|
Достижения в конструкционной прочности и современной технологии стекла – основа концепции сверхгабаритных стеклянных несущих элементов для перспективных сооружений. В современной авангардной архитектуре наблюдается тенденция увеличения размеров All glass сооружений типа прозрачных павильонов, собираемых целиком из крупногабаритных прозрачных несущих элементов типа пластин – панелей, балок, стоек и колонн. Это направление в конструкционной прочности стекла получило интенсивное развитие в связи с необходимостью решения целого комплекса научных и технических задач, связанных с формированием сверхкрупных панелей, превышающих по своим габаритам размеры листов «Джамбо», и обеспечением их прочности, долговечности и безопасного характера разрушения. В работе детально изложены основные подходы и достижения в этом направлении.
Основная идея развиваемой концепции «сверх крупногабаритных панелей» состоит в переходе от монолитных слоистых панелей к сборным, собираемым за счет склеивания «внахлест» нескольких монолитных деталей меньшего размера. Количество слоев и структура гибридной панели оптимизированы с учетом требований по несущей способности по условиям прочности, устойчивости и долговечности. В результате предельные размеры, например, длина таких сверхкрупных несущих элементов из листового стекла, могут достигать 12–15 м.
Подчеркивается необходимость создания надежных соединений структурных элементов композитных панелей и преодоления при этом ряда сложных технических преград, в том числе освоение производства несущих конструкционных ламинированных стеклоэлементов, габариты которых превышают возможности типового оборудования для изготовления многослойного стекла.
Концепция возникла в связи с проектом входного павильона для торгового центра фирмы Apple (Apple Store, New York, 5 avenue) в форме прозрачного воздушного куба. Сооружение включает серию 10 м стеклянных колонн, поддерживающих решетку стеклянных балок, на которые опирается стеклянная, собранная из панелей, кровля. Оребрение обеспечивает боковую поддержку стеклянных стен при ветровых нагрузках.
По замыслу архитекторов ребра и стеновые панели должны были внешне выглядеть и "работать" как монолитные. Это было трудно реализовать в 2005–2006 гг., так как листовое стекло имело длину не более 6 м и автоклавы тоже не превышали этих максимальных размеров. Концепция «длинных колонн» была реализована фирмой BGT (Германия). Десятиметровые ребра со слоями, выполненными из 6 м стеклянных листов, смещенных наподобие клееной фанеры, были изготовлены автоклавным методом.
Пять стеклянных слоев гарантировали не менее 2-х цельных слоев стекла, продолжающихся за стык листов в последнем слое. Благодаря конструкции композитной панели и использованной схеме соединений обеспечивалась передача любых эксплуатационных сжимающих, растягивающих или сдвигающих нагрузок. Для повышения прочности соединений в них были дополнительно включены болтовые соединения. Впервые в мировой практике использовали нетрадиционный для стекольной индустрии длинный автоклав, предназначенный для производства самолетных деталей (длина изделий более 10 м).
Работоспособность данной технологии была подтверждена моделированием и реальными испытаниями изделий, что позволило внедрить ее при строительстве стеклянного куба Apple Cube. Регулярный контроль и детальное обследование после трех лет эксплуатации не выявили дефектов ламинирования сверхкрупных панелей.
Главное достоинство данного технического подхода состоит в возможности обеспечения несущей способности «большого стекла» на уровне, сопоставимом с монолитными аналогами меньшего размера, и эффективном использовании при этом преимуществ ламинированного стеклокомпозита и термического упрочнения стекла. При условии надлежащего контроля прочности и технологии уровень допускаемых напряжений в элементах из отожженного стекла может быть в диапазоне 10–30 МПа и для термически упрочненных – от 30 до 100 МПа.
Рассмотрены результаты дальнейшего развития концепции «Большого стекла» на другом уровне. Новые архитектурные идеи были реализованы с использованием еще более крупных панелей и минимизированных по размерам и количеству типовых узлов соединения панелей.
В Сиднее атриум Apple Store покрывает три магазина и представляет собой блокбашню со стеклянной кровлей, имеющей ширину 4,5 и длину 20 м. Исследована идея создания панелей 13,5 х 3 м. Панели состояли из трех слоев термоупрочненного стекла (HSglass) c максимальными габаритами до 8 х 3 м.
 |
Схема формирования сборных слоистых сверхкрупных панелей из термоупрочненного стекла
Для панелей этого типа характерны три визуально определяемых шва, которые выглядят лучше, чем силиконовые стыки в традиционных фасадных системах.
С точки зрения прочности важным является то, что панель представляет собой склеенную внахлест сплошную стену, подкрепленную поперечными ребрами с помощью механических узлов соединения. К этим соединениям предъявлялись высокие требования по прочности для восприятия ветровых нагрузок, собственного веса и других силовых воздействий. В рассмотрение были приняты также условия продольной устойчивости, безопасности панелей и сооружения в целом.
|
