ELEWACJE ZEWNĘTRZNE W BUDYNKACH WYSOKICH
(1 slajd)
Najczęściej elewacje budynków wysokich wykonuje się jako: elementy z wypełnieniami izolacyjnymi i osłonami przezroczystymi lub nieprzezroczystymi – nazywane inaczej fasadami.
(2 slajd):
I tak wyróżniamy:
Fasadę kurtynową: (najczęściej projektowana), zawieszana na stropach.
- Tego rodzaju ścianę osłonową opiera się na własnej konstrukcji nośnej z aluminium lub odpowiednio zabezpieczonej stali.
- Podstawową konstrukcją fasadową jest układ słupowo-ryglowy.
- Jest to rozwiązanie najstarsze i jednocześnie najbardziej ekonomiczne.
- Obecnie wykonuje się go z profili aluminiowych łączonych przekładkami z poliamidu.
- Część przezroczystą stanowią okna, zwykle z szybami zespolonymi. Pasy nieprzezroczyste to kombinacja elementów osłonowych i termoizolacyjnych.
- Rozwiązania te cechuje wyraźnie widoczny z zewnątrz układ konstrukcyjny słupów oraz rygli, co decyduje też o walorach architektonicznych.
(3 slajd):
Fasadę szkieletową:
- Bez podziału na część przezroczystą i nieprzezroczystą;
- Ściany te są jednolitymi taflami szkła, z widocznymi przerwami między nimi, bez wyraźnego wyodrębnienia części okiennej, a także z niewidoczną od zewnątrz konstrukcją nośną.
- Te Technologie związane są przede wszystkim z nową generacją materiałów klejących – silikonów, które umożliwiają przyklejanie szkła do konstrukcji metalowej.
- Stosuje się również technologie pośrednie, gdzie tafle szklane zabezpiecza się dodatkowymi elementami – listwami przytrzymującymi, które umożliwiają ukrycie konstrukcji i uzyskanie efektu pseudojednolitości elewacji.
(4 slajd):
Zadania elewacji budynków wysokich:
Kształtują architekturę obiektu;
Określają geometrię, podziały pionowe i poziome;
Definiują fakturę i kolorystykę;
Tworzą konstrukcję budynku ( systemy powłokowe i powłokowo-trzonowe);
Zapewniają bezpieczeństwo człowieka (oddzielenie od niekorzystnego oddziaływania czynników zewnętrznych);
Zapewniają komfort w przebywaniu człowieka w budynku (izolacyjność cieplna, ochrona przed nadmiernym nasłonecznieniem, szczelność na działanie wiatru i wody).
(5 slajd):
Kształtowanie elewacji.
Przy kształtowaniu elewacji zwraca się szczególną uwagę na problemy techniczne:
wielkość obciążenia siłami wiatru;
wpływ różnicy temperatur (nasłonecznienie);
przemieszczenia poziome budynku.
Stosunek wielkości parcia wiatru na dolnych i górnych kondygnacjach może się wahać w granicach 1:4, a niekiedy 1:6. Do rozwiązania powstaje problem zróżnicowania wytrzymałości konstrukcji ściany osłonowej na wysokości budynku. Przemieszczenie poziome wierzchołka wieżowca (zgodnie z formułą f= 1/500 H, przy równoczesnym nagrzaniu promieniami słońca, może powodować, iż konstrukcja ściany osłonowej musi sprostać przemieszczeniu na wysokości jednej kondygnacji, wynoszącej nawet +- 2-3 mm.
(6 slajd):
O atrakcyjności elewacji świadczy:
Dobór odpowiednich materiałów i wykorzystanie ich właściwości (odbicie, załamanie lub stopień przenikania światła);
Odpowiednie zestawienie barw i faktur;
Zmiany geometryczne na wysokości budynku;
Załamania ścian;
Eksponowanie podziałów pionowych i poziomych.
(7 slajd):
Materiały na elewacje.
Elewacje są tworzone z takich materiałów jak: beton, szkło, kamień, cegła, aluminium czy stal, odpowiednio modyfikowanych zależnie od postępu technologicznego. Postęp jest widoczny nie tylko w przypadku szkła (szkło klejone, barwione w masie, niskoemisyjne, hartowane, ogniochronne), czy konstrukcji okien (aluminiowe ściany osłonowe), ale również w dziedzinie okładzin kamiennych (płyty kamienne, ceramiczne, kompozytowe) i innych materiałów (panele aluminiowe lub stalowe z ociepleniem wewnętrznym).
(8 slajd):
Ocena techniczna elewacji dotyczy:
Nie tylko estetyka decyduje o jakości ściany osłonowej. Ocenie technicznej elewacji dotyczy:
Nośności i sztywności pod obciążeniem wiatru;
Bezpieczeństwa (zastosowanie szyb bezpiecznych, ochrona przeciwpożarowa i antykorozyjna);
Funkcjonalności i użytkowania (izolacyjność cieplna, szczelność na przenikanie wody opadowej i powietrza, izolacyjność akustyczna);
Trwałości uszczelek i połączeń elementów.
Większość wymagań stawianych ścianom osłonowym stosowanym na dużych wysokościach jest sprawdzanych w specjalnych laboratoriach. Niezbędnym narzędziem projektowym stają się tunele aerodynamiczne, zwłaszcza przy badaniach szczelności wód opadowych oraz nośności i sztywności.
Przy stosowaniu tuneli aerodynamicznych, fragmenty ścian osłonowych poddaje się obciążeniom wiatrowym i wodnym panującym na dużych wysokościach – ten sposób jest dokładniejszy i prostszy od stymulacji komputerowej.
(9-15 slajd):
Przykłady elewacji budynków wysokich przy użyciu różnych materiałów.
Bank of America Center w San Francisco (1969) – użycie okładziny kamiennej (czerwonego granitu) w powiązaniu z barwionym szkłem – najczęściej stosowane rozwiązanie.
One Liberty Place w Filadelfii (1987) – użycie okładziny kamiennej (granitu) w powiązaniu z barwionym szkłem, gdzie proporcja ilości kamienia i szkła zmienia się na wysokości. W miarę wzrost wysokości ilość szkła rośnie, aby na szczycie przeistoczyć się w szklana, podświetlaną nocą piramidę.
American International Building w Nowym Jorku (1932) – specyficzna elewacja ceglano-wapienna, gdzie w miarę wzrostu wysokości osiem milionów cegieł zastępuje ciemnoszary, indyjski wapień.
Transamerica Pyramid w Los Angeles(1972) – pokryty żelbetowymi panelami ze szklaną wstawką okien, zamieniającymi się, w związku z kształtem piramidy, na każdej kondygnacji. Prefabrykaty zostały dostosowane do zmian geometrii.
Sears Tower w Chicago(1974) i John Hancock Center (1969) – zastosowanie lekkiej obudowy, będącej mieszaniną szkła i czarnego aluminium. Przy budynku John Hancock Center użyto tego materiału również do obudowy skratowań.
One Canada Square w Londynie(1991) – elewacja i piramidalny dach wykonane ze stali nierdzewnej, w powiązaniu ze szkłem.
Two California Plaza w Los Angeles (1992) – ścianę kurtynową wykonano ze szkła refleksyjnego o trzech odcieniach, umieszczonego w obramowaniach ze stali nierdzewnej.
(16 slajd):
Ekoelewacje
Preferowane w ostatnich latach zasady zrównoważonego rozwoju sprzyjają rozwojowi ekoelewacji.
Postęp działań proekologicznych dotyczy szczególnie gospodarki energią w budynku, wykorzystania walorów naturalnych przyrody oraz minimalizacji zanieczyszczeń środowiska w skali budynku, jego otoczenia, a także większych przestrzeni.
Pionierskie rozwiązania w tym zakresie zaproponował Norman Foster (który zaprojektował budynki Commerzbanku i Swiss Re Tower).
(17 slajd):
W przypadku biurowca Comerzbanku pomysł opierał się na stworzeniu czterokondygnacyjnych przestrzeni (bez stropów) wykorzystywanych jako ogrody zimowe. Występują one naprzemiennie we wszystkich trzech bokach budynku, na całej jego wysokości. Przestrzenie te wewnątrz łączą się z pustym środkiem budynku.
Od zewnątrz natomiast oddzielone są ruchomą fasadą, dzięki czemu możliwa jest naturalna wentylacja, a do wnętrza trafia dużo światła, które dociera nawet do najdalszych zakątków budynku.
(18 slajd):
W budynku Swiss Re Tower konstrukcja elewacji składa się z płaskich paneli szklanych zamocowanych na wspornikach metalowych, tworząc w całości opływowy kształt budynku, co zdecydowanie eliminuje obciążenia związane z parciem i ssaniem wiatru.
Dzięki zastosowaniu specjalnych elewacyjnych metod odzyskiwania energii, budynek zużywa dwa razy mniej energii w porównaniu do standardowych obiektów. Testy w tunelu aerodynamicznym wykazały, że opływowy kształt konstrukcji obiektu może polepszyć parametry oddziaływania wiatru na najbliższe otoczenie.
Naturalny ruch powietrza wokół budynku powoduje znaczące różnice ciśnień przed jego frontem, które mogą zostać wykorzystane do zapewnienia naturalnej wentylacji wewnątrz obiektu. Szyby odprowadzają ciepło z powietrza znajdującego się w budynku podczas lata, a ogrzewają go w ciągu zimy (passive solar heating).