Спайдерное остекление

Немного истории - в 1982 году один из мировых лидеров по производству строительного стекла, британская компания Pilkington, презентовала принципиально новую систему структурного остекления Pilkington Planar™. Эта передовая система, которую впоследствии стали называть «планарным» остеклением, отличалась от всех существовавших ранее возможностью создавать идеально гладкие монолитные остекленные поверхности различных форм и размеров, не рассеченные оконными рамами или металлическими профилями. Крепление стеклянных панелей к несущей конструкции впервые было реализовано посредством использования точечных шарниров, утопленных в конические отверстия в стекле. Соединенные между собой лучевыми пространственными металлическими кронштейнами, такие крепления получили название «спайдер» (от англ. «паук»), дав системе альтернативное название – «спайдерное» остекление.

Отказ от традиционных профилей рамного остекления, с одновременным обеспечением прочности и надежности новой системы, открыл дополнительные возможности в проектировании и дизайне. Развитие «спайдерного» остекления стало большим шагом вперед в градостроительной архитектуре и имеет огромный потенциал. Минимальное количество конструктивных элементов и максимальная визуальная прозрачность позволяют создавать уникальную архитектуру будущего – изящную эстетику экстерьера и интерьера, обилие естественного света, ощущение просторности и стирание грани между помещением и окружающей средой.

Где применять "спайдерные" конструкции - преимущества «спайдерных» систем в наибольшей степени проявляются при остеклении масштабных фасадов зданий, где необходимо обеспечить максимальный визуальный доступ к интерьеру с внешней стороны - таких как автосалоны, выставочные экспозиций и т.д. В этом отношении ни одна другая система остекления не может соперничать со "спайдерными" конструкциями. При остеклении центров активного отдыха, бассейнов и зимних садов проявляется другое неоспоримое достоинство "планарных" систем - наивысший, в сравнении с другими, коэффициент пропускания естественного освещения. Интересным вариантом применения также являются так называемые системы "Dual Skin", когда поверх существующего фасада устанавливается конструкция "спайдерного" остекления, образующая дополнительную оболочку, которая существенно улучшает термоизоляционные параметры фасада и меняет архитектурный облик здания. Наряду с этим "спайдерное" остекление с успехом применяют для козырьков и навесов, куполов, атриумов, лифтовых шахт, ограждений, шумоизолирующих экранов и интерьерных перегородок. Существуют удачные примеры обустройства стеклянных колпаков над историческими памятниками, защищающих их от неблагоприятных погодных факторов, но сохраняющих при этом беспрепятственный обзор. Стеклянные панели могут иметь разнообразную форму и устанавливаться под различными горизонтальными и вертикальными углами, позволяя создавать ступенчатые и изогнутые стеклянные конструкции.

Принцип работы "спайдерного" остекления - наряду с эстетической привлекательностью и ажурностью конструкции, «спайдерное» остекление обладает высокой прочностью и способностью противостоять различным нагрузкам. Такие нагрузки формируются собственным весом стекла, положительным и отрицательным ветровым давлением, весом снегового покрова образовавшегося на наклонных плоскостях остекления, температурными деформациями конструкции. Структура «спайдерного» фасада не является абсолютно жесткой и позволяет стеклу прогибаться под воздействием нагрузок. ?спользование шарнирных крепежей помогает равномерно распределить такие нагрузки по точкам крепления, придать эластичность и упругость всей системе, компенсировать возможные статические, динамические и температурные напряжения и передать их часть на несущие элементы конструкции. Такие свойства «спайдерных» конструкций предотвращают образование трещин и разрушение стекла.

Стекло для "спайдерных" систем - для «спайдерных» систем могут использоваться большинство видов современных стекол, а также стеклопакеты специальной конфигурации в случае повышенных термо-, шумоизоляционных либо других функциональных требований к остеклению. В обязательном порядке выбранное стекло закаливается, а зачастую дополнительно ламинируется с другим закаленным или термоупрочненным  стеклом. Важнейшим критерием является безопасность, качество и геометрическая точность изготовления стеклянных элементов.

Герметики в "спайдерном" остеклении - в процессе монтажа стыки между смежными стеклами заполняются специальными герметиками. В конструкциях наружного остекления для защиты от атмосферных воздействий к герметикам предъявляются особые требования. Они должны обладать высокой степенью фиксации и адгезии к стеклу, обладать устойчивостью к ультрафиолетовым лучам, обеспечивать надежную гидроизоляцию и воздухонепроницаемость конструкции. В широком диапазоне температур, в том числе низких в холодный сезон, сохранять требуемую эластичность, необходимую для компенсации температурных и динамических деформаций конструкции. Для герметизации стыков между стеклопакетами применяются дополнительные полимерные вставки. Помимо выбора надлежащего типа герметика, высокие требования предъявляются и к качеству проведения работ – шов должен заполняться плотно и последовательно.

Шарниры для "спайденого" остекления (холдеры) - обеспечивают закрепление стеклянной панели к лучевому кронштейну. При этом такое соединение сохраняет определенную степень подвижности стекла относительно оси шарнира. Поскольку различные модели шарниров отличаются по величине допустимой нагрузки и параметром максимального допустимого угла отклонения от центрального положения оси (от ±5° до ±10°), при выборе типа шарнира необходимо учитывать специфику конкретного проекта, вид и размеры элементов остекления, ветровые и снеговые нагрузки для региона. ?сходя из этих параметров рассчитываются максимальные проектные величины прогиба стекол, что в свою очередь позволяет подобрать шарнир соответствующей мощности с требуемым диапазоном хода стержня. Существуют модели шарниров с углом отклонения до ±20°, которые дают возможность устанавливать стеклянные элементы под углом друг к другу при монтаже фасадов сложных форм. Шарниры для «спайдерного» остекления изготавливаются из нержавеющей стали высочайшего качества. Для конструкций наружного остекления и помещений с высокой влажностью используют сплав марки 316, обладающий особыми антикоррозионными свойствами, для интерьерных применений - марку 304.

Фиксация шарниров точечных креплений в стеклянных панелях реализуется с помощью отверстий. Тип отверстия в стекле определяется моделью шарнира. Для одних используются простые цилиндрические отверстия, в состав крепления тогда входят диски большего диаметра, превышающего размер отверстия и выступающие над поверхностью стекла на внешней стороне фасада. Другие модели шарниров предполагают использование отверстий конической формы, получаемой зенкованием, или, при применении ламинированного стекла, отверстий в виде сложного разно-размерного цилиндра. В этом случае наружная часть крепления утапливается в тело стекла, что позволяет получить абсолютно гладкую поверхность остекления без выступающих деталей. Такие конструкции имеют более изящный внешний вид, удобнее в эксплуатации, так как не имеют вступающих деталей, накапливающих грязь и затрудняющих очистку стекла. Самым же привлекательным вариантом, который может быть реализован только при использовании ламинированного стекла или стеклопакетов, является полное отсутствие выхода металлических частей крепежа на наружную поверхность стекла, когда все несущие детали крепления полностью интегрированы во внутренние слои элемента остекления. Помимо эстетических достоинств, такое решение минимизирует риски промерзания и конденсации влаги на металлических элементах конструкции внутри помещения. Поскольку при использовании точечных креплений в местах опирания стекла на крепежную часть шарнира возникает высокая концентрация нагрузок, в состав шарнира в обязательном порядке входят дополнительные выравнивающие кольца из мягкого высокочистого (99,5%) алюминия типа EN AW-1050A или полимерных материалов, исключающие прямой контакт стекла со сталью.

Кронштейны для спайдерного остекления (спайдеры) - служат для соединения шарниров  между собой и обеспечивают крепление такого узла к несущей конструкции. Модель и параметры кронштейна определяются типом несущей подсистемы и величиной расчетных нагрузок, которые он должен выдерживать. Большинство производимых моделей кронштейнов рассчитаны на радиальные нагрузки в диапазоне 1000-2500 N для сил, действующих параллельно к плоскости стекла, вызываемых его весом, и 2000-6500 N для осевых нагрузок перпендикулярных к плоскости стекла (прямая и обратная ветровые нагрузки). Материалом для изготовления кронштейнов служит высоколегированная нержавеющая сталь AISI 316 или специальные сплавы на основе алюминия типа Al Si 5 mg. При этом финишная поверхность стали может быть полированной или матовой (шлифованной), алюминия - анодированной, либо иметь порошковое полимерное покрытие типа PVF2 в цветах палитры RAL. Кронштейны спайдерных систем устанавливаются сериями. Местоположение спайдера в конструкции (в поле / по краю / в углу) определяет количество лучей для крепления шарниров – обычно от 1-го до 4-х. Кроме того, лучи кронштейна отличаются по типу закрепления шарнира: фиксированное, подвижное в одном или во всех направлениях плоскости остекления. При проектировании конструкции, важно не только использовать кронштейны соответствующей мощности, но и, определив точное местоположение каждого из них в системе, должным образом подобрать конфигурацию спайдера с учетом типа его лучей.

Схемы крепления и подконструкции для «спайдерного»  остекления  -  кронштейны спайдерного остекления, в свою очередь, могут крепится к элементам капитальных несущих конструкций, к дополнительно возводимым металлическим колоннам и ригелям и даже могут создавать впечатление подвешенных в воздухе, будучи закрепленными с помощью вантовых тросовых ферм или стеклянных опорных ребер. Выбор системы зависит от бюджета проекта, существующих капитальных конструкций и архитектурных предпочтений заказчика и архитектора.