Fereastra - Portal de afaceri - revista de specialitate pentru furnizorii de sisteme si producatorii de tamplarie din PVC, Aluminiu si lemn stratificat cu geam termoizolant. Aici gasiti informatii utile despre: ferestre, usi, pereti cortina, termopane, geam termopan, etc.

Sticla cu o grosime mai mica de 2 mm poate fi definita ca sticla subtire, in vreme ce modelele sub 0,5 mm sunt cunoscute sub numele de "sticla ultrausoara". Produsele din prima categorie sunt fabricate cu suprafete curbate pentru a-si pori rigiditatea structurala in utilizare statica. Procedeul se bazeaza pe teoria geometrica denumita in literatura de specialitate a suprafetelor dezvoltabile. Structurile de fatade cortina realizate din asemenea materiale pot fi fabricate din geam laminat indoit sau curbat la rece, format dintr-o succesiune de foi de sticla subtire. Recent, mai multi tineri specialisti au prezentat cateva proiecte speciale ce includ astfel de solutii, scopul declarat fiind acela de a demonstra potentialul de implementare in aplicatii practice a sticlei subtiri. Este vorba despre lucrari cu o valoare adaugata deosebita, realizate de persoane care nu au o experienta relevanta in domeniul fatadelor cortina. 

 

Principala provocare a fost legata de proiectarea unei legaturi nemijlocite intre o zona rezidentiala de dimensiuni mari, gara din vecinatatea acesteia si o statie de transport in comun, separata de cele doua printr-o linie de cale ferata. Doua solutii fezabile pentru pietoni au fost definite ca traversarea obstacolului CF print-un pasaj subteran, respectiv supratraversarea pe un pod amplasat deasupra acesteia. Pe langa proiectarea arhitecturala a fost facuta o analiza structurala, prezentata sub forma unui studiu de fezabilitate care sa sustina procesul de proiectare, furnizand date importante, cum ar fi razele posibile de curbura pentru elementele vitrate indoite. Conceptul principal in jurul caruia s-a cristalizat intregul efort de proiectare a fost acela de a dezvolta un sistem de design arhitectural experimental, in care elementele din sticla subtire sa fie perfect modelate prin intermediul unui sistem format din folii sintetice sustinute de tije din lemn procesate foarte precis cu ajutorul razelor laser, care sa asigure realizarea partilor de substructura. In vederea atingerii dezideratului respectiv, participantii la proiect au fost instruiti indeaproape, descriindu-li-se toate posibilitatile, precum si instrumentele necesare ducerii la bun sfarsit a unui asemenea demers unic si in acelasi timp plin de provocari. Practic, procesul propriu-zis de proiectare a demarat abia dupa aceea si a continuat prin realizarea unor schite si modele la scara redusa (1:50), care s-au dovedit de un real folos pentru intelegerea conceptului. Desigur, partea cea mai dificila a fost cea a definirii suprafetelor dezvoltabile, concepte precum curba gaussiana si razele minime de indoire necesitand teoretizari detaliate.

 

O suprafata dezvoltabila reprezinta, prin definitie, o arie neteda, caracterizata printr-o cu curbura gaussiana egala cu zero. In mod concret, este vorba despre o suprafata care poate fi aplatizata fara distorsiuni pe un plan, ceea ce inseamna ca demersul in cauza are loc fara a deforma (intinde sau comprima) aria medie a sticlei. Aceasta structura poate fi realizata practic prin transformarea unui plan, prin indoire acestuia. In ceea ce priveste curbura gaussiana, se porneste de la ipoteza conform careia in orice punct al unei suprafete se poate identifica un vector normal care se afla in unghi drept cu suprafata data. Planurile ce includ acesti vectori normali se numesc planuri normale. Intersectia dintre un plan normal si suprafata de suport va forma o curba numita a "sectiunii normale", iar raza de curbura a acesteia poarta denumirea de "raza de curbura normala". Pentru majoritatea punctelor in care se pot trasa vectori normali la suprafete, diferitele sectiuni normale vor avea curburi diferite. Valorile maxime si minime ale acestora sunt cunoscute sub numele de curburi principale. Pornind de la aceste lamuriri preliminare, curbura gaussiana a unei suprafete intr-un punct este produsul curburilor principale in punctul dat si poate fi determinata precis ca produsul dintre razele ce definesc cele doua curburi principale. De exemplu, o sfera cu raza r are o curbura gaussiana de 4v pe toata suprafata sa, iar un plan, un cilindru sau un con prezinta curbura gaussiana nula (in mod similar, pe toata suprafata). Curbura gaussiana poate fi, de asemenea, negativa, in cazul unui hiperboloid. Semnul curburii gaussiene poate fi folosit pentru a caracteriza suprafata. Daca ambele curburi principale sunt de acelasi semn (produsul fiind pozitiv), atunci curbura gaussiana in acest punct este pozitiva. In astfel de puncte, suprafata corpului va avea aspectul unei cupole. Mai trebuie precizat faptul ca toate curburile sectionale vor avea acelasi semn. Daca curburile principale au semne diferite (produsul lor fiind negativ), apoi curbura gaussiana in acest punct va fi negativa. In astfel de puncte, suprafata corpului va avea forma de sa, avand in vedere faptul ca una dintre curburile principale este negativa. In cazul in care una dintre curburile principala nula, curbura gaussiana este la randul sau nula, iar suprafata devine dezvoltabila. Curbura gaussiana poate fi analizata cu programe speciale, cum ar fi Rhino. 

 

Pentru aplicatii speciale, cum sunt cele descrise in proiectul solicitat, se impune folosirea unei sticle securizate laminate, in principal din motive care tin de securitatea utilizatorilor. Pentru proiectarea arhitecturala a razelor minime de indoire si in special pentru a identifica echilibrul ideal dintre raza si grosimea necesara a elementului transparent care sa asigure garantiile unui design structural, aceste valori sunt deosebit de utile. Specialistii au dezvoltat tablele in care sunt incluse razele minime de curbura pentru diferite grosimi ale sticlei, fiind ordonate in functie de structura elementului compozit format din straturi de sticla alternate cu diverse pelicule de adeziune. O abordare mai stiintifica este reprezentata de determinarea tensiunilor existente in pachetul vitrat indoit folosind o serie de ecuatii diferentiale, extrase din teoria matematica speciala referitoare la procesele de indoire, precum si modului sectional de curbare. In acest fel este determinat momentul incovoietor, pe baza caruia, prin aplicarea ecuatiei ce include modulul de elasticitate E se poate determina in final grosimea pachetului de sticla, precum si rezistenta foilor subtiri utilizate. Din toate acestea devine posibil calculul razei minime de curbura, in conditiile in care se neglijeaza insa influenta coeficientului lui Poisson de contractie laterala (care reflecta subtierea materialului la alungirea sa rezultata, in mod inevitabil, prin indoire). Folosind ca date de intrare valorile caracteristice ale rezistentei (care sunt, de exemplu, pentru sticla "recoapta" de 45 MPa, conform standardului EN 572-1, pentru sticla tratata de 45 MPa, iar pentru cea precomprimata 150 MPa), se poate determina raza minima in functie de grosimea folilor de sticla subtire integrate in pachet. Instrumentele de proiectare arhitecturala, cum ar fi suprafetele dezvoltabile definite prin analiza curburii gaussiene si calculul razelor minime, au stat la baza rezolvarii sarcinii de proiectare arhitecturala descrise anterior. Teoretizarea prezentata in paragraful precedent a avut ca rol transpunerea schitelor si modelelor la scara redusa intr-un proiect final care sa ilustreze intr-un mod cat mai fidel sarcinile de design din cerintele initiale. 

 

Prima dintre solutii a fost constituita de pasajul subteran si a fost dezvoltata sub numele "Umbrella". Ideea acestui design arhitectural al portalului de intrare a fost de a crea o umbrela pentru acoperirea scarii care leaga diferitele niveluri ale pasajului. Structura respectiva a fost amplasata deasupra echipamentului de acces prin deplasare pe verticala. Pentru a asigura o tusa personalizata de design, proiectantii au prevazut o zona formata din benzi de sticla subtire, cu latimea de un metru, respectivele elemente constituindu-se in stratul exterior al umbrelei. Din punct de vedere conceptual, strategia de proiectare a prevazut demararea proiectului scara 1:100, fiind necesara o analiza aprofundata a posibilelor forme geometrice ce pot fi realizate prin intermediul acestor benzi. Urmatorul pas a fost reprezentat de combinarea unor elemente suplimentare cu conceptul de consolidare a intregii structuri. Dupa aceea, in faza a doua, s-au rearanjat grupuri suplimentare de benzi vitrate, in final rezultand o structura statica stabila. Modelul a fost realizat in totalitate din celuloza, dupa finalizarea sa fiind transpus intr-o macheta din lemn si folii sintetice, ce modeleaza elementele vitrate. In intervalul temporal cuprins intre realizarea modelului de lucru si a celui final, au trebuit rezolvate anumite probleme structurale, legate de lungimea benzilor. Astfel, acestea au fost impartite in elemente din sticla securizata laminata si conectate cu profile din otel inoxidabil, de cele mai mici dimensiuni posibile. Solutia respectiva ofera beneficiul conectarii la un anumit punct, fapt de asigura o statica extrem de stabila a proiectului arhitectural in cauza. Astfel, elementele subtiri din sticla curbate amplasate intre profilele metalice actioneaza ca o membrana ce duce la minimizarea fortelor de forfecare. Ultima etapa in procesul de modelare a fost reprezentat de construirea machetei din carton si folie sintetica, ce a permis analiza comprehensibila a geometriei alese si a facut posibila descrierea explicita a modului in care suprafata curbata a fost plasata de-a lungul directiei axiale ortogonale. Dupa optimizarea acestor date matematice s-a definit sistemul de arcade, care a fost ulterior debitat cu ajutorul unor instrumente de mare precizie. 

 

Ideea celui de-al doilea proiect arhitectural a fost aceea de a face legatura intre zona rezidentiala si infrastructura locala de transport urban sau regional. Acest concept structural de pod dotat cu suporturi intermediare formate din cabluri inclinate tensionate si fixate la o cladire mare din zona rezidentiala este inovator. Conceptul de design pentru placarea sau "impachetarea" podului a fost de a include trei cilindri cu raze diferite, pentru un efect vizual deosebit. O solutie revolutionara a fost reprezentata de sectionarea cilindrului intr-un plan diferit de cel perpendicular pe axa longitudinala a podului. Practic, debitarile au avut loc pe directii inclinate in jurul unei axe verticale, fapt ce a dus la crearea unor sectiuni eliptice in locul celor rotunde. De asemenea, cilindrii astfel formati au fost aranjati prin schimbarea alternativa a razelor, avand in vedere faptul ca aceste corpuri constituie suprafete dezvoltabile, dupa cum au fost ele definite in paragraful anterior. A rezultat astfel o geometrie curbata, formata din elemente de sticla subtire, pentru a carei punere in opera este necesara o debitare cu laser, reflectand o viziune artistica diferita asupra aceluiasi concept. Pentru studiul de fezabilitate a podului a fost efectuata o analiza structurala a sa, la tipodimensiunile reale ale lucrarii. In ceea ce priveste componentele din sticla subtire cu functie de placare a arcadelor eliptice, acestea au fost modelate cu ajutorul unui program software pe baza de elemente finite. Pentru simplificarea calculelor, s-a presupus ca se realizeaza o conectivitate completa intre straturile vitrate, fara tensiuni suplimentare, de suprafata sau de compresiune. 

 

Modelele si solutiile descrise anterior, care au fost proiectate cu instrumente arhitecturale ultramoderne, puse la dispozitie de dezvoltarea tehnologica actuala, puternic orientata spre digitalizarea operatiunilor de design, demonstreaza potentialul constructiv ridicat pe care il are in prezent sticla subtire, a carei caracteristica principala este flexibilitatea. Studiul de fezabilitate realizat ulterior a validat modelul propus si a aratat ca un alt beneficiu major oferit de asemenea solutii este constituit de reducerea semnificativa a asa-numitelor "sarcini moarte" (eng. Deadload) pe care o asigura sticla subtire, tocmai prin caracteristicile sale fizice unice. In fine, conceptul de indoire la rece in loc de procesare la cald prezinta avantaje deosebite mai ales in ceea ce priveste reducerea consumului de energie in proces de productie. Daca se adauga aceasta la celelalte avantaje nete ale unui astfel de sistem constructiv, devine foarte clar faptul ca impactul sau asupra mediului este minim, contribuind atat la diminuarea amprentei de carbon, cat si la optimizarea celorlalte elemente de sustenabilitate sociala - si nu numai. Viitorul sticlei flexibile, cum mai sunt cunoscute in literatura de specialitate vitrajele subtiri este asigurat tocmai de avantajele pe care acest material le ofera si care il fac extrem de atragator mai ales pentru tinerii experti in design, familiarizati tot mai mult cu instrumentele moderne de proiectare. Solutiile prezentate anterior au doar un rol informativ, insa nu este exclus ca in scurt timp sa se materializeze in zonele urbane aglomerate, unde actualele exigente de dezvoltare durabila impun implementarea unor proiecte cu un impact minim asupra mediului, care in mod suplimentar sa asigure si utilitatea necesara, in conditii optime de timp, spatiu si siguranta.