Спайдерные фасады

фасады" width="200" height="200" hspace="7" vspace="7" border="0" align="left">

• Share

Одним из самых выразительных применений стекла в архитектуре является планарное остекление фасадов. Технология планарного остекления появилась относительно недавно и сейчас является одной из самых передовых среди фасадных. Заключается она в примыкающих друг к другу светопрозрачных элементах (стекло, стеклопакеты), не разделенных рамами или перегородками, чем и отличается от профильных систем. Благодаря отсутствию рамных элементов фасады и перегородки становятся более прозрачными. Название термина происходит от системы Planar английской фирмы Pilkington впервые применившей подобное крепление стекла в начале 80-х годов.

Важнейшим функциональным и декоративным элементом планарного фасада выступает несущая металлическая конструкция в виде фермы, балки, арки или винтовой фермы из стали или алюминия. Наиболее эффективной системой креплений для планарного фасада является крепление на нержавеющих коннекторах – «спайдерах» (от английского spider - паук) представляющий собой крестовину, к которой крепятся точечные крепления стекла.

Все выпускаемые «спайдеры» объединены в серии, в зависимости от максимально допустимой нагрузки. Существуют коннекторы с различным количеством плеч (от 1 до 4), к которым крепятся клеммы, установленные в отверстия по углам стеклянного листа (стеклопакета). Их количество определяет позицию «спайдера» на фасаде.

Например, при креплении к двум углам стекла используют 2-плечевые спайдеры:

при креплении к четырем — 4-плечевые:

Допустимая осевая нагрузка на плечо (обратная ветровая нагрузка) варьируется в диапазоне от 1500 Н до 7000 Н, радиальная нагрузка, вызываемая весом стекла – в диапазоне от 1000 Н до 2500 Н. Поверхность «пауков» может быть полированной, матовой, а также может иметь полимерное покрытие PVF2 любого цвета палитры.

В настоящее время благодаря этим креплениям можно реализовать практически любое архитектурное решение. К несущей конструкции спайдеры присоединяются посредством специальных крепежных элементов через отверстия (или без них). Они могут крепится на колоннах, ригелях, торцах бетонных перекрытий и стен, а также могут быть подвешенными в воздухе с помощью шпренгельных тросовых ферм. Герметизация системы достигается за счет заливки специальным силиконовым герметиком зазоров между стеклопакетами. «Спайдерное» остекление может выполняться в холодном варианте - в качестве светопрозрачного элемента используется закаленное стекло. Также возможно реализовать теплый вариант подобного остекления, применяя стеклопакет.

Существуют несколько систем «спайдерного» остекления:

• остекления с использованием существующих колонн и перекрытий в качестве несущих конструкций. Преимуществом такой системы является использование уже готовых элементов здания в качестве несущих. Этот способ является наиболее привлекательным с точки зрения стоимости.
• Остекление с использованием несущих металлических труб. Несущие трубы могут быть самого разнообразного сечения: круглого, каплевидного, квадратного и др. В качестве материала используется покрашенная сталь, нержавеющая сталь, алюминиевый прокат. Данный вариант очень конструктивен, предоставляет широкие возможности для проектирования, и удобен в монтаже.
• Остекление с использованием тросов или металлических стержней. Такие конструкции наиболее сложные в расчетах и монтаже и более дорогие.
• Остекление с использованием стеклянных стоек-ребер. Одно из стекол выступает в качестве ребра жесткости. В такой системе остекления используется больше стекла, чем в первом варианте, но сама конструкция не уступает ей по прочности и надежности. «Спайдеры», применяемые здесь, отличаются от применяемых в других системах тем, что они, как правило, состоят из двух частей, закрепляемых по сторонам стеклянного ребра.

В некоторых случаях при установке требуется дополнительное усиление поверхности стекла металлическими пластинами.

Что касается самого точечного крепления, то оно бывает двух видов:

• стеклянные панели опираются на опору по углам или боковым сторонам;
• опоры фиксируются в специально просверленных отверстиях.

Элементом крепления является несущий шарнир, который предназначен для соединения стеклянной панели с конструкцией, присоединяя стеклянные панели к «спайдерам». Несущий шарнир воспринимает на себя основные ветровые и снеговые нагрузки и предотвращает разрушение стекла за счет своей подвижности. Несущие шарниры подбираются индивидуально к каждому объекту исходя из расчета динамических нагрузок внешних сил, применяемого стекла и особенностей конструкции.

Существуют шарниры:

• предназначенные для крепления однолистового стекла и стекла триплекс

• предназначенные для крепления стеклопакетов

Допустимая осевая нагрузка (обратная ветровая нагрузка) варьируется в диапазоне от 2500 Н до 6000 Н, радиальная нагрузка, вызываемая весом стекла – в диапазоне от 1200 Н до 2500 Н.

При использовании отверстий точечные крепления подразделяются на те, которые используют диски с обеих сторон стеклянной панели и на те, которые используют отверстия конической формы (зенкование). Дополнительно различают фиксированные и подвижные крепления, подвижность может, например, обеспечиваться за счет использования сферических элементов.

Существует несколько причин для применения точечных креплений с использованием отверстий конической формы, которые также могут носить название встроенное точечное крепление или коническое точечное крепление. Использование точечных креплений с зенкованием позволяет получить совершенную ровную поверхность без выступающих деталей. Ровная поверхность также предпочтительнее с точки зрения эксплуатации: можно свободно использовать очистители, не скапливается пыль под выступающими поверхностями и такие детали не мешают процессу очистки поверхности.

К используемому стеклу предъявляются жесткие требования, так как оно обеспечивает прочность конструкции, то должно быть закаленным или "триплекс". Это также связано с безопасностью, закалка – это относительно недорогой и очень эффективный способ повышения безопасности фасадных конструкций. При разрушении такого стекла оно разбивается на осколки малой площади без режущей кромки. Так как остекление на «спайдерах» реализуется с помощью точечного опирания стекла на круглую головку «паука», то для стекла точка крепления является точкой местной концентрации напряжений, и с помощью силиконовых прокладок необходимо исключать возможность контакта стекла с металлом. Эта технология требует сверление стекла только в специальных обрабатывающих центрах.

Основной проблемой на данный момент является очень малый опыт применения такого типа конструкций, а также отсутствие методик расчета креплений и нестандартных несущих конструкций. Несущие конструкции для спайдерного остекления довольно своеобразны, поэтому сказывается недостаток квалифицированных специалистов в данной области.

Крепления таких фасадов не является абсолютно жестким, и поэтому позволяет уменьшить и перераспределить большие пиковые статические и динамические внешние нагрузки на здание. "Спайдерные" фасады обладают повышенной износостойкостью и практически неограниченным сроком службы. Эти достоинства обеспечиваются благодаря тому, что в наружной конструкции используется только нержавеющая сталь и стекло – самые прочные и износостойкие конструкционные материалы искусственного происхождения. Большие размеры светопрозрачных элементов позволяют наиболее эффективно использовать солнечную энергию для обогрева и освещения помещения. Еще одним достоинством спайдерного остекления является простота ремонта, в случае умышленного или случайного повреждения стекол. Ведь инсталляция данных светопрозрачных конструкций происходит секционно, и система «спайдеров», как правило, тщательно продумана.

Одна из основных проблем, подлежащих решению при проектировании "спайдерных" систем остекления – это учет различных коэффициентов линейного расширения стекла и металла. При больших габаритных размерах фасада вследствие неравномерных перемещений опорных точек относительно друг друга возможен разрыв стекла в зоне отверстий. Решить эту проблему позволяет шаровой шарнир в точечном креплении спайдера, компенсирующий возможные перекосы при монтаже и особенно при эксплуатации.

Одним из наиболее важных правил является необходимость избежать непосредственного контакта между стеклом и сталью (или любым другим достаточно твердым веществом). Особенно часто это создает проблемы при использовании отверстий конической формы. Если отсутствует точное соответствие между коническим отверстием в стекле и поддерживающей опорой, то это может послужить потенциальной причиной разрушения стекла. Различие в углах конуса выполненного в стекле отверстия и угла конуса опоры приводит к уменьшению площади контакта, что вызывает высокие локальные напряжениям и даже может привести к непосредственному контакту стекла и стали.

Если говорить о пластической деформации как средстве для перераспределения напряжений, то в отличие от стали, стекло является хрупким материалом и может разрушиться при возникновении высоких локальных напряжений. Проблема, связанная с различиями в размерах между отверстиями в стекле и элементами точечной опоры может быть решена, например, с помощью создания продолговатых отверстий в опорной конструкции.

При использовании ламинированного стекла можно компенсировать смещение отдельных слоев стекла с помощью специального материала, который помещается в зазоре между отверстием в стеклянной панели и осью точечной опоры.

При исследовании механики разрушения необходимо учитывать влияние отверстий в стеклянных панелях на прочность выполненных из стекла элементов: в зависимости от метода сверления отверстий могут возникать дополнительные повреждения поверхности, что сокращает срок службы изделия.

В Европе и Америке «спайдерные» фасады уже не диковинка. Имеется большое количество реализованных проектов.

• Share

Еще одной из фасадных технологий является «SPIDER GLASS» (Балт-Строй, Россия). Данная технология, далее именуемая как SG, представляет собой сплошное структурное остекление. По системе SG можно выполнять вертикальные фасады различных зданий, остекление крыш, а также, внутренние перегородки. Система SG состоит из: стеклянных панелей размером до 3 м², несущей системы (фермы, балки, арки, ванта или др.) и крепежных элементов типа «spider». При использовании системы SG на фасадах, возможна дополнительная комплектация системой автоматики, которая контролирует процесс эксплуатации фасадного комплекса. Система автоматики позволяет регулировать уровень освещенности в здании, температурный режим, контролировать регулярную мойку наружной поверхности и так далее. По этой технологии уже созданы и успешно действуют парижский Центр искусств (Франция), Главный терминал аэропорта Кансаи (Япония), библиотека Крэнфилдского университета (Англия), входной комплекс «Пирамида» музея Лувр (Франция) и др. По оценкам экспертов, система SG имеет хорошие перспективы для внедрения на всей территории РФ.

Что касается Украины, то здесь такой способ крепления стеклянных панелей только набирает силу, но количество компаний, продвигающих данную продукцию на рынке, постоянно растет. И это не удивительно. Ведь стеклянный фасад требует меньше затрат на эксплуатацию нежели любая другая фасадная конструкция; сплошное остекление позволяет улучшить световой режим помещений, чем способствует обеспечению комфорта на рабочих местах и в быту, предоставляет возможность зрительно увеличить интерьер и установить визуальную связь внутреннего пространства здания с внешней средой.

Сегодня Украина всячески стремится попасть в Евросоюз. Постепенно принимаются европейские стандарты, в том числе и в вопросах архитектуры. В стране потихоньку начинается «фасадный бум». Внешний вид новых зданий приходит к нам с запада, делая наши дома современнее, визуально легче, но оставляя их такими же крепкими и надежными. «Спайдерные» фасады в наших городах еще довольно редкое явление, но всему свое время. Они тоже заслужат доверие и покорят сердца потребителей и архитекторов.

Ольга Довженко

(c)2008 BAU.ua

Для написании статьи использовались материалы сайтов http://www.know-house.ru/, http://www.dorma.com.ua, http://spidersystem.ru, http://www.kinlong.ru/.