Aktualności

Guardian ogranicza pękanie szkła

03.06.2016

Wytrzymałość szkła może zostać zaburzona już w samym procesie produkcji, zarówno przez obecność niewielkich defektów, jak i tych widzialnych, w których koncentrują się naprężenia i od których rozchodzą się pęknięcia. Również stan krawędzi szkła oraz jego prawidłowa obróbka mają znaczący wpływ na długotrwałą wytrzymałość konstrukcji szklanej.

Zagrożenie pęknięciem można ocenić przy pomocy komputerowej analizy. Pozwala ona właściwie dobrać rodzaj, rozmiar i grubość szkła, w uzależnieniu od funkcji jaką ma ono spełniać. 

Większość pęknięć szkła spowodowana jest wystąpieniem jednego lub większej ilości poniżej wymienionych czynników:

  • uszkodzenie powierzchni lub krawędzi szkła, 
  • kontakt szkła z metalem, 
  • naprężenia termiczne w szkle, 
  • wtrącenia w szkle, 
  • wandalizm szkła.

Szkło jest elastyczne, do momentu gdy pęknie pod wpływem nadmiernego obciążenia. Maksymalne dopuszczalne obciążenie jest różne w zależności od: rodzaju, czasu trwania, rozkładu oddziaływujących na szkło obciążeń oraz orientacji, skali niejednorodności i mikroskopijnych wad występujących na powierzchni szkła.

Ze względu na swoją specyfikę szkło nie może być w budownictwie wykorzystywane w taki sam sposób jak inne materiały budowlane, o przewidywalnej wytrzymałości właściwej. Do obliczeń wytrzymałości szkła przyjmuje się współczynniki minimalizujące prawdopodobieństwo wystąpienia pęknięcia szkła przy wybranym obciążeniu teoretycznym. Maksymalna wytrzymałość szkła jest zmienna, toteż opisuje się ją statystycznie. Niewątpliwą wadą szkłą jest też jego mała wytrzymałość mechaniczna, na uderzenie czy zginanie.

Przyjmując, że bezpieczeństwo danego elementu konstrukcyjnego stanowi podstawowy warunek jego zastosowania Guardian oferuje całą paletę szkieł bezpiecznych, które w zależności od wymogów można stosować pojedynczo lub w połączeniu zarówno na fasadach budynku i w jego wnętrzu. Trzy podstawowe rodzaje możliwego do zastosowania w szkła to: szkło hartowane, półhartowane oraz laminowane.

Hartowanie szkła polega na poddaniu go obróbce termicznej, czyli ogrzaniu do określonej temperatury, a następnie szybkiemu schłodzeniu. Zahartowane szkło uzyskuje trzy ważne właściwości. Po pierwsze zyskuje cztery do pięciu razy wyższą wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu, niż materiał wyjściowy i może być poddawane o wiele mocniejszemu rozciąganiu. Ponadto wzrasta jego odporność na różnice temperatu co oznacza,że staje się wytrzymalsze zarówno na duże i krótkotrwałe zmiany temperatury, jak i na wyższe różnice temperatur w obrębie jednej szyby. W końcu jeśli mimo to szkło zawiedzie lub ulegnie przeciążeniu, to rozpada się w sieć luźno związanych kawałków o stępionych krawędziach, które stanowią mniejsze niebezpieczeństwo obrażeń, niż stłuczka szklana o ostrych krawędziach ze zwykłego szkła float.

Należy jednak pamiętać, że wszystkie rodzaje szkła typu float wykazują pewien stopień niedoskonałości. Jedną z takich niedoskonałości są wtrącenia siarczku niklu (NiS). Niektóre wtrącenia NiS mogą prowadzić do spontanicznego pęknięcia w pełni hartowanego szkła, nawet gdy nie będzie ono narażone na żadne obciążenie czy występowanie naprężeń termicznych. W wykryciu w zahartowanym szkle wtrąceń NiS o krytycznym dla niego znaczeniu pomaga "Heat Soak Test". Test HST nie jest procedurą standardową, wykonuje się go na wyraźne życzenia klienta. Przeprowadzenie testu ma znaczny wpływ na cenę zamawianego szkła, uwzględnia bowiem potencjalne straty spowodowane pękaniem szkła testowanego w piecu.
Szkło wzmacniane termicznie, półhartowane nie wykazuje ryzyka związanego z występowaniem spontanicznego pęknięcia i może być wykorzystywane tam, gdzie wymagana jest dodatkowa wytrzymałość szkła, a bezpieczne przeszklenie nie jest ani obowiązkowe, ani zalecane.

Pękanie szkła pod wpływem naprężeń termicznych może być spowodowane przez kilka elementów. Już we wstępnych fazach doboru szkła należy uwzględnić wiele czynników mogących mieć wpływ na naprężenia termiczne w gotowym produkcie. Jednym z czynników, który musi być wzięty pod uwagę jest to, czy szkło będzie znajdowało się w cieniu. Kiedy szkło jest częściowo zacienione przez otaczające budynki, przybudówki lub inne wystające elementy budynku, staje się ono w tych obszarach chłodniejsze. W rezultacie może to prowadzić do wystąpienia naprężeń termicznych powodujących pęknięcie szkła. Poziom nagrzania centralnego obszaru przeszklenia jest w dużej mierze zależny od stopnia absorpcji, która jest różna w przypadku różnych rodzajów szkła.

Na pękanie szkła spowodowane występowaniem naprężeń termicznych może mieć wpływ również kilka dodatkowych czynników, takich jak:

  • ramy oszklenia o wysokim współczynniku przewodności lub stykające się bezpośrednio z betonem lub innymi materiałami mogącymi sprzyjać obniżaniu się temperatury na krawędziach szyb, 
  • nadmierne zakrycie krawędzi szyby przez ramę, 
  • umieszczenie na zainstalowanym przeszkleniu folii absorbującej ciepło, 
  • stosowanie wewnętrznych urządzeń zacieniających, takich jak kurtyny, zasłony czy żaluzje. Ich zamontowanie zwiększa poziom naprężeń termicznych i powinno zostać zatwierdzone stosowną analizą termiczną, 
  • przepływ powietrza wychodzącego z otworów instalacji grzewczej lub klimatyzacyjnej musi zostać skierowany w pomieszczeniu w kierunku przeciwnym do szkła. 

Szkło może być również narażone na naprężenia termiczne podczas przechowywania w magazynie, zanim jeszcze zostanie przetworzone i zamontowane. Należy zadbać o to, by szkło było przechowywane w czystym i suchym miejscu, nienarażonym bezpośrednio na działanie promieniowania słonecznego. W budynkach, które nie są ogrzewane, np. w czasie budowy, zjawisko pękania szkła pod wpływem naprężeń termicznych może się nasilić.

Projektowanie budynków z wykorzystaniem szkła wymaga od architektów i inżynierów precyzyjnej analizy. Guardian oferuje swoim klientom pomoc w doborze szkła do konkretnych zastosowań. Rekomendując poszczególne zestawy szklane oraz przeprowadzając oszacowania, obliczenia i analizy Guardian opiera się na odpowiednich krajowych i europejskich przepisach oraz normach. By jeszcze staranniej dopasować szkło do potrzeb swoich klientów Guardian opracowuje specjalny, interaktywny moduł do przeprowadzenia analizy termicznej i obliczeń statycznych przeszkleń o charakterze rekomendacyjnym. 

źródło i zdjęcia: GUARDIAN CZĘSTOCHOWA Sp. z o.o.