Jeśli chodzi o ekstremalnie wysokie konstrukcje, to głównymi wyzwaniami, które stawiają przed nimi projektanci, są obciążenie wiatrem, różnice temperatur i wysokości oraz kondensacja pary wodnej.

U podnóża budynku wiatr napotyka drzewa i inne budynki, które osłabiają jego siłę. Jednak w miarę jak budynek pnie się na ponadprzeciętną wysokość, przeszkody te znikają. Wieżowiec jest wówczas wystawiony na działanie niezakłóconej siły wiatru.

Innymi ważnymi czynnikami są światło i ciepło. Wysokie budynki, ze względu na swoją ogromną bezwładność termiczną, wymagają stałej klimatyzacji, nawet w chłodniejszych miesiącach roku. Sama klimatyzacja stanowi największy pojedynczy koszt energetyczny budynku. Ekstremalnie wysokie konstrukcje stanowią wyjątkowe wyzwanie: odznaczają się nie tylko dużą bezwładnością termiczną. Zdecydowana część ich całkowitej powierzchni znajduje się wysoko ponad sąsiadującymi z nimi budynkami, zatem w ich pobliżu próżno szukać czegokolwiek, co mogłoby zatrzymać promienie słoneczne. Ponadto większość z nich znajduje się w regionach pustynnych Bliskiego Wschodu, Afryki i Azji Południowo-Wschodniej.

Co dodatkowo komplikuje opisywaną sytuację to fakt, że fasady ekstremalnie wysokich budynków obecnie prawie w całości produkuje się ze szkła. W ich realizacji stosuje się głównie wysokie i szerokie oszklenia, zapewniające maksymalnie przejrzysty widok. Zatem kolejne wyzwanie polega na tym, że większe szyby muszą być niezwykle wytrzymałe, aby oprzeć się dużym siłom wiatru. Muszą być one także zaprojektowane w taki sposób, aby zrekompensować ogromną ilość światła, jaką przepuszczają do wnętrza budynku, w celu zapewnienia komfortu jego użytkowników.

Typowe wyzwania związane z ekstremalnie wysokimi budynkami

Otoczenie

Otoczenie budynku – a w przypadku Burj Khalifa i Jeddah Tower lokalny klimat pustynny –istotny czynnik, który należy rozważyć. Otoczenie ekstremalnie wysokich budynków, takie jak wzgórza i inne budynki, pochłania znaczną część intensywnego ciepła w ciągu dnia, ale emituje lub wypromieniowuje to ciepło do otoczenia w ciągu nocy. Szkło niskoemisyjne pozwala odbijać promieniowanie fal długich i minimalizować jego transmisję. Dlatego też jednym z najlepszych rozwiązań w projektach tego typu jest zastosowanie szkła niskoemisyjnego (np. Guardian SunGuard Neutral 60). 

Lokalny klimat w tych ciepłych, wilgotnych i pustynnych regionach – gdzie temperatury sięgają nawet 50°C w ciągu dnia – stanowi prawdziwe wyzwanie dla szkła, zarówno pod względem naprężeń, ale również potencjalnych problemów z kondensacją.

Większość ludzi nie zdaje sobie sprawy z popularności szkła niskoemisyjnego na Bliskim Wschodzie i nie wie, dlaczego powinno być ono używane. Ogólnie rzecz ujmując panuje przekonanie, że szkło niskoemisyjne wykorzystuje się tylko w strefach zimnego klimatu. Idea blokowania i odbijania niebezpośredniego ciepła zarówno w nocy, jak i w ciągu dnia jest czymś, czego większość ludzi nie bierze pod uwagę. 

Kondensacja
W przypadku ekstremalnie wysokich budynków zawsze występuje ryzyko kondensacji pary wodnej na zewnętrznej szybie. Wynika to z różnicy temperatur pomiędzy temperaturą na zewnątrz budynku (gdzie latem jest bardzo gorąco i wilgotno) a temperaturą wewnątrz budynku (obniżaną za pomocą klimatyzacji).

Zastosowanie szyby wewnętrznej ze szkła niskoemisyjnego może pomóc zapobiec przenoszeniu się zimna z wnętrza budynku na szybę zewnętrzną. Z kolei obróbka cieplna (pełne hartowanie lub wzmacnianie termiczne) sprawi, że szkło będzie do 5 razy mocniejsze, co pozwoli mu wytrzymać ekstremalne obciążenia wiatrem i znaczne różnice temperatur.

Różnice wysokości 
Różnica wysokości pomiędzy górą i dołem ekstremalnie wysokiego budynku – i związana 
z tym różnica temperatur - może powodować problemy ze zgięciem szkła w szybie zespolonej, wynikające z różnicy ciśnień. 

W projekcie Burj Khalifa pojawiło się nawet wyzwanie związane z różnicą pomiędzy temperaturą, w której wyprodukowano i zainstalowano szyby zespolone. Szyby zostały wyprodukowane w styczniu przy temperaturze 26°C, a następnie zainstalowane w Dubaju 
w sierpniu, kiedy temperatura wynosiła 48°C. Obliczenia naprężeń i zgięć szyb zespolonych umożliwiły ekspertom z firmy Guardian Glass określenie odpowiednich grubości szkła, dostosowanych do instalacji szklanych na różnych wysokościach budynku.

Wiatr
Ze względu na wysokość drapaczy chmur siła oddziałującego na nie wiatru może być bardzo duża. Mimo, że dynamiczny kształt budynku zostaje zaprojektowany tak, aby zredukować obciążenia konstrukcyjne spowodowane przez zrywanie się wirów wiatru, grubość szkła jest również bardzo ważna. W przypadku Burj Khalifa szklana fasada została zaprojektowana tak, aby oprzeć się wiatrowi wiejącemu z prędkością do 250 km/h. Jak wspomniano już wcześniej, szklana instalacja Jeddah Tower została zaprojektowana tak, by wytrzymać odchylenie 
o promieniu 2,5 metra od środka konstrukcji bez narażania jej na pęknięcia i przecieki. Grubość użytego szkła zależy od wysokości budynku, w którym jest ono zainstalowane. Obróbka cieplna (całkowite hartowanie lub wzmocnienie termiczne) ma równie kluczowe znaczenie, ponieważ sprawia ona, że szkło jest do 5 razy mocniejsze, dzięki czemu opiera się ekstremalnym obciążeniom wiatrem i różnicom temperatur.

Jeśli mają Państwo pytania dotyczące wykorzystania szkła w swoim kolejnym projekcie, niezależnie od jego wielkości i lokalizacji, chętnie udzielimy na nie odpowiedzi.

Zapraszamy do kontaktu.

O autorze – Jasmin Hodzic

Obecnie Jasmin Hodzic pełni funkcję Dyrektora Projektu Komercyjnego dla Szkła Ochronnego w Afryce i na Bliskim Wschodzie. Na tym stanowisku jest odpowiedzialny za kierowanie zespołami kierowników sprzedaży architektonicznej i ekspertów doradztwa technicznego ściśle współpracującymi ze wszystkimi stronami działającymi w branży fasad komercyjnych.