Метод холодного изгибания стекла: обзор

В ряде проектов фасадного остекления, реализованных в последнее время, плавные кривые изгибов или скручиваний построены самым экономичным безупречным способом, а именно: с использованием холодного изгибания панелей. Данный метод был выбран с учетом таких важных факторов, как структурная целостность, способ крепления, долговечность и гарантированная прочность триплекса и стеклопакетов. Данная работа рассматривает одинарное наружное остекление, представляющее собой изогнутую панель из отожженного триплекса (цилиндрические изгибы с большим радиусом). Был предложен метод холодного изгибания. Для определения его целесообразности авторы исследовали напряжения в стекле, в силиконовом герметике, примененном при структурном остеклении, а также напряжения в стеклопакете. Для исследования воздействий, на которые указывало компьютерное моделирование, были использованы физические модели. В результате выяснилось, что использование холодного изгибания приводит к слишком значительным отклонениям формы стекла от заданной цилиндрической, требует непредусмотренного механического закрепления панелей, а также применения закаленного триплекса, а не отожженного.



Примеры использования метода холодного изгибания стекла
В последние годы в фасадах многих сооружений присутствуют изогнутые стеклянные поверхности с большим радиусом, причем различие между плоскостью и желаемой кривизной составляет всего лишь несколько толщин стекла. Отражения на изогнутой стеклянной панели настолько отличаются от изображений на плоской, что обычно возникает желание избежать компромисса, т. е. огранки, и использовать изогнутое стекло. Однако дополнительная стоимость горячего изгибания стекла становится веским доводом «против», и если глубина изгиба незначительна, привлекательным кажется метод холодного изгибания панели и подгонки ее к раме. Эта возможность была рассмотрена применительно к широкой западной стене офисного здания Maclaren Headquarters в Уокинге и к изогнутой и скрученной стене проектируемой башни у станции Ватерлоо в Лондоне. Тем не менее, в обоих случаях технический риск холодного изгибания стеклопакетов сочли слишком высоким. Этот метод был рассмотрен в числе других при строительстве здания по адресу Блэкфайерс, 1 в Лондоне и башни U2 в Дублине.

Навес на площади Авроры в Сиднее состоит из панелей из термоупрочненного триплекса, которые были скручены в холодном состоянии; крепление панелей — точечное. Крыша стеклянного перехода, встроенного в здание датского Национального банка в Копенгагене состоит из стеклопакетов, изогнутых в холодном состоянии, и одинарной навесной панели из триплекса. Скручивание панели может быть выполнено путем закрепления одной ее точки вне плоскости, описанной остальными тремя, тогда как метод холодного изгибания требует «привязки» к месту по крайней мере шести, а лучше восьми точек. Другие авторы описали варианты применения методов холодного изгибания и холодного скручивания, включая упругую неустойчивость и изменение формы в результате экстремальных воздействий на стекло.

Минусы метода холодного изгибания
Первой проблемой, возникающей при холодном изгибании панелей, является напряжение в стекле, которое может быть уменьшено путем использования самых тонких, насколько это возможно, стекол и компенсировано применением термоупрочненного стекла. Такой же серьезной проблемой становится напряжение в пленке между слоями триплекса, если изгибанию данным методом подвергается триплекс. Триплекс очень хорошо подходит для применения метода холодного изгибания, т. к. расстояние между листами стекла может уменьшить постоянное напряжение в стекле, в то же время способствуя сохранению его прочности при краткосрочных нагрузках. Энергия деформации холодного изгибания в случае разрушения будет направлять фрагменты стекла из окна, и триплекс, таким образом, снижая данный риск.

Если силиконовый герметик используется для того, чтобы постоянно держать триплекс в изогнутом положении, возникает проблема растягивающего напряжения на кромках панели по линии сцепления стекла с пленкой#прослойкой между стеклами, которое может вызвать прогрессирующее расслаивание, по мере того как наружная панель отходит от внутренней, теряя эластичность и изгиб. Сам силиконовый герметик также подвергнется длительному растягивающему напряжению на периферии панели, изогнутой холодным способом, и очевидно, что обычная практика распределения реакции на ветровую нагрузку по всей площади сцепления силикона в этом случае не подойдет. Если планируется холодное изгибание стеклопакетов, усилия на кромках следует рассматривать в сочетании с теми, которые возникают в результате изменений в температуре и атмосферном давлении.

Форма панели, подвергнутой холодному (упругому) изгибанию, определяется силами и моментами, действующими на стекло со стороны точек крепления и опор. Если точки крепления находятся только в дискретных пунктах или по периметру панели, можно предположить, что не все формы, получаемые методом горячего (пластмассового) изгибания, достижимы при холодном. Одно несомненное преимущество холодного изгибания состоит в том, что оно сохраняет качество поверхности стекла, в то время как горячее зачастую его ухудшает.