Ugrađeni dijelovi zavjese | Umetnuti tiplovi i nosači

Čemu su služili zidovi zavjese — od srednjovjekovne obrane do modernih fasada

Pojam "zid-zavjesa" potječe iz srednjovjekovne vojne arhitekture. Zavjesa je bila dio vanjskog obrambenog zida koji se protezao između dvije utvrđene kule ili bastiona — "zavjesa" visjela između strukturalnih sidrišta. Nije nosio teret krova ili poda; njegova je uloga bila isključivo ograditi i obraniti. Ova definirajuća karakteristika - zid koji se proteže između konstrukcijskih nosača, a da sam nije konstrukcijski - prenosi se izravno u modernu arhitektonsku definiciju.

U suvremenoj gradnji, zavjese su lagani, nestrukturalni sustavi oblaganja koji zatvaraju vanjski dio zgrade, ali ne prenose opterećenja poda i krova zgrade. Postao je praktičan početkom 20. stoljeća razvojem konstrukcijskih okvira od čelika i armiranog betona, koji su omogućili zgradama da u potpunosti stoje na svom unutarnjem kosturu bez potrebe da vanjski zid nosi bilo kakvo strukturalno opterećenje. Prva potpuno ostakljena zidna fasada u modernoj arhitekturi pojavila se u zgradi Hallidie u San Franciscu (1918.). Do 1950-ih, tehnologija ekstruzije aluminija učinila je sustav univerzalno prihvatljivim, a danas sustavi zidnih zavjesa oblažu većinu komercijalnih visokih zgrada diljem svijeta.

Ugrađeni dijelovi koji usidre ove sustave na konstrukcijski okvir predstavljaju tehnički kontinuitet između srednjovjekovnog principa — rasprostranjene nenosive oplate koju drže sidrišne točke u strukturi — i njegovog modernog inženjerskog izraza.

Metalni zavjesni zid — materijali, komponente i sastav sustava

Suvremeni sustav zavjesa sadrži znatan sadržaj metala, ali nije metalni zid u homogenom smislu. To je kompozitni sklop u kojem metalni elementi okvira nose konstrukcijsko opterećenje unutar sustava, dok različiti materijali za ispunu — staklo, aluminijske kompozitne ploče, kamen, terakota ili izolirane ploče s polugama — ispunjavaju praznine između elemenata okvira kako bi se osigurala zaštita od vremenskih utjecaja.

Sustav okvira — stupovi i poprečna zrcala — gotovo je univerzalno aluminij u suvremenoj praksi. Ekstrudirani profili od aluminijske legure 6063 kombiniraju visok omjer čvrstoće i težine, izvrsnu otpornost na koroziju i neograničenu složenost poprečnog presjeka iz jedne matrice za istiskivanje. Standardni stup zavjese za raspon od 4 metra od ploče do ploče podnosi opterećenja vjetra od 1,5–3,0 kPa u dijelu koji teži približno 3–5 kg/m2 — strukturna učinkovitost s kojom se nijedan drugi metalni ekstrudirani materijal ne može mjeriti po usporedivoj cijeni.

Struktura zidova zavjesa — Putovi opterećenja i inženjering ugrađenih dijelova

Zavjesa je nekonstruktivna u točnom inženjerskom smislu: ne nosi nikakva opterećenja poda, krova ili težinu drugih građevinskih elemenata. Primarni strukturni okvir - beton ili čelik - stoji i funkcionira potpuno neovisno o zidu zavjese. Međutim, "nestrukturalno" ne znači "neopterećeno" — sustav zavjesa nosi značajna projektirana opterećenja koja se moraju pažljivo konstruirati i prenijeti u strukturu putem ugrađenih dijelova i sustava nosača.

Ugrađeni dijelovi zavjese - vrste, dizajn i zahtjevi za ugradnju

Ugrađeni dijelovi za zidne zavjese nisu jedna kategorija proizvoda, već skupina tipova sidara odabranih na temelju strukturne podloge, projektirane veličine opterećenja, potrebnog raspona prilagodbe i ograničenja programa gradnje. Četiri glavne vrste u trenutnoj praksi su:

• Ugradni kanali (Halfen, Jordahl ili ekvivalent): Kontinuirani vruće valjani čelični kanal s prorezima za T-vijke, izliven u betonsku ploču ili lice stupa tijekom izlijevanja. Kanal omogućuje beskonačno podešavanje položaja duž svoje duljine i definiranu nosivost po jedinici duljine. Lijevani kanali su poželjni ugrađeni dio za visoke neuređene zidne zavjese na novogradnji — oni omogućuju fino podešavanje položaja nosača nakon pregleda okvira, prilagođavajući se onakvom položaju strukture. Nosivosti se kreću od 25 kN do 80 kN posmicanja po sidrenom vijku ovisno o presjeku kanala i čvrstoći betona.
• Dijelovi ugrađeni zavarenom pločom (čelična čelična ploča s klinovima ili sidrenim šipkama): Ravna čelična ploča sa zavarenim klinovima za smicanje ili deformiranim šipkastim sidrima, postavljena u oplatu i izlivena u konstrukcijski element. Nosač se naknadno zavari na prednju ploču na licu mjesta. Sustavi zavarenih ploča koriste se tamo gdje su koncentrirana velika točkasta opterećenja — fasadna potpora na prijenosnim gredama, fasade s kamenim pločama velikog formata ili na mjestima gdje geometrija nosača onemogućuje upotrebu sustava kanala. Zahtijevaju najveću pozicionu točnost pri ugradnji jer naknadno podešavanje nije moguće bez strukturnih modifikacija.
• Naknadno ugrađena sidra (kemijska ili mehanička ekspanzija): Sidra ugrađena bušenjem u očvrsli beton nakon što je konstrukcijski okvir dovršen. Sidra od kemijske smole i mehanička dilatacijska sidra postižu opterećenja usporediva sa sustavima za ulijevanje pod uvjetom da je beton odgovarajuće čvrstoće i da se rubni razmaci održavaju prema ETA (Europska tehnička procjena) proizvođača ili ICC-ES odobrenju. Naknadno ugrađena sidra koriste se za projekte obnove, promjene dizajna, promašene pozicije ulivanja i konstrukcije gdje pristup oplate za ulivene dijelove nije bio izvediv. Oni uvode značajan zahtjev za kontrolu kvalitete gradilišta — kut bušenja, čistoća rupe i temperatura smole utječu na postignuti kapacitet opterećenja.
• Predgotovljeni ugrađeni umetci: Tvornički lijevani čelični umetci u montažnim betonskim elementima — koriste se u montažnim okvirnim zgradama gdje se montažni stup ili rub ploče proizvode u kontroliranom tvorničkom okruženju. Tvornička postavka postiže položajne tolerancije od ±2 mm , znatno čvršći od betona lijevanog na gradilištu na ±10 mm, i proizvodi dosljedno pouzdanu geometriju sidra koja pojednostavljuje dizajn nosača. Umetci su tipično zaštićeni proizvodi iz standardnog asortimana proizvođača montažnog betona.

Tolerancije ugradnje i strukturna koordinacija za ugrađene dijelove

Poziciona točnost ugrađenih dijelova ključna je za cijenu i program postavljanja zidnih zavjesa. Sustav nosača zidnih zavjesa pruža ograničeni raspon podešavanja - obično ±20 do ±30 mm u tri osi — za prilagođavanje konstrukcijskih tolerancija u konstrukcijskom okviru. Ako su ugrađeni dijelovi izvan ovog raspona, potrebna je sanacija prije nego što se nastavi s ugradnjom fasade, što povećava troškove i kašnjenje.

Industrijski standardni pristup upravljanju tolerancijama za velike projekte zidnih zavjesa uključuje a program istraživanja u tri faze : pregled prije izlijevanja (provjera oplate prije betoniranja), pregled nakon postavljanja trake (izgrađene pozicije snimljene nakon uklanjanja oplate) i pregled postavljanja (provjera izvođača radova na pročelju prije ugradnje kako bi se identificirala sva mjesta koja zahtijevaju sanaciju). Na projektima visokih zgrada, podaci o pregledu nakon postavljanja trake šalju se izravno proizvođaču zidnih zavjesa — pomaci nosača se prilagođavaju u programu izrade kako bi se kompenzirali strukturni položaji izgrađeni, umjesto da se pokušavaju pomaknuti ugrađeni dijelovi.

Specifikacija materijala i otpornost na koroziju ugrađenih dijelova

Ugrađeni dijelovi zavjese djeluju na granici između alkalnog betonskog okruženja (pH 12–13) i vanjske zone nosača izložene vlazi i atmosferskim zagađivačima. Izbor materijala mora se odnositi na oba okruženja. Dva glavna puta materijala su vruće pocinčani ugljični čelik i nehrđajući čelik, svaki sa specifičnim uvjetima primjene:

• Vruće pocinčani ugljični čelik (HDG prema ISO 1461): Standardna specifikacija za ugrađene ploče, kanale i sidrene šipke za unutarnje ili umjereno izložene primjene. Premaz cinka (minimalno 85 mikrona prema ISO 1461 za dijelove iznad 6 mm) pruža približno 40–60 godina zaštite u C3 korozivnom okruženju (urbana/industrijska atmosfera) putem žrtvene katodne zaštite. HDG ugrađeni dijelovi ne smiju se koristiti u izravnom kontaktu s različitim metalima (aluminij, bakar) bez izolacije — galvanska potencijalna razlika uzrokuje ubrzano otapanje cinka.
• Nehrđajući čelik (razred 316L / EN 1.4404): Potreban za obalne i morske susjedne primjene, okruženja za kemijsku obradu, ograde za bazene i sve primjene gdje je vjerojatno taloženje klorida na površini ugrađenog dijela. Sadržaj molibdena u 316L pruža kritičnu otpornost na piting klorida koji nedostaje u standardnom stupnju 304. Sve izložene komponente nosača u pomorskim okruženjima (unutar približno 1 km od obale na izloženim mjestima) trebaju imati najmanje 316L. Duplex nehrđajući (razred 2205) specificiran je za primjene koje zahtijevaju i visoku čvrstoću i povećanu otpornost na kloride - podvodne fasadne strukture, arhitektura plimnih zona.
• Zahtjevi za bimetalnu izolaciju: Tamo gdje aluminijski zidni nosači zavjesa dodiruju čelične ugrađene dijelove, mora se postaviti izolacijska podloška ili jastučić od PTFE, neoprena ili anodiziranog aluminija kako bi se spriječila galvanska korozija. Galvanska razlika potencijala između čelika i aluminija u elektrolitičkom okruženju (vlaga s otopljenim solima) uzrokuje ubrzanu koroziju aluminija — anodnog materijala u ovom paru. Ovaj zahtjev naveden je u BS EN 1999-1-1 (Eurocode 9) i AAMA smjernicama za spojeve aluminijskih fasada i bez pregovaranja u obalnim primjenama.