asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví

Jak odolné je prosklení lehkých obvodových plášťů

03.04.2012
Velká část lehkých obvodových plášťů budov je tvořena prosklením, které využívá vrstvená bezpečnostní skla. Tato skla jsou však bezpečná jen od určité teploty fólie. Jak se mění teplota povrchu skla v průběhu roku, kdy je sklo bezpečné a kdy nesplňuje požadavky proti propadnutí?
Díky své nezávislé odborné činnosti specialisty na stavební sklo se dostávám k různým případům prasklého skla. Některé praskliny jsou způsobené špatným opracováním nebo poničením hrany skla, jiné zase vlivem tepelného šoku. Ovšem vždy je záhadou, proč zrovna praskla jen tato tabule, když ta druhá je hned vedle ní a působí na ni vše naprosto stejně?

Dva a půl roku analýz lomových ploch stavebního skla
Co rozhoduje o riziku praskání skla?
  1. Kvalita a úprava povrchu
  2. Kvalita a úprava hran
  3. Vady ve skle a jeho kvalita
  4. Trhliny, mikrotrhliny
  5. Délka trvání zatížení
  6. Způsob podepření
  7. Rozložení napětí v ploše
  8. Způsob uložení
  9. Vlhkost prostředí
  10. Teplota skla a prostředí
Toto statické sklářské desatero bylo sestaveno na základě autorových zkušeností z laboratoře, výroby a praxe přímo v terénu. Mělo by být doplněno ještě o další bod, a tím jsou otřesy a jejich intenzita.

Protože mi za poslední dva a půl roku leželo na stole více než 250 fotografií popraskaného skla, začal jsem si dělat své vlastní analýzy v čase a prostoru. Sledování tvaru lomové plochy, velikosti prasklin, vztahu k ročnímu období a teplotě venkovního vzduchu, materiálových vlastnosti skla a způsobů uložení a podepření vedlo k analýzám, které odhalily šokující skutečnosti.
 
Největší vliv na riziko praskání skla má teplota
Nejčastěji prasklé sklo bylo vrstvené sklo ve složení 2 × 3 mm float + 0,76 PVB fólie. Značně se na praskání podílela kvalita opracování hrany 3mm skla, ale nejvýznamnější příčinou praskání je teplota skla a fólie. Vrstvené sklo se vyrábí při teplotě 18 až 25 °C a při těchto teplotách se i testuje. Takto vyrobené vrstvené sklo se potom dostane na fasádu, kde je součástí lehkého obvodového pláště, takže je vystaveno povětrnostním podmínkám. Povrchové teploty skla a teplota fólie se v průběhu roku neustále mění a někdy dosahují hodnot až 50 °C.

On-line měření se vykonává ve zkušební laboratoři Friedmann & Kirchner v Německu – v jejím areálu se nachází zkušební vzorek vrstveného skla ve složení 10 mm float + 1,52 PVB + 10 mm float. Vzorek je umístěn ve sklonu 45° a orientován na jižní stranu. Graf (obr. 1) ukazuje výsledky lednového měření.

Jak ovlivňuje teplota kvalitu a pevnost vrstveného skla?
Vrstvené sklo je vždy slepenec ze skla a fólie. V současnosti se pro vrstvení skla nejčastěji používají tři druhy fólií: PVB – polyvinylbutyral (termoplast), EVA – etylenvinylacetát (termoplast) a EVASAFE – etylenvinylacetát s 3D strukturou (termoset).

Rozdíl mezi termoplastem a termosetem je především v tom, že termoset nelze po tepelném vytvrzení již dále tepelně zpracovávat ani znovu rozpustit. Proto si teď jistě dokážete představit, jak se každá z těchto fólií chová ve skle, když teplota skla v letním období dosahuje hodnoty až 50 °C.

Vrstvená skla s termoplasty na fasádách lehkých obvodových plášťů ztrácejí své vlastnosti soudržnosti a přilnavosti, a tím snižují únosnost celého zasklení. Šokující na tom všem je skutečnost, že vrstvené sklo s termoplastickými fóliemi při vyšších teplotách ztrácí své bezpečnostní parametry a stává se tak teoreticky nebezpečným sklem.
 
Jak je to v praxi?
Nemusíte mít strach. Vrstvená bezpečnostní skla jsou navrhována podle norem, v nichž je zakázáno počítat s fóliemi jako spojovacím materiálem, a proto každé vrstvené sklo, které se aplikuje jako součást obalové konstrukce budovy, je předimenzováno tak, aby vyhovělo požadavkům na bezpečnost. Z pohledu životnosti a funkčnosti však vrstvené sklo s termoplastickými fóliemi stárne rychleji, takže se snižuje i únosnost každé tabule skla. Obecně se říká, že při teplotě 25 °C má fólie EVASAFE 10krát větší pevnost při smyku za ohybu než PVB fólie a při teplotě 50 °C až 100krát větší pevnost. Dokonce jsou známy studie, v nichž je prokázáno, že EVASAFE fólie neztrácí svou tuhost ani při dlouhodobém statickém zatížení (obr. 2).

Tyto závěry poskytují vysvětlení, proč některá skla praskají dříve než ta druhá a proč prasknou až po několika letech užívání, a přitom se k němu každý den chováte stejně. Fólie měkne a ztrácí své schopnosti přenášet zatížení z jedné tabule na druhou.


Obr. 2 Testování fólie při statickém zatížení

Příklad z praxe – únosnost vrstveného skla
Pro představivost jsem připravil malou ukázku, jak ovlivňuje modul pružnosti ve smyku G (N/mm2) průhyb a napětí ve skle o rozměru (výška × šířka): 2 500 × 1 200 mm, které je uloženo jen na horní a spodní části do U-profilu a zatíženo liniovým zatížením ve výšce 1 m o velikosti 1 kN/m (tab. 1 a obr. 3).

Za povšimnutí stojí, že v prvním řádku je přesažena maximální dovolená hodnota napětí v tahu při ohybu ve skle 45 N/mm2. Podle tohoto výpočtu by vrstvené sklo mělo prasknout, ovšem praxe je jiná. Ve výpočtech s PVB fólií nepočítáme, ale její modul pružnosti ve smyku G dosahuje při teplotě 20 °C hodnoty 0,4 N/mm2 (obr. 4).
 
Závěr
V současných normách se vliv fólie na celkovou únosnost prosklení vůbec neřeší. Dokonce jsou v nich popsány výsledky testů pouze s PVB folií, přičemž vrstvené sklo je testováno jen při teplotě 20 °C. V připravované normě prEN 13474-3 jsou již vzorce na výpočet tloušťky vrstveného skla s uvažováním modulu pružnosti ve smyku zohledňující nejen teplotu, ale i dobu působení zatížení. Pečlivě zvažujte, kam vrstvené sklo navrhujete, protože jeho kvalitu a odolnost ovlivňuje především teplota, délka a intenzita zatížení.


Obr. 4 Modul pružnosti ve smyku fólie EVASAFE a PVB

Ing. Miroslav Sázovský
Foto: autor

Autor je nezávislý specialista na stavební sklo.
 
Zdroje:
1.    Firemní podklady firmy Bridgestone
2.    www.friedmann-kirchner.de
3.    www.lopin.cz

Článek byl uveřejněn v časopisu ASB.

-->-->


Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media