norm obciążeń zgodnych z Eurokodami.

Bibliografia: [1] PN-EN 1991-1-1. Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-1 Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynku.

[2] PN-EN 1991-1-4. Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4 Oddziaływania ogólne. Oddziaływanie wiatru. [3] PN-EN 1991-1-3 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-3: Oddziaływania ogólne. Obciążenie śniegiem. [4]PN-EN 1991-1-5 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-5 Oddziaływania termiczne. [5] PN-EN 1990:2004 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji. [6] prEN 13474-1:1999 Glass in building – Design of glass panes – Part 1: General basis of design. [7] prEN 13474-2:2000. Glass In building – Design of glass panes – Part 2 design for uniformalu distributed load. [8] prEN 16612:2013 Glass in building – Determination of the load resistance of glass panes by calculation and testing. [9] prEN 13474-3:2009. Glass in building – Determination of the strength of glass panes – Part 3: General method ofcalculation and determination of strength of glass by testing. [10] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i  ich usytuowanie. Dz.U. z 2002 nr 75 poz. 690.

 dokończenie ze str. 42

[16] Studium Generale Group Website, http://www. materialenreeks.tudelft.nl/glas.html [17] Belis J., Louter C., Verfaillie K. et al.: The Effect of PostTensioning On the Buckling Behaviour of a Glass T-beam. Proceedings ISAAG 2006 Conference, Munich, 2006 [18] Gdoutos E.E., Louter C., Heusden J. et al.: PostTensioned Glass Beams. Fracture of Nano and Engineering Materials and Structures, Springer Netherlands, 2006; p. 597-598 [19] Louter C.: Adhesively bonded reiforced glass beams. Heron, Vol.52, 2007 [20] Weller B., Meier A., Weimar T.: Glass-Steel Beams as Structural Members of Façades. Challenging Glass 2, TU Delft, Nederland, 2010 [21] Hamm J.: Development of Timber-Glass Prefabricated Structural Elements. Innovative Wodden Structures and Bridges, Lahti, Finland, 2001 [22] Kreher K., Natterer J.: Timber-Glass Composite Girders for a Hotel in Switzerland. Structural Engineering International, Vol.14, No.2, 2004 [23] Hulimka J., Kozłowski M.: Synergia hybrydo-

wych belek drewniano-szklanych. Konferencja Kompozyty |Konstrukcje Warstwowe. Polski Związek Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej, Srebrna Góra , 8-10 Listopada, 2012 [24] Hulimka J., Kozlowski M.: Mechanism of failure and post-breakage strength of hybrid timber-glass beams. Proceedings of 10th International Conference on New Trends in Statics and Dynamics of Buildings, Slovak university of Technology, Bratislava, October 3-5, 2012, pp. 29-32. [25] Hulimka J., Kozłowski M.: Belki drewniano-szklane – nowe rozwiązanie w konstrukcji lekkich dachów. „Świat Szkła” 01/2013, pp. 30-32. [26] Kozłowski M.: Nośność i mechanizm zniszczenia hybrydowych belek drewniano-szklanych. Aktualne badania i analizy z inżynierii lądowej. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2013. [27] Kozłowski M., Serrano E., Enquist B.: Experimental investigation on timber-glass composite I-beams. Challenging Glass 4 & COST Action TU0905 Final Conference. Lozanna, 2014.

[11] Kreher K.: Tragverhalten und Bemessung von HolzGlas-Verbundträgern unter Berücksichtigung der Eigenspannungen im Glas. Thesis no. 2999, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, Switzerland, 2004 [12] Cruz P., J. Pequeno J.: Timber-Glass Composite Beams: Mechanical Behaviour & Architectural Solutions. Challenging Glass Conference 1, Delft University of Technology, Netherlands, 2008 [13] Blyberg L., Serrano E.: Timber/Glass Adhesively Bonded I-beams. Glass Performance Days, Tampere, Finland, 2011 [14] Kozłowski M.: Hybrid glass beams. Review of research projects and applications. Architecture, Civil Engineering, Environment (ACEE Journal), Vol. 5, No.3, 2012, pp. 53-62. [15] Hess R.: Material Glass. Structural Engineering International Vol.14, No. 2, 2004; p. 76-79

Artur Piekarczuk ITB

Konstrukcje pr zeszklone

45


Nośność zginanego szkła warstwowego W artykule przedstawiono model analityczny, który umożliwia obliczenie przyrostu naprężeń i maksymalnej wytrzymałości belki ze szkła laminowanego z uwzględnieniem wielowarstwowego systemu laminacji, pozwalającego na ograniczone prognozowanie, przesuwanie względem siebie elastycznych warstw poddanych naprężeniom ścinającym. Model ten może być zastosowany do laminatów o dowolnym kształcie i wielkości, poddanych głównie jednoosiowemu zginaniu. Nie przyjęto żadnych specyficznych założeń upraszczających przy formułowaniu procedur, więc niedokładności modelowania są marginalne, czego dowodem są porównania obliczeń (prognoz) według teoretycznego modelu z wynikami badań doświadczalnych. Wstęp Szkło laminowane (LG) składa się najczęściej z dwóch warstw szkła float i jednej warstwy pośredniej materiału termoplastycznego (elastomer), trwale połączonych ze sobą w autoklawie w wyniku działania wysokiego ciśnienia i  temperatury. Obecnie elastomerowa warstwa wykonywana jest z głównie z PVB (polywinylobutyral). Zginanie szkła laminowanego jest przedmiotem tego opracowania. Wszystkie opisy zachowań szkła laminowanego, pojawiające się w opublikowanych artykułach, rozpoczynały się od subiektywnej oceny, że rzeczywiste zachowanie się struktury szkła laminowanego leży między dwoma intuicyjnie przewidywalnymi granicznymi przypadkami: warstwowym i monolitycznym. Podejmowane są próby ustalenia granic nośności (wytrzymałości), obejmujące zarówno metody doświadczalne jak też numeryczne (analityczne). Jednak pierwsze próby polegały na usiłowaniu opisania podziału obciążenia i przekazywania naprężeń ścinających między szkłem i folią laminującą (PVB) przez rodzaj współczynnika, który z góry określi stosunek procentowy między maksymalnymi naprężeniami głównymi rozciągającymi w systemie szkła monolitycznego z porównywalnym systemem warstwowym. Próby te zostały podważone, ponieważ są znaczne różnice między zachowaniem przekładki z folii PVB a płytami szkła. Stąd wzięła się potrzeba opracowania podejścia analitycznego, które rozpozna zdolność PVB do przeniesienia naprężeń ścinających między płytami szkła.

Model analityczny Model ten dotyczy belek ze szkła laminowanego poddanych jednoosiowemu zginaniu, z osią zginania w płaszczyźnie przekładki PVB. Przewiduje on wzrost naprężeń i określa maksymalną wytrzymałość belki ze szkła laminowanego z daną geometrią, z modułem sprężystości dla szkła Eg i modułem sprężystości postaciowej GPVB dla PVB. Wytrzymałość (nośność) – jak określono w  normach – odnosi się do zauważenia pierwszego pęknięcia w płycie szklanej i nie rozważa się nośności struktury popękanego szkła. W celu określenia maksymalnego obciążenia, model ten stosuje więc obliczeniową wartość wytrzymałości szkła na rozciąganie fgd. Przedmiotem modelu jest swobodnie podparta belka ze szkła laminowanego o długości L (rys. 1).

46

Rys. 1. Belka wykonana ze szkła float laminowanego przez sklejenie za pomocą przekładek z PVC. Przekrój podłużny z lewej, przekrój poprzeczny z prawej

Belka ze szkła laminowanego ma prostokątny przekrój, i składa się z dwóch warstw szkła, z których każda ma grubość i szerokość B oraz warstwy PVB o grubości β (beta) i szerokości B. W związku z tym szerokość belki LG jest B, a całkowita wysokość belki LG (głębokość) jest równa 2 ⋅ t + β, podczas gdy całkowita grubość szkła jest 2 ⋅ t. Równomiernie rozłożone boczne obciążenie o wielkości p działa wzdłuż całej powierzchni belki B x L. Model zakłada że obciążenie liniowe o wielkości q = p x B działa równomiernie na całej długości L (rys. 2).

Rys. 2. Obliczenia można wykonać dla ¼ belki LG zamiast dla całej struktury. Matematyczna analiza zapewnia, że do obliczeń wystarczy: zacieniona ¼ część przekroju (po lewej stronie) jak też nieskończenie mały element wydzielony z tej zacienionej części (po prawej stronie) – zawierający odpowiednio połączone elementy PVB i  szkła, z  ich strefą połączenia (wzajemnego oddziaływania).

Folia PVB wydzielona z belki ze szkła laminowanego LG: siła ścinająca rozłożona na jednostkę powierzchni τi przekładki polimerowej z PVB, maksymalna wartość naprężeń τimax jest w x = 0. Rysunek pokazuje również odkształcenia przekładki ξ. Pozycje wzdłuż rozpiętości belki są identyfikowane przez oś X, która jest zbieżna z osią symetrii belki LG (rys. 2). Podpora przesuwna na końcu belki doświadczalnej zapewnia przyłożenie obciążeń, jak w membranie.

Model ten opiera się na następujących założeniach. Powierzchnia przekroju każdej warstwy szkła jest prostopadła do osi wzdłużnej warstwy szkła przed zginaniem i pozostaje prostopadła do tej osi w czasie zginania. Szkło jest modelowane w  zakresie liniowo-sprężystym z  modułem Younga Eg = 70 000 N/mm2 oraz PVB w zakresie liniowo-sprężystym z modułem sprężystości postaciowej GPVB, który zależy od temperatury i czasu trwania obciążenia.

w yda n ie s p e c j al n e


Nośność zginanego szkła warstwowego

a)

b)

b)

Rys. 3. Odkształcenia pierwszego rzędu – nieskończenie małego elementu PVB: (a) rozkład naprężeń ścinających na całej grubości folii PVB, (b) przesunięcie równoległościenne wykazuje odkształcenie wywołane ścinaniem i nieznaczące deformacje wywołane zginaniem, (c) elastyczne zachowanie elementu PVB: odkształcenie od naprężeń ścinających γPVB

a)

b)

Rys. 4. Moduł sprężystości postaciowej GPVB, dla folii PVB [N/mm2] wyznaczony doświadczalnie, w zależności od czasu trwania obciążenia [s] i temperatury [°C].

Rys. 5. Przekrój wzdłużny elementu folii PVB, pokazujący także wewnętrzne krawędzie płyt szklanych.

Naprężenia rozciągające σ (sigma) w warstwie PVB są znikome w porównaniu do naprężeń σ (sigma) w warstwach szkła. Przekładka PVB przenosi naprężenia ścinające w nieistotnej wielkości w porównaniu do płyt szklanych. Z powyższych hipotez wynikają następujące konsekwencje: mogą być spełnione wymagania odnośnie symetrii. Strukturalne zachowanie belki LG jest symetryczne w odniesieniu do środka rozpiętości belki, również jako cała belka. Sama przekładka PVB jest asymetryczna do osi belki (osi x na rys. 2).

Szklane płyty przenoszą całkowitą wartość powstałego momentu zginającego (rys. 6) poprzez połączenie indywidualnego przenoszenia siły osiowej w każdej szklanej płycie Nt (siła osiowa w warstwie) i momentu zginającego w każdej szklanej płycie Mt (moment zginający w warstwie). Stąd można zobaczyć odkształcenia w przekroju szkła warstwowego jako posiadające dwa komponenty (elementy), jeden w wyniku działania Nt, oznaczone jako εN, a drugi powstały ze względu na Mt, oznaczony jako εM. Rozważmy górną krawędź dolnej szklanej płyty, tj. dół połączenia PVB-szkło (oś Z-Z  z  rys. 2). Oznaczamy ξ poziome przemieszczenie tej krawędzi w  stosunku do osi belki LG (rys. 5a). Ponieważ ta ostatnia nie jest transponowana, ξ jest całkowitym przemieszczeniem.

Fot. 6 (a). Rozkład odkształceń ε powstałych w wyniku zginania (na grubości jednej warstwy szkła). Zakres odkształceń od εex (materiał rozciągany) do εin (materiał ściskany), odkształcenie εin ma zwykle wartość ujemną i  przedstawia skurcz materiału pod wpływem naprężeń ściskających, ale może mieć też niekiedy wartość dodatnią – gdy w  całym przekroju panują naprężenia rozciągające.

Fot. 6 (b). Obciążenie wywołane różnicą siły osiowej z lewej do prawej strony nieskończenie małego elementu dx – moment zginający dMt

Konstrukcje pr zeszklone

Fot. 6 (c). Różnica naprężeń wywołana przez różnicę prezentowanych oddziaływań wewnętrznych.

47


Paolo Foraboschi

εin oznacza wydłużenie względne w kierunku x na tej krawędzi. Rozważmy zależność εin od zmiany pozycji elementu dx. Ponieważ dNt = τi ⋅ B ⋅ dx, a pierwszą przestrzenną pochodną ξ jest εin, można wyprowadzić następującą zależność: Ogólne i szczególne rozwiązania są następujące:

Dwa warunki brzegowe tego problemu są następujące: (1)  Podpory (rolki i zawiasy) powodują, że podłużne odkształcenie jest zerowe przy x = 0. (2)  Na środku rozpiętości belki mamy ξ (L / 2) = 0 Przyjmując warunek, że pierwsza pochodna (17) jest równa zeru dla x = 0, zgodnie z pierwszym warunkiem brzegowym (przypomnijmy, że Φ≠0) oraz przyjmując warunek, że (17) jest równa zeru dla x = L / 2, zgodnie z drugim warunkiem brzegowym, mamy:

Wyliczając równanie (3) w zależności od q, algebraiczne przekształcenia prowadzą do następującego równania różniczkowego: Warunki brzegowe prowadzą do zestawu dwóch równań liniowych i pozwalają na obliczenie (znalezienie) dwóch niewiadomych Q i R: Związek pomiędzy ξ a odkształceniem PVB przy ścinaniu (pod wpływem naprężeń ścinających) γPVB prowadzi do następującego wzoru:

Wyrażając równanie (9) w zależności od τi jako funkcję od ξ, możemy podstawić τi w (7): Wewnętrzne siły oddziaływania Nt i Mt są związane z q i τi (rys. 8): Ponieważ tylko ξ i x są zmienne, kanoniczna postać równania (10) jest następująca:

w którym stałe Φ, Ψ i Ω są zdefiniowane jako Gdy przekształcimy (23) z  warunkiem, że warstwa działania gięcia leży na dolnej granicy Mt0

oraz odkształcenie zachowuje warunek swobodnego przesuwu płyt, to

48

w yda n ie s p e c j al n e


Nośność zginanego szkła warstwowego

Rys. 7. Obciążenia zewnętrzne (cienka linia) i oddziaływania wewnętrzne (gruba linia) działające na nieskończenie mały element szkła warstwowego pokazano na rysunku 7. Punkt Z jest punktem równowagi obrotowej

Rys. 8. Element o określonej długości wycięty z  dolnej płyty szklanej z  belki LG, z  dodanymi odpowiednimi oddziaływaniami zewnętrznymi (q / 2, τi, q ⋅ L / 4) i wewnętrznymi (Mt, Nt, Vt).

Analiza belki LG w skali produkcyjnej Badania przeprowadzone na szeroką skalę w ramach analizy, której celem było zdobycie doświadczeń dla racjonalnego projektowania belek ze szkła laminowanego LG. Główne wyniki analizy są zilustrowane przez trzy przypadki ujęte w tab. 1). Maksymalne naprężenie w przekroju belki LG występuje przy dolnej krawędzi dolnej tafli szklanej. Takie naprężenia, oznaczone jako σex (x), są określone przez (22) i (25).

Tabela 1. Odchyłki naprężeń σex i σin, przy obciążeniu qud i środku rozpiętości, w przypadkach A, B i C. Dane

Bezpieczeństwo konstrukcyjne belki LG jest mierzone poprzez porównanie naprężeń rozciągających σex z fgd, tj. przez sprawdzenie (27):

Spróbujmy określić ekwiwalentną (równoważną) wytrzymałość szkła f’gd. Równanie (27) może być przekształcone do postaci (29).

Belka LG przeniesie obciążenie q tylko wtedy, gdy (30) jest przestrzegane. Maksymalna wartość obciążenia jest taka, dla której σex = f ‘gd na środku rozpiętości (31):

Wyniki

Przypadek

Pierwsza struktura (przypadek A) to prostokątna, dwustronnie podparta płyta, która przenosi jednolite obciążenie ciągłe p działające prostopadle do powierzchni środkowej płyty. Wymiary analizowanej płyty to L=3000 mm x B=1500 mm. Grubość każdej warstwy szkła t=12 mm, ogólnie określona grubość z laminowaniem to 12 + β (beta) + + 12 mm. Wartość obliczeniowa wytrzymałości na rozciąganie szkła fgd = 19,0 N/mm2. Druga struktura (przypadek B) to belka LG, w której warstwy szkła mają t = 8 mm oraz B = 610 mm. Belka jest obustronnie podparta, ma długość 5200 mm i jest poddawana obciążeniu równomiernie rozłożonemu, działającemu poprzecznie do powierzchni bocznej belki. W związku z tym całkowita grubość belki LG to 8 + β + 8 mm i szerokość B = 610 mm. Wartość obliczeniowa wytrzymałości na rozciąganie jest fgd = 48,0 N/mm2. Trzecia struktura (przypadek C) to belka LG, w której szkło warstwowe ma po t = 4 mm oraz B = 250 mm. Belka jest swobodnie podparta, ma długość1800 mm i jest poddawana obciążeniu o równomiernym rozkładzie, działającemu poprzecznie do powierzchni bocznej. Grubość belki LG 4 + β + 4 mm i szerokość 250 mm. Wartość obliczeniowa wytrzymałości na rozciąganie jest fgd = 40,0 N/mm2. Tabela 1 podaje główne wyniki w tych trzech przypadkach. Dane od 9 do 15 przedstawiają rozkład od krawędzi (x = 0) do środka rozpiętości (x = L / 2) dla reprezentatywnego naprężenie normalnego σ (sigma) działającego na włókna przy dolnej krawędzi z dolnej płyty szklanej, wraz z odpowiadającą wytrzymałością szkła. Ponadto, na załączonych wykresach pokazano 4 rodzaje naprężeń: zz rzeczywiste naprężenie σex, oznaczone przez linię przerywaną; zz odpowiadającą mu wytrzymałość na rozciąganie f oznaczoną przez grubą linią ciągłą, zz naprężenie obliczone z „warstwowego” modelu analitycznego, w którym „założono” stan swobodnie przesuwnych płyt szkła, oznakowane jako σex-f i oznaczone przez linię kropek i kresek;

Konstrukcje pr zeszklone

49


Paolo Foraboschi

Rys. 9. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 1,50 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 19,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 0,07 N/mm2. Zastosowane obciążenie jest znacznie niższe niż maksymalnie dopuszczalne.

Rys. 10. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 2.40 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 19,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 105,00 N/mm2. Punkt styku identyfikuje przyłożone obciążenie jako maksymalne

Rys. 11. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 1,425 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 19,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 0,07 N/mm2. Punkt styczności identyfikuje przyłożone obciążenie jako maksymalne.

Rys. 12. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 2.40 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 19,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 0,70 N/mm2. Płyta LG nie przetrwa przyłożonego obciążenia.

Rys. 13. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 0,37 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 48,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 12,00 N/mm2. Punkt styczności identyfikuje przyłożone obciążenie jako maksymalne.

Rys. 14. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 0,37 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 48,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 0,07 N/mm2. Płyta LG nie przetrwa przyłożonego obciążenia.

50

w yda n ie s p e c j al n e


Nośność zginanego szkła warstwowego

Jeśli σex > σex-m nawet dla małej długości, to odwrotnie: belka nie przeniesie obciążenia. Jednym z najważniejszych wyników analizy jest porównanie rzeczywistego obciążenia niszczącego z dwoma granicznymi obciążeniami niszczącymi. W tablicy 1 maksymalne obciążenie belki LG, qud, jest porównywane zarówno do maksymalnych obciążeń uzyskanych odpowiednio z warstwowego modelu analitycznego (założona niska wytrzymałość sklejenia), qf, a monolitycznego modelu analitycznego (założona wysoka wytrzymałość sklejenia), qm. Oczywiście, im bliżej qud do qm (a dalej od qf), bardziej skuteczne jest działanie przekładek laminujących.

Wnioski

Rys. 15. Równomiernie rozłożone obciążenie wielkości q = 0,27 kN/m działa na płytę LG wykonaną ze szkła o fgd = 48,0 N/mm2 i PVB o GPVB = 0,07 N/mm2. Punkt styczności identyfikuje przyłożone obciążenie jako maksymalne.

zz naprężenie obliczone z „monolitycznego” modelu analitycznego, w którym „założono” stan dobrze sklejonych płyt szkła połączonych polimerem PVB, oznakowane jako σex-m i oznaczone przez cienką linię ciągłą. Porównanie f’gd i  σex-f pokazuje graficznie nierówność (29). Wtedy i  tylko wtedy krzywa opisująca tę ostatnią funkcję leży poniżej pierwszej krzywej, gdy belka LG przenosi obciążenie. Jeśli dwie krzywe są styczne w środku rozpiętości, obciążenie działające odpowiada qud. Obszar zawarty między krzywymi σex (x) i  σex-f (x) obejmuje korzyści wynikające z uwzględnienia polimerowego sklejenia warstw szkła. Im bliżej σex do σex-f, tym odpowiednio mniejsza pozioma siła ścinająca na granicy szkło-folia PVB i odwrotnie. Obszar zawarty w krzywej σex (x) i σex-M (x) wskazuje z kolei na „cenę” zastosowania struktury laminowanej zamiast monolitycznej. Im bliżej σex do σex-m, tym bardziej skuteczne działanie kompozytowe. Jeśli σex-f przewyższa f’gd na pewnej długości wokół środka rozpiętości belki, belka może nie przenieść obciążenia. Na całej długości, gdzie σex-f > f’gd, belka jest narażona na pękanie, ale – oprócz niejednorodnego rozkładu defektów – pękanie rozwija się w środku rozpiętości belki. Ponieważ f’gd(0)=fgd, jeśli f’gd (0) < σex-f ≤ f’gd (x) dla pewnej długości wokół środka rozpiętości, to taka długość belki nie ulegnie zniszczeniu i belka przeniesie obciążenie tylko ze względu na transfer naprężeń ścinających na granicy szkło- folia PVB.

Opisany model różni się od wcześniej pojawiających się w literaturze technicznej zaawansowaniem w obliczaniu wzrostu wytrzymałości w trakcie zginania belki LG, zapewnionego przez zastosowanie folii PVB przekazującej poziome siły ścinania pomiędzy płytami szkła – z możliwością obliczeń analitycznych przy zastosowaniu komputera. Wcześniej znane muszą być tylko parametry PVB dotyczące jej sprężystości. Prezentacja ma na celu zwrócenie uwagi na względną prostotę różnych algorytmów, zapewniających analityczne relacje między zachowaniem konstrukcji i parametrów projektowych. Takie więc podejście analityczne może służyć również jako narzędzie do projektowania. Ta funkcja jest uznaną za istotną dla szybkiego upowszechniania osiągnięć teoretycznych w praktyce. Produkty dostępne na rynku szkła architektonicznego były analizowane przez model. Szeroka analiza wykazała niezbicie, jakie czynniki wpływają na zachowania konstrukcji architektonicznej LG, i jak przebiegają ich poszczególne oddziaływania. Jednym z rezultatów badań jest wykazanie nieprawidłowości trzech stwierdzeń, które często pojawiają się w literaturze. Konstrukcje architektoniczne LG mogą zachowywać się w sposób podobny do szkła monolitycznego o tej samej grubości nominalnej: zz (1) zarówno pod działaniem krótkotrwałego parcia (np. wiatru) na poziomie i poniżej temperatury pokojowej; zz (2) jak też w ramach długotrwałego obciążenia (np. od śniegu) w temperaturze powyżej 0°C; zz (3) w temperaturze ok. 50°C, nawet w przypadku długotrwałego bocznego parcia, zachowanie LG nie może znacząco przypominać charakteru pracy typowego warstwowego produktu. Paolo Foraboschi University IUAV of Venice Tekst pochodzi z materiałów konferencji GPD w Tampere, Finlandia

Już jest

Konstrukcje pr zeszklone

51


Bariery ochronne ze szkła

Obliczenia zamiast badań?

Wymiarowanie oszklenia wg DIN 18008

Bariery zabezpieczające podlegają obecnie przepisom technicznym Niemieckiego Instytutu Techniki Budowlanej, które ukazały się po raz pierwszy w postaci opublikowanej normy krajowej DIN 18008*). Poniżej opisano zasady, które muszą stosować architekci, projektanci i producenci, w przypadkach obowiązywania normy DIN 18008-4.

Z astosowanie normy DIN 18008-4 dla szklanych barier ochronnych Norma DIN 18008-4 zawiera, między innymi, treści z dokumentu (obecnie nadal obowiązującego) zatytułowanego: Przepisy techniczne dotyczące stosowania szklanych barier ochronnych (TRAV**), opracowanego przez DIBt (Niemiecki Instytut Techniki Budowlanej w Berlinie). Zawartość zgodna jest także z wymaganiami dotyczącymi badań na uderzenie wahadłem wg normy EN 12600 Szkło w budownictwie. Badanie wahadłem. Udarowa metoda badania i klasyfikacja szkła płaskiego. Norma dotyczy budownictwa i ma zastosowanie do szkła i balustrad szklanych w zakresie wymagań dotyczących bezpieczeństwa barier ochronnych. Oprócz badań samej szyby, konieczne jest także uzyskanie atestu potwierdzającego skuteczność elementów mocujących oraz całego systemu (kompletnej balustrady) w zakresie spełniania wymagań normy. Badanie odporności na uderzenie wahadłem może być stosowane do testowania płyt szklanych.

Przepisy techniczne (TRLV, TRAV i TRPV) w niedługim czasie mają zostać zastąpione w serią norm DIN 18008. W większości nowe normy z serii DIN 18006 Szkło w  budownictwie – Zasady projektowania i  wykonania są z  nimi zgodne. W  opisie standardu budynku norma jest zgodna z zasadami i oznaczeniami z Eurokodów, które zostały przyjęte na poziomie nadzoru budowlanego w Niemczech w dniu 1 lipca 2012 r. W  zakresie dokumentacji dla szklanych balustrad ochronnych, norma DIN 18008-4 (projekt z 11-2011 r.) – tak jak przepisy TRAV do tej pory – podaje prostą metodę tabelaryczną i możliwość wykonywania badań uderzeniowych (wahadłem z oponami wg EN 12600). Zamiast wartości naprężeń w  załączniku C przepisów TRAV, norma określa uproszczone metody obliczeń dla zastępczego obciążenia statycznego. Zupełnie nowym elementem jest możliwość udowodnienia zgodności przez zastosowanie dynamicznych symulacji MES (Metoda Elementów Skończonych – Finite Element Metod FEM). Metody oparte na obliczeniach są ograniczone do wybranych typów podparcia i kategorii (rodzaju konstrukcji balustrady) (patrz tab. 2).

Nowością, która pojawia się po raz pierwszy w normie DIN 18008-4 jest możliwość udowodnienia spełnienia wymagań poprzez obliczenia za pomocą programu symulacyjnego. Aby to ułatwić norma określa zależność przyspieszenia i czasu na wykresie odzwierciedlającym ruch wahadła oraz wytrzymałości i czasu na wykresie dla tafli szkła, określając też zakres tolerancji (odchylenia w tym zakresie). Instytut IFT Rosenheim i Uniwersytet Techniczny w Rosenheim obecnie wspólnie przeprowadzają badania i opracowują oprogramowanie, które będzie umożliwiało weryfikację systemów szklanych balustrad. Celem projektu jest określenie wpływu różnych ustawień parametrów i modeli wahadła oraz tafli szklanej na stopień, w  jakim wykres weryfikujący może odzwierciedlać rzeczywistość (rzeczywiste zachowanie się wahadła i tafli szklanej podczas testu uderzeniowego). Niezawodność programu symulacyjnego, odtwarzalność i zrozumiałe zasady symulowanych badań opartych na obliczeniach, to podstawa, aby obliczenia symulacyjne stały się realną alternatywą dla badań.

Wymagania dotyczące dynamicznej symulacji MES Załącznik C.3 projektu normy opisuje nową, całkowicie dynamiczną metodę symulacyjną, która bardzo dokładnie powtarza kolejność odkształceń balustrady szklanej pod

Tabela 1. Status serii norm DIN 18008 Szkło w budownictwie. Zasady projektowania i wykonania

*) **)

Część normy

Zawartość

18008-1

Warunki i zasady ogólne

18008-2

Systemy szklenia podparte liniowo

18008-3

Systemy szklenia mocowane punktowo

18008-4

Dodatkowe wymagania dla szklanych balustrad ochronnych

18008-5

Dodatkowe wymagania dla szklanych elementów z możliwością chodzenia

Data

Status

2010-12

Ostateczna wersja, jeszcze nie przyjęte na poziomie nadzoru budowlanego

2011-10

Projekt

DIN 18008-4: 2011-10 Szkło w budownictwie – Zasady projektowania i wykonywania – Część 4: Dodatkowe wymagania dla szklanych balustrad chroniących przed upadkiem  TRAV: Zasady techniczne dotyczące zastosowania przeszkleń zabezpieczających przed wypadnięciem (TRAV – Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen)  • • TRLV: Zasady techniczne dotyczące zastosowania przeszkleń mocowanych liniowo (TRLV – Technische Regeln für Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen) • TRPV: Zasady techniczne dotyczące zastosowania przeszkleń mocowanych punktowo (TRPV – Technische Regeln für die Bemessung und Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen)

52

w yda n ie s p e c j al n e


Bariery ochronne ze szkła. Obliczenia zamiast badań?

Tabela 2. Przegląd opcji zapewnienia dowodów zgodności według DIN 18008-4 18008-4/…

Podparcie

Kategoria

Badania komponentów

Aneks A

wszystkie

A, B, C

Aneks B.1

liniowe

A, C

Tabelaryczna metoda

Aneks B.2

punktowe

A, C

Aneks B.3

liniowe

B

Obliczenia – uproszczona metoda

Aneks C.2

liniowe (4-stronne, 2-stronne z ograniczeniami)

2-stronne: tylko kat. C

Obliczenia – symulacja MES

Aneks C.3

liniowe (2-, 3-, 4-stronne)

2-stronne: tylko kat. C

wpływem uderzenia, w odstępach czasu 1 ms (typowo) lub mniejszym. Wynikiem jest chronologiczna prezentacja procesu oddziaływania, zwykle o zakresie czasowym od 40 do 120 ms. Dlatego też ta zaawansowana aplikacja komputerowa, wymaga nie tylko bardzo potężnego oprogramowania MES, ale także, w równym stopniu, odpowiednio przeszkolonego inżyniera specjalisty. Jako element systemu zapewnienia bezpieczeństwa, norma DIN 18008-4 wymaga weryfikacji modelu obliczeniowego. Aby to ułatwić, norma zawiera wyniki trzech przykładowych obliczeń (uderzenie w twardą ścianę, uderzenie w szklaną taflę podpartą na 4 krawędziach, uderzenie w szklaną taflę podpartą na 2 krawędziach), do których indywidualnie przygotowany model symulacyjny musi być zgodny w określonym zakresie tolerancji. Przykładowo rys. C. 6 z projektu normy DIN 18008-4 (patrz rys. 1 w niniejszym artykule), przedstawia wyniki naprężeń dla uderzenia w taflę szklaną podpartą na dwóch krawędziach. Jednakże, w  niektórych obszarach, które są faktycznie nieistotne z  punktu widzenia projektowania konstrukcji, zakres tolerancji jest tak wąski (czyli dopuszczalne odchyłki tak małe), że będzie trudno, jeśli nie niemożliwie, aby stosować go w praktyce. Należy mieć nadzieję, że wymogi określone w ostatecznej wersji normy będą bardziej realistyczne niż obecnym projekcie.

Zastosowanie Połączenie testów i symulacji W  celu sprawdzenia oprogramowania symulacyjnego i umożliwienia wydania atestu zatwierdzającego jako zamiennik badania fizycznego, wyniki z obliczeń komputerowych muszą być zweryfikowane z wynikami rzeczywistych badań. Projekt koncepcyjny programu jest obecnie badany w IFT Rosenheim. Oprócz rzeczywistych badań, notyfikowane instytuty będą mogły także oferować weryfikację programów symulacyjnych, dla zapewnienia wysokiego bezpieczeństwa i odpowiedniego opisu pomiarów – czyli w celu zweryfikowania wiarygodności aplikacji komputerowej. Producenci oprogramowania mogą skorzystać z  tej możliwości, rozbudowując swoje produkty (programy komputerowe) zgodnie z obowiązującymi normami. Możliwość taka pozwoli producentom elementów konstrukcji przeszklonych – zachowując efektywność kosztową – rozszerzyć gamę oferowanych produktów o zaawansowane technologicznie wyroby i szybkie uzyskanie atestów dopuszczających do stosowania w budownictwie, które mogą mieć formę obliczeń opartych na programach symulacyjnych. Dla dalszego

Główne naprężenia rozciągające [N mm2]

Metoda

Wysokość spadku 450 mm (lub Spadek z wysokości) Wysokość spadku 200 mm (lub Spadek z wysokości)

Czas (t) [ms] Rys. 1 (Rys. C6 z DIN 18008-4) Wyniki naprężeń w badaniu odporności na uderzenie wahadłem panelu szklanego podpartego na dwóch krawędziach. Wykres głównych naprężeń rozciągających w zależności od czasu w środku panelu podpartego z dwóch stron, o rozmiarach 700x1000 mm, grubość szkła 8 mm, odległość między punktami podparcia 1000 mm (reprodukowane za zgodą Deutsches Institut für Normung eV. Stosowane powinny być tylko wyniki z najnowszej normy DIN. Są one dostępne w Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin).

rozwoju symulacji obliczeniowych, jako alternatywy dla badań rzeczywistych, jest potrzebna debata, w której powinny wziąć udział wszystkie strony, których ona dotyczy. Programy symulacyjne muszą spełniać te same warunki ramowe, jak dotychczas wyniki badań w zakresie uzyskiwania atestów dopuszczających do stosowania w budownictwie, żeby mogły być użyteczne,. Podobnie notyfikowane instytuty badawcze muszą spełniać te same kryteria dla powtarzalności wyników, jak przypadku urządzenia badawczego, które było używane do tej pory. W tym celu w IFT Rosenheim jest obecnie opracowywana metodyka weryfikacji programów symulacyjnych, z uwzględnieniem różnych rzeczywistych parametrów i kryteriów (rodzajów konstrukcji balustrad szklanych). Weryfikacja obliczeń programu symulacyjnego i ich kontroli z wykorzystaniem prawdziwych testów jest obecnie wykonywana, szczególnie do symulacji badania odporności na uderzenie wahadłem wg DIN 18008-4 oraz na podstawie rzeczywistych badań zgodnie z normą EN 12600.

Podwójna ekspertyza IFT Rosenheim W przyszłości IFT Rosenheim będzie w stanie nie tylko wykonywać badania rzeczywiste, ale również spraw-

Konstrukcje pr zeszklone

dzać oprogramowania symulacyjne na podstawie rzeczywistych badań. W wyniku tego firmy będą mogły używać programów symulacyjnych, do opracowywania nowych produktów w sposób bardziej ekonomiczny, szybki i zapewniający wyższą jakość. Wyniki uzyskane przy użyciu zweryfikowanych programów symulacyjnych mogą być, w sposób powtarzalny, potwierdzone za pomocą prawdziwych badań. Weryfikacja oprogramowania symulacyjnego przez IFT Rosenheim zapewnia korzyści finansowe, ponieważ nie jest konieczne przygotowywanie próbek do badań, a  uzyskanie atestu jest znacznie szybsze. Poprzez te czynności weryfikacyjne instytuty badawcze mogą przyczynić się do usprawnienia procesów produkcyjnych w firmach, przy jednoczesnej poprawie jakości, bezpieczeństwa i trwałości – kwestii ważnych dla użytkownika końcowego. prof. dr inż. Benno Eierle inż. Harald Krewinkel Artykuł jest zapisem wykładu wygłoszonego na International Rosenheim Window & Facade Conference 2012.

53


Raport na temat balustrad ze szkła 

Część 1

Balustrady całoszklane to duże płaszczyzny ze szkła, które pełni w nich również rolę konstrukcyjną – przenosi obciążenia. Dzięki temu okucia metalowe i mocowania mogą mieć minimalne gabaryty i być prawie niewidoczne. Takie konstrukcje szklane są stosowane aby maksymalizować postrzeganie przestrzeni, wykorzystywać dopływ naturalnego światła i zachować kontakt z otoczeniem, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo na klatkach schodowych, balkonach, tarasach i basenach. Systemy efektownych balustrad stają się trwałym elementem architektonicznym, który podnosi komfort mieszkańców i zwiększa wartość rezydencji mieszkalnej czy budynku użyteczności publicznej. Kontakt z firmami oferującymi balustrady systemowe najlepiej rozpocząć już w fazie projektowania, aby jak najlepiej wkomponować elementy systemowe balustrad w układ i funkcję budynku i zaspokoić w pełni potrzeby użytkowników. Najlepsze mocowania do balustrad całoszklanych Mocowania szkła dzielą się na dwie podstawowe kategorie – punktowe i liniowe. Oba te systemy są bezpieczne i sprawdzone, jednakże specyfika każdego z nich jest odrobinę inna. Punktowe mocowania wykorzystywane są głównie przy mocowaniu balustrady szklanej do czoła stropu (choć są też adaptery służące do mocowania szklanych balustrad na stropie), a profil liniowy jest równie popularny w mocowaniach balustrady na stropie (montaż górny) jak też do czoła stropu (montaż boczny). Ponadto, system liniowy zwykle nie wymaga otworów w szkle, co jest podstawą działania systemu okuć punktowych. W rozwiązaniach klasycznych balustrad całoszklanych systemy mocowań – zarówno liniowe jak też punktowe – „skumulowane są” w dolnej części tafli szkła. Wówczas panel szklany pracuje jak wspornik, z obciążeniem równomiernie rozłożonym (parcie wiatru) oraz obciążeniem liniowym wzdłuż górnej krawędzi (parcie tłumu skumulowane na górnej poręczy). W przypadku takich rozwiązań: zz mocowań liniowych – w kształtownikach stalowych lub aluminiowych – otrzymujemy balustrady szklane strukturalne (structural), zz mocowań punktowych – adaptery do mocowania szkła lub proste łączniki do mocowania szkła – otrzymujemy balustrady szklane bezramowe (frameless).

Decydująca jest efektywność. Dostępne od niedawna systemy stanowią rewolucję w balustradach całoszklanych – dają znaczące obniżenie kosztów oraz stopnia trudności montażu co sprawiło, że balustrady całoszklane stały się atrakcyjne i dostępne dla wielu grup inwestorów (GLASSLINE).

Niekiedy do rozwiązań całoszklanych zaliczane są też systemy mocowań z zastosowaniem słupków metalowych – ze szkłem mocowanym punktowo w czterech miejscach przy narożach szkła (semi-frameless) lub ze szkłem mocowanym liniowo wzdłuż dwóch bocznych krawędzi (semi-structural).

Klasyczne balustrady szklane chronią przed upadkiem z wysokości, ze schodów lub ze stropu (balkonu), ale podobną konstrukcję mają również barierki szklane otaczające baseny kąpielowe czy wydzielające przestrzeń na tarasach – chronią one przed wiatrem (wind barrier) i ewentualnie przed wpadnięciem do wody w basenie (pool fencing).

54

Systemy liniowego mocowania szkła określane też jako systemy klinowania szkła można ogólnie podzielić na: zz mokre, zz suche.

w yda n ie s p e c j al n e


Raport na temat balustrad ze szkła. Część 1

GlassWedge® suchy system szklenia • nowa metoda szybkiego i łatwego montowania szkła w profil bazowy • oszczędza ponad 50% nakładu pracy w porównaniu do „mokrej” metody montażu z użuciem zaprawy • CRL oferuje wszystkie komponenty potrzebne w tej metodzie montażu

Przygotowanie

„Mokry” system szklenia • wypróbowany i sprawdzony sposób utwierdzenia płyt szklanych w profilu bazowym • wykorzystuje nowy zestaw do tłoczenia zaprawy by uzyskać mocne wiązanie • CRL oferuje kompletny zestaw narzędzi i akcesoriów do prac prowadzonych tą metodą

Montaż

Gotowe

Plastikowy izolator klinowy i kliny aluminiowe trwale i mocno mocują panele szklane w profilu bazowym

Zestaw do instalacji na mokro

Elementy oddzielające, Zaprawa montażowa z systemem docentrujące i uszczelniające starczania i mieszania komponentów

Systemy liniowego mocowania szkła, określane też jako systemy klinowania szkła, można ogólnie podzielić na mokre (z prawej) i suche (fot. CRLAURENCEL)

Konstrukcje klejone „na mokro” W niektórych krajach popularny jest tzw. mokry system mocowania szklanej balustrady, określany często jako tradycyjny lub jako konstrukcja klejona. W systemie tym stosowane jest zwykle szkło hartowane grubości 10, 12 lub 15 mm, ale w niektórych zastosowaniach (szczególnie w balustradach szklanych zabezpieczających przed upadkiem z dużej wysokości) wymagane jest zastosowanie szkła laminowanego z tafli hartowanych. Szkło jest wstawione pionowo w bruzdę wykonaną w betonie konstrukcyjnym lub w stalowy (ew. aluminiowy) kształtownik, określany jako kanał do szklenia (glazing channel) lub profil nośny balustrady. Kanał taki może być zatopiony w konstrukcji betonowej lub przystosowany do montażu „na wierzchu” konstrukcji (montaż górny) – na posadzce – lub „do czoła” (montaż boczny) płyty stropowej, bocznej płaszczyzny stopni na schodach itp. Konstrukcje, na których stawia się balustrady najczęściej wykonane są z betonu zbrojonego, ale systemy mocowania są też przystosowane do montażu na stropach (podestach ) o konstrukcji stalowej czy drewnianej o odpowiedniej trwałości i wytrzymałości. Panele szklane usytuowane są w przekładkach stabilizujących z neoprenu, a fugi są zalewane klejem dwuskładnikowym lub specjalną jednoskładnikową zaprawą, nie wykazującą skurczu podczas wiązania (niektórzy producenci oferują zaprawę nieco zwiększająca swoją objętość by dokładnie wypełnić całą przestrzeń między szkłem a ściankami kanału (kształtownika). Fuga z zaprawy może być chroniona od góry lub dekoracyjnie wykończona uszczelką silikonową bądź z EPDM. Kanał musi być tak zaprojektowany, by wytrzymać wszelkie siły zginające i ścinające, którymi obciążona jest balustrada. W niektórych systemach

zamiast dolnej przekładki wlewa się w czasie montażu na dno kanału trochę kleju (zaprawy) i wypełnia się przy tym do pewnej określonej wysokości wewnętrzną przestrzeń profilu, a bezpośrednio zaś po tym następuje wciśnięcie panelu szklanego. Obecność kleju lub zaprawy jako wypełniacza eliminuje możliwość kontaktu szkła z metalem. Warstwę kleju (zaprawy) należy nałożyć w taki sposób, by w miarę możliwości zapobiec tworzeniu się pęcherzy powietrza pomiędzy tą warstwą i powierzchnią podłoża. Wypływający nadmiar kleju (zaprawy) należy bezzwłocznie usunąć. Należy również zadbać o to, by w całej strefie mocowania szkła było ono podparte w sposób stabilny i dokładny – szczególnie w momencie zalewania klejem (zaprawą) – oraz o to, by na placu budowy zapewnić warunki pracy identyczne z warunkami warsztatowymi. Wymagania stawiane brygadzie montażowej i związane nie tylko z mieszaniem i nakładaniem kleju w warunkach placu budowy, lecz również z czasem trwania i dokładnością wykonania całego procesu, są wysokie. Więc nawet jeśli komponenty do montażu mogą być

mniej kosztowne, to ze względu na dużą pracochłonność koszty całościowe montażu mogą być znaczne. Warto także pamiętać, że w wypadku konstrukcji klejonej wymiana szyb, względnie jakiekolwiek naprawy czy remonty, są bardzo utrudnione, a często wręcz niemożliwe bez większych nakładów na rozbiórkowe prace budowlane.

Konstrukcje modułowe – montaż prefabrykowany „na sucho” System odpowiednich klinów w tzw. suchym mocowaniu liniowym – określanym również jako konstrukcja modułowa, zapewnia bardzo ekonomiczne rozwiązanie z uwagi na: zz modułową ideę systemu i możliwość różnorodnego ustawienia konstrukcji (montaż boczny lub górny i ich różne odmiany), co zwiększa skuteczność procesu instalacji; obecnie na rynku dostępnych jest wiele opatentowanych systemów mocowań składających się ze skatalogowanych, gotowych, prefabry-

(rys. PUREVISTA POSIGLAZE)

Konstrukcje pr zeszklone

55


Tadeusz Michałowski

kowanych elementów, dobieranych odpowiednio do wybranego sposobu montażu; zz szybki i łatwy montaż w oparciu o prefabrykowane i pasujące do siebie elementy; proces montażu może być w pełni zautomatyzowany i przebiega w optymalnych warunkach, więc pozwala na uzyskanie wyrobów odznaczających się bardzo wysoką niezawodnością i bezpieczeństwem użytkowania (np. system Easy Glass firmy Q-RAILING wymaga tylko 2-3 godz. na zainstalowanie 1 m balustrady); zz elastyczne możliwości wyrównywania pozycji tafli szklanych w pionie i poziomie; wykorzystywane w tej metodzie gotowe elementy budowlane (tafle szklane, uszczelki, kliny itp.) umieszcza się w profilu bądź konstrukcji mocującej, a następnie dokładnie ustawia i reguluje ich położenie, by ich montaż i wcześniejsze skręcenie profilu bazowego do konstrukcji lub ewentualnie dodatkowych konsoli wsporczych nie wywoływało żadnych naprężeń montażowych (w niektórych systemach dopuszczalne jest też spawanie profili bazowych do konstrukcji). Oferenci różnych konstrukcji mocujących uwzględniają częstokroć różne możliwe przypadki ich zabudowy i dysponują obszerną bazą danych, które mogą udostępnić osobom zaintereso-

Zasada instalacji szkła w systemie klinowania szkła „na sucho” jest prosta : – zamocuj profil nośny na elementach podkonstrukcji przykręcając go śrubami bądź spawając, – w profilu nośnym umieść uszczelkę systemową – otaczającą taflę szklaną od dołu i z boków, – wprowadź od góry szyby, a następnie osadź je na miejscu za pomocą klinów – z EPDM i aluminium, – wymiary tafli szklanych nie zależą od długości profilu nośnego i mogą (w pewnych granicach) wykraczać poza połączenia profili, – dla początkujących systemodawca oferuje film pokazujący reguły prawidłowego montażu (fot.: GLASSLINE)

Podstawowym elementem BALARDO jest profil nośny z jego systemem mocowania zaciskowego wykonany ze stali ocynkowanej. Tafle szklane umieszczane są w specjalnie zaprojektowanych uszczelkach systemowych, a następnie zabezpieczane za pomocą klinów – ząbkowanych lub gładkich (z EPDM i aluminium). System może być stosowany przyróżnorodnych konstrukcjach podłóg do wysokości 180 mm, a profil nośny może być przyspawany lub przykręcony do elementu mocującego co zapewnia stabilność balustrady. System oferuje doskonałe połączenia konstrukcyjne dostosowane do niemalże każdych warunków budowlanych: – mocowanie do stropu od góry (montaż na posadzce) – z kątownikiem lub teownikiem wsporczym (tzw. konsola) – mocowanie z boku do czoła stropu (montaż boczny) – niezależne od jego konstrukcji, zlicowane z jego powierzchnią (dostosowane do różnych typów wykładzin posadzkowych łącznie z tzw. podłogą podniesioną) oraz możliwość mocowania do czoła stropu z odstępem aż do 90 mm (miejsce na rynnę odwadniającą w przypadku montażu na tarasie zewnętrznym). System przekonuje do siebie dzięki zdolności sprostania każdym potrzebom inwestora i niezliczonym możliwościom zastosowań; w konstrukcjach poziomych lub schodach, wewnątrz lub na zewnątrz budynków oraz w publicznych i prywatnych projektach budowlanych (fot.: GLASSLINE)

56

w yda n ie s p e c j al n e


Raport na temat balustrad ze szkła. Część 1

wanym wykorzystaniem takich elementów w praktyce. Pozwala to na uniknięcie prób „wyważania otwartych drzwi” i poszukiwania za każdym razem od nowa określonych rozwiązań, które już istnieją. Korzystanie ze wspomnianych danych pozwala również na redukcję do niezbędnego minimum czasu wykonania prac montażowych. Dla oferowanych na rynku i sprawdzonych w praktyce układów znany jest cały szereg parametrów statycznych i wyników badań. Owe empiryczne dane opracowane dla setek przebadanych przeszkleń stanowią dobrą „podbudowę” niezawodności i bezpieczeństwa konstrukcji oraz zastosowanych w niej elementów. zz w systemach modułowych konstrukcje składające się z wielu elementów szklanych, metalowych i z tworzyw sztucznych lub gumy tworzą spójne, gotowe do montażu podzespoły, które można dostarczać na plac budowy szybko i bez trudności nawet w niewielkich ilościach. Producent systemu od inwestora (zamawiającego) oczekuje jedynie opracowania przedmiaru robót, względnie odpowiedniego szkicu. Montaż oparty o wytworzone i przetestowane elementy może być również wykonywany przez szklarzy i innych rzemieślników zajmujących się obróbką i przetwórstwem szkła – pod warunkiem, że będą oni przestrzegać wskazówek i zaleceń wydanych przez

Przez polskie firmy oferowane są najczęściej profile systemowe do samonośnych balustrad, które mogą być stosowane w obiektach gdzie wymagane obciążenie balustrady w linii poziomej wynosi do 1,0 kN (takimi obiektami są np. pomieszczenia biurowe) lub do 1,5 kN (takimi obiektami są np. sklepy i galerie handlowe). W tych przypadkach grubość zastosowanego szkła musi wynosić co najmniej 8.8.4. Powierzchnia profilu nie wymaga malowania oraz obłożenia blachą. Ilość klinów oraz dystansów dobierana jest odpowiednio do długości zastosowanego szkła. Parametry klinów dobierane są indywidualnie do grubości szkła także z uwzględnieniem ich rozmieszczenia. Jako wykończenie od góry zastosowano uszczelkę zabezpieczającą przed zabrudzeniami oraz napływem wody. System posiada także zaślepki końcowe profili oraz narożniki (fot.: ESKAT).

wytwórcę bądź licencjodawcę. Dzięki takiemu rozwiązaniu prace związane z montażem i zabudową konstrukcji całoszklanych przestały już być pracami, które – jak to dotąd powszechnie praktykowano – mogły być wykonywane wyłącznie przez firmy

System PanelGrip firmy WAGNER zawiera unikalny mechanizm blokujący, wykorzystujący wysokiej wytrzymałości aluminium i przekładkę izolującą z PVC, w połączeniu ze specjalnie zaprojektowanym profilem mocującym (tzw. but) z odlewu z aluminium. Do montowania balustrady całoszklanej z hartowanego lub laminowanego szkła o odpowiedniej wielkości, PanelGrip umożliwia instalatorowi wykonywać strukturalne balustrady ze szkła ze znamiennym zmniejszeniem kosztów pracy i transportu w stosunku do standardowych mokrych systemów montażu. But PanelGrip jest prawie 30% lżejszy od standardowego, ale spełnia wszelkie wymagania obciążenia przewidziane dla strukturalnych balustrad ze szkła – zapewnione jest bardziej równomierne rozłożenie nacisków od obciążeń (fot.: WAGNER).

Konstrukcje pr zeszklone

Balustrady szklane można stosować na schodach, balkonach, podestach czy antresolach półpiętra lub na przystanku. Zaciski do szkła (adaptery) i łączniki mocowań punktowych są delikatniejsze i mniej „rzucają się w oczy”, więc są częściej stosowane w schodach wspornikowych i podestach niż podpory słupkowe, a coraz bardziej powszechna dostępność dobrej jakości szkła giętego umożliwia wykorzystanie balustrad szklanych w schodach spiralnych. (rys. EUROGLASS)

57


Tadeusz Michałowski

Balustrada szklana strukturalna Prefabrykowany kształtownik lub bruzda poręcz pusta przerwa lub uszczelka silikonowa 10 mm min. szkło hartowane uszczelka górna ciągła zaprawa max. 10 mm 90 mm min. głębokość 60 mm

blok stabilizujący 100 mm długi

10-20 mm 25 mm 55 mm

METROGLASSTECH

wysokość wg katalogu lub projektu

minimalny odstęp od bruzdy do krawędzi stropu betonowego

VIRIDIAN

10 mm Glass - 100 mm, 12 mm Glass - 120 mm, 15 mm Glass - 150 mm

Kształtownik aluminiowy wtopiony w posadzkę należy do mocowań najczystszych w formie architektonicznej i w efekcie nadaje najbardziej stylowy wygląd balustradzie. Kształtownik jest wkładany na budowie bezpośrednio do płyty betonowej – wierzch kanału pokrywa się z wierzchem podkładu betonowego. Po ułożeniu na nim płytek ceramicznych dochodzących do płaszczyzny balustrady szklanej (ze szczeliną wypełnioną uszczelką silikonową), które zakrywają wszystkie elementy konstrukcyjne, wygląda jakby szkło wychodziło bezpośrednio z posadzki. Gdy taras jest włożony płytkami ceramicznymi, należy pamiętać o wykonaniu odpowiednich spadków w wykładzinie ceramicznej dla odprowadzenia wody opadowej.

EUROGLASS

DU PONT

EUROGLASS

Aby stworzyć nowoczesny architektonicznie wygląd budynku, wykorzystanie szkła w balustradach staje się niezbędne. Przy użyciu systemu mocowań punktowych lub systemu wspornikowego z konsolami, które umożliwiają odpowiednie wykorzystanie właściwości szkła, łatwo jest stworzyć balustrady transparentne, pokazujące przejrzystą komunikację i odświeżony wygląd budynku. Specjalistyczne firmy mogą zaprojektować, wyprodukować i zainstalować najbardziej skomplikowane balustrady szklane o wymyślnych kształtach i mocowaniach. Konsole, zwane też adapterami do szkła lub podwójnymi łącznikami do mocowania punktowego, pozwalają zarówno na górny jak i boczny montaż do konstrukcji stropu, stopni schodowych itp. System mocowania w bruzdach wykonanych w betonie konstrukcyjnym za pomocą zaprawy, mocno i trwale utwierdzającej szkło bezpośrednio w płycie stropowej, daje elegancki wygląd oraz obniża koszty.

METROGASSTECH

RAILINGLONDON

Oferowany jest szeroki wachlarz możliwości wykonania balustrad szklanych, odpowiedni do osobistego stylu i upodobań każdego inwestora. Różnorodne wzornictwo (powłoki galwaniczne i proszkowe w różnych kolorach, kilka stopni połysku, proste lub wymyślne kształty) elementów mocujących i poręczy umożliwia łatwe połączenie stylistyczne z istniejącą strukturą, czy obróbkami blacharskimi i rynnami, o ile inwestor zdecyduje się na montaż balustrady szklanej dopiero na etapie użytkowanego budynku.

58

specjalizujące się w montażu konstrukcji stalowych. – brak otworów w tafli szklanej (i dodatkowej obróbki szkła) to krótszy czas produkcji paneli szklanych i ułatwione projektowanie; możliwość wymiany szyb „od góry”, bez konieczności demontażu całej konstrukcji – skraca też czas napraw lub wymiany paneli szklanych w razie ewentualnego uszkodzenia lub zbicia szyby. zz szerokie możliwości łączenia z innymi systemami tej samej firmy i dodatkowymi elementami wykańczającymi dopasowanymi do konkretnych warunków zabudowy.

w yda n ie s p e c j al n e

Tadeusz Michałowski


Raport na temat balustrad ze szkła 

Część 2

Balustrady całoszklane to duże płaszczyzny ze szkła, które pełni w nich również rolę konstrukcyjną – przenosi obciążenia. Dzięki temu okucia metalowe i mocowania mogą mieć minimalne gabaryty i być prawie niewidoczne. Takie konstrukcje szklane są stosowane aby maksymalizować postrzeganie przestrzeni, wykorzystywać dopływ naturalnego światła i zachować kontakt z otoczeniem, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo na klatkach schodowych, balkonach, tarasach i basenach. Systemy efektownych balustrad stają się trwałym elementem architektonicznym, który podnosi komfort mieszkańców i zwiększa wartość rezydencji mieszkalnej czy budynku użyteczności publicznej. Kontakt z firmami oferującymi balustrady systemowe najlepiej rozpocząć już w fazie projektowania, aby jak najlepiej wkomponować elementy systemowe balustrad w układ i funkcję budynku i zaspokoić w pełni potrzeby użytkowników.

Konstrukcje mocowane punktowo Oparte są o skatalogowane i gotowe elementy, ale nie tworzą tak spójnego systemu, jak systemy modułowe i wymagają każdorazowo zaprojektowania i adaptacji do określonych warunków zabudowy. W obliczeniach można wspierać się informacjami zawartymi w austriackiej normie ÖNORM B 3716, Część 3, czy niemieckimi zaleceniami technicznymi TRAV. Należy przestrzegać również wymagań dotyczących rozmieszczenia otworów w szkle hartowanym, zawartych w normie PN-EN 12150-2:2006 Szkło w budownictwie. Termicznie hartowane bezpieczne szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe. Część 2: Ocena zgodności wyrobu z normą. Rodzaje mocowań punktowych – adaptery do szkła (rotule, zaciski) zz do montażu bocznego: – prostokątne – śruby łączące profil bazowy z dociskowym przechodzą w przerwie między sąsiednimi panelami szklanymi (nie potrzebne jest wiercenie szkła), stal nierdzewna szlifowana (montaż boczny), system regulacji, przekładki gumo-

Q-RAILING

we (lub z przezroczystego tworzywa) do wszystkich typów zacisków do szkła; – podwójne, tzw. „telefoniczne” – śruby łączące profil bazowy z  dociskowym przechodzą przez otwory w panelach szklanych, kąt montażu regulowany za pomocą małej, zintegrowanej poziomicy w adapterze; – pojedyncze łączniki do mocowania punktowego (tzw. rotule), z możliwością regulacji, aby zniwe-

METROGLASSTECH

lować ew. nierówności ściany, stosowane również do montażu tzw. balkonu francuskiego (porte fenetre lub Juliette balcony) – do montażu podłogowego (podłogowe zaciski do szkła) – w kształcie prostopadłościennym lub wyoblone, z przekładkami dystansowymi z tworzywa i elementami maskującymi system mocowania do podłogi, przeznaczone do montażu płaskich paneli szklanych lub giętych z niewielką krzywizną; w  nowych wersjach pozycja montażu może być regulowana za pomocą małej, zintegrowanej poziomicy w adapterze.

Od czego zależy jakość okuć do szkła?

Q-RAILING

MINUSCO COLCOM

Konstrukcje pr zeszklone

Duży wpływ na jakość okuć ma rodzaj materiału, z jakiego są one wykonane. Ponieważ stal nierdzewna występuje w wielu odmianach, które różnią się między sobą składem chemicznym i  odpornością korozyjną, to inne gatunki tej stali stosowane są w pomieszczeniach, inne na zewnątrz budynku, gdzie narażone są na wpływ warunków

59


Tadeusz Michałowski

Rozwiązania systemowe zapewniają pełną ochronę i bezpieczeństwo dzięki przeprowadzonym badaniom (potwierdzonych certyfikatami) i krajowym aprobatom technicznym. Posiadanie takich dokumentów zwalania z posiadania jednorazowych „dopuszczeń” do zastosowania w konkretnym obiekcie, wydawanych zwykle na wniosek architekta. Firma wykonawcza (lub lokalny dystrybutor) nie musi tracić czasu i środków na badania lub wypełnianie wymogów prawno-budowlanych, co bardzo skraca czas realizacji projektu. Rozwiązania systemowe mocowań balustrad szklanych są przebadane w akredytowanym laboratorium badawczym na odporność na obciążenia dynamiczne, przy zastosowaniu kompleksowych serii doświadczalnych dla zapewnienia trwałości użytkowania (bada się zarówno mocujący profil podstawowy, jak też podkonstrukcje i mocowania wykorzystywane w najczęstszych sposobach montażu – górnym i bocznym). Systemy mocowań są też przeliczone statycznie. Potwierdzone wyniki obliczeń uwzględniają wszystkie elementy systemu, zastosowania i rodzaje obciążeń zgodnie z obowiązującymi normami i przepisami technicznymi. Niektóre systemy zostały też poddane badaniu w  niezależnym instytucie na odporność na uderzenie piłką, zgodnie z  normą DIN 18032 Część 3 i  mogą być stosowane bez ograniczeń m.in. w  halach sportowych czy szkołach (fot. GLASSLINE)

atmosferycznych, a jeszcze inne w  obiektach nad morzem, czy w miejscach z dużymi zanieczyszczeniami w atmosferze. Warto zwrócić uwagę także na model mocowań, tak z powodów czysto estetycznych, jak i praktycznych. Niektórzy producenci oferują „główki” łączników mocowania punktowego balustrad szklanych w kształcie prostokąta, kwadratu lub sześciokąta, co daje dodatkowe możliwości dekoratorskie (tańsze, tzw. „ekonomiczne” wersje mają widoczne elementy łączące, w eleganckich nakładki dekoracyjne maskują elementy złączne).

60

Są też oferowane główki w kształcie stożkowym, schowane w  odpowiednio rozwierconych otworach w tafli szklanej. Zatopione w szkło zachowują jednolitą płaszczyznę szklanej balustrady.

Poręcze W balustradach całoszklanych mamy do czynienia z dwoma rodzajami poręczy:

Balustrady samonośne systemu ES-GLASS-SYSTEM-1000 przeznaczone są do montażu profilu do boku balkonów lub tarasów. Profil składa się z dwóch części wykonanych z  aluminium. Konstrukcja wymaga zastosowania śrub montażowych do zamocowania profilu dociskowego, tworząc razem ze szkłem stabilną konstrukcję. Profil może być montowany od góry bezpośrednio do podstawy balkonu przy pomocy adaptera ES-GLASS-SYSTEM1000-ADAPTER, który łączy profil przyścienny z  dwóch stron. Profil przystosowany jest do szkła 8.8.4, 10.10.4 lub 12.12.4. Profil balustrady może być zastosowany w  obiektach, gdzie wymagane obciążenie balustrady w  linii poziomej wynosi do 2kN. Takimi obiektami są np. stadiony. Tu grubość szkła musi wynosić min. 10.10.4. Jako element wykończeniowy powierzchnia profilu może być pomalowana dowolnym kolorem z palety RAL lub obłożona blachą ze stali nierdzewnej grubości 1,5 mm. Ilość śrub montażowych dobierana jest indywidualnie do wymaganego obciążenia balustrady, liczby tafli w ciągu, ilości załamań oraz podpór końcowych i pośrednich. Standardowo wykonuje się trzy mocowania na 1 taflę szkła. Profil balustrady samonośnej może być zastosowany w  miejscach trudno dostępnych, które wymagają zastosowania dodatkowego adaptera, np. blachy pośredniej. Bardzo często występują miejsca charakteryzujące się miękkim podłożem, do którego nie jest możliwe przymocowanie profilu bezpośrednio do podstawy schodów lub podestu. W tym celu stosuje się specjalne adaptery, które umożliwiają obejście tego typu miejsc z uwzględnieniem obciążalności balustrady zgodnie z normami (fot. ESKAT).

zz nakładana od góry – na górną krawędź panelu szklanego balustrady, mająca głównie zadanie konstrukcyjne i wymagana przez przepisy niektórych krajów, np. Niemcy. Powinna chronić górną krawędź szkła przed uszkodzeniami oraz zapewnić bezpieczeństwo osobom korzystającym z przestrzeni chronionej balustradą, gdyż „podtrzymuje” nawet uszkodzony panel szklany poprzez rozkładanie obciążenia na nieuszkodzone panele sąsiednie. zz mocowana z  boku – do bocznej płaszczyzny panelu szklanego, w  sytuacjach, gdy górna poręcz by-

w yda n ie s p e c j al n e


Raport na temat balustrad ze szkła. Część 2

PUREVISTA

PUREVISTA

PROGLASS

GLASSLINE

Systemodawca może dostarczyć wszystkie konieczne elementy konstrukcyjne balustrady: yy szyby, yy pochwyty konstrukcyjne nakładane na tafle szklane od góry (np. z aluminium – po anodowaniu dające efekt stali nierdzewnej – lub nieanodowane; ze stali nierdzewnej polerowanej, szczotkowanej; albo drewniane – dąb, buk; yy poręcze dodatkowe – mocowane punktowo poprzez wykorzystanie łączników przechodzące przez otwory w taflach szklanych lub w miejscach styku dwóch tafli szkła, bez konieczności wiercenia otworu w szkle; yy profile pochwytów skręcane (nie spawane), niekiedy z zastosowaniem dodatkowych łączników systemowych kątowych, ruchomych z nastawianym kątem o różnych kształtach i rozmiarach), yy elementy mocujące oraz elementy maskujące obróbki zewnętrzne i wewnętrzne (klipsowe lub wciskane), ze stali nierdzewnej lub aluminium. Niektóre z tych elementów, np. szyby, można kupić również od lokalnego dostawcy.

CRLAURENCE WIPERGLASS

RAILING LONDON

Balustrady ze szkła konstrukcyjnego są powszechnie stosowane. Popularne są łączniki do szkła oraz pochwyty wykonane z pełnego materiału ze stali nierdzewnej. Dostępne są różne grubości rotul (również wykonywane na indywidualne zamówienie) oraz indywidualne odległości, odsunięcie szkła od ściany. Standardowe średnice rotul to 45, 50, 71 mm. Standardowe odsunięcie od ściany: 15 mm. Tafle szklane mogą mieć jedno z kilku możliwych wykończeń krawędzi, np.: półokrągłe lub fazowane z zatępionymi brzegami.

Konstrukcje pr zeszklone

W celu stężenia balustrady i  usztywnienia całej konstrukcji, na górną krawędź balustrady można nałożyć pochwyt o  przekroju elipsy, kwadratu, prostokąta lub okręgu, wykonany ze stali nierdzewnej, aluminium, lub też różnych gatunków drewna. Innowacyjnym rozwiązaniem jest zastosowanie giętego ceownika wraz z uszczelką systemową.

61


Tadeusz Michałowski

EUROGLASS Niekiedy balustrady szklane nie tylko chronią przed upadkiem z wysokości, ale stanowią część systemu odgradzającego kompleks basenowy czy nawet kawiarniany. Mogą być wówczas wyposażone w drzwi całoszklane z zawiasami i zamkami dobranymi do stylistyki elementów mocujących elementy szklane w balustradzie.

WAGNER Podświetlenie krawędziowe szkła diodami LED RAILING LONDON Poręcze z podświetleniem

łaby umiejscowiona zbyt wysoko (1,10-1,20 m nad powierzchnią posadzki, co wynika z przepisów krajowych dotyczących wymaganej wysokości balustrady). Stosowana jest również tzw. balustrada podręczna, mocowana do bocznej płaszczyzny szkła za pomocą łączników przechodzących przez otwory w  szkle (system mocowań punktowych);

ek SSA: Ośrod z SADEV-T Realizacja y. ch clav, Cze RATIO Bre

62

lub za pomocą łączników umiejscowionych w przerwach na styku sąsiednich tafli szkła (nie trzeba wówczas wiercić dodatkowych otworów w szkle). W  niektórych konstrukcjach balustrad możemy spotkać zastosowane obydwa rodzaje balustrad – górną i boczną, a niekiedy spotykane są balustrady szklane bez poręczy. Uzasadnione jest to głównie przepisa-

mi i miejscem lokalizacji balustrady szklanej: systemy bez poręczy są widywane najczęściej w miejscach „widokowych”, gdzie zamocowanie poręczy psułoby „czystość” dekoracyjnego efektu dużej płaszczyzny szkła i zaburzałoby widoczność na otaczający krajobraz. Poręcze nakładane od góry mogą być formowane z rur ze stali nierdzewnej, ekstrudowane z aluminium, mosiądzu, przezroczystego poliwęglanu lub wykonane z drewna. Tadeusz Michałowski

Proventuss oferuje innowacyjne rozwiązanie oparte na technologii kleju konstrukcyjnego Dow Corning TSSA® oraz wysokiej jakości mocowań punktowych SADEV® Classic. Nowe rozwiązanie wykorzystujące bezbarwny klej silikonowy nie wymaga wiercenia otworów w szybie, a przez to eliminuje problem ucieczki gazu z szyb zespolonych mocowanych punktowo. Umożliwia zatem zwiększenie izolacyjności cieplnej fasady przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej estetyki. System Sadev® Classic z TSSA® jest lenia

szko

w yda n ie s p e c j al n e


Raport na temat balustrad ze szkła 

Część 3

Systemy efektownych balustrad stają się trwałym elementem architektonicznym, który podnosi komfort mieszkańców i zwiększa wartość rezydencji mieszkalnej czy budynku użyteczności publicznej.

Rodzaje szkła w balustradach całoszklanych

Tabela 1. Obszar wewnętrzny (w budynku)

Jakie szkło wybrać do balustrad szklanych? Balustrady całoszklane dają nieograniczoną swobodę w projektowaniu. Wysoka przejrzystość oraz szeroka gama możliwości łączenia akcesoriów systemowych pozwalają na wkomponowanie ich w  każdym wnętrzu. Użyta do laminowania szkła folia PVB może nieść nadruk o jakości cyfrowej, jednobarwny kolor lub jeden z szerokiego wyboru wzorów standardowych. Dostępne są również folie z  naklejonymi diodami LED – można zamówić nawet samą folię z diodami LED i ozdobnym nadrukiem, a  laminowanie wykonać u  lokalnego dostawcy szkła laminowanego. Szkło bowiem lekko wygląda, ale ma swój ciężar - np. 1 mb balustrady wys. 1,1 m ze szkła laminowanego VSG (2x8 mm) waży: 1x1,1x25x16=44 kg, a to nie jest bez znaczenia przy transporcie. Systemy balustrad całoszklanych posiadają zwykle świadectwo kontroli typu dla oszkleń chroniących przed wypadnięciem, kategorii B (wg niemieckich Zaleceń technicznych TRAV, które często są też wykorzystywane przez polskich producentów i wykonawców jako źródło wiedzy technicznej). W miejscach, gdzie wymagany jest najwyższy poziom bezpieczeństwa, stosowane jest bezpieczne szkło laminowane (VSG) złożone z dwóch tafli szkła hartowanego.

Szkło

Obciążenie liniowe [kN/m]

Odstęp mocowama [mm]

Szerokość szkla Q [mm]

Wysokość szkła [mm]

VSG Float 2 x 10

0,5

800

1000–2400

1200

VSG-ESG 2 x 6

0,5

800

400–24001

1200

VSG-ESG 2 x 8

VSG-ESG 2 x 10

0,5

800

400–2400

1300

1,0

800

400–20002

1100

0,5

800

1,0

800

1300

100–24001

1300

Tabela 2. Obszar wewnętrzny (w budynku) dopuszczalne obciążenie wiatrem [kN/m2] przy wysokości szkła

Szkło

Obciążenie liniowe [kN/m]

Odstęp mocowama [mm]

Szerokość szkla Q [mm]

1.100

1.200

1.300

VSG Float 2 x 10

0,5

400

1000–2400

0,8

0,5

0,3

VSG-ESG 2 x 8

0,5

800

400–2400

1,5

1,2

1,0

1,7

1,4

1,2

2,4

2,0

1,7

2,0

1,5

1,0

VSG-ESG 2 x 10

0,5 1,0

800 400

100–2400

400

Obciążenie liniowe do 3,5 [kN/m] na zapytanie Wartości pośrednie mogą być interpolowane

Stosunek szerokości sąsiednich tafli szklanych 1 VSG-ESG 2 x 6 2 VSG-ESG 2 x 8 (przy obciążeniu 1,0 kN/mb)   a = 1,5   a = 1,5 x S do szerokości 1600   a = 1,25 x S do szerokości 1600 – 2000

S – szerokość szkła

Smax

Smin x a

* Folia PVB 1,52 mm Obciąźenie liniowe 0,5 kN/m budynki mieszkalne Obciąźenie liniowe 1,0 kN/m budynki użyteczności publicznej

DUPONT Balustrady całoszklane poddawane testom odporności na uderzenie ciałem miękkim – symulacja uderzenia balustrady spowodowanej upadkiem przypadkowej osoby.

Q-RAILING Balustrady całoszklane – test na obciążenie liniowe poziome.

Konstrukcje pr zeszklone

63


Tadeusz Michałowski

GLASSLINE

Folia z nadrukiem, zalaminowana w szkle bezpiecznym warstwowym (może być ze zdjęciem, ze wzorem standardowym, z logo firmy)

GLAS PLATZ

DUPONT Jednym z rodzajów szkła jest tzw. szkło ekstra białe, wykonane ze specjalnie dobranych surowców o  niskiej zawartości żelaza, dzięki czemu charakteryzuje się niezwykle wysoką transmisją światła, przy zachowaniu własności mechanicznych szkła. Zaletą szkła ekstra białego jest też to, że w największym stopniu oddaje prawdziwą gamę kolorów, dlatego najlepiej można przezeń podziwiać widoki i krajobrazy widoczne przez szyby (bez zaburzeń powodowanych zanieczyszczeniami szkła spotykanymi w  zwykłym, przezroczystym szkle, co najbardziej jest widoczne jako zielonkawe zabarwienie krawędzi tafli szklanej). Szkło takie jest prawie niewidoczne, dzięki czemu konstrukcje z niego wykonane wydają się „optycznie lekkie” i „nie zajmują” przestrzeni. Aby szkło ekstra białe spełniło swoje zadanie w  szkle laminowanym, do jego produkcji powinny być zastosowane folie laminujące również o najwyższej przejrzystości. Dodatkowym uzupełnieniem mogą być powłoki antyrefleksyjne, chroniące przed efektem zwierciadlanym, a w utrzymaniu czystości balustrad szklanych mogą być pomocne powłoki samoczyszczące.

Wszystkie wymogi bezpieczeństwa są zagwarantowane dzięki certyfikacji i badaniom. Już przy grubości szkła 12 mm (2x6 mm ESG, folia PVB 1,52 mm) spełnione jest przeniesienie obciążeń liniowych 0,5 kN/m czyli wypełnione są wymagania dotyczące obciążeń balustrad w budynkach mieszkalnych w niektórych krajach europejskich. W Polsce wymaga się aby balustrady instalowane w budynkach mieszkalnych, przedszkolach, domach wypoczynkowych, sanatoriach, szpitalach oraz w innych budynkach i pomieszczeniach przenosiły obciążenie 1,0 kN/m, jeżeli nie ma specjalnych wymagań. W naszym kraju w budynkach użyteczności publicznej standardem jest szkło hartowane laminowane VSG (2x8 mm ESG). Składa się ono

64

Szklane balustrady z wbudowanym systemem LED. Balustrady całoszklane, wyróżniają się tym, że ich elementem konstrukcyjnym jest sama tafla szkła. Taka konstrukcja powoduje, że pozbywamy się zbędnych detali (w tym przypadku słupków) oraz zyskujemy nowe możliwości, takie jak chociażby zainstalowanie podświetlenia LED, wyglądającego pięknie zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.

BENTCURVEDGLASS Efekt niezwykłości może być spotęgowany gdy zostanie zastosowane szkło gięte…

DUPONT

DUPONT

Oprócz podświetlenia, balustrady szklane mogą być zbudowane ze szkła o różnych kolorach. Taki spersonalizowany wygląd będzie cieszył każdego inwestora i projektanta, a także ludzi odwiedzających miejsce, w którym balustrada się znajduje.

… lub gdy stopnie szklane będą łączone z balustradą nie w sposób mechaniczny , ale przy wykorzystaniu cienkiej warstwy przezroczystego silikonu konstrukcyjnego.

z dwóch sklejonych folią tafli szkła. Ma to znaczenie zarówno konstrukcyjne, jak też wpływa na bezpieczeństwo. Szkło to ma symbol 88.4, co oznacza, że znajdują się w nim dwie tafle 8 mm i 4 warstwy folii PVB (łącznej grubości 1,52 mm). Przy większych obciążeniach stosuje się szkło VSG

o większej wytrzymałości (aluminiowe systemy mocujące muszą mieć również większą nośność). Balustrady szklane na Polskich stadionach na EURO 2012 były obliczone na obciążenie liniowe 3,5 kN/m (zgodnie z normą PN-EN 1991-1-1:2006/Ap2:2011 Eurokod 1: Oddziaływania na

w yda n ie s p e c j al n e


Raport na temat balustrad ze szkła. Część 3

CRLAURENCE

W celu zapewnienia prywatności na schodach i  w  miejscach publicznych można zastosować szkło nieprzejrzyste – mleczne lub ornamentowe,…

CRLAURENCE … a oryginalności może dodać szkło z  nieprzejrzystymi wzorami…

ERTEX SOLAR W skład balustrady mogą wchodzić również zalaminowane elementy fotowoltaiczne,…

ABP BAYERLE …lub kolorowym nadrukiem

PUJOL

PUJOL

…a także, w postaci insertów między warstwami folii, mogą się pojawiać różne elementy dekoracyjne od tkanin do folii holograficznych

RAILINGLONDON

RAILINGLONDON

RAILINGLONDON

Dziś architekci w niemal każdym projekcie stosują szkło. Dzieje się tak dlatego, że materiał ten dodaje naszemu domowi, czy też miejscu pracy, charakteru lekkości i elegancji. Dobór szkła, z jakiego wykonane są np. balustrady szklane, musi być trafny, inaczej ryzykujemy bezpieczeństwem osób korzystających z niej.

konstrukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach). Rodzaj szkła i jego wytrzymałość powinien dobrać projektant, biorąc pod uwagę przepisy i  obciążenia działające na balustradę oraz charakterystykę elementów nośnych danego systemu balustrad całoszklanych. W  mniej obciążonych miejscach stosowane jest szkło VSG z dwóch tafli szkła float lub szkła wzmocnionego termicznie TVG, lub też szkło hartowane mo-

nolityczne o odpowiedniej grubości (zob. T. Michałowski, Dobór szkła na balustrady wg przepisów polskich i niemieckich. „Świat Szkła” 5/2012). Przedstawione w artykule przykłady rozwiązań konstrukcyjnych obrazują rozliczne możliwości, które można wykorzystać w zależności od konkretnych warunków zabudowy. Balustrady całoszklane nie są dziś żadną nowością i  powszechnie stosuje się je w budownictwie, jednak sprawdzone i przebadane rozwiązania są nadal w branży mało znane.

Konstrukcje pr zeszklone

Kwestia ta ma zaś bardzo istotne znaczenie - wybór bowiem właściwego rozwiązania konstrukcyjnego umożliwia inwestorowi nie tylko dobór systemu zapewniającego odpowiednie zaprojektowanie i wykonanie balustrady szklanej, o wymaganych własnościach eksploatacyjnych, ale też zagwarantuje prostotę montażu na placu budowy i redukcję związanych z nim kosztów.   Tadeusz Michałowski

65


Badanie laminowanego szkła

meblowego

Szkło laminowane stosowane jest do produkcji mebli kuchennych (blaty, drzwiczki, szafki, półki) i mebli ogólnego przeznaczenia (szafy wnękowe, szafy ubraniowe, garderoby, stoły). To trwałe połączenie zwykle dwóch szyb, dwóch warstw folii EVA, elementu dekoracyjnego w postaci folii ozdobnej, tkaniny, siatki metalowej, tapety materiałowej, zasuszonych liści, grafiki czy zdjęcia lub trwałe połączenie szkła, folii EVA, folii ozdobnej (szyby laminowane jednostronnie). Szkło laminowane meblowe Rodzaje szkła stosowanego do produkcji laminowanego szkła meblowego: zz szkło float (PN-EN572-2), zz szkło termicznie hartowane (PN-EN 12150-1), zz szkło termicznie wzmocnione (PN-EN 1863-1), zz szkło płaskie i gięte. Proces laminowania szkła płaskiego dekoracyjnego do zastosowania w meblarstwie i w aranżacji wnętrz prowadzi się w elektrycznych piecach komorowych, wyposażonych w urządzenie do wytwarzania próżni, układ nagrzewania i chłodzenia, elastyczne membrany tworzące kieszeń i zapewniające utrzymanie wymaganego podciśnienia, siatki z teflonu do zapobiegania przywieraniu silikonu do szkła, sterownik procesu. Jego przebieg odbywa się według zadanej krzywej temperaturowo-czasowej, z założoną regulacją próżni i zależy od rodzaju folii, grubości szkła, wielkości wsadu. Temperatura laminowania wynosi 110-140º C.

Właściwości folii EVA Folia EVA jest kopolimerem etylenu z octanem winylu, wytwarzanym z tych monomerów w dowolnych proporcjach, co skutkuje zmiennością jego właściwości – zwiększenie udziału octanu winylu powoduje wzrost wytrzymałości na rozdarcie, zwiększenie maksymalnego wydłużenia względnego i obniżenie temperatury topnienia. W stanie stopionym folia ta charakteryzuje się wysoką płynnością ułatwiającą laminowanie. W trakcie laminowania wchodzące w skład łańcuchów molekularnych cząsteczki, głównie octanu winylu, łączą się chemicznie wzajemnie ze sobą tworząc sieć przestrzenną, która wpływa na poprawę wytrzymałości na rozdarcie, pełzanie, odporności chemicznej materiału. EVA charakteryzuje się wysoką przezroczystością, wytrzymałością na rozdarcie 10-25 MPa, mak-

66

symalnym wydłużeniem względnym w momencie rozerwania wynoszącym powyżej 500%. Jest łatwa w stosowaniu i przechowywaniu.

Meble w świetle przepisów Meble, przeznaczone zarówno dla dzieci, jak i dorosłych, nie podlegają obowiązkowi oznakowania CE. Podlegają natomiast kontroli w zakresie bezpieczeństwa produktów na podstawie ustawy z dnia 12 grudnia 2003 r. o ogólnym bezpieczeństwie produktów (Dz. U. Nr 229, poz. 2275, z późn. zm.). W świetle art. 10 tej ustawy producent jest zobowiązany wprowadzać na rynek wyłącznie produkty bezpieczne, a produktem bezpiecznym jest (wg art. 4) produkt, który w zwykłych lub w innych, dających się w sposób uzasadniony przewidzieć, warunkach jego użytkowania, z uwzględnieniem czasu korzystania z produktu, a także, w zależności od rodzaju produktu, sposobu uruchomienia oraz wymogów instalacji i konserwacji, nie stwarza żadnego zagrożenia dla konsumentów lub stwarza znikome zagrożenie, dające się pogodzić z jego zwykłym używaniem i uwzględniające wysoki poziom wymagań dotyczących ochrony zdrowia i życia ludzkiego. Przy ocenie bezpieczeństwa produktu (pkt. 2 art. 4) uwzględnia się m. in. cechy produktu, w tym jego skład, opakowanie, wygląd, oznakowanie, ostrzeżenia i instrukcje użytkowania.

Normy dotyczące bezpieczeństwa mebli (odnoszące się również do elementów mebli wykonanych ze szkła) i metod ich badań zz PN-EN 14 749:2007 Domowe i kuchenne segmenty do przechowywania oraz blaty – Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i metody badawcze Zakres normy: wszystkie typy mebli mieszkaniowych do przechowywania (w tym kuchenne, łazienkowe, całkowicie zmontowa-

ne i gotowe do użytkowania, włączając w to płyty robocze kuchenne i łazienkowe, części ruchome i nieruchome). zz PN-EN 14072:2006 Szkło w meblach Metody badań Zakres normy: metody badań szkła stosowanego w meblach poziomo i pionowo, zarówno szkła płaskiego, jak i szkła giętego, z wyjątkiem półek szklanych i szkła podpartego na całej powierzchni, łącznie z lustrami przymocowanymi do ściany.

Wymagania bezpieczeństwa wg PN-EN 14749:2007 Ogólne: zz Każdy zewnętrzny, pionowy element ze szkła o powierzchni ≥0,1 m2, którego najmniejszy wymiar jest większy lub równy 200 mm oraz każda jego część znajdująca się poniżej 900 mm od podłogi nie powinna się stłuc podczas badania zgodnie z EN 14072; albo powinna się stłuc w sposób określony w EN 14072:2003, rozdz. 7, C2 lub C3. zz Nieobciążona półka nie powinna przechylić się pod działaniem siły pionowej 100 N skierowanej w dół, przyłożonej w dowolnym punkcie oddalonym 25 mm od krawędzi przedniej. Szczegółowe: Elementy montażowe mebli podlegające kontroli i badaniom wg metodyki p. 6.3 (z wyjątkiem pionowych elementów ze szkła i badania stateczności): zz obciążone meble i ich elementy, których środek ciężkości znajduje się 900 mm lub wyżej nad podłogą, a ich masa całkowita równa się lub przekracza 10 kg, zz obciążone meble i ich elementy, których środek ciężkości znajduje się 350 mm lub wyżej nad podłogą, a ich masa całkowita równa się lub przekracza 35 kg. Masę całkowitą mebla wyznacza się jako masę elementu lub mebla powiększoną o masę przez niego przenoszoną, tj. masę wyznaczoną w oparciu o przyjętą dla danego elementu wartość obciążenia w kg/dm2. Np., obciążenie wszystkich poziomych powierzchni przechowywania, łącznie z półkami, dnami, wieńcami górnymi i klapami wynosi 0,65 kg/dm2.

Badanie udarności pionowych elementów ze szkła wg metodyki PN-EN 14072:2006 Wyrób umieszczony na powierzchni podłoża lub ściany, wyłożony w miejscu uderzenia gumową podkładką (twardość 30 IHRD) o grubości 10 mm poddaje się dzia-

w yda n ie s p e c j al n e


Badanie laminowanego szkła meblowego

Badania nie przeprowadza się, jeśli szkło spełnia wymagania EN 12150-1 rozdz. 8 Badanie charakterystyki siatki spękań lub jeśli sposób pękania (β) jest typu B lub typu C, zgodnie z EN 12600.

Badania szkła meblowego stosowanego poziomo wg metodyki PN-EN 14072:2006

Rys. 1. Młot udarowy do szkła stosowanego pionowo 1) Głowica wahadła, masa stali 6,4 kg; 2) Drewno twarde; 3) Guma 50 IRHD; 4) Ramię wahadła, długość 950 mm, rura stalowa o dużej wytrzymałości na rozciąganie; 5) Przegub/łożysko o niskim tarciu

Badanie polega na swobodnym opuszczaniu z określonej wysokości przyrządu do uderzania na powierzchnię szkła wyłożoną arkuszem pianki poliuretanowej. Miejsca uderzenia powierzchni szkła, określone w wymaganiach technicznych, powinny znajdować się na płaszczyźnie poziomej. Jeśli zajdzie taka potrzeba wyrób należy pochylić. Przyrząd do uderzania powinien składać się z okrągłego korpusu o średnicy 200 mm, oddzielonego od powierzchni uderzającej za pomocą spiralnych sprężyn naciskowych, zapewniających całemu układowi nominalne ugięcie właściwe 6,9 N/mm (±1), a całkowity opór tarcia części ruchomych powinien wynosić 0,25 do 0,45 N. Powierzchnię uderzającą stanowić powinien sztywny element krążkowy o wypukłej powierzchni czołowej, zatoczonej promieniem 300 mm, z brzegiem zaokrąglonym promieniem 12 mm. Po badaniu ocenia się rodzaj ewentualnego uszkodzenia (pękania) szkła: C1 – charakterystyczne dla szkła niehartowanego, odprężonego, C2 – typowe dla szkła warstwowego, C3 – typowe dla szkła hartowanego i obrabianego cieplnie.

Ocena sposobu pękania szkła płaskiego wg PN-EN 12600:2004

Rys. 2. Przyrząd do uderzania szkła stosowanego poziomo: 1) Złącze urządzenia podnoszącego nie hamujące swobodnego spadku

łaniu młotka udarowego swobodnie opadającego z wysokości 70 mm. Punkt uderzenia powinien znajdować się w najbardziej niekorzystnym narożniku, w odległości 100 mm od każdej widocznej krawędzi szkła. Szkło uderza się jeden raz, a następnie ocenia się efekt uderzenia. Młotek udarowy zbudowany jest z cylindrycznej głowicy o masie 6,5 kg (±0,07), zawieszonej przegubowo na rurze ze stali ciągnionej na zimno o średnicy 38 mm i grubości ścianki 2 mm. Masa rury stalowej powinna wynosić 2 kg (±0,2).

Norma PN-EN 12600:2004 Szkło w budownictwie Badanie wahadłem Udarowa metoda badania i klasyfikacja szkła płaskiego opisuje metodę badania wahadłem udarowym pojedynczych tafli szkła płaskiego. Jest stosowaną do zakwalifikowania wyrobów szklanych przeznaczonych dla budownictwa do jednej z trzech głównych klas, po uderzeniu i ocenie sposobu ich pękania. W przytoczonej metodzie badawczej element udarowy stanowią dwie pneumatyczne opony o przekroju kołowym, z płaskim podłużnym bieżnikiem, zamocowane na obręczach kołowych, które podtrzymują dwa stalowe obciążniki o jednakowej masie. Całkowita masa elementu udarowego wynosi 50 kg (±0,1), natomiast ciśnienie w oponach podczas badania ma wartość 0,35 MPa (±0,02). Element udarowy zawieszony jest na linie stalowej, zamocowanej do haka w górnym wsporniku ramy głównej urządzenia badawczego. Podnoszenie na każdą określoną wysokość spadania i uwalnianie mechanizmu wahadła tak, żeby swobodnie wahając się uderzał próbkę, umożliwia mechanizm uwalniający element udarowy. Warunki i przebieg badania wahadłem z oponami Parametry próbek do badań: zz długość 1938 mm (±2), zz szerokość 876 mm (±2),

Konstrukcje pr zeszklone

Fot. 1. Stanowisko do badania wytrzymałości szyb na uderzenie wahadłem

zz czas klimatyzowania próbek: minimum 12 h w temperaturze 20 °C (±5) zz temperatura badania: 20 ºC (±5) zz wysokość spadku wahadła: 190, 450, 1200 mm. Badanie rozpoczyna się od najniższej wysokości spadania i podwyższa do wysokości spadania odpowiedniej dla klasy, do której materiał jest zaliczany. Badanie powinno być przeprowadzone dla każdej wysokości, na czterech próbkach o jednakowej budowie i grubości nominalnej. Sposób pękania: Typ A – liczne spękania występujące w postaci rozdzielonych fragmentów o ostrych obrzeżach, niektóre duże – sposób pękania typowy dla szkła odprężonego; Typ B – liczne spękania lecz z odłamkami trzymającymi się razem i nierozdzielonymi – sposób pękania typowy dla szkła warstwowego; Typ C – wystąpienie rozpadu obejmującego liczne małe odłamki – sposób pękania typowy dla szkła hartowanego.

Wymagania pkt. 4 normy PN-EN 12600 dotyczące badanych próbek szkła Podczas badania szkła wahadłem z oponami próbka nie powinna pęknąć lub powinna się rozbić zgodnie z jednym z opisanych sposobów: a) Liczne występujące pęknięcia wewnątrz próbki są dopuszczalne, poza wyłamaniem lub otworem, przez który może przejść kula o średnicy 76 mm przy przyłożeniu maksymalnej siły 25 N (wg załącznika A). Jeśli odłamki oderwą się od próbki po 3 minutach od uderzenia to ich całkowita masa nie powinna być większa od masy równo-

67


Iwona Kozubek

 lasyfikacja szkła płaskiego K budowlanego Oznaczenie klasy ma postać: α(β)φ, gdzie: α – najwyższa wysokość spadania w danej klasie, przy której wyrób nie uległ rozbiciu albo został rozbity według wymagań punktu a) lub b), β – sposób pękania, φ – najwyższa wysokość spadania w danej klasie, przy której wyrób nie uległ rozbiciu lub został rozbity, a rozbicie jest zgodnie z wymaganiami a) punktu 4.

 adanie laminowanych szyb B meblowych wg PN-EN 12600

Jedna decyzja

Szyby laminowane meblowe wykazują typ pękania B niezależnie od tego, czy do ich budowy wykorzystano szkło termicznie hartowane, czy zwykłe szkło odprężone. Szyby laminowane meblowe składające się z dwóch warstw szkła i międzywarstwy (folii) można zaliczyć do szyb warstwowych, a te ostatnie uważa się za bezpieczne, jeśli wykazują klasę co najmniej 3(B)3. Jedna decyzja Klasa odporności szyb warstwowych na uderzenie wahadłem zależy od ilości zastosowanych warstw szkła i foFot. 3. Sposób pękania szkła hartowanego lii oraz od jakości międzywarstwy. W przypadku szyb meblowych laminowanych jednostronnie, na klasę ich wytrzyko odsłonięty obszar ze wszystkimi odłamkami pomałości wpływa głównie gatunek szyb. Stosowanie szkła zostałymi w ramie badawczej. hartowanego, • Mailing do wybranych firmo większej wytrzymałości mechanicznej, niż szkło odprężone tej samej grubości zwiększa prawdopodoBadanie wnikania kuli • Newsletter co tydzień bieństwo osiągnięcia wyższej klasy. W przypadku pęknięcia szyby laminowanej w trakIwona Kozubek Strona www.swiat-szkla.pl cie badania, sprawdza się,• czy przez powstały otwór ICiMB O/Kraków uda się wepchnąć polipropylenową kulę (połączo• E-wydanie ną z przenośnym miernikiem siły) o średnicy 76 mm Artykuł powstał na podstawie referatu wygłoszonego (±1), nie używając przy tym siły większej niż 25 N. w dn. 11.04.2013 r., na Konferencji Technicznej „Świata Szkła” • Miesięcznik Jeśli uda się – taką szybę należy uznać za niezgodpt. Nowe rozwiązania w konstrukcjach przeszklonych ną z wymaganiami. – projektowanie i wykonanie.

Wiele możliwości

Fot. 2. Sposób pękania szkła warstwowego

ważnej, odpowiadającej 10 000 mm2 oryginalnej próbki.

Największy pojedynczy powinien ważyć mniej • Mailing doodłamek wybranych firm niż masa równoważna 4400 mm2 oryginalnej próbki. Newsletter co tydzień b) Po•rozpadzie próbki, 10 największych niepopękanych odłamków, zebranych w ciągu 3 minut po uderzeniu • Strona www.swiat-szkla.pl i zważonych razem z odłamkami zebranymi w ciągu•5 E-wydanie minut po uderzeniu, nie powinno ważyć więcej niż równoważna masa 6500 mm2 oryginalnej próbki. Odłamki należy wybierać tylko z odsłonię• Miesięcznik tej części próbki, z ramy badawczej. Przy określaniu równoważnej masy należy brać pod uwagę tyl-

MAILING

już od 500 zł

Wiele możliwości

Jedna decyzja

Wiele

MAILING

ż od 500 zł ju możliwości

Wypróbuj nasze nowe narzędzia promocji!

• Mailing do wybranych firm

XXI Konferencja Techniczna: Nowe rozwiązania w konstrukcjach przeszklonych – projektowanie i wykonanie już 11.04. br.

Automatyka w stolarce otworowej

WEWNĄTRZ WYDANIA m.in.:

OKNA • DRZWI • FASADY

• Z. Wirpsza, U. Ogorzałek: Szczeliwa o najlepszych właściwościach. Część 1

4 (173) Kwiecień 2013 r.

Cena 15,50 PLN (w tym 8%VAT) Nr ind. 381721

Automatyka w stolarce otworowej

WEWNĄTRZ WYDANIA m.in.:

WEWNĄTRZ WYDANIA m.in.:

• Z. Bolkowska: Rok 2012 w gospodarce polskiej

• T. Michałowski: Szkło o zmiennej przezierności

OKNA • DRZWI • FASADY

TEMAT MIESIĄCA

Efektywne konstrukcje szklane

WEWNĄTRZ WYDANIA m.in.:

• D. Żabicki: Szkło giete i jego zastosowanie w fasadach

• M. Demel: Efektywność energetyczna w modułowych konstrukcjach okiennych

Zapraszamy na Kongres Stolarki Polskiej w dn. 16-17.05.2013 r.

TEMAT MIESIĄCA

• Newsletter co tydzień • Z. Bolkowska: Rok 2012 w gospodarce polskiej

Cena 15,50 PLN (w tym 8%VAT) Nr ind. 381721

XXI Konferencja Techniczna: Nowe rozwiązania w konstrukcjach przeszklonych – projektowanie i wykonanie już 11.04. br.

TEMAT MIESIĄCA

Efektywne konstrukcje szklane

3 (172) Marzec 2013 r.

Wypróbuj nasze nowe narzędzia promocji!

Zapraszamy na Kongres Stolarki Polskiej w dn. 16-17.05.2013 r.

TEMAT MIESIĄCA

• B. Sędłak: Przeszklone drzwi dymoszczelne – badania oraz klasyfikacja w zakresie dymoszczelności

3 (172) Marzec 2013 r.

Cena 15,50 PLN (w tym 8%VAT) Nr ind. 381721

OKNA • DRZWI • FASADY

• D. Żabicki: Szkło giete i jego zastosowanie w fasadach

• M. Demel: Efektywność energetyczna w modułowych konstrukcjach okiennych • Z. Wirpsza, U. Ogorzałek: Szczeliwa o najlepszych właściwościach. Część 1

• Strona www.swiat-szkla.pl

• T. Michałowski: Szkło o zmiennej przezierności 4 (173) Kwiecień 2013 r.

Cena 15,50 PLN (w tym 8%VAT) Nr ind. 381721

OKNA • DRZWI • FASADY

• B. Sędłak: Przeszklone drzwi dymoszczelne – badania oraz klasyfikacja w zakresie dymoszczelności

Dubiel Vitrum

Dubiel Vitrum

ogniochronny • E-wydanie GMDV REI60 Strop szklany

Strop szklany ogniochronny GMDV REI60 to bezpieczeństwo i estetyka

to bezpieczeństwo i estetyka

• Miesięcznik Więcej informacji w artykule na str. 45

Więcej informacji w artykule na str. 45

Więcej informacji informacji w artykule artykule na str. str. 45 Więcej informacji informacji w artykule artykule na str. str. 45

to bezpieczeństwo i estetyka GMDVV RREIEIEI60 GMDV GM 60 og ochroonny ognioc nyy Stropp sz StStro szklklan klanyy

MAILING

Aneta Kawczyńska

już od 500 zł Dubiel Vitrum V

Agnieszka Lisicka

OKNA • DRZWI • FASADY

tel.: 22 678 37 30 wew. 106, fax: 22 679 52 03, e-mail: a.kawczynska@swiat-szkla.pl

SS-05-2013.indb III

to bezpieczeństwo i estetyka GMDVV RREIEIEI60 GMDV GM 60 og ochroonny ognioc nyy Stropp sz StStro szklklan klanyy

Aneta Kawczyńska tel.: 22 678 37 30 wew. 108, fax: 22 679 tel.:52 2203, 678 37 30 wew. 106, fax: 22 679 52 03, e-mail: a.lisicka@swiat-szkla.pl e-mail: a.kawczynska@swiat-szkla.pl

właściwościach. Część 1 Szczeliwa o najlepszych Z. Wirpsza, U. Ogorzałek:

OKNA • DRZWI • FASADY

dymoszczelności oraz klasyfikacja w zakresie dymoszczelne – badania

OKNA • DRZWI • FASADY

SS-05-2013.indb III

6/11/13 10:38:54 AM

Zapraszamy na Kongres Stolarki Polskiej w dn. 16-17.05.2013 r.

TEMAT MIESIĄCA

TEMAT MIESIĄCA

Efektywne konstrukcje szklane

Automatyka w stolarce otworowej

WEWNĄTRZ WYDANIA m.in.:

WEWNĄTRZ WYDANIA m.in.:

• Z. Bolkowska: Rok 2012 w gospodarce polskiej

• D. Żabicki: Szkło giete i jego zastosowanie w fasadach

• M. Demel: Efektywność energetyczna w modułowych konstrukcjach okiennych

• T. Michałowski: Szkło o zmiennej przezierności

w yda n ie s p e c j al n e

3 (172) Marzec 2013 r.

Cena 15,50 PLN (w tym 8%VAT) Nr ind. 381721

OKNA • DRZWI • FASADY

• Z. Wirpsza, U. Ogorzałek: Szczeliwa o najlepszych właściwościach. Część 1

4 (173) Kwiecień 2013 r.

Cena 15,50 PLN (w tym 8%VAT) Nr ind. 381721

OKNA • DRZWI • FASADY

Dubiel Vitrum

Strop szklany ogniochronny GMDV REI60

• B. Sędłak: Przeszklone drzwi dymoszczelne – badania oraz klasyfikacja w zakresie dymoszczelności

OKNA • DRZWI • FASADY

dymoszczelności oraz klasyfikacja w zakresie dymoszczelne – badania

tel.: 22 678 37 30 wew. 108, fax: 22 679 52 03, e-mail: a.lisicka@swiat-szkla.pl

Wypróbuj nasze nowe narzędzia promocji! XXI Konferencja Techniczna: Nowe rozwiązania w konstrukcjach przeszklonych – projektowanie i wykonanie już 11.04. br.

68

Dubiel Vitrum V

Agnieszka Lisicka właściwościach. Część 1 Szczeliwa o najlepszych Z. Wirpsza, U. Ogorzałek:

6/11/13 10:38:54 AM


magazyn-online.com

rz e e i b tni o p ła zp en e b jed er m nu

Nowe możliwości Dużo treści w jednym miejscu Sprawdź nas


Konstrukcje przeszklone maj 2014  
Konstrukcje przeszklone maj 2014  
Advertisement