Kdo chodí hlavou dolů?

Dětská hádanka, která má všem známou konkrétní odpověď, se dočkala zajímavého výkladu v podobě inženýrského řešení v zasklení kupolových střech jednoho z velkých nákupních a zábavních center hlavního města.
Než si ale povíme o technických a technologických vlastnostech tohoto systému, rád bych se pozastavil u základních požadavků, které platí pro průsvitné kupolové konstrukce.

Proč jsou potřeba průsvitné kupolové konstrukce? Dnes si již nelze představit velká nákupní centra bez krásných kupolovitých staveb. Architekti udělali z tohoto typu průsvitných uzavíracích struktur jakýsi trend a používají jej jako nástroj ke zdůraznění individuality. Příklady nehledejme daleko. Nákupní centrum Ocean Plaza, které je dnes do značné míry příkladem k následování, má ve všech svých galeriích stylová a funkční střešní okna. Také největší nákupní centrum na Ukrajině, “Avalanche”, má velkou plochu průsvitných světlíků vyrobených z kompozitního polymerního materiálu – fólie ETFE (ethylentetrafluorethylen), která je dnes skutečným konkurentem skleněných kupolových konstrukcí. Lze uvést velké množství příkladů takových konstrukcí, jejichž úkolem je zajistit maximální oslunění místnosti během denního světla a dodat celé konstrukci budovy lehkost a objem. Cenou za tato architektonická řešení je však vysoká cena, komplikace celkové stavební konstrukce, zvýšené provozní náklady (průsvitné konstrukce je nutné pravidelně čistit od nečistot), periodická údržba (kontrola těsnosti, čištění systémů odvodu kondenzátu), rizika zničení průsvitné konstrukce před vnějšími vlivy ( Časté jsou případy, kdy ptáci házeli kameny na průsvitné kupolové konstrukce, což vedlo k jejich zničení). Speciálním tématem je zhoršení tepelného výkonu budovy v důsledku použití velkoformátových prosvětlovacích prvků. Nemusíte být velký specialista, abyste pochopili, že železobetonová podlaha s vhodnou tepelnou a hydroizolační úpravou má nepoměrně lepší tepelné vlastnosti než okno s dvojitým zasklením položené na kovové spodní konstrukci. To platí pro letní i zimní období provozu. Průsvitné kupolové kryty jsou však i nadále nedílnou součástí většiny nákupních center a velkých obchodních center.

Požadavky, které zákazník klade na průsvitné kupolové konstrukce, jsou obvykle založeny na třech hlavních charakteristikách: bezpečnosti, energetické účinnosti a odolnosti.
Bezpečnost je dosažena použitím triplexového skla nebo fólií.
Energetická účinnost je regulována optimalizací tepelných charakteristik okna s dvojitým zasklením nebo segmentu fólie.
Trvanlivost je faktor, který je obtížné předvídat, a kupolové průsvitné střechy zpravidla vyžadují pravidelnou údržbu a periodickou výměnu těsnících prvků, ať už se jedná o těsnicí pryžové výrobky nebo silikonové tmely.
Ale je čas vrátit se k podstatě problému.
V kupolových střechách jsou nosné konstrukce zpravidla umístěny pod průsvitnými prvky, které tvoří jasně viditelnou buněčnou strukturu uvnitř místnosti s velikostí segmentů od 2 do 3 metrů čtverečních. metrů. S dostatečně velkými rozpony se kupolové konstrukce promění v „les“ kovových konstrukcí, které zjevně nezdobí budovu (i když je to otázka vkusu, ale za co bojovali?), a z hlediska tepelné techniky je to negativní faktor.

Společnost PIK Group dostala za úkol vytvořit prosvětlovací konstrukci co nejblíže architektonickému řešení, ve kterém společnost AVG navrhla nestandardní řešení – posunout nosné konstrukce ven a zevnitř ponechat pouze skleněná plocha s dostatečně velkými segmenty (plocha jednoho segmentu je až 4 metry čtvereční). To znamená, že otočte systém krytu kopule vzhůru nohama.
Jediným typickým soutěžním návrhem takového architektonického řešení bylo použití bodového pavoučího systému jako nosné konstrukce s použitím okna s dvojitým zasklením ze 2 triplexových skleněných výplní: horní panel zajišťuje bezpečné upevnění pavouka, spodní panel poskytuje bezpečnost v případě zničení vnitřního skla. Díky tomuto schématu je hmotnost okna s dvojitým zasklením poměrně velká (více než 60 kg/mXNUMX) a v souvislosti s tím pevnostní výpočty ukázaly, že koncentrace napětí v místech, kde je pavouk připevněn, okna s dvojitým zasklením neumožňují dosažení požadované plochy segmentu.

Společnost PIK Group navrhla originální návrh kupolového systému, který díky použití dvojitých oken se zvýšenou tuhostí (ukrajinské patenty č. 114888 a č. 114889) umožnil zvětšit plochu segmentu na požadovanou velikost, přičemž vzhled konstrukce se co nejvíce přibližoval architektonickému řešení. Díky použití dvojitých oken se zvýšenou tuhostí bylo také možné snížit měrnou hmotnost oken s dvojitým zasklením na 50 kg/mXNUMX, což znamenalo snížení celkové spotřeby kovu nosné konstrukce.

Díky systému místní regulace nosných prvků došlo k vyrovnání konstrukčních chyb v otvorech a osazených kovových konstrukcích. Pro zajištění potřebných tepelných charakteristik kupolového systému byl jako materiál pro zavěšení nosných plošin zvolen vysokopevnostní sklolaminát, který má nízký součinitel tepelné vodivosti (odpovídá tepelné vodivosti suchého dřeva).

Jako hlavní nosné prvky konstrukcí byly výpočtem vybrány I nosníky, které byly mechanicky (šroubové spoje) montovány do prostorových konstrukcí.
Vertikální obvodové konstrukce byly kloubově spojeny vodorovnými prvky bez použití přídavných kovových profilů, které dodaly konstrukci další lehkost a průhlednost a zároveň zajistily dostatečně vysoké tepelné vlastnosti plochy spoje.
Realizace takto složitého inženýrského projektu by nebyla možná bez partnerské technické a technologické podpory společností Officebud, Glass-Team a Concern Sakura.