Як побудувати гарну й енергоефективну скляну конструкцію — рецепт від Aestech

Найсучаснішу архітектурну споруду важко уявити без великих скляних фасадів — саме вони надають будівлям футуристичного вигляду й відрізняють від звичайних міських «коробок». Проте традиційна технологія монтажу склопакетів себе вичерпала: необхідність використовувати металевий каркас зв’язує руки і дизайнерам, і інженерам. Принаймні так було донедавна, поки українська компанія Aestech не запропонувала нову безкаркасну технологію побудови скляних конструкцій.

Звичайні скляні конструкції занадто дорогі

«Хмарочосам зі скла і сталі більше немає місця ані в нашому місті, ані на нашій Землі», — сказав в 2019 році мер Нью-Йорка Білл Де Блазіо, натякаючи на те, що гігантські кошториси цих споруд суперечать «зеленій» концепції розвитку мегаполісів, яка останніми роками набуває все більшої популярності. 

Отже перша проблема скляних фасадів — висока ціна. Будівництво піраміди в Луврі, однієї з самих відомих в світі скляних споруд, по сьогоднішньому курсу коштувало аж €1,5 млрд. І це при тому, що за розмірами ця піраміда аж ніяк не хмарочос: її висота співмірна з типовою п’ятиповерхівкою — 21 метр. 

Чому ж скляні конструкції такі дорогі? Бо вони побудовані за традиційними схемами — ригельно-стійковими або спайдерними, які передбачають, що склопакети кріпляться або в рами, сформованими вертикальними несучими стійками, до яких кріпляться горизонтальні ригелі, або на точкових кріпленнях.  

Наприклад, ригельно-стійкова схема породжує кілька значних проблем. Це не тільки великий кошторис будівництва, але й складнощі, пов’язані з транспортуванням і монтуванням металевого каркасу, низька енергоефективність споруди, слабка шумоізоляція. Найголовніша ж вада такої системи полягає в тому, що широкі металеві стійки та ригелі не дають змоги побудувати великий панорамний склопакет і ніби розділяють скло на багато маленьких фрагментів.

Та всі ці проблеми вирішує нова технологія безрамного скління. Так, інженери української компанії Aestech, яка входить у холдинг TECHIIA, винайшли спосіб кріпити склопакети без використання металевого каркасу. Це стало можливим завдяки новій технології склеювання шарів скла у склопакеті. 

Традиційні склопакети занадто важкі 

Склопакет — конструкція доволі важка. Уявімо, що ви вирішили встановити склопакет розміром 3х1х метри. Якщо клеїти з двох листів звичайного скла товщиною 1мм, вага склопакету становитиме 15 кг. Але ж із такого тонкого скла панорамні вікна не роблять. Припустимо, що пакет буде двокамерним з товщиною стекол 5 мм. Такий буде важити вже 112 кг.

А тепер уявіть, що ви мешкаєте в пентхаузі, на останньому поверсі височенної багатоповерхівки. Для того щоб ваше вікно витримувало вітрове навантаження, показник якого підвищується з висотою споруди, товщину скла треба збільшувати. Це призведе до підвищення маси склопакету. Що важчий склопакет, то міцнішими (а значить, масивнішими й дорожчими) будуть несучі конструкції з металу. 

Проте зараз можливо зменшити вагу склопакету, але зберегти жорсткість конструкції й здатність склопакету витримувати потрібне вітрове навантаження. Аби зрозуміти, як цього досягти, потрібно розібратися в конструкції звичайного склопакета. 

Вирішення проблеми — у зменшенні ваги 

Склопакет утворюють, коли з’єднують кілька шарів скла через металеву дистанційну рамку. Проміжок між шарами називають камерами склопакету. Іх може бути декілька — залежно від завдань тепло- та шумоізоляції фасаду. 

Але технологічні особливості склеювання такі, що все навантаження на собі тримає лише фронтальне скло. Для того, щоб витримувати вітрове й снігове навантаження, воно має бути товстим, а значить і важким. Решта шарів майже не відчуває впливу потоків вітру та відіграє роль перегородок між повітряними камерами. 

В Aestech вирішили змінити цю схему та розподілити навантаження на всі шари пакету. За задумом винахідників, такий спосіб кріплення стекол зможе суттєво зменшити товщину скла, а значить, і масу склопакета. А якщо зменшити масу та збільшити опір вітру, то можна закріпити склопакети без використання металевого каркасу. У разі успіху правила гри у сфері скляних фасадів можуть змінитися докорінно. Справа за малим — надійно закріпити скло в пакеті. 

На що здатен склопакет підвищеної міцності

Звичайна рамка і герметик для такої справи не підійдуть. Потрібен інший, міцний матеріал, який може витримувати великі навантаження, розширюватися та стискатися під впливом змін температури подібно до скла, аби склопакет не деформувався з часом. 

За основу Aestech обрала пултрузію — скловолокно, з якого роблять міцні й водночас гнучкі вудилища для спінінгів. Інженери закріплюють волокно в натягнутому стані за допомогою смоли, і з цього виходить надміцна дистанційна рамка. Спеціальний клей скріплює шари скла та пултрузію, і виходить єдина жорстка конструкція, ніби пласка труба.

Зроблений за такою схемою склопакет назвали «склопакетом підвищеної міцності», або СПМ. Його головні переваги перед звичайним склопакетом — в самоопорності та меншій вазі. Наприклад, ви вирішили встановити панорамне вікно площею 4,25 м², яке здатне витримувати вітрове навантаження 60 кг/м². Звичайний склопакет, що відповідає заданим характеристикам, важить 234 кг, СПМ — майже вдвiчi менше — 126 кг.  

Аби закріпити звичайний пакет, треба використовувати стійки й ригелі, а в монтажі СПМ ці елементи не потрібні. Саме цьому технологія Aestech відкриває перед проєктувальниками скляних конструкцій нові можливості, про які зовсім недавно навіть не мріяли.

Нові склопакети легші, дешевші й надійніші

Повернемося до луврської піраміди. Якби в 1983 році архітектор Юй Мин Пэй міг застосувати технологію безрамного скління від Aestech, він зекономив би замовнику купу грошей, бо для того, щоб закріпити 105 тон скла, йому знадобилося аж 95 тон металевих профілів. 

Мабуть, і Білл Де Блазіо змінив би своє ставлення до скляних хмарочосів, бо вони б не були такими дорогими й надто «металевими». Та і виглядали б геть інакше, бо назвати луврську піраміду, або хмарочос, про який згадував колишній мер Нью-Йорка, скляною конструкцією, можна тільки умовно. 

Насправді ці конструкції скло-металеві і цей факт позначається на тому, як ми сприймаємо весь об’єкт. Справа в тому, що з’єднані поміж собою скляні фігури мають вигляд великої мозаїки. Натомість технологія безрамного скління призводить до іншого ефекту, перетворюючи грані споруди на великі панорамні скляні поверхні: склопакети підвищеної міцності можно монтувати встик між собою з тонким шаром герметику.

Позбувшись зайвих металевих профілів у монтажі скляних конструкцій, можна підвищити енергоефективність споруди, бо метал краще пропускає холод або тепло, ніж пултрузія, яку застосовують для з’єднання в СПМ. 

Через те, що скло в пакеті від Aestech може змінювати об’єм, не порушуючи жорсткості конструкції, такі фасади краще переносять перепади температур. Зі звичайними склопакетами через постійні рухи скла та рами з'являються зазори, які пропускають звуки і повітря зовні, а в пакетах із пултрузійним профілем — ні. 

До чого призводить поява винаходу технології безрамного скління? Поступово красивих та більш енергоефективних будівель зі скляними фасадами стає більше. Світ «дегустує» нову технологію, але вже зрозуміло, що майбутнє архітектури невідворотно змінилося на краще.

Термінові повідомлення читайте на каналі DailyLviv.com в Telegram та у Facebook