Вантовое остекление

Вантовое остекление — архитектурно сложный способ обустройства светопрозрачных фасадов, кровли зданий с использованием натянутых канатных (тросовых) сетей вместо рамных каркасов из алюминиевого, стального проката. Готовое покрытие выглядит цельным, монолитным из-за отсутствия рам, способа крепления прозрачных сегментов (монтаж стекла осуществляется изнутри на точечные крепления). Второе название системы — планарное, которое получилось от английского plan — плоскость. Впервые стеклянный фасад, опирающийся на стальные растяжки, построили инженеры Великобритании.

Планарное остекление используют при строительстве, модернизации:

крупных спортивных объектов — стадионов, водно-спортивных комплексов, бассейнов;
высотных зданий — административных, деловых, торговых центров;
развлекательных заведений — кинотеатров, аквапарков, ночных клубов, казино;
гостиниц, отелей, ресторанов;
входных групп.

Стеклянные крупноформатные сегменты на тросах применяют также для обустройства стеклянных козырьков, навесов, ограждений для лестниц.

Преимущества и минусы вантового остекления

К достоинствам метода обустройства светопрозрачных перегородок архитекторы, инженеры-строители относят:

красивый визуальный эффект стеклянного монолита — отсутствие видимых рам, точек крепления создает иллюзию конструкции, созданную полностью из стекла;
сравнительно малую металлоемкость — 35-45 кг/кв.м. Аналогичные покрытия из железобетона имеют массу в несколько раз большую;
большую площадь пролета, пригодного для остекления — от 50 до 250 м;
высокую прочность, устойчивость к сейсмическим колебаниям, сильному ветру из-за равномерного распределения нагрузки на продуманную “паутину” канатов;
возможность обустройства герметичного стеклянного покрытия с заделкой швов герметиком между сегментами;
долговечность — не менее 20 лет службы;
простота ухода, ремонта, замены поврежденных элементов;
возможность строительства объектов с разной геометрической формой — от плоских прямоугольных фасадов до вогнутых, выпуклых крыш радиальных, овальных очертаний.

Из недостатков:

высокая цена (стекло, стеклопакеты повышенного качества и точной обработки, высокоуглеродистая сталь для тросов, система крепежей, изготавливаемых индивидуально для объекта);
сложность проектирования и монтажа.

Виды планарных покрытий

Вантовое остекление фасадов, кровли для объектов недвижимости изготавливают в нескольких вариантах и разновидностях:

по геометрии (в поперечном сечении — прямоугольные, радиальные, овальные, треугольные, шестиугольные);
форме — плоские, выпуклые или вогнутые;
способу компенсации напряжений в тросовых сетях — однопоясные или двухпоясные.

Система тросовых креплений с одним поясом состоит из взаимно пересекающихся стальных нитей, соединенных между собой на одном уровне. Этот способ фиксации стеклянных сегментов выбирают из-за простоты установки, минимальной металлоемкости. Применение — “плоское” остекление фасадов, кровли, навесов. Двухпоясное фасадное остекление отличается разницей в высоте расположения пересекающихся канатов: места пересечения соединяют трубчатыми вставками, компенсирующими напряжения нитей.

Выпуклые или вогнутые поверхности одинаково эффективно украшают фасады, крыши сооружений, однако требуют более сложных расчетов, твердых навыков монтажа.

Состав конструкции, материалы

Простое плоское вантовое остекление фасада состоит из нескольких элементов, которые делают покрытие похожим на спайдерное остекление:

стальных стоек-колонн;
двух перпендикулярно направленных канатных сетей;
светопрозрачных сегментов (одинарное стекло, стеклопакеты);
крепежных элементов — анкеров, проушин, метизов;
точечных креплений — спайдеров;
шарнирных болтов с полимерными прокладками.

Стальные стойки из профиля нужны для крепления и создания напряжения для каждой нити в “паутине”. Колонны устанавливают на расстоянии от несущих узлов здания (перекрытий, стен). На концах тросов изготавливают специальные петли, которыми канаты крепят к колоннам. На пересечении перпендикулярных нитей применяют специальные зажимные пластины с болтами — анкеры или U-болты. Обязательное условие — надежная фиксация соединений, т.к. на таких “перекрестках” устанавливают спайдеры для стекла.

Заполнение

Светопрозрачные конструкции, которые устанавливают на спайдеры, состоит из штучных сегментов стекла:

листового (флоат-стекла);
закаленного, термоупрочненного;
многослойного (триплекса);
окрашенного в массе;
с низкоэмиссионным покрытием (солнцезащитным, теплосберегающим).

Перечисленные модификации используют при производстве стеклопакетов — однокамерных или двухкамерных.

Одно из основных требований к стандартному силикату — толщина не менее 8 мм, соблюдение требований ГОСТ 111-2014 (отсутствие расхождений по толщине, видимого брака — трещин, пузырьков).

Термоупрочненное, закаленное стекло получают нагревом листов в автоклавах, затем охлаждают воздухом. Закаленное стекло прочнее обычного в 6-10 раз, при повреждении образует сотни мелких осколков с тупыми гранями. Термоупрочненный аналог обладает высокой прочностью, однако при разбитии ведет себя как силикат. Условия производства, проверки качества содержат ГОСТы 30698–2000, Р 54180–2010. Существенный недостатков материала, прошедшего термическую закалку — невозможность обработки после выхода из автоклава. Сверлить, резать, шлифовать, обрабатывать края полотен нужно до нагрева листов, в противном случае материал разрушается.

Триплексом называют многослойный прозрачный материал, который получают склеиванием двух и более стеклянных листов в любой комбинации. Отдельные полотна могут отличаться по толщине (наружный слой стекла часто делают более толстым для лучшей звукоизоляции, сопротивлению ударным нагрузкам). В качестве клея применяют жидкие светоотверждающие составы, пленочные адгезивы толщиной до 1,5 мм. Клей не влияет на светопропускаемость (до 97%).

Для получения нужного цвета или оттенка в расплавленный силикат добавляют красящие пигменты. В отличие от тонировочных пленок, окрашенные в массе полотна не боятся царапин, других повреждений.

Модифицированные стекла применяются для строительства:

зенитных фонарей;
зимних садов;
витражного остекления;
прозрачных полов;
офисной перегородки;
дверей, окон для дома.

Фурнитура

Вантовое остекление — разновидность спайдерной системы обустройства стеклянных оболочек, поэтому для фиксации стекла или стеклопакетов используют точечные крепления — спайдеры. Классический спайдер имеет четыре ответвления, встречаются кронштейны с двумя точками крепления. Стекла устанавливают двумя способами:

через предварительно просверленные отверстия в сегментах;
через вырезы в боковых краях на стыках соседних элементов.

Крепления должны быть:

разъемными, т.е. состоять минимум из 2 частей (кронштейн + шарнирные болты);
оснащены полимерными эластичными прокладками, исключающими контакт металла со стеклом.

Особенности монтажа, обслуживания

К установке светопрозрачных фасадов, кровель на вантовых растяжках предъявляют повышенные требования из-за особого способа фиксации несущей “паутины” и заполнения:

перед началом крепления прозрачных сегментов нужно внимательно осмотреть места крепления полотен к кронштейнам, т.к. малейшие сколы, трещины, неровные края приведут к разрушению стекла или стеклопакета;
еще один важные параметр — соблюдение плоскостности стеклянных листов или пакетов. Нарушение геометрии облицовки приводит к излишнему напряжению в местах соединения с вантами;
нельзя допускать, чтобы при установке прозрачный элемент перекосился, смялись или сместились полимерные прокладки. Прямой контакт прозрачных материалов с подсистемой приведет к повреждению из-за разности коэффициентов термического расширения;
гарантия нормальной службы покрытия — регулярная проверка состояния креплений, стеклянных полотен;
вышедшие из строя стекла (с трещинами, сколами) нужно сразу менять, не дожидаясь обрушения поврежденного материала.