docPoliforum
download 
Reklamacja Transkrypt
Poliforum
KWARTAlnik NR 1/2015 TEMAT NuMEru ekologiczne budownictwo DZIEJE SIĘ budmika ze meR u n W wywiad z prof. dr hab. inż. a. garsteckim oraz dr inż. k. marcinkowskim konstrukcje stalowe w budownictwie wysokim i wysokościowym drukarka 3d i jej zastosowanie w budownictwie ENERGooSZCZĘDNoŚĆ NA CZASIE o co chodzi? w poliforum Szanowni Czytelnicy, Mamy zaszczyt przedstawić Wam pierwszy numer pierwszego ogólnopolskiego naukowego magazynu studenckiego Poliforum. Jest to czasopismo tworzone przez studentów dla studentów, którego również i Ty możesz być współautorem. Pozwólcie, że w kilku zdaniach przedstawimy Wam ideę jaka nam przyświeca, innymi słowy: O co chodzi w Poliforum?! Pierwszym krokiem było zorganizowanie Budmiki (www.budmika.put.poznan.pl), konferencji na którą raz do roku zjadą Koła naukowe z najaktywniejszymi studentami budownictwa, inżynierii i architektury z całej Polski. Pierwszy krok (Budmika 2014) jak zawsze był trudny, ale zakończył się sukcesem. Ilość młodych, ambitnych ludzi, którym „chce się chcieć” zaskoczyła nawet nas - organizatorów. Chcąc integrować i aktywizować Was, najaktywniejszych studentów, pomyśleliśmy „spotkać się raz do roku to trochę za mało, pozwólmy im się wykazać przez cały rok”. Tak oto trzymacie w rękach platformę/środek/sposób na pokazanie innym co Was interesuje, jaki temat zgłębiliście, do jakich wniosków doszliście w obszarze swojego kierunku studiów i nie tylko. Jak będzie tworzone Poliforum? Przez Was – studentów oraz członków kół naukowych! W radzie naukowej zasiadać będą wszyscy opiekunowie kół, którzy wyrażą chęć swojej pomocy. Autorem artykułu może być każdy student, studentka czy zespół studentów kierunków budownictwa, inżynierii środowiska, architektury oraz im pokrewnych. Słówko techniczne. Pragniemy, aby Poliforum ukazywało się jako kwartalnik elektroniczny. Pod każdym artykułem zamieścimy nazwisko autora, koło naukowe, z którego się wywodzi oraz macierzystą uczelnię. Mamy nadzieję, że wszystkie koła naukowe zaproponują nam pomoc w edycji i składzie Poliforum. Jesteśmy otwarci na wszelkie sugestie i pomysły, a na każde pytanie odpowiemy z wielką przyjemnością, więc piszcie proszę do nas: [email protected] Podsumowując, pierwszy numer to dopiero początek, redakcja to otwarta księga, do której każdy może się wpisać, a chodzi o to, by aktywni i ambitni studenci mieli własne medium! Tomasz Garbowski Przewodniczący Komitetu Naukowego Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” Dawid Sinacki Redaktor naczelny 3 Wydawca AR CoMPRINT ul. H. Rzepeckiej 26A Poznań Nakład 350 szt. ISBN 978-83-89333-64-3 [email protected] Zespół redakcyjny Komitet naukowy Redaktor naczelny: Dawid Sinacki Z-ca Redaktora naczelnego: Anna Lenkowska Przewodniczący komitetu: Tomasz Garbowski z-ca przewodniczącego komitetu: Anna Knitter-piątkowska Redakcja: Alicja Zimniak Artur Tomczak Jakub Turbakiewicz JoANNA oLESZEK MArCIN MArKoWSKI Michał Babiak Błażej Gwozdowski Łukasz Polus Skład, grafika i okładka: Alicja Zimniak Magdalena Malepszak Karolina Zielińska Edycja: Tomasz Wojnowski zdjęcie okładki: marta sowińska, łukasz gąska zdjęcie wnętrza okładki: Alicja Zimniak pierwszy numer powstał we współpracy koło naukowe studentów architektury pp 4 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” W Numerze dzieje się! 6 Konferencje 7 Aktualności 9 Wywiad 11 Strzecha 16 Domy gliniane 20 DoM 27 Drukarka 3D 30 Konstrukcje Stalowe 32 Na czasie 36 Torkret 40 GDzie kończy się wizja architekta 41 Taran hydrauliczny 43 Energooszczędne budynki 47 Bibliografia 50 budmika 2014, czyli poznańska recepta na konferencję budowlaną Budownictwo; Inżynieria Środowiska Nowe inwestycje Prof. dr hab. inż. A. Garstecki i dr inż. K. Marcinkowski Starożytne pokrycie z zadatkami na materiał jutra O ekologicznym budownictwie i technologii wykonania Pasywny, autonomiczny, zielony oraz jej zastosowanie w budownictwie W budownictwie wysokim i wysokościowym Energooszczędność 25-lecie tradycji prosto ze Swarzędza A zaczyna rzeczywistość (męka konstruktora)... a wentylacja i klimatyzacja Grafik i zdjęć Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 5 dzieje się! budmika 2014, CZYLI poZNAŃSKA rECEpTA NA KoNFErENCJĘ BuDoWLANĄ W dniach 23-25.04.2014 w Politechnice Poznańskiej odbyła się I Ogólnopolska Studencka Konferencja Budowlana Budmika 2014. Przez trzy dni stolica Wielkopolski stała się centrum akademickiej myśli inżynierskiej, goszcząc u siebie reprezentantów aż 18 uczelni technicznych z całej Polski. O randze i powadze przedsięwzięcia świadczył m.in. patronat honorowy Jego Magnificencji Rektora Politechniki Poznańskiej prof. dra hab. inż. Tomasza Łodygowskiego oraz Prezydenta Miasta Poznania Ryszarda Grobelnego. W 2013 roku Koło Naukowe Studentów Budownictwa postanowiło podjąć się realizacji wspomnianego wydarzenia, tworząc przestrzeń dla ambitnych studentów umożliwiającą swobodną wymianę poglądów, wiedzy czy doświadczeń. Intensywne roczne przygotowania, silna promocja oraz jasno określony cel sprawiły, że Budmika 2014 odniosła sukces przerastający oczekiwania nawet samych organizatorów. Odzew na rozesłane zaproszenia do udziału w konferencji napływał z całej Polski sprawiając, że do udziału w konkursie referatów zgłoszono ponad 140 prac, z czego 115 zostało zaprezentowanych podczas konferencji. Nieszablonowe tematy, interesujące prezentacje oraz profesjonalne podejście prelegentów spowodowały, że po większości prelekcji rozwijały się żywe dyskusje. Konferencję uświetnili swoją obecnością oraz przewodem merytorycznym podczas wykładów plenarnych znamienici goście: dr inż. Zbigniew Kacprzyk (Politechnika Warszawska), dr hab. inż. Magdalena Rucka (Politechnika Gdańska) oraz dr hab. inż. Krzysztof Zieliński, prof. nadzw. PP (Politechnika Poznańska). Wysoki poziom naukowy i charakter wydarzenia zdobyły uznanie i wiele pochlebnych opinii w świecie akademickim. By pogłębić możliwości nawiązania znajomości, wszyscy uczestnicy konferencji oraz przyjaciele Koła Naukowego Studentów Budownictwa zaproszeni zostali na uroczystą kolację oraz integracyjne After Party. Budmika 2014 stała się pierwszym krokiem do integracji kół naukowych wszystkich uczelni technicznych w naszym kraju. Projekt Ogólnopolskiej Studenckiej Konferencji Budowlanej od podstaw realizowany był przez trzynastoosobowy komitet organizacyjny. Urzeczywistnienie idei stało się możliwe dzięki kooperacji z aż 33 organizacjami zewnętrznymi. Kontakty z ponad 20 przedsiębiorstwami z branży budowlanej nawiązane przy pierwszej edycji Konferencji przerodziły się w stałą współpracę. Dodatkowe wsparcie promocyjne aż od 20 patronów medialnych zapewniło dotarcie wiadomości o Budmice do najdalszych zakątków Polski. Tysiące „wydzwonionych” minut, setki wysłanych maili, a także niezmierzony czas i uwaga poświęcona sprawom organizacyjnym przerodziły się w niepodważalny sukces przedsięwzięcia. Liczba zgłoszeń, pozytywnych reakcji oraz gratulacji przekazywanych od wielu uczestników i gości są największą nagrodą, a jednocześnie mobilizacją do dalszej pracy, bowiem Budmika 2014 to dopiero początek. Natalia Goździejewska 6 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” konferencje budownictwo 22 – 24 kwietnia 2015 r., ostróda - IX Konferencja Naukowo-Techniczna PSK ,,Współczesne technologie przeciwkorozyjne" Jest to organizowana przez Polskie Stowarzyszenie Korozyjne konferencja, która w tym roku odbędzie się pod hasłem ,,Nowoczesność, standardy, praktyka”. Tradycyjnie podjęte zostaną tematy dotyczące nowych materiałów i technologii antykorozyjnych oraz najświeższych wyników badań prowadzonych w tej dziedzinie. Szczegółowe informacje: psk.org.pl/konferencja 13 – 15 maja 2015 r., Kielce - XXI Międzynarodowe Targi Budownictwa Drogowego AuToSTrADA-poLSKA To szczególne święto branży drogownictwa. Poza możliwością obejrzenia licznych wystaw czy prezentacji wiodących firm, uczestnicy będą mieli także sposobność wziąć udział w rozlicznych debatach, konferencjach i prelekcjach. Szczegółowe informacje: targikielce.pl/pl/autostrada.htm 20 – 23 maja 2015 r., Międzyzdroje - XXvII Konferencja naukowo-techniczna ,,Awarie Budowlane" Głównym tematem spotkania jest szeroko pojęte bezpieczeństwo konstrukcji budowlanych. Szczególna uwaga zwrócona zostanie na zagadnienia takie jak: diagnostyka konstrukcji i zapobieganie awariom budowlanym, analiza przyczyn zaistniałych katastrof i awarii, sposoby naprawy poawaryjneji rekonstrukcji, ocena i analiza procesów projektowania i wykonawstwa oraz aktów prawnych dotyczących bezpiecznej eksploatacji obiektów. Szczegółowe informacje: awarie.zut.edu.pl 26 – 28 maja 2015 r., poznań Międzynarodowe Targi Energetyki EXpoWEr Coroczne wydarzenie odbywające się w Poznaniu ma na celu prezentację najnowszych rozwiązań i technologii z zakresu energetyki, elektrotechniki, automatyki, budownictwa energetycznego i oświetlenia, ochrony środowiska w energetyce. Imprezie towarzyszyć będą także Międzynarodowe Targi Energii Odnawialnej Greenpower, na których odbędą się dwie konferencje: ,,Fotowoltaika dla każdego” oraz ,,Samowystarczalne Energetycznie Gospodarstwo Agroturystyczne”. Szczegółowe informacje: expopower.pl 1 – 3 czerwca 2015 r., przysiek k. Torunia - IX Sympozjum Budownictwoogólne Wydarzenie powstałe z inicjatywy Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy oraz Kujawsko-Pomorskiej Okręgowej Izby Inżynierów Budownictwa w Bydgoszczy.Przedmiotem prelekcji i rozmów będą zagadnienia badawcze, realizacyjne i eksploatacyjne dotyczące między innymi budownictwa ogólnego, fizyki budowli, materiałów budowlanych czy geodezji. Szczegółowe informacje: wbaiis.utp.edu.pl Hanna Szymczak Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 7 konferencje inżynieria środowiska 20-22 kwietnia 2015 r., Boguszów-Gorce - II Konferencja Doktorantów i Młodych Pracowników Nauki Konferencja naukowa EKO-DOK, organizowana cyklicznie od 2005 roku, jest doskonałym forum wymiany poglądów i doświadczeń naukowych dla młodych naukowców. Celem konferencji jest dokonanie przeglądu interdyscyplinarnych osiągnięć w zakresie inżynierii i ochrony środowiska oraz umożliwienie zaprezentowania przez doktorantów i młodych pracowników nauki wyników prowadzonych prac, zarówno badawczych jak i teoretycznych. Szczegółowe informacje: eko-dok.pl 13-15 maja 2015 r., Dębe k. Warszawy - vI ogólnokrajowa Konferencja Naukowo-Techniczną „Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne – projektowanie, wykonawstwo, eksploatacja" Celem konferencji jest prezentacja oraz ocena krajowych i zagranicznych rozwiązań, osią- gnięć i doświadczeń w dziedzinie instalacji wodociągowych i kanalizacyjnych. Do udziału w konferencji organizator zaprasza przedstawicieli wszystkich środowisk naukowych w kraju, projektantów, wykonawców i producentów oraz eksploatatorów instalacji wodociągowych i kanalizacyjnych. Do uczestnictwa w konferencji zaprasza się także osoby z przedsiębiorstw wodociągowych, zarządów spółdzielni mieszkaniowych i firm usługowych. Szczegółowe informacje:is.pw.edu.pl/konferencje 15 maja 2015 r., Białystok - Iv Międzynarodowa Studencka Konferencja Naukowa „INŻYNIERIA ŚRoDoWISKA MŁoDYM oKIEM" Celem organizacji konferencji jest wymiana myśli, poglądów i doświadczeń studentów zainteresowanych tematyką wszystkich płaszczyzn inżynierii i ochrony środowiska: wentylacją i klimatyzacją, ogrzewnictwem, wodociągami i kanalizacją, oczyszczaniem wody i ścieków, gospodarką wodno-ściekową, przeróbką i unieszkodliwianiem osadów, chemią sanitarną czy biologią sanitarną. Szczegółowe informacje: wb.pb.edu.pl 19 maja 2015 r., Warszawa - III Edycja Konferencji „Kogeneracja-perspektywy rozwoju inwestycji" Trzecia edycja konferencji przybliży uczestnikom zagadnienia dotyczące wsparcia kogeneracji w obliczu uchwalenia nowej ustawy o OZE. Aby ułatwić zainteresowanym inwestycje w tę technologię firma Progress Group zaprosiła ekspertów, którzy przybliżą uczestnikom konferencji praktyczne i prawne zagadnienia związane z kogeneracją, tak aby jak najwięcej podmiotów mogło skorzystać z proponowanego wsparcia. Celem konferencji jest przekazanie wiedzy uczestnikom dotyczącej zasad korzystania z systemu wsparcia dla kogeneracji, sporządzania audytów, jak również wiedzy technologicznej i rozwiązań dla kogeneracji. Szczegółowe informacje:progressgroup.pl/83-konferencje/316-kogeneracja-3.html Marcin Markowski 8 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” aktualności, nowe inwestycje Mnogość bardzo ciekawych inwestycji realizowanych w Polsce z roku na rok zaskakuje coraz bardziej. Przedstawiamy subiektywne zestawienie pięciu spośród najgłośniejszych obiektów kubaturowych związanych z rozwojem kulturalnym naszego kraju, nad którymi prace mają zostać zakończone jeszcze w tym roku. Obok tych budowli na pewno nie da się przejść obojętnie! 2. Sala koncertowa Jordankach 1. CENTruM SpoTKANIA KuLTur •Gdzie: Katowice •Projekt: JEMS Architekci •Powierzchnia: ok. 39000 m2 •Koszt inwestycji: 300 mln zł •Planowany termin oddania budynku: wiosna 2015 r. •Gdzie: Lublin •Projekt: Stelmach i Partnerzy Biuro Architektoniczne Sp. z o.o. •Powierzchnia: ok. 56000 m2 •Koszt inwestycji: 200 mln zł •Planowany termin oddania budynku: lato 2015 r. na •Gdzie: Toruń •Projekt: hiszpańska pracownia Menis Arquitectos •Powierzchnia: ok. 22000 m2 •Koszt inwestycji: 197 mln zł •Planowany termin oddania budynku: lato 2015 r. 3. Międzynarodowe Centrum Kongresowe 4. Centrum Dialogu Przełomy •Gdzie: Szczecin •Projekt: KWK Promes •Powierzchnia: ok. 2000 m2 •Koszt inwestycji: 24,3 mln zł •Planowany termin oddania budynku: lato 2015 r. 5. Narodowe Forum Muzyki •Gdzie: Wrocław •Projekt: pracownia Kuryłowicz & Associates •Powierzchnia: ok. 48000 m2 •Koszt inwestycji: 460 mln zł •Planowany termin oddania budynku: jesień 2015 r. Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 9 Tokyo Replay Center Praca dyplomowa magisterska, 2013 Inga Rolek GoŚĆ numeru wywiad 10 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” wywiad wywiad prof. dr hab. inż. a. garstecki oraz dr inż. k. Marcinkowski Poliforum: Serdecznie dziękujemy, że zgodzili się Panowie udzielić nam wywiadu. Rozpoczniemy go prośbą o porównanie Panów i naszych czasów studenckich. Co robili Panowie po zajęciach? Dr inż. Kajetan Marcinkowski: Powiedziałbym, że mieliśmy więcej czasu, tak ogólnie. Panowie macie teraz ogrom wszystkich urządzeń elektronicznych, wszystko jest stabloidyzowane, tak bardzo, że życie się rozprasza. My mieliśmy dużo wolnego czasu, poza zajęciami oczywiście, na które z reguły przecież chodziliśmy. Zajęcia zaczynały się i kończyły o konkretnych godzinach. Potem na dobrą sprawę rozpoczynał się czas wolny, który trzeba było sobie zagospodarować. Dziś wystarczy włączyć dowolne urządzenie, coś kliknąć i obejrzeć to, na co się ma ochotę. Dawniej były kłopoty nawet z radiem, w domu było jedno, takie wielkie, lampowe i na tym koniec. Uprawiało się sport, chodziło do kina. Do teatru chodziłem częściej niż teraz. Prof. dr hab. inż. Andrzej Garstecki: Był taki wyraźny podział na część studentów pochodzących z Poznania i tych, którzy opuścili dom i mieszkali w akademikach. To była oddzielna społeczność. Czas spędzany w akademikach wyglądał bardzo różnie, ale ja go nie znam. Słyszałem, że tam też były dwie grupy: „kujonów” i rozrywkowa. P: Zatem czy obserwując nas widzą Panowie duża różnicę między „dzisiejszymi studentami” a Panami za czasów studiów? Czy jesteśmy bardziej leniwi, a może zdolniejsi? AG: Trudne pytanie, bo wiecie, że istnieje rozłam na ludzi, którzy wiedzą po co studiują i takich, którzy może nie do końca zdają sobie sprawę, że te 5 lat studiów to podwalina 30 lat w zawodzie. Warunki studiowania są jednak zupełnie inne, wtedy była o wiele większa dyscyplina. Nie było też zaliczeń warunkowych. To jest przywilej wywalczony przez studentów, jednak często obraca się on przeciwko studentom. Co do samej Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” wartości pokoleniowej, to nie uważam, żebyście byli lepsi czy gorsi. Na pewno od pierwszych lat życia szybciej się rozwijacie dzięki nowoczesnym technologiom i mediom.... KM: Zdecydowanie. Ale to też prowadzi w ślepą uliczkę. Traktujecie urządzenia jako remedium na wszystkie inne sprawy. Czasami lepiej podumać, wyciszyć się... Sądzę, że jestem użytkownikiem telefonu komórkowego znacznie krócej niż Panowie. AG: Byłem kiedyś świadkiem jak chłopak z dziewczyną siedzą w kawiarni razem przy stoliku i oboje piszą na telefonach. Do siebie czy jak? <śmiech> KM: My mieliśmy swoje miejsce w pewnej kawiarni, tam zamawialiśmy sobie wodę sodową i siedzieliśmy parę godzin rozmawiając. Kelnerki trochę się złościły, ale ważne, że rozmawialiśmy. P: W takim razie będziemy pamiętać, aby prosząc panów o 11 wywiad wywiad w 10. rocznicę czasopisma nalegać na spotkanie twarzą w twarz, nie przez internet. AG: <obaj śmiech> Zdecydowanie. Albo umówimy się w górach. P: Jesteśmy ciekawi co irytowało Panów najbardziej w czasie studiów, a co irytuje obecnie? AG: Irytowało nas grubiańskie panoszenie się ludzi z ZMP (Związek Młodzieży Polskiej był organizacją komunistyczną). Inna rzecz, to niektóre - na szczęście nieliczne - wykłady, które nic nam nie dawały. KM: Niektórzy z młodszej kadry asystenckiej, chcieli nam pokazać, że są nieomal ważniejsi od profesora, podczas kolokwium potrafili stać na parapecie i obserwować co się dzieje na sali. Absurdalne, ale to się pamięta. Podczas zajęć były też jednak sympatyczne sytuacje, np. kiedy lektor języka niemieckiego zaciemnił salę wykładową i przy zapalonych świecach tłumaczyliśmy Goethego. Dziś zmieniło się podejście do studiowania. Teraz są duże, liczne grupy. My mieliśmy na roku mniej niż sto osób. Za to każdy zdawał egzamin ustny u profesora, który trwał cały dzień, czasem nawet kilka. Każdy kolejno podchodził i odpowiadał. A jeszcze przed odpowiedzią u profesora trzeba było przejść przez sito asystenckie. Egzaminów było nawet po sześć w sesji. Dziś jest „masówka”. Kontakt z grupą ponad 300 osób to zupełnie coś innego niż z naszym, dość kameralnym, gronem. 12 Same testy są tragedią. Odpowiedź na pytanie sformułowane przez podanie trzech wariantów może być zarówno przypadkiem jak i świadomą decyzją. Po moich doświadczeniach z dyplomantami widzę, że to zmierza w niewłaściwym kierunku. Kiedy zadawałem im prosty temat dyplomowy, studenci wszystko liczyli na komputerze, nawet najprostsze schematy, jak belki swobodnie podparte, czy prosty słup. Gdyby dziś dać studentom ostatnich lat zadanie wykorzystujące zdobytą wiedzą, np. ćwiczenie praktyczne do policzenia, chociażby strop Kleina, obawiam się, że rezultaty byłyby druzgoczące. AG: Ja też jestem wrogiem testów. Testy są często tworzone dla wygody egzaminatorów, bo łatwiej się je sprawdza. Stwarzają tylko pozory obiektywizmu. Kolejną wadą testów jest to, że jeżeli na pytanie są cztery odpowiedzi, z czego trzy błędne, pamięć wzrokowa zaczyna przyswajać te złe wzorce. P: A zatem co powinniśmy robić, aby jak najlepiej wykorzystać studencki okres? Jaki jest Panów zdaniem przepis na najlepsze spędzenie studiów, nie tylko pod względem naukowym? AG: Uczyć się systematycznie, bo to zabiera mniej czasu. Pamiętajcie, zawsze lepiej jechać w peletonie, niż odpuszczać i później gonić stawkę. Studenci, którzy mają zaległości poświęcają w sumie więcej czasu. I nerwów. A czas poza studiami Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” najlepiej przeznaczać na rozwijanie swojej osobowości. KM: Muszę powiedzieć, że kiedy uczyłem budownictwa ogólnego, dodawałem do moich egzaminów pytania o tytuł ostatniej przeczytanej książki czy o tytuł ostatniego artykułu przeczytanego w dowolnym czasopiśmie kulturalnym i technicznym. Okazywało się czasem, że studenci trzeciego roku, od czasu matury nie przeczytali żadnej pozycji, że poza „Ekspresem Poznańskim” nie czytali żadnych czasopism. A to są elementy wzbogacania własnej wiedzy i tożsamości. To jest ważne. AG: Dobrze jest znaleźć czas na podróże, turystykę. Każdy ma inne pasje. Dawniej organizowano wyjazdy sportowe, na przykład na narty, na których pojawiali się zarówno studenci jak i prowadzący. Można było wtedy w nieformalnej atmosferze lepiej się zrozumieć. Realizowanie siebie, oprócz zwykłego wkuwania jest ważne. My takie wkuwanie ZZZ (zakuć, zdać, zapomnieć) stosowaliśmy tylko przed egzaminami wojskowymi. <śmiech> Spotykaliśmy się u Kajetana i na pamięć klepaliśmy na jednym wdechu wymagane od nas definicje, np.: „Karabin taki i taki jest bronią niezawodną i ma następujące zacięcia (tu należało wymienić około 6 sytuacji, w których karabin się zacinał i nie strzelał)” <śmiech>. Bez sensu. KM: No, nauczyłeś się czołgać! AG: I śpiewać w masce! Myśmy to obśmiewali. No, to już głupota była. wywiad P: W temacie rozwijania siebie, to jakie mają Panowie zdanie na temat wyjazdów Erasmus? Czy to pomaga w celach naukowych czy raczej przeszkadza? KM: Nie miałem z tym dużego kontaktu, ale obiektywnie rzecz biorąc, jeśli wyjazd związany jest z działalnością naukową to dlaczego nie? AG: Ja, jako że brałem udział w kształtowaniu podwalin tego programu na Politechnice Poznańskiej, znam program Erasmus i uważam, że to rozwija studenta. Zmierzałem jednak do tego, żeby wysyłać pojedyncze osoby do poszczególnych krajów, wtedy student musi się integrować i korzystać z języka, poznawać kulturę. Dla ambitnego studenta to zdecydowanie dobre. P: Prosimy o opowiedzenie nam jakiejś historii z czasów studenckich, która mimo że mogła wtedy przynieść Panom kłopoty, jest teraz wspominana z uśmiechem. KM: Mam takie przypadki, ale zacznijmy od poważniejszego. Nie wiem czy pamiętasz Andrzeju rok 56. Byliśmy u naszego przyjaciela na imieninach. Jego ojciec był naszym profesorem z konstrukcji stalowych. Następnego dnia mielismy mieć egzamin, trudny i poważny, a poprzedniego były wypadki poznańskie, w których uczestniczyliśmy. Rzecz jasna nie z karabinem, ale ja na przykład pomagałem przewrócić tramwaj na ulicy Kochanowskiego, żeby czołgi nie mogły przejechać ulicą. Zaczęto do nas strzelać, schowaliśmy się więc i uciekliśmy przed ostrzałem. Po tych wypadkach na imieninach spytaliśmy profesora, czy nie można byłoby tego egzaminu przełożyć z powodu ogromnych emocji i braku czasu na przygotowanie. Zresztą, egzamin dotyczył też syna profesora, który nie zdawał jednak u ojca, a u jego asystentów. Słusznie zresztą. Profesor odpowiedział: ‘Nie. W 39 była podobna sytuacja. Nie wiemy co będzie jutro. A co w indeksie, to w indeksie”. Poszliśmy więc na egzamin, który był chyba jednak trochę łatwiejszy... A jednocześnie był to taki profesor, że kiedy jego syn dostał tróję z żelbetu, powiedział: „Skoro Ty z takim nazwiskiem dostałeś tróję, to na pewno nie umiałeś”. I poszedł do wykładowcy żelbetu prosząc o dwóję dla syna. <śmiech> I ten biedny syn musiał męczyć się z myślą o czekającej go poprawce. AG: Opowiem pewną historię z obozu sportowego. Byliśmy w Kruszwicy na Akademickich Mistrzostwach Polski, bo wiosłowaliśmy w AZSie. Teodor Kocerka, który reprezentował władze warszawskie, był bardzo dobrym skifistą, miał wspaniałe sukcesy sportowe, ale był nielubiany i despotyczny, podjął decyzję, że jedną z naszych łodzi ósemek, a mieliśmy ich dwie, mamy zostawić i przekazać do klubu w którym on trenował, do Bydgoszczy. Wszyscy w Poznaniu uznawali, że to niesprawiedliwe i że tak nie powinno być, ale byliśmy bezsilni w stosunku do władzy warszawskiej. Nie wiem kto wpadł na taki pomysł, Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” ale w każdym razie wieczorem po zawodach wsiedliśmy tylko w spodenkach i koszulkach do łodzi. Krzyczeliśmy krytykując trenera, że jeszcze nas do treningu po samych zawodach przymusza. Tamci już dyskutowali, która łódź jest lepsza, żeby nam ją zabrać, a my tu jeszcze na trening. Oczywiście pozwolili nam na to, więc my na łodzie, do wioseł i „hyc”, uciekaliśmy wodą do Poznania. Koleżanki przywiozły nam później rowerami jakieś dresy, ale pieniędzy zero, jedzenia zero. Przed sobą mieliśmy kilkaset kilometrów wiosłowania do Poznania. Cała polska brać wioślarska się śmiała, że tak długo rozważali którą ósemkę wybrać, a tu nic. W Poznaniu witali nas jak bohaterów. Właściwie ryzyko, tak jak na to teraz patrzę, ponosił nasz trener, bo on był zatrudniony w klubie i właśnie jego mogli zwolnić. KM: Zawieszono nas, ale na siłę. AG: To była niesubordynacja, ale łodzie ocaliliśmy. Nie zrobiliśmy tego myśląc o własnym interesie, ale w poczuciu społeczności klubowej i sprawiedliwości. KM: To wydarzenia, które w jakiś sposób nas kształtowały, w takim klimacie studiowaliśmy. P: Słuchając Panów historii nie sposób nie zauważyć jak ważnym elementem Panów życia jest sport. Mają Panowie za sobą znaczne doświadczenie sportowe, jednocześnie znamy Panów ogromną wiedzę budowlaną i dokonania naukowe. Zatem co jest dla Panów 13 wywiad bardziej wartościowe, kariera naukowa czy sportowa? Symbolicznie: Nagroda Nobla czy olimpijskie złoto? KM: My nie mieliśmy dylematu co wybrać. Sport był jednym z elementów zagospodarowania wolnego czasu, formą życia towarzyskiego. Trenowaliśmy pływanie w ósemce, kontynuowaliśmy to ze szkoły średniej, ale czasem trudno było się zgrać, dobrać odpowiedni termin treningów. Udawało się jednak godzić sport z uczelnią, nawet gdy trenowaliśmy więcej niż raz dziennie. AG: Jedno i drugie jest wyjątkowym wyróżnieniem i jak to z takimi wyróżnieniami bywa, są często dziełem przypadku. Mi nie marzyło się ani złoto olimpijskie ani Nobel. Za to udział w olimpiadzie oczywiście był moim marzeniem, jak każdego sportowca. Wiedzieliśmy, że kariera sportowa może pasjonować w młodości. Sportowiec zbliżający się do trzydziestki jest już trochę „oldboy’em”. Za naszych czasów sport był głównie amatorski, teraz jest już płatnym zawodem, ale dla nas sport był pasją. Przyszłość wiązaliśmy ze studiami i zawodem inżyniera. P: Jednak to sportowcy cieszą się większą popularnością. Czy nie powinniśmy większej uwagi przywiązywać do kwestii naukowych? AG: Sportowcy pobudzają emocje tłumów kibiców. To jest widowiskowe. Naukowcy na ogół siedzą w swoich pracowniach 14 i to jest mniej spektakularne. Prawdziwie pozytywne sylwetki naukowców są za mało popularyzowane. Ale to wina publicystów. Kto z waszego pokolenia wie o grupie geniuszy matematycznych ze Lwowa? Banach, Steinhaus, Ulam, Mazur, Orlicz i inni. Kto z was wie, że szczepionkę przeciwko strasznej chorobie Polio wynalazł Polak Hilary Koprowski, który zdaniem wielu autorytetów medycznych zasłużył na nagrodę Nobla? Dzisiejszy idol to człowiek, który odniósł sukces medialny, finansowy. Prawdziwi naukowcy satysfakcję czerpali z uprawiania nauki dla pożytku ludzi. P: Może ten wywiad pozwoli czytelnikom zrozumieć, że autorytetów warto szukać również wśród naukowców i wykładowców. Panów historia pozwala uwierzyć, że i my mamy szansę odnieść w przyszłości sukces. Jednak słuchając Panów rozmowy nasuwa mi się jeszcze jedno pytanie. Jak zbudować tak trwałą, silną i długoletnią przyjaźń jaka Panów łączy? AG: Z perspektywy lat mogę powiedzieć, że posiadanie przyjaciół jest ogromną wartością. Na ten temat długo można mówić, nie tylko w kontekście Kajetana, bo to byłyby tylko komplementy. Żeby rozwijała się przyjaźń, musi być obecny wzajemny szacunek i podziw. Inna rzecz to stworzyć warunki, aby koleżeńskość się rozwinęła, u nas było to wspólne studiowanie, wspólne uprawianie sportu, wyjazdy w góry, na narty i wspólna praca zawodowa. Ale trzeba też Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” te relacje kultywować i starać się zrozumieć innych, bo nic tak bardzo nie boli, jak przykrość sprawiona cios zadany przez kogoś kogo uważa się za bliskiego. Żeby utrzymywać dobre stosunki, trzeba rozwijać wśród znajomych chęć pracy dla innych, nie tylko pod swój interes. Przyjacielskie relacje są też przecież bardzo ważne w rodzinie. Patrzę dziś na studentów i właściwie mam odczucie, że gramy w jednej drużynie, że to są moi przyjaciele pomimo różnicy wieku. Najgorsza część naszego zawodu to jest wpisywanie goli. Też miałeś takie wrażenie? KM: Oczywiście. P: A zatem oby wykładowcy mieli jak najmniej powodów do spełniania tego niemiłego obowiązku. Z pewnością ucieszyłoby to niejednego studenta. Szczerze dziękujemy za rozmowę! Wywiad przeprowadzili: Anna Lenkowska Artur Tomczak Jakub Turbakiewicz Wood&Honey Praca semestralna Projektowanie Architektury Wiejskiej Natalia Raczkowska Maciej Radwański budownictwo ekologiczne Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 15 temat numeru STRZECHA starożytne pokrycie z zadatkami na materiał jutrA Dach jest najstarszym elementem budynku, mimo że w procesie konstrukcyjnym stawianym jako ostatni. Na rynku możemy znaleźć wiele rodzajów pokryć dachowych. Jest to jeden z najbardziej zróżnicowanych elementów budynku, chociaż paradoksalnie od wielu lat jako pokrycie dachowe dominowała dachówka w różnej postaci. Tak więc skoro ludzie najchętniej budują z dachówki, to dlaczego jest aż tyle rodzajów pokryć i konstrukcji dachowych? Wpływa na to ma z pewnością długa historia dachów, im dłużej element istnieje, tym więcej jego rodzajów powstaje. Są jednak jeszcze inne ważne powody takiej różnorodności rozwiązań na rynku dekarskim. Liczy się również estetyka budynku, którą w dużym stopniu definiuje dach. Żeby budynek był w pełni kompatybilny, trzeba umiejętnie dobrać pokrycie dachowe do bryły obiektu. W zależności czy chcemy uwznioślić budynek, czy uczynić go bardziej przytulnym lub skromnym, stosujemy lżejszą bądź cięższą konstrukcję dachu. W przypadku złego dopasowania, dach może przytłoczyć wizualnie budynek. 16 Dlaczego ostatnimi czasy pojawia się lub właściwie wraca moda na pokrycia naturalne? Im bardziej zamożne i rozwinięte społeczeństwo, tym częściej zastanawia się nad komfortem życia, nad swoim zdrowiem i przyszłością. Wtedy wybór częściej pada na materiały zdrowsze, dające wyższy komfort i poziom życia niż na tańsze odpowiedniki. Jest to naturalne zjawisko, które w dużej mierze ma pozytywny oddźwięk. Ponadto modne stało się budownictwo pasywne, które wprowadza nam zwarte bryły budynków, małą ilość elementów narożnych, często likwiduje kominy spalinowe na rzecz odnawialnych źródeł energii. Są to sprzyjające okoliczności dla rozwoju naturalnych materiałów pokryciowych. Mają one dobre właściwości termoizolacyjne (strzecha), ich pozyskanie nie wiąże się z zanieczyszczeniem środowiska, co jest również brane pod uwagę w ocenie ekologicznej budynku i materiałów, z których jest on zbudowany. Kolejną ważną zaletą tych materiałów jest nadanie budynkowi charakteru wewnętrznego ciepła. Jest to związane prawdopodobnie z historią i z tym, w jaki sposób kojarzą nam się Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” takie budynki. W dodatku zwarta bryła pozwala nam na stosowanie niekonwencjonalnych pokryć dachowych, ponieważ zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia nieszczelności. W przypadku stosowania naturalnych materiałów nie ma systemowych rozwiązań wykończenia obszarów przykominowych, czy choćby narożników wklęsłych (koszowych) dachu. Od rodzaju materiału i wielkości pokrycia zależy jego cena. W przypadku krycia strzechą ze słomy musimy rolnikowi zapłacić za materiał przynajmniej cenę ziarna, ponieważ przy zbiorze słomy na snopki do budowy dachu nie można jej wymłócić, przez co nie uzyskujemy ziarna z tego fragmentu pola. Dodatkowym utrudnieniem jest fakt, że do krycia dachów nadają się właściwie tylko rośliny uprawiane w sposób naturalny, bez użycia nawozów sztucznych. Niekoniecznie musi pochodzić z certyfikowanych bio-upraw, ale w praktyce tylko w takim przypadku mamy pewność. Rośliny odżywiane nawozami sztucznymi rosną szybciej, przez co ich struktura wewnętrzna jest delikatniejsza i maleje wytrzymałość materiału. Nawozy sztuczne, zwłaszcza temat numeru azotowe, dodatkowo zwiększają tendencje roślin do gnicia, co jest najgorszym problemem w przypadku naturalnych pokryć dachowych. Kolejną ważną sprawą, na jaką musimy zwrócić uwagę przy pozyskiwaniu materiału jest jego czystość. Konieczne jest przebranie materiału w celu usunięcia nadgnitych fragmentów, lub też innych roślin. Wysoce niepożądany jest tutaj nostrzyk, siany często razem ze zbożem przeznaczonym na różnego rodzaju komposty i kiszonki, ale też dziko rozsiewającym się w zbożu. Nostrzyk jest rośliną zawierającą dużo azotanów, które reagują z węglem w słomie przyspieszając jego gnicie. Wszystkie czynności, które trzeba wykonać w procesie kontroli jakości materiału oraz niedobór ludzi wykwalifikowanych w tej dziedzinie wpływa na powstawanie monopolistów w tej branży, a więc również na wysoką cenę wykonania takiego pokrycia. W tym artykule omówię jedno wybrane rozwiązanie dachu o pokryciu ze strzechy. Będzie to dach układany ze snopków trzcinowych o długości całkowitej 2m. Słoma i trzcina są materiałami w przyrodzie bardzo powszechnymi. Trzcina pospolita występuje pospolicie w dolinach rzek, nad jeziorami, nad brzegami mórz. Szczególnie obficie rośnie w estuariach, czyli ujściach wolno płynących rzek. Doskonałym tego przykładem są: w Europie delta Dunaju, czy też ujście Tygrysu i Eufratu na Bliskim Wschodzie. W zależności od lokalnych warunków osiąga do 4 m wysokości. Słoma z kolei dostępna jest wszędzie tam, gdzie uprawiane jest zboże, a więc bardzo powszechnie. W warunkach europejskich najlepiej na pokrycia nadaje się słoma żytnia. Żyto zwyczajne, również należy do rodziny traw. W sprzyjających warunkach rośnie nawet do trzech metrów wysokości. W naszej strefie klimatycznej jednak znacznie mniej bo do 1,5 m. Omawianą konstrukcją będzie dach ze strzechy o konstrukcji snopkowej. Strzecha, według definicji, to pokrycie dachowe ze słomy lub trzciny wykonywane na dachach o dużym spadku (przekraczającym 45o). Jest konstrukcją stosowaną jako pokrycie dachowe od setek lat. Schemat układania i gatunek roślin, z których uzyskiwano materiał różnił się w zależności od regionu. Odmienne też były metody wykańczania okapu bocznego. W niektórych rejonach stosowano wiatrownice, a w innych plecionkę z trzciny. W przedstawionym przykładzie wykonano wiatrownice, ponieważ konstrukcja tak ułożona jest szczelniejsza. W zależności od regionu dachy te różniły się także wykonstruowaniem kalenicy. Tego tematu uniknięto poprzez zastosowanie dachów jednospadowych. Zaletą takiego dachu jest stosunkowo niewielka masa. Dobrze sprawdza się również przy większych pochyleniach, ponieważ snopki są wiązane drutem lub sznurkiem do łat, przez co nie ma ryzyka zsunięcia się pokrycia, jak w przypadku dachówek. Dodatkową zaletą takiej konstrukcji jest fakt, że w otworach w źdźbłach gnieżdżą się błonkówki, które są zagrożone wyginięciem i objęte w Polsce ochroną. Strzecha służy do krycia dachów, pełniąc zarówno funkcje mate- Rys. 1 Rozkład spływu wód opadowych dla dachu o pochyleniu 30o Rys. 2 Rozkład spływu wód opadowych dla dachu o pochyleniu 60o Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 17 temat numeru riału przenoszącego obciążenia, izolatora termicznego, jak i izolatora przeciwwodnego. Jedyna dodatkowa izolacja, w jaką możemy, i w dzisiejszych czasach zaopatrujemy budynki kryte strzechą, to izolacja przeciwwiatrowa. Jest to na tyle uniwersalny materiał, że możemy go bez problemu dostosowywać do panujących obecnie przepisów np. zwiększając grubość pokrycia, nie tracąc przy tym walorów estetycznych. Możemy również zwiększyć ognioodporność dodatkowo impregnując materiał. W przypadku stosowania impregnacji należy pamiętać, że impregnujemy snopki przed położeniem. Jako ekologiczny impregnat stosuje się solankę, ale można w tym celu wykorzystać również inne komercyjne środki choćby do impregnacji drewna. Jeżeli przy układaniu nie będziemy chcieli impregnować naszego dachu, a w późniejszym okresie zmienimy zdanie – musimy pamiętać, że w takim wypadku należy impregnować spodnią (wewnętrzną) warstwę strzechy. Zabezpieczamy tym samym materiał przed zajęciem się ogniem ze źródła wewnętrznego (najczęstszego) ponieważ strzecha, która zajmie się od góry, spłonie w takim tempie, że najprawdopodobniej ogień nie zdąży się przenieść na więźbę dachową. Dodatkowo zarówno słoma jak i trzcina palą się pozostawiając po sobie jedynie pył, także nie musimy się obawiać żadnych płonących odłamków spadających nam na głowy w trakcie ewakuacji budynku. W poniższym przykładzie do ułożenia dachu krytego strzechą wykorzystano trzcinę, która rośnie na terenach podmo- 18 Rys. 3 Schemat konstrukcji dachu ze strzechy układanej na snopki kłych, przez co ma podwyższoną odporność na działanie wody oraz wytrzymałość mechaniczną. Dodatkową jej zaletą jest wysokość, która pozwala nam wykonywać snopki o szerokim zakresie długości, przez co jednakowo modelujemy grubość pokrycia (im krótsze snopki, tym grubsze pokrycie). Jedną z najważniejszych zalet jest cena materiału, ponieważ rośnie on na terenach, które dla rolników są nieużytkami. Nierzadko rolnicy, aby otrzymać dopłaty z Unii Europejskiej, muszą co roku kosić trzcinę, do której dostęp jest utrudniony ze względu na podmokły teren. W takiej sytuacji możemy pozyskać materiał za cenę jego skoszenia. Ponadto rośliny rosnące w trudno dostępnym terenie nie są nawożone, a to z kolei oznacza, że nie mają aż takiej tendencji do gnicia jak rośliny uprawiane na nawozach sztucznych. Wygląd konstrukcji nośnej dachu krytego strzechą o schemacie snopkowym jest identyczny jak przy dachu krytym dachówką. Więźba składa się, w zależności od rozpiętości, z krokwi, krokwi i jętek lub też płatwi i kleszczy. Niezbędnym elementem w całej Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” konstrukcji są łaty, do których przywiązujemy snopki. Rozstaw łat jest zależny od długości stosowanych snopków i równy jej połowie. Snopki układamy podobnie jak dachówkę. Zaczynamy od dołu i poruszamy się w kierunku kalenicy. Zaczynamy od krótszych snopków, które w przypadku układania ich w dwóch warstwach mają długość 1/2 długości normalnego snopka, a w przypadku układania na 3 warstwy ta długość to 1/3 długości snopka. Drugą warstwę układamy albo już z pełnowymiarowych snopków (przy pokryciu dwuwarstwowym), albo jeszcze ze snopków o długości 2/3 pełnego wymiaru snopka. Kolejne warstwy układamy już z pełnowymiarowych snopków. Warstwy układamy z przesunięciem o 1/2 szerokości snopka w poziomie i w zależności od rodzaju pokrycia o 1/2 lub 1/3 długości snopka w pionie. Kalenicę można wykończyć na wiele sposobów: obić deskami, wyłożyć mchem lub sitowiem, lub jedną płatew dachu wyciągnąć kawałek (na ok. 1/2 snopka) ponad drugą. Snopki przymocowujemy temat numeru - Minimalna grubość pokrycia powinna wynosić ok. 25 cm Rys. 4 Gotowy dach do więźby przywiązując je wcześniej zostawionymi kawałkami drutu do łat. Ostatnią czynnością zagęszczającą ułożenie materiału, jak również uszczelniającą pokrycie, jest nabicie wiatrownic na brzegach dachu, oraz zastosowanie wiatrownic, które będą zabezpieczały snopki przed odrywaniem na skutek działania wiatru. W zależności od wysokości płatwi stosujemy jedną lub więcej wiatrownic w strefie przykalenicowej. Pozostałe snopki będą już przytrzymywane przez snopki nad nimi leżące. Wiatrownice układamy luźno na dachu i przywiązujemy drutem do łat co 1-2 m. Mogą one dodatkowo służyć jako podest/schodek roboczy lub kominiarski. Wytyczne wykonawcze: W przypadku chęci ułożenia takiego dachu należy zachować minimalne przekroje elementów: -Pasy kratownicy (podłużnice) przekrój minimum 5 cm x 10 cm (szerokość x wysokość) -Słupki kratownicy ( łaty) przekrój minimum 5 cm x 5 cm -Odstępy między podłużnicami ≤ 1 m -Odstępy między łatami ≤ 0.5 długości snopka Podsumowując, dachy ze strzechy nie są wcale tak skomplikowane, jak może się to wydawać. Sama ich konstrukcja jest dość prosta i nie różni się dużo od pokrycia dachówką. Istnieją jednak takie miejsca na dachu, gdzie konstrukcja strzechy jest problematyczna. Są to np. okolice kominów, gdzie musimy dobrze odizolować termicznie strzechę od samego komina. Bardziej skomplikowane są też naroża dachów czterospadowych i o bardziej skomplikowanej geometrii. Dodatkowo na dachu ze strzechy nie zamontujemy rynien. Wojciech Sokołowski Źródła: [1] Leniec H., Krycie słomą i trzciną Rys. 5 Słoma dachowa Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 19 temat numeru domy gliniane o ekologicznym budownictwie i technologii wykonania Domy budowane z gliny znane są już z czasów starożytnego Egiptu, Babilonu czy Mezopotamii, powstawały nawet w starożytnych Chinach. Cegły, będące mieszaniną gliny i słomy suszonej na słońcu, były jednym z podstawowych elementów konstrukcyjnych nie tylko ze względu na łatwość ich wytwarzania, ale również z uwagi na właściwości, jakie zapewniały budynkom wznoszonym w gorącym klimacie. W IV w. p. n. e. cegłę suszoną zaczęła wypierać cegła wypalana i na długo zapomniano o glinianym materiale budowlanym. W dzisiejszych czasach, gdy ludzie zmęczeni są życiem w betonowych osiedlach i głośnych miastach, coraz częściej decydują się na powrót na spokojną wieś. Jednak nie dla wszystkich czyste powietrze i zieleń lasów jest wystarczająca… Kto buduje? Chęć kontaktu z naturą i życia w zdrowym środowisku skłania coraz więcej osób do podjęcia decyzji o budowie ekologicznego domu, który w jak najmniejszym stopniu będzie oddziaływał na środowisko naturalne. 20 Przejawia się to w szeroko rozpowszechnianych od pewnego czasu domach zeroenergetycznych i pasywnych, propagowanych również przez Unię Europejską poprzez wprowadzanie odpowiednich dyrektyw. Jednak dla niektórych ograniczenie zużycia energii w procesie „życia domu” jest niewystarczające. Coraz więcej osób decyduje się na budowę domu z materiałów ekologicznych, czyli naturalnych. Takim materiałem jest między innymi glina. Pierwsze obiekty tego typu powstały w Stanach Zjednoczonych, w Europie najwięcej buduje się w Austrii, Francji i Niemczech. W Polsce, dzięki działalności coraz liczniejszych stowarzyszeń i organizacji, tworzenie budynków z gliny staje się również coraz popularniejsze. Wśród osób decydujących się na ten rodzaj domu znaleźć można ekologów, pasjonatów budownictwa, architektów, a także zwykłych ludzi, zafascynowanych technologią wznoszenia glinianych domostw. Jak budować? Krajowe przepisy stanowią dobrą podstawę do projektowa- Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” nia konstrukcji z gliny. Polska, jako jedno z niewielu państw, posiada szeroki wachlarz norm pozwalający na bezpieczne budowanie domów w systemie glinianym. W latach 50-tych XX wieku uchwałą Prezydium Rządu powołany został w Krakowie Ośrodek Badawczo-Instruktażowy Budownictwa z Gliny, którego zadania przejął później Krakowski Instytut Techniki Budowlanej. Jego praca doprowadziła do powstania kompletu przepisów branżowych dotyczących projektowania i realizacji budynków z gliny oraz produkcji elementów budowlanych z mas glinianych i tworzyw cementowo-glinianych. W ramach pracy Instytutu powstały następujące normy: -BN-62/6738-01 Masy cementowo-gliniane z wypełniaczami. -BN-62/6738-02 Budownictwo z gliny. Masy gliniane. -BN-62/6749-02 Pustaki cementowo-gliniane, dymowe, spalinowe, wentylacyjne. -BN-62/8841-04 Budownictwo z gliny. Ściany z gliny ubijanej. Warunki techniczne wykonania i odbioru. -BN-62/9012-01 Cegły i bloki cementowo-gliniane z wypełniaczami. temat numeru Zakrojona na szeroką skalę, określana przez niektórych jako propagandowa, akcja informacyjna i wydawnicza połączona z działalnością Instytutu, który za darmo przeprowadzał badania próbek gliny i ustalał receptury mieszanek, a także gwarantowany przez państwo 20-procentowy dodatek do dopuszczalnej powierzchni użytkowej mieszkań budowanych w technologii glinianej doprowadził do powstania znacznej ilości budynków prywatnych, spółdzielczych i państwowych w tej technologii oraz do rozwoju technik z tym związanych. „Boom” nie potrwał jednak długo. Budowa Huty im. Lenina i powstałej przy niej cementowni wiązała się z pojawieniem się olbrzymich ilości taniego żużla piecowego i cementu co doprowadziło do zmiany polityki państwa w stosunku do budownictwa z gliny. Przygotowane przez Instytut Techniki Budowlanej normy branżowe nadal stanowią obszerny zbiór informacji dotyczących wymagań stawianych materiałom służącym do wyrobu elementów konstrukcyjnych i mas glinianych, sposobu badania przydatności materiałów do wykorzystania oraz sprawdzania jakości gotowych elementów. Istnienie przepisów niesie za sobą jeszcze jedną korzyść. Dzięki tym dokumentom uzyskanie, także dziś, pozwolenia na budowę nie stanowi problemu, a ścisłe wytyczne dotyczące wykonywania cegieł i mas glinianych pozwalają na wytworzenie odpowiedniej jakości materiałów do wznoszenia konstrukcji. Nie jest jednak proste znalezienie firmy, która potrafiłaby wybudować dom z gliny. Technologia nie jest znana, a na rynku nie można dostać gotowych materiałów (ostatecznie ideą domu ekologicznego jest jak najmniejsze zużycie energii, również tej związanej z produkcją materiałów budowlanych i ich transportem). W związku z tym gliniane domy najczęściej wznoszone są własnoręcznie przez ich późniejszych mieszkańców. Z pomocą przychodzą liczne, organizowane w całym kraju, warsztaty, na których osoby „z doświadczeniem” dzielą się swoją wiedzą z uczestnikami kursu. Szkolenia składają się zwykle z dwóch części. Pierwszą stanowi część teoretyczna, na której omawiane zostają przepisy prawne i normy oraz podstawowe zagadnienia związane z budownictwem i materiałami budowlanymi. Drugą natomiast poświęca się zajęciom praktycznym, podczas których uczestnicy uczą się wykonywać elementy budynku. Istnieje wiele technologii budowy domów z gliny, różnią się one sposobem wbudowania i łączenia materiałów konstrukcyjnych, czyli gliny i słomy. Wśród nich można wyróżnić: -kostki słomy tynkowane gliną lub wapnem, -bloczki gliniane, -glinę ubijaną w szalunkach, -glinę układaną ręcznie, warstwami, -glinę z drewnem, -monolityczne ściany z gliny lekkiej. W artykule skupiono się na technologii wznoszenia budynków z bloczków glinianych. Wy- Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” magania dla tego typu konstrukcji przedstawiono w normach BN-62/6738-02 Budownictwo z gliny. Masy gliniane oraz BN62/9012-01 Cegły i bloki cementowo-gliniane z wypełniaczami. Produkcja bloczków Budowa domu z gliny rozpoczyna się od wytworzenia materiałów konstrukcyjnych. Bloczki gliniane wykonuje się poprzez odpowiednie przygotowanie gliny, jej formowanie oraz suszenie. Jakość materiałów użytych do ich produkcji ma wpływ na klasę i wytrzymałość gotowych elementów, a co za tym idzie, samego budynku. Przed przystąpieniem do produkcji cegieł należy określić przydatność dostępnych materiałów budowlanych, ponieważ nie każda glina charakteryzuje się odpowiednimi, zgodnymi z postanowieniami normy, właściwościami: plastycznością, spoistością oraz rozmywalnością. Rozróżnia się gliny chude, tłuste i iły. Do wykorzystania w budownictwie nie nadają się te zbyt chude, ponieważ są za słabe, gliny zbyt tłuste silnie kurczą się przy wysychaniu powodując pękanie gotowych elementów co również ogranicza ich przydatność, natomiast iły stosowane są jedynie do wyrobów cementowo-glinianych, ze względu na znaczne trudności podczas obróbki. Aby określić jakość i rodzaj gliny próbkę należy poddać odpowiednim badaniom. Podstawowymi są badanie skurczu (dla bloczków nie powinien wynosić więcej niż 3%) oraz badanie zawartości pyłu wapniowego, którego nadmiar powoduje zmniejszenie spoistości gliny. Dodatkowo sprawdza się odporność na 21 temat numeru rozmywanie w wodzie. Gliny o dużej rozmywalności można stosować do wyrobu mas jedynie pod warunkiem zachowania odpowiedniej ochrony przed wpływami atmosferycznymi. W celu dostosowania gliny do wymaganych przez normę właściwości stosuje się wypełniacze. Dla glin tłustych (charakteryzujących zbyt wysokim skurczem) są to schudzacze: piasek lub żużel albo materiały organiczne: plewy, paździerze, sieczka lub trociny, które dodatkowo pełnią funkcję zbrojenia rozproszonego i izolacji bloczku glinianego. Właśnie ze względu na właściwości izolacyjne do bloczków glinianych dodawane są głównie wypełniacze organiczne, które podobnie jak glina, muszą spełniać określone wymogi. Nie mogą być przegniłe, spleśniałe, zbutwiałe oraz nie mogą zawierać ziaren, nasion i obcych zanieczyszczeń. Najpowszechniej stosowanym wypełniaczem do produkcji bloczków glinianych jest słoma. Jest to materiał łatwo dostępny i od dawna stosowany w budownictwie, między innymi jako strzecha lub sieczka wymieszana z wapnem służąca do ocieplania stropów. Posiada bardzo dobre właściwości mechaniczne i fizyczne, jest również całkowicie ekologicznym materiałem budowlanym, jej pokłady są nieograniczone, stanowi raczej niewykorzystywany „produkt uboczny” rolnictwa. Cechuje się bardzo niskim współczynnikiem energii pochłoniętej w procesie powstawania, co stanowi obecnie jedno z najważniejszych kryteriów ekologii 22 budownictwa. Ponadto prasowana słoma ma bardzo niski współczynnik przewodzenia ciepła (λ = 0,035 - 0,045 W/mK), co przy grubości bloku wynoszącej 40 cm daje wartość współczynnika przenikania ciepła Uk = 0,12 - 0,14 W/(m2K). Instytut Biologii Budownictwa i Ekologii przy Politechnice w Wiedniu podjął pracę badawczą nad jej właściwościami. Na ich podstawie określono liczne parametry słomy wykorzystywanej jako materiał budowlany. W badaniach uwzględniono między innymi współczynnik palności, który dla niezabezpieczonej słomianej ściany o grubości 50 cm dał wartość opóźnienia palenia wynoszącą około pół godziny, natomiast dla ściany zabezpieczonej gliną już ponad 2 godziny. Badania potwierdzają zatem przydatność słomy w budownictwie, która w połączeniu z gliną tworzy trwały i wytrzymały materiał. Podczas przygotowania masy glinianej z wypełniaczami z sieczki zaleca się użycie słomy żytniej, pszennej lub rzepakowej o długości źdźbła 2-20 cm w zależności od najmniejszego wymiaru wyrobu lub przekro- ju ścianki. Przygotowanie masy polega na zmieszaniu gliny plastycznej z wypełniaczami mineralnymi lub organicznymi albo zastosowaniu gliny o naturalnej ziemnej wilgotności. Norma dzieli gotowe masy w zależności od ilości użytych wypełniaczy i sposobu przygotowania na masę glinianą ciężką (stosowaną do wykonywania ścian ubijanych w deskowaniach lub do produkcji bloków ściennych), średnią (do produkcji konstrukcyjnych bloków ściennych, belek i nadproży) oraz lekką (stosowaną do produkcji bloków lub płyt na ścianki działowe i wypełniające). Sposoby ich przygotowania zostały dokładnie opisane w normach. Wykonuje się je zwykle ręcznie, a skład mieszanki określa się doświadczalnie. Gotowa masa gliniana poddawana jest badaniom w celu określenia jej przydatności do wykorzystania przy produkcji bloczków. Należy sprawdzić jej skurcz, ciężar objętościowy oraz przeprowadzić badanie wytrzymałości na ściskanie opisane w normie. Po przygotowaniu masy spełniającej wymagania normatywne można przystąpić do wyko- Rys. 1 Bloczki gliniane pozostawione do wyschnięcia Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” temat numeru nywania bloczków glinianych. W tym celu przygotowuje się formy drewniane o normowych wymiarach, które wypełnia się masą glinianą, a następnie pozostawia do wysuszenia. Gotowe, wysuszone bloczki gliniane poddaje się badaniom, które w całości odpowiadają badaniom stosowanym do sprawdzania jakości cegieł ceramicznych. Należą do nich: sprawdzenie kształtu i wymiarów, sprawdzenie wyglądu zewnętrznego, barwy, dźwięku, przełomu, odporności na uderzenia, a także badanie nasiąkliwości, mrozoodporności i wytrzymałości na ściskanie. Na podstawie wyników określa się klasy oraz przeznaczenie bloczków. Trwałość bloczków glinianych Wiele osób nie ufa jakości i trwałości budynków wytwarzanych w technologii glinianej przytaczając jako argument niską odporność słomy na gnicie oraz gliny na rozmywanie. Nie potwierdzają tego badania przeprowadzone w latach 80-tych w Instytucie Techniki Budowlanej oraz w niemieckich laboratoriach, a także budynki sprzed 200-300 lat, które do dziś można zobaczyć na polskich wsiach. Jako dowód na dużą odporność mieszaniny tych materiałów może posłużyć również eksperyment przeprowadzony przez jedną z rodzin budujących dom z glinianych bloczków. Jak podają na swojej stronie internetowej www.naturalnydom.com: „W 2004 roku wykonaliśmy charakterystyczną serię cegieł z gliny i słomy w formie klinów do murowania sklepień. Trzy sztuki z tych cegieł porzucono w lasku nieopodal, gdzie wystawione na Rys. 2 Budowa domu z bloczków glinianych deszcz, mróz i śnieg, leżą do dnia dzisiejszego, tworząc „naturalne stanowisko badawcze”. Jedną z cegieł obserwujemy, pozostałe dwie zostawiliśmy ich losowi. Rok 2008, po czterech latach bezpośredniej ekspozycji na warunki atmosferyczne, obserwowana cegła zachowała swój kształt i sztywność”. Latem 2009 r. obok cegły postawiono balot świeżej słomy w celu porównania szybkości niszczenia słomy niezabezpieczonej ze słomą otoczoną filmem z gliny. W październiku tego samego roku porównano stan próbek: „Cegła z gliny i słomy, po 5 latach ekspozycji, zachowała swój kształt i sztywność, chociaż pojawiły się pierwsze symptomy destrukcji, z jej górnej powierzchni odkleił się kawałek cegły. W balotach słomianych już po 3 miesiącach rozpoczął się proces korozji biologicznej, wewnątrz balotów słoma mocno sczerniała, pod spodem pojawiły się ślady grzybów pleśniowych”. Kolejne dwie zimy próbki przeleżały pod śniegiem. Po tym czasie powrócono na „stanowisko badawcze”: „Cegła z gliny i słomy, po ośmiu latach ekspozycji na warunki atmosferyczne pokazała pierwsze ślady Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” „zmęczenia” – wymywanie gliny z cegły skutkuje deformacją jej kształtu. Jednakże cegła nie pokazuje nadal żadnych śladów pleśni czy gnicia. Źdźbła słomy są otoczone filmem z gliny, cegła zachowuje swoją sztywność i nie wykazuje butwienia. Baloty słomiane po dwóch latach rozpadły się, słomę trzymają tylko plastikowe sznurki. Wewnątrz, w warunkach trudnego dostępu tlenu, widać wyraźne ślady gnicia, z zewnątrz, w warunkach tlenowych, następuje butwienie materiału, źdźbła słomy kruszą się w palcach”. Po 8 latach niezabezpieczone cegły zaczęły ulegać zniszczeniu, należy jednak zwrócić uwagę, że znajdowały się w warunkach o wiele surowszych niż te, do których są przystosowane. Oprócz cegieł pozostawionych w lesie na placu budowy pozostały także bloczki składowane według zaleceń normy, ich stan przedstawia opis również zawarty na stronie: „Cegły w pryzmach, prawidłowo składowane od 2003 roku, postawione na deskach z wentylacją od spodu, z góry przykryte folią, po dziewięciu latach składowania prezentują znakomity stan techniczny, wyglądają jak 23 temat numeru tegoroczne”. Eksperyment dowodzi zatem trwałości i bezpieczeństwa budowania domów z bloczków glinianych, pozwala również wyciągnąć następujące wnioski: cegły z gliny zmieszanej ze słomą są materiałem trwałym pod warunkiem ścisłego przestrzegania reżimu technologicznego, zarówno w procesie wytwarzania jak i podczas składowania. Ważnym czynnikiem wpływającym na jakoś bloczków jest odpowiednie zmacerowanie słomy. Poddanie bloczków skrajnie niekorzystnym warunkom pozwala stwierdzić, że nawet w przypadku wystąpienia kondensacji pary wodnej w murze nie istnieje zagrożenie dla trwałości materiału, pod warunkiem zapewnienia odpowiednio paroprzepuszczalnych tynków i wypraw murowych. Konstrukcja Wznoszenie domu z gliny, jak każdego obiektu budowlanego, należy rozpocząć od wykonania fundamentów. Jako fundamenty stosuje się płyty fundamentowe o grubości co najmniej 25 cm lub tradycyjne ławy fundamentowe, które wykonywane są jako żelbetowe lub z kamieni zalewanych betonem w celu zapewnienia większej monolityczności i wyrównania powierzchni. Ściany fundamentowe murowane są zwykle z bloczków betonowych. Przy projektowaniu fundamentów należy zwrócić szczególną uwagę na przyjęcie odpowiednich wymiarów. Szerokość ławy fundamentowej powinna być nie mniejsza niż szerokość układanych na niej cegieł, co stanowi zwykle wartość większą od 45 cm. Ponadto, w celu zabez- 24 pieczenia gliny przed wilgocią z gruntu oraz rozmywaniu glinianych cegieł, należy wykonstruować cokół poprzez wyniesienie ściany fundamentowej do wysokości co najmniej 50 cm powyżej powierzchni gruntu. Ze względu na ograniczoną odporność bloczków glinianych na działanie wody kolejne etapy budowy domu różnią się od tradycyjnego. Po wykonaniu fundamentów ustawia się na nich lekki, słupowo-belkowy szkielet drewniany, zmontowany z dostarczonych na budowę elementów. Jego zadaniem jest przeniesienie wszystkich obciążeń na fundament i zapewnienie odpowiedniej stateczności konstrukcji. Po zakończeniu montażu szkieletu przystępuje się do wykonania pokrycia dachu. Dobór materiału na poszycie jest zupełnie dowolny, jednak najczęściej wykonuje się je z materiałów naturalnych: gontów lub jako dachy kryte strzechą czy też dachy zielone. Ochronę przed czynnikami atmosferycznymi, głównie deszczem, zapewnia się także w czasie eksploatacji budynku poprzez zastosowanie większego niż zazwyczaj wydłużenia okapu. Po zakończeniu robót dekarskich przystępuje się do murowania ścian. Bloczki gliniano-słomiane stanowią wypełnienie lekkiej konstrukcji szkieletowej i nie biorą znaczącego udziału w przenoszeniu obciążeń. Wykonane z nich ściany charakteryzują się bardzo małym osiadaniem, dzięki czemu ich łączenie z innymi elementami i materiałami konstrukcyjnymi, takimi jak cegła czy beton nie Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” stanowi problemu. Murowanie ścian wykonuje się na zaprawie glinianej, wtedy może być prowadzone od wiosny do jesieni, lub na zaprawie glinowo-cementowej, która pozwala na prowadzenie robót nawet w okresie lekkich mrozów. Szybkie wysychanie ścian umożliwia wykonanie obustronnej wyprawy w krótkim czasie po zakończeniu robót murowych. Gotowa ściana stanowi dobre podłoże o wysokiej przyczepności dla tynków naturalnych. Należy jednak pamiętać, że norma ogranicza stosowanie mas glinianych do elementów nadziemnych budynków o wysokości poniżej trzech kondygnacji o małym i średnim zawilgoceniu. Zabrania się ich stosowania do elementów i pomieszczeń narażonych na silne zawilgocenie. Właściwości domu z gliny Na podstawie przytoczonych doświadczeń można stwierdzić, że budownictwo gliniane jest technologią trwałą, bezpieczną i wytrzymałą. Pozwala na wznoszenie budynków zgodnie z zasadami znanej technologii murowej, jest zatem proste i szybkie. Nowoczesne rozwiązania technologiczne obróbki naturalnych materiałów umożliwiają wykonanie budynków, które spełniają współczesne wymagania techniczne, a zarazem pozwalają wykorzystać ich naturalne właściwości. Nie należy zatem zapominać, że oprócz zalet związanych z jakością materiałów i łatwością wznoszenia konstrukcji najważniejszym plusem jest ekologiczność tego typu budynków. temat numeru Do wykonania obiektów używa się jedynie materiałów pochodzenia naturalnego: gliny i słomy do produkcji bloczków, gliny do produkcji zaprawy oraz drewna jako konstrukcji szkieletowej. Ze względu na ręczną produkcję wykonywaną na placu budowy, w znacznym stopniu ogranicza się zużycie energii oraz paliwa, a niewykorzystane materiały budowlane można bez obaw o zanieczyszczenie środowiska pozostawić naturze. Glina, jak dowodzą liczne badania, posiada wiele właściwości korzystnie wpływających na mikroklimat domu i zdrowie jego mieszkańców. Ze względu na brak nienaturalnych dodatków i domieszek stosowanych do produkcji bloczków i zapraw murarskich materiały te nie zawierają toksycznych i szkodliwych dla zdrowia substancji. Glina ma również właściwości antyalergiczne i antybakteryjne, dzięki właściwościom antystatycznym ogranicza ilość kurzu w powietrzu, poza tym zapobiega wysychaniu śluzówki, zwiększa odporność skóry na mikroorganizmy i poprawia jonizację powietrza. Ponadto ściany z gliny naturalnie wchłaniają i wyparowują wilgoć sprawiając, że wewnątrz domu utrzymuje się stała wilgotność powietrzna na poziomie 50-60%, co stanowi warunki określane przez fizykę budowli jako optymalne dla człowieka. Oprócz zdrowotnego wpływu bloczki wykonane z cegły i słomy posiadają bardzo dobre cechy izolacyjne odpowiadające cechom materiałów dostępnych na rynku budowlanym. W zależności od użytej masy współczyn- nik przewodzenia ciepła wynosi nawet 0,14 - 0,21 W/(mK), materiał stanowi zatem bardzo dobry izolator termiczny. Ponadto ze względu na jego dużą bezwładność dom wykonany w technologii glinianej posiada dużą akumulację cieplną, co prowadzi do zmniejszenia zapotrzebowania na energię konieczną do ogrzania pomieszczeń i przyczynia się do powstania odpowiedniego mikroklimatu wewnątrz budynki. Sprawia to, że latem dom jest „chłodny”, a zimą „ciepły”. Poza właściwościami termoizolacyjnymi, ściany z gliny i słomy są odporne na ogień. Ognioodporność osiąga się poprzez stworzenie odpowiednio grubej i trwałej ściany, co dodatkowo przyczynia się do poprawienia izolacyjności akustycznej wewnątrz budynku. Kolejną zaletą domów z gliny jest stosunkowo niski koszt budowy. Glina jest surowcem powszechnie występującym w Polsce, jej pozyskanie nie jest zatem kosztowne, szczególnie, jeśli odpowiedni materiał znajduje się w obrębie działki budowlanej. Całość prac związanych z przygotowaniem bloczków oraz ich wbudowanie można wykonać samodzielnie, co pozwala zaoszczędzić pieniądze przy zatrudnieniu ekipy budowlanej. ratoryjnych przeprowadzanych w ośrodkach badawczych na całym świecie, a także korzystny mikroklimat budynków glinianych pozwala stwierdzić, że budownictwo gliniane dorównuje nowoczesnym obiektom. Oczywiście nie można zapomnieć o licznych ograniczeniach jakie niesie za sobą ta technologia, jednak podjęcie decyzji o budowie domu z gliny jest warte rozpatrzenia. Anna Lenkowska Źródła: [1] Hyła Maciej i Danuta, Domy z lekkiej gliny. Poradnik [2] Murator 11.2012, Pochwała natury [3] cohabitat.net [4] naturalnydom.com [5] chatazgliny.pl [6] chemiabudowlana.info [7] glinianachatka.pl [8] atelierwernerschmidt.ch [9] BN-62/6738-01 Masy cementowo-gliniane z wypełniaczami [10] BN-62/6738-02 Budownictwo z gliny. Masy gliniane [11] BN-62/6749-02 Pustaki cementowo-gliniane, dymowe, spalinowe, wentylacyjne [12] BN-62/8841-04 Budownictwo z gliny. Ściany z gliny ubijanej. Warunki techniczne wykonania i odbioru [13] BN-62/9012-01 Cegły i bloki cementowo-gliniane z wypełniaczami Podsumowanie Budownictwo gliniane znane jest od wieków, mimo tego technologia wciąż cieszy się powodzeniem i z drobnymi unowocześnieniami spełnia obecne wymagania stawiane budynkom. Trwałość, wytrzymałość i izolacyjność określona na podstawie norm i badań labo- Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 25 Projekt pracowni Pasywny m2 Projekt realizowany budownictwo pasywne 26 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” BuDoWNICTWo pasywne dom - pasywny - autonomiczny - zielony Projektowanie jednorodzinnych budynków mieszkalnych w standardzie pasywnym nie jest łatwym zadaniem. Pogodzenie estetycznych i funkcjonalnych wymagań klientów z zasadami standardu pasywnego to nie lada wyzwanie zarówno dla architekta jak i wykonawcy takiego budynku. W artykule zostaną przedstawione cztery projekty mieszkalnych budynków jednorodzinnych w standardzie pasywnym. Każdy z nich posiada inne wyjątkowe cechy. Autonomiczne gospodarstwo rolne Projekt ten składa się z dwóch oddzielnych budynków. Pierwszy z nich jest domem mieszkalnym w standardzie pasywnym, drugi jest budynkiem energooszczędnym o przeznaczeniu gospodarczym, w którym znajduje się garaż oraz przebywają zwierzęta gospodarcze. Obydwa budynki wykonane są w technologii bloczków styrodurowych wypełnionych betonem. Budynek mieszkalny ma idealne położenie względem stron świata. Fasada południowa, zlokalizowana od strony ogrodu posiada duże przeszklenia, natomiast na fasadzie północnej znajdują się jedynie drzwi, a także pojedyncze małe okno kuchenne. Taka lokalizacja budynku daje możliwość wykorzystania zysków termicznych ze słońca do ogrzewania budynku. Budynek większość swojego zapotrzebowania na ciepło zaspokaja w ten właśnie sposób. Pozostałą część potrzeb energetycznych budynek uzyskuje dzięki wykorzystaniu pompy ciepła z dolnym źródłem ciepła w postaci sond pionowych oraz paneli fotowoltaicznych zlokalizowanych na dachu. Budynek będzie dzięki temu niemal samowystarczalny pod względem energetycznym. Dodatkowo, budynek wykorzystuje własne źródło wodne w postaci studni oraz własną oczyszczalnie ścieków. Dzięki temu można powiedzieć, że jest to budynek w dużym stopniu autonomiczny, gdyż nie zależy od usług i mediów dostarczanych z zewnątrz. Drugi z budynków służy jako garaż i jednocześnie pomieszczenie gospodarcze dla zwierząt. Choć cały budynek postawiony jest na jednej płycie fundamentowej, ten podział funkcjonalny ma znaczenie przy doborze grubości warstwy izolacji termicznej ścian i dachu. Część garażowa budynku nie jest ogrzewana. Stąd warstwa ocieplenia przegród jest minimalna. Część w której przebywają zwierzęta jest dodatkowo dogrzewana dlatego grubość warstwy ocieplenia została w niej zwiększona, by ograniczyć zużycie energii. Rys. 1 Wizualizacje domów, od lewej: Autonomiczne gospodarstwo rolne, Mały dom dla dużej rodziny - dwie wersje Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 27 BuDoWNICTWo pasywne Mały dom dla dużej rodziny Budynek ten powstaje pod Poznaniem w technologii murowanej z cegły silikatowej, ocieplonej styropianem na grzewczej płycie fundamentowej. Konieczność maksymalnego wykorzystania powierzchni użytkowej budynku prowadzi często do bardzo ciekawych rozwiązań funkcjonalnych. Tak było w przypadku tego projektu. Inwestor posiada dużą sześcioosobową rodzinę, dlatego ważne było wykorzystanie kompaktowego kształtu bryły budynku (zgodnego z zasadami budownictwa pasywnego) w jak najbardziej optymalny sposób. Projektowany budynek miał być jak najmniejszy – 120 m2 powierzchni użytkowej i miał w sobie „pomieścić”: kuchnię, salon, 5 sypialni, gabinet, wc, łazienkę, pralnię i pomieszczenie techniczne. Program użytkowy bardzo wymagający, a ilość metrów kwadratowych bardzo mała. W domu zaprojektowane zostały dodatkowe antresole w sypialniach znajdujących się na piętrze. Dzięki takiemu rozwiązaniu, sypialnie najmłodszych członków rodziny zostały wizualnie powiększone, przez wysokość pomieszczeń, jak również dodano w nich antresole z miejscami na łóżka. Budynek został również w najkorzystniejszy sposób zlokalizowany na działce, tak by najdłuższa i zarazem najwyższa elewacja była zwrócona dokładnie na południe. Takie rozwiązanie pozwoliło na zaprojektowanie optymalnej ilości okien od strony południowej, przez co zwiększone zostały zyski ze słońca. Z kolei od strony północnej w budynku nie umieszczono ani jednego 28 okna. Ciekawym rozwiązaniem jest również projekt instalacji wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. W każdym domu pasywnym taka instalacja musi się znaleźć, dlatego tak ważne jest projektowanie jej już na etapie pierwszych koncepcji. W przypadku tego obiektu instalacja jest w maksymalny sposób uproszczona. Kanały wentylacyjne rozprowadzone są po częściach komunikacyjnych, dlatego nie było konieczności obniżania sufitów w całym budynku. Dom Żagiel Kształt bryły budynku inspirowany był żaglami jachtu. Nawiązuje on zarówno do zainteresowań inwestorów jak i do położonego nieopodal budynku jeziora. Kształt półokrągłych ścian wymagał doboru odpowiedniej technologii jak i kunsztu od wykonawców. Stąd architekt wraz z inwestorami zdecydowali się na technologię szkieletową, która pozwala na znaczną dobrowolność formy. Dodatkowe wyzwanie stanowiły wymogi standardu pasywnego, które narzucały konieczność stosowania dużych przeszkleń od strony południowej, czyli od strony wejścia do budynku. Z kolei ze względu na piękny widok na ogród od strony zachodniej, okna musiały zostać zamocowane po półokręgu. Architekt zaproponował innowacyjne rozwiązanie montażu okien na okrągłych słupkach dodatkowo ocieplonych z zewnątrz warstwą pianki poliuretanowej. Takie rozwiązanie pozwoliło na zachowanie łuków, a jednocześnie ograniczało powstawanie Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” mostków termicznych. Lokalizacja względem stron świata jest jednym z kluczowych elementów dla budynków pasywnych. Dom żagiel zlokalizowany jest w lesie na polanie, jednak zacienienie od drzew ma duży wpływ na jego bilans energetyczny. Z kolei fasada południowa znajduje się od strony wejściowej do budynku (front działki). Z uwagi na te dwa aspekty najbardziej korzystną lokalizacją budynku na działce, było odsunięcie go, jak najdalej od granicy z drogą. To rozwiązanie pozwoli na uzyskanie większej ilości słońca zimą, jak również zasadzenie zieleni liściastej przy wejściu na działkę, która latem zagwarantuje zacienienie. Dom Żagiel posadowiony jest na płycie fundamentowej, zaizolowanej z wszystkich stron styropianem. Grubość styropianu ułożonego pod płytą fundamentową wynosi 40 cm, co pozwala uzyskać współczynnik przenikania ciepła od fundamentu U=0,081 W/m2K. Konstrukcja ścian i dachu wykonana została z drewna (belka dwuteowa) wypełniona materiałem izolacyjnym, w tym przypadku wełną drzewną. Całkowita grubość ściany wynosi 57,6 cm i składa się na nią pół metrowej szerokości belki dwuteowej wypełnionej materiałem izolacyjnym oraz warstwy wykończeniowej. Współczynnik U ściany wynosi 0,074 W/m 2K. Dach wykonany został również z pół metrowej szerokości belki dwuteowej wypełnionej izolacją. Dodatkowo dach będzie miał jeszcze 10 cm izolacji od wewnątrz. Współczynnik U dachu wyniesie 0,062 W/m2K. Projek- BuDoWNICTWo pasywne towane przegrody muszą mieć korzystniejsze współczynniki U niż zalecenia programu NF15, gdyż budynek jest niewielki, znajduje się w lesie i dodatkowo ma ograniczenia w ilości okien od strony południowej. Okna południowe będą więc generować mniej ciepła zimą (zarówno ze względu na wielkość, jak również zacienie lasem). Problemem każdego budynku pasywnego jest przegrzewanie się latem. W tym projekcie zacienienie jest zapewnione zarówno drzewami liściastymi, jak również żaluzjami na elewacji południowej. Technologia drewniana pozwala na instalację żaluzji bez dodatkowych strat ciepła w miejscach ich montażu (uniknięcie mostków termicznych). W budynku zaprojektowano instalację wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (rekuperacją). Takie rozwiązanie wpływa na projekt wnętrza domu, który zakłada obniżenie sufitów w sypialniach, łazience i korytarzach. Dzięki temu nie ma problemów z przeprowadzeniem kanałów nawiewnych i wywiewnych. Przed podjęciem ostatecznej decyzji odnośnie ogrzewania budynku i zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową przeanalizowano kilka wariantów. Na działce nie ma przyłącza gazu, w związku z czym najrozsądniejsza wydała się pompa ciepła. Dobór źródła ciepła analizowano pod kątem kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. W analizie porównano zarówno ogrzewanie gazem płynnym, jak również pompę ciepła powietrze-woda i woda-woda. W związku z małą ilością ciepła potrzebnego do ogrzania budynku, najkorzystniejszym rozwiązaniem, okazała się pompa ciepła powietrze-woda Dom z zimowym ogrodem Ostatnim omawianym projektem jest jednorodzinny budynek mieszkalny w standardzie pasywnym powstający pod Warszawą. W tym przypadku wyzwaniem było zaprojektowanie wymarzonego przez inwestorów ogrodu zimowego. Ogrody zimowe są rozwiązaniem zwykle niespotykanym w budynkach w standardzie pasywnym. Jest to związane z dużymi powierzchniami przeszkleń, które z jednej strony powodują znacz- ne straty ciepła zimą, a z drugiej mogą powodować przegrzewanie się budynku latem. Rozwiązaniem stosowanym w budynkach pasywnych (między innymi w pierwszym obiekcie pasywnym wybudowanym w 1991 roku w Darmstadt) są ogrody zimowe poza warstwą ocieplenia budynku. Takie pomieszczenia używane są przez mieszkańców wiosną, latem i jesienią, natomiast zimą, zwykle z racji panujących w nich temperatur, wykorzystywane są jako pomieszczenie magazynowe. W tym jednak wypadku, inwestorzy chcieli w pełni funkcjonalny ogród zimowy, który będzie mógł być wykorzystany przez cały rok i jednocześnie będzie stanowił część salonu. Z uwagi na brak gotowych komponentów (kompletny system ogrodu zimowego) do budynków w standardzie pasywnym, które zapewniałyby szczelność powietrzną systemu i jego odpowiednie parametry izolacyjne, zaprojektowane zostały duże okna pionowe i szklany dach, przedzielone zaizolowaną belką drewnianą. arch. Agnieszka Figielek Certyfikowany Europejski Projektant Budownictwa Pasywnego w PHI Darmstadt Członek Zarządu Stowarzyszenia Wielkopolski Dom Pasywny Ambasador Budownictwa Pasywnego [email protected] Rys. 2 Dom żagiel Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 29 BuDoWNICTWo drukarka 3d oraz jej zastosowanie w budownictwie Drukarki 3D budzą ostatnio wiele emocji, a ich wykorzystanie rośnie z każdym dniem. Znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki - drukowane są protezy, broń, a nawet żywności. Nastał zatem czas na zastosowanie tej technologii również w budownictwie, co choć brzmi abstrakcyjnie staje się prawdziwe. Contour Crafting to technologia tworzenia budynków za pomocą drukarek 3D. Pierwszym wydrukiem, który zapoczątkował nowy trend była żelbetowa ławka o wadze jednej tony. Innowacja naukowców z IMCRC spowodowała wzrost zainteresowania innych firm budowlanych technologią wydruku 3D. Profesor Behrok Khosknevis poinformował w 2011 r. o planowaniu skonstruowania drukarki 3D, która umożliwi wydrukowanie domu o powierzchni 230 m2, jednak chińska firma WinSun Decoration Engineering Co., wyprzedziła plany Khoshnevis`a. Firma z Państwa Środka w ciągu 24 godzin wydrukowała aż dziesięć domów, każdy 30 o powierzchni powyżej 200 m2. Koszt jednego domu oszacowano na 15 000 złotych. Firma WinSun Decoration Engineering Co. użyła do druku maszyn o długości 15 m, wysokości 6 m i szerokości 10 m. W samym zaś procesie zastosowano jako substraty wykorzystano odpady budowlane i przemysłowe oraz materiały konstrukcyjne i kruszywo betonowe pochodzenia recyklingowego. Domy nie zostały wyprodukowane w całości, a w częściach, jako elementy konstrukcyjne, które następnie zostały zmontowane w jedną całość. Projekt został przemyślany również pod kątem instalacji budowlanych, aby nie tworzyć dodatkowych problemów z założeniem hydrauliki czy części elektrycznej. „W tej technologii korzystamy z odpadów budowlanych i kopalnianych, które stanowią dla nas surowiec. Sortujemy je i przekształcamy w specjalny materiał drukarski. Drukujemy w naszej fabryce elementy, składamy i dostarczamy na miejsce. Na budowie nie ma pyłu, ani odpadów. Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” Nasza technologia 3D jest przyjazna dla środowiska” – mówi Ma Yihe z firmy budowlanej z Szanghaju. Chiński firma WinSun ma już 20 tysięcy zamówień, między innymi z Egiptu. W Europie o drukarkach 3D w branży budowlanej jest równie głośno co w Azji. W Amsterdamie ruszyła budowa z wykorzystaniem innowacyjnej technologii za pomocą potężnej drukarki 3D KAMERMAKER XL. To drukarka FFF o wysokości 3,5 m, która została dostarczona na Buiksloter Canal, aby stworzyć typową kamienice z zastosowaniem nowej technologii. Do druku wykorzystane zostaną w większości materiały biologiczne. Podobnie jak w przypadku chińskiej firmy całość zostanie wykonana z elementów drukowanych, różnić będzie się czas oraz koszty wykonania - budowa ma trwać 3 lata, a koszt szacowany jest na milion dolarów. - „Budownictwo jest jednym z najbardziej zanieczyszczających i nieefektywnych przemysłów. Drukarka 3D redukująca koszty transportu i wykorzystująca materiały z recyklingu może to zmienić. Możliwe, że stoimy na początku rewolucji, która zmieni sposób, BuDoWNICTWo Rys. 1 Gotowy moduł konstrukcyjny w jaki budujemy nasze miasta” - powiedziała na łamach brytyjskiego „Guardiana” architekt Hedwig Heinsman z pracowni DUS. - „To eksperyment, który będziemy prowadzić przez co najmniej trzy lata. Mamy nadzieję, że przez ten czas technologia będzie ewoluować.” „Każde pomieszczenie drukowane jest osobno na miejscu, dzięki temu może być przetestowane w bezpieczny sposób w łatwo dostępnym miejscu. Każdy pokój jest inny i ma własną, kompleksową i skrojoną na miarę architekturę o unikalnych cechach. Cała struktura jest stworzona cyfrowo, co pozwoliło osiągnąć ich optymalną wytrzymałość, unikalne artystyczne wzornictwo i inteligentną funkcjonalność. Pokój składa się z wielu dużych części łączonych ze sobą jak klocki LEGO. Zarówno fasady zewnętrzne jak i wewnętrzne są drukowane jednocześnie w jednym bloku. W drukowanych ścianach pozostawiono miejsce na kable i orurowanie. Każdy pokój stanowi również osobny element struktury nośnej. W drugiej fa- Rys. 2 Wznoszenie konstrukcji z wydrukowanych elementów zie projektu będą one łączone w piętra, a następnie układane na całym domu. Przy przenoszeniu domu, pokoje można łatwo odłączyć.” - dowiadujemy się ze strony www.3dprintcanalhouse. com. Znana firma SKANSKA również zainteresowała się nowymi możliwościami jakie daje drukarka 3D. Zastosowała innowacyjną technologię w Londynie przy realizacji osłony podparcia dla dachu przy budowie 16-piętrowego biurowca The 6 Bevis Marks w 2013 r. Wykorzystanie nowatorskiego sposobu znacząco skróciło tworzenie konstrukcji dachowej. Firma Skanska ma zamiar jako pierwsza na świecie skonstruować maszynę do drukowania trójwymiarowych elementów konstrukcyjnych z betonu przy współpracy z uniwersytetem w Loughborough. „To dobra wiadomość dla całej branży budowlanej. Technologia druku 3D może zrewolucjonizować konstruowanie budynków, znacznie usprawniając cały proces inwestycyjny” mówi Jakub Zagórski, dyrektor sprzedaży i marketingu Skanska Residen- Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” tial Development Poland, spółki realizującej wysokiej jakości projekty mieszkaniowe w stolicy. Nowa technologia interesuje inwestorów między innymi ze względu na szybkość i znacznie niższe koszty, niż te ponoszone przy tradycyjnej budowie. Malwina Kędzierska Źródła [1] Completely 3D printed houses appears in Shanghai built in a day, 3ders.org/ articles [2] Druk domów 3D, perfekthouse.pl [3] 10 wydrukowanych domów już stoi w Shanghaju., swiatdruku3d.pl [4] Dom wydrukowany w 3D. To nie żarty., filamenty3d.com [5] Skanska buduje robota 3D, skanska. pl [6] W Amsterdamie powstaje drukowany w 3D dom, reprapforum.pl/news [7] 3dprintcanalhouse.com/ticket-info-1 [8] Andrey Rudenko plans to 3d print a full sized fantasy style concrete village, 3ders.org/articles 31 BuDoWNICTWo konstrukcje stalowe w budownictwie wysokim i wysokościowym W 1799 r. po raz pierwszy zastosowano metal na szkielet konstrukcyjny budynku postrzeganego jako wysoki - uważana za nowoczesną siedmiopiętrowa przędzalnia bawełny w Anglii została obudowana murowanymi ścianami zewnętrznym. W ciągu następnych pięćdziesięciu lat żeliwne podpory, kolumny, belkowania czy detale architektoniczne stały się codziennością. Przełom technologiczny w produkcji stali, który nastąpił w 1884 r. pozwolił na konstruowanie z niej jeszcze wyższych budynków [1]. Drapacze chmur swoją nazwą symbolizują ambicję człowieka do budowania konstrukcji przewyższającej to, co zostało stworzone przez przyrodę. Od początku XX wieku do końca lat 70-tych trwał wysokościowy wyścig, który uświadomił ludziom jak ogromny potencjał tkwi w dostępnych osiągnięciach technologicznych [2]. Okazało się, że człowiek, jeśli tylko chce, potrafi wprowadzić w swoje otoczenie wielkie zmiany. Nie bez powodu zatem 32 mówi się, że „wieżowce to tryumf techniki i organizacji” [3]. Podczas projektowania budynków wysokich inżynier musi uwzględnić obciążenia pionowe, poziome oraz dynamiczne występujące podczas wstrząsów sejsmicznych i oddziaływania wiatru. I to właśnie dwa ostatnie rodzaje obciążeń sprawiają największą trudność projektową. Bardzo dużym wyzwaniem jest umożliwienie przeniesienia sił pochodzących od wiatru. W budynkach wysokich pojawił się również aspekt bezpieczeństwa pożarowego. Budowa coraz wyższych budynków wiązała się z trudniejszymi do zaprojektowania zabezpieczeniami przeciwpożarowymi. Pierwsze z rozwiązań, mające na celu poprawę odporności ogniowej, przyszło z czasem i opierało się na żaroodpornych elementach ceramicznych, którymi zaczęto obudowywać konstrukcje. Ten pomysł posiadał zasadniczą wadę - im wyższy budynek, tym grubsza musiała być ściana na poziomie ziemi. Początkowym powodem budowania coraz większej liczby Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” drapaczy chmur w połowie XIX wieku była rosnąca gęstość zaludnienia w miastach amerykańskich. Do 1854 roku ograniczeniem wysokości obiektu była chęć wejścia użytkownika po schodach na daną wysokość. Elisha Otis prezentując w Nowym Jorku mechanizm dźwigowy, który blokuje się w przypadku zerwania lin nośnych (winda), skutecznie ominął tą barierę i pozwolił projektantom na kształtowanie coraz wyższych obiektów [1]. Początkowo konstrukcja drapaczy chmur była tradycyjna, z użyciem ścian murowych, jednak z chęcią kształtowania coraz wyższych budynków wiązało się projektowanie coraz grubszych ścian fundamentowych. W związku z tym od II połowy XIX wieku zaczęto wykorzystywać żeliwo, a następnie stal. Pierwsze budynki jak: Western Union Building z 1870 r. czy Pulitzer Building (World Building) z 1890 roku zostały wybudowane w konstrukcji mieszanej. Przykładowo Pulitzer Building posiadał rdzeń podparty na żeliwnych słupach oraz BuDoWNICTWo Rys. 1 Empire State Building Rys. 2 John Hancock Center murowane ściany dochodzące na parterze do szerokości 2,7 m. Nowa koncepcja - Empire State Building Nowe podejście do konstruowania budynku wysokiego cechowało założenie, że sprowadzanie obciążeń do gruntu i przeciwdziałanie siłom wiatru musi być zadaniem dla dwóch osobnych systemów. By przenieść obciążenia konieczna była rama stalowa, jednak nie połączona w sposób sztywny. Najistotniejsza stała się sztywność stężenia wiatrowego. Najczęściej występowało ono w postaci trzonu umiejscowionego centralnie. Ramowa konstrukcja stalowa posiadająca dużą ilość stężeń poprzecznych przenosiła obciążenia boczne. O sztywności całego trzonu decydowały właśnie stężenia. Ramy stalowe umieszczone na obwodzie budynku łączono przegubowo, aby w pewien sposób obniżyć koszt konstrukcji. Wprowadzenie takiego rozwiązania było możliwe dzięki oparciu ram na sztywnym trzonie [3]. Istotne przy wykorzystaniu takiej konstrukcji był fakt, że sam stalowy szkielet umożliwiał przenoszenie obciążeń pionowych bez utraty powierzchni. Sztywność budynku zapewniano przez ramy łączone na sztywno. Najbardziej efektowną realizacją tamtego czasu był posiadający 20 pięter Flatiron Building, który do dziś jest jedną z najważniejszych atrakcji turystycznych Nowego Jorku. Wraz ze wzrostem wysokości zwiększały się obciążenia jakie musiała przenieść konstrukcja. Jak wiadomo, obciążenie pionowe jest proporcjonalne do wysokości, jednak obciążenie wiatrem, które może doprowadzić do zawalenia budynku, rośnie wraz z kwadratem wysokości, stąd budynek dwa razy wyższy będzie poddany działaniu czterokrotnie większej siły poziomej. Chcąc wznosić budynki jeszcze wyższe, należało zmienić ideę projektowania. Właśnie ten pomysł, zastosowanie sztywnego trzonu do przenoszenia obciążeń wiatrem oraz przegubowej ramy do przeka- Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” zywania obciążeń pionowych, został zastosowany przy budowie giganta: Empire State Building (1931). Mający 102 piętra budynek, osiągnął wysokość 381 metrów. Jak podają źródła, na wysokości 85 metra odchyla się od pionu jedynie o 6 mm. Budowa kosztowała 24 mln dolarów, chociaż wykonawcy spodziewali się nawet 50 mln. Do wykonania metalowej konstrukcji zużyto 57 tys. ton stali, a fundamenty budynku sięgają prawie 17 metrów wgłąb ziemi [3]. Zewnętrzne stężenia stalowe John Hancock Center Za kolejny przełomowy krok w konstruowaniu budynków wysokich można uznać umieszczenie stalowych stężeń wiatrowych na zewnątrz budynku. Olbrzymie krzyże charakterystyczne dla John Hancock Center muszą spełnić rolę konstrukcyjną – wraz ze ścianami zewnętrznymi przenoszą obciążenia wiatrem. Konstruktorem stalowej powłoki nośnej tego budynku był Fazlur Khan. Rozstaw słupów budynku wynosi ok. 33 BuDoWNICTWo 12 m, co udało się osiągnąć dzięki zastosowaniu potężnych skratowań. Tak duża odległość między słupami jest wygodnym rozwiązaniem, gdyż zbyt gęsto ustawione słupy stają się barierą architektoniczną. W centralnej części obiektu umieszczono trzon, zbudowany z zagęszczonej siatki słupów. Pomiędzy kondygnacjami zastosowano przegubowe połączenie słupów, które nie przenoszą obciążeń dynamicznych od wiatru (zatem nie zapewniają sztywności przestrzennej) [4]. Układy skonstruowane w ten sposób, do których zaliczały się także bliźniacze wieże World Trade Center czy istniejący Avon Building, nazywa się „rurowymi”, ponieważ swym działaniem przypominają pustą tubę. Warto wspomnieć, że oszczędności powyższego rozwiązania wiążą się ze zużyciem materiału, przy budowie Hancock Center, w stosunku do Empire State Building, wyniosły około 30%. Konstrukcję stropów zaprojektowano z blach trapezowych zespolonych z płytą żelbetową. Przy niewielkiej wysokości płyty strop uzyskuje dużą wytrzymałość na ścinanie i znacznie większą sztywność giętną w stosunku do innych rozwiązań [4]. Zalety i wady stali jako materiału budowlanego Podstawową zaletą stali jako materiału budowlanego jest jej wysoka wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie, zginanie oraz ścinanie. Ze względu na wysoki współczynnik sprężystości (E=210 GPa) oraz jednorodną strukturę, można stwierdzić, 34 że budynki stalowe są bardzo „pewne”. Praca konstrukcji jest bardziej przejrzysta i można dokładniej obliczyć współczynniki bezpieczeństwa. Kolejną zaletą jest fakt, że konstrukcje stalowe są znacznie lżejsze od żelbetowych, co ma wpływ na wielkość fundamentów. Dodatkowo, sposób montażu, np. skręcanie, jest stosunkowo tani, szybki, możliwy do przeprowadzenia niezależnie od pory roku i często bez rusztowań [3]. Źródła: [1] Scigl C., Konstrukcje w nowoczesnej architekturze [2] Tietz J., Historia architektury XX wieku, [3] Salvadori M., Dlaczego budynki stoją [4] Sadowski K., Konstrukcja stalowa vs konstrukcja żelbetowa wieżowców, skyscrapercity.com [5] John Hancock Center, highrisebuildings.wordpress.com [6] Chińskie drapacze chmur, nbi.com.pl Oczywiście jak każdy materiał stal posiada również wady. Przede wszystkim wykazuje małą odporność na wpływy atmosferyczne (korozja). Kolejna negatywna cecha to duża odkształcalność pod wpływem ognia. Dodatkowo można stwierdzić, że konstrukcja stalowa jest droższa w eksploatacji w związku z koniecznością przeprowadzania co jakiś czas konserwacji [3]. Na dzień dzisiejszy najwyższe budynki wznoszone są z wykorzystaniem technologii konstrukcyjnej trzonowej, powłokowej (główne obciążenia przenosi powłoka zewnętrzna budynku, trzon jest stosunkowo wiotki [5]) lub hybrydowej. Rozwijają się również systemy mieszane łączące stal z betonem. Prognozuje się, że konstrukcja mieszana będzie dominowała w projektowaniu drapaczy chmur. W takiej konstrukcji żelbetowy trzon zapewnia sztywność i dobrą ochronę przeciwpożarową, natomiast stalowa konstrukcja – szybki montaż i dużą wytrzymałość również podczas wstrząsów sejsmicznych [6]. Dominika Wróblewska Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” Rys. 3 John Hancock Center Centrum Edukacji i Rekreacji Ogrodu Botanicznego w Poznaniu Praca semestralna Projektowanie Obiektów Usługowych Alicja Zimniak ekologiczne technologie Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 35 inżynieria środowiska na czasie energooszczędność Już od dawna słyszymy wiele na temat polityki zrównoważonego rozwoju, spopularyzowanej przez Unię Europejską. Europa dąży do efektywnego wykorzystania zasobów energii, poprzez wprowadzanie kolejnych dyrektyw regulujących politykę państw członkowskich. Polska staje więc przed wyzwaniem stworzenia nowej strategii energetycznej. Od 1 stycznia 2014 obowiązuje w naszym kraju rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013, przekształcające dotychczasowe rozporządzenie o warunkach technicznych, jakie powinny spełniać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. poz. 926). Rozporządzenie z dnia 25 kwietnia 2012 wprowadza również zmiany w zakresie zużycia energii. Projekt architektoniczno-budowlany, powinien zawierać rozwiązania w zakresie gospodarki energetycznej i jej wpływu na środowisko budynku. Narodowy Program Rozwoju 36 Gospodarki Niskoemisyjnej w Polsce nie tylko wpłynie na efektywność energetyczną kraju, ale także wzbogaci potencjał inwestycyjny branży energetycznej i ciepłowniczej. Od dnia 11 września 2013 roku tzw. mały trójpak energetyczny promuje wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych oraz normuje wspólne zasady rynku wewnętrznego energii elektrycz-nej i gazu ziemnego. Przykładem samowystarczalnej energetycznie i inteligentnej dzielnicy jest – Willhemsburg Mitte w Hamburgu. Zdegradowana dzielnica robotnicza została przekształcona w innowatorski układ architektoniczno-urbanistyczny. Całkowite zapotrzebowanie obiektów na ciepło jest mniejsze niż 35 kWh/m 2. Nadwyżka energii wyprodukowana przez budynek jest przekazywana do osiedlowej sieci, tzw. wirtualnej elektrowni dzielnicowej. Jest to zespół jednostek wytwórczych (prosumentów), które są zdolne do zaspo-kojenia potrzeb pobliskiej okolicy. Głównym elementem sieci jest dawny bunkier, a teraz Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” zbiornik wodny magazynujący energię, który umożliwia ogrzanie 3 tysięcy mieszkań. Warto zwrócić uwagę, że zbiornik wodny rozwiązuje problem konieczności natychmiastowego odbioru energii przez użytkowników, tzn. mamy możliwość ciągłej produkcji energii z OZE. Daje nam to możliwość elastycznego poboru energii w zależności od zapotrzebowania. Ciekawe obiekty dzielnicy: Centrum medyczne i nowy budynek Ministerstwa Rozwoju Miasta i Ochrony Środowiska Kompleks od 5 do 13 piętrowy o długości 200 metrów, zużywa o 1/3 mniej energii niż wymagają tego niemieckie przepisy. Pod obszarem zieleni znajduje się centrala zasilania dzielnicy w ciepło, która gromadzi ciepło geotermalne i ciepło z kolektorów słonecz-nych. Pod obiektem znajduje się również około 1000 słupów przesyłowych do magazynowania ciepłego i zimnego powietrza. Służy to w zimie do odciążenia systemu grzewczego, a latem systemu chłodzenia. inżynieria środowiska BIQ Wilhelmsburg Mitte. Obiekt złożony ze szklanej fasady biologicznej generującej energię. W szklanej okiennicy żyją roślinny, wielkości bakterii, tzw. mikroalgi. W odpowiednich warunkach mogą sprawniej przekształcać energię słoneczną niż przystosowane do tego kolektory. Algi szybko rozwijają się, przeprowadzają fotosyntezę, fermentują i co dla nas najważniejsze – produkują biogaz. Smart it’s Grunt Zastosowane materiały zmiennofazowe PCM na elewacji budynku poprawiają komfort cieplny obiektu. Ciepło jest gromadzone w dzień, w czasie gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa niż we wnętrzu obiektu, natomiast nocą następuję sytuacja odwrotna – ciepło jest oddawane na zewnątrz. Specjalnie dopa-sowane okna przyczyniają się także do ograniczenia strat ciepła, a przesuwane okiennice chronią przed silnym słońcem, dając naturalny cień. Pozwala to na wykorzystanie energii z OZE bez dodatkowych nakładów finansowych. SOFT House Cechą charakterystyczną tego budynku jest dynamiczna fasada z włókien węglowych, która została złożona z wielu modułów zawierających ogniwa fotowoltaiczne. Membrana na południowej elewacji kieruje się zawsze tak, aby najefektywniej wykorzystać działanie promieni słonecznych. Fasada zapewnia ocienienie budynku latem, natomiast zimą Rys. 1 Od góry: Ministerstwo Rozwoju Miasta i Ochrony Środowiska umożliwia światłu wnikanie do wnętrza. Istotnym faktem jest możliwość sterowania natężeniem oświetlenia przez mieszkańców. Podsumowanie Warunki klimatyczne dzielnicy Hamburga są zbliżone do naszych lokalnych. Polska ma całkiem dobre warunki do pozyskania energii ze słońca, dla porównania średnia produkcja 1 MW elektrowni słonecznej wynosi w Warszawie 891 kWh, natomiast w Hamburgu 876 kWh. W Polsce moc instalacji opartych na tej technologii wynosi 2 MW na jednego mieszkańca. Łączna moc instalacji fotowoltaicznych: w niemieckim systemie energetycznym wynosi niemal 30 tys. MW, natomiast w Polsce wszystkie moce wytwórcze mają łącz-nie ok. 37 tys. MW. Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” Rys. 2 Dzielnica Wilhelmsburg 37 inżynieria środowiska Słowniczek – kilka pojęć dla dociekliwych Narodowy Program Rozwoju Gospodarki Niskoemisyjnej – ma na celu zapewnie- nie korzyści ekonomicznych, społecznych i środowiskowych (zgodnych z zasadą zrównoważonego rozwoju), poprzez redukcję emisji dwutlenku węgła. Osiągnięcie założeń wymaga wprowadzania nowoczesnych technologii, zmniejszenie energochłonności oraz wytworzenia nowych miejsc pracy, a w rezultacie przyczynienia się do wzrostu gospodarczego kraju. Dodatkowe informacje: http://www.kig.pl/files/Aktualnosci/Arkadiusz%20Weglarz.pdf Mały trójpak energetyczny – Ustawa z dnia 26 lipca 2013 r. o zmianie ustawy - Prawo energetyczne oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. z 2013 r. Nr 0, poz. 984). Wprowadza zmiany dotyczące rozdziału właściciel-skiego przesyłu i obrotu gazem, obowiązek sprzedaży gazu przez giełdę, ulgi dla przemysłu energochłon- nego. Nowelizacje mają na celu spełnienie wymogów UE. Dodatkowe informacje: http://www.reo.pl/maly-trojpak-energetyczny-wchodzi-w-zycie---co-sie-zmieni Energetyka prosumencka - energia produkowana przez prosumentów, czyli osoby wytwarzające w tzw. mikroinstalacjach energię na własne potrzeby. Dodatkowe informacje: h t t p : / / w w w. o z e . p l / a r t y kul/360,wiceminister-gospodarki-energetyka-prosumencka-jest-najwazniejsza absorbowania, akumulowania i uwalniania dużej ilości energii w zakresie temperatury przemiany fazowej, umieszczone w budynku zwiększają jego pojemność cieplną, przejawiają się zmniejszeniem zużycia energii ze źródeł odnawialnych bez dodatkowych kosztów inwestycyjnych. Dodatkowe informacje: h tt p : / / w w w. i zo l a c j e . c o m . pl/artykul/id408,materialy-zmiennofazowe-pcm-w-budownictwie-wlasciwosci-i-rodzaje Biogaz - gaz powstający w pro-cesie beztlenowej fermentacji przy udziale bakterii metanowych. Wykorzystywany jest głównie w Indiach, Chinach, Europie (Francja, Niemcy) i USA do ogrzewania, oświetlania i napędu silnikowego. Dodatkowe informacje: http://www.pigeo.org.pl/?menu=przegladaj&id=63 Materiały zmiennofazowe PCM – substancja zdolna do Rys. 1 SOFT House – południowa fasada z ruchomymi membranami osłaniającymi tarasy 38 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” Anna Drapała technologie na czasie Kawiarnia parkowa Praca semestralna Projektowanie Obiektów Usługowych Magdalena Malepszak Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 39 artykuł sponsorowany torkret 25 lecie tradycji prosto ze swarzędza Torkretowanie jest czynnością polegającą na dynamicznym narzuceniu przygotowanej wcześniej mieszanki na odpowiednie podłoże lub deskowanie. Wynalazcą technologii wykonywania betonu natryskowego jest Carl Ethon Akeley. W 1907 roku przerobił rozpylacz do malowania tynków gipsowych na urządzenie do ich nakładania. Maszyna przenosiła mieszaninę piasku i cementu wężami do dyszy natryskowej, do której doprowadzono oddzielnym wężem wodę. Dzięki temu sucha mieszanka była nawilżona w czasie przechodzenia przez dyszę. W czerwcu 2014 minęło 25 lat od założenia przez kilku zapaleńców z pod Poznania firmy TORKRET. Pierwszy z nich – Pan Włodzimierz Czajka, był najbardziej obeznanym w technologii betonu natryskowego. Wieloletnie doświadczenie zdobył będąc pracownikiem PPBP Nr 1 (obecnie SKANSKA). Do dziś pełni funkcję dyrektora technicznego w spółce TORKRET. Doświadczenie w kierowaniu zespołami ludzkimi zdobyte przez Zdzisława Jurka w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku na wielu budowach w kraju oraz NRD wniosło w struktury firmy TOR- 40 KRET nieocenioną dyscyplinę w organizacji pracy. Prezesem Zarządu SPB TORKRET jest Włodzimierz Majchrzak – absolwent Politechniki Poznańskiej. Od początku działalności firmy odpowiadał za jej rozwój strategiczny i łączył zdobyte doświadczenie wykonawcze z wiedzą teoretyczną poprzez kontakty z ośrodkami naukowymi w kraju. Początkowo firma zatrudniała dziesięciu pracowników. W 1989 roku oferta rynkowa obejmowała jedynie naprawę niektórych konstrukcji żelbetowych w technologii torkretu mokrego (dokładniej „vusokretu” – czechosłowackiej odmiany). Pierwszą realizacją spółki była naprawa w 1989 roku osadników Imhoffa oczyszczalni ścieków w Węgrowie. Dziś firma TORKRET na liście swoich realizacji może zapisać takie przedsięwzięcia, jak: - Największa w Europie konstrukcja ściany krzywoliniowej wykonanej w technologii torkretu – Muzeum Historii Żydów Polskich w Warszawie - Naprawa żelbetowego trzonu komina w Rafinerii Gdańskiej, uszkodzonego na wysokości 140 m. Wówczas po raz pierwszy podano torkret z poziomu 0 na wysokość 150 m. Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” - Wykonanie ściany budynku w Gdyni imitującego połowę kadłuba statku. Przestrzenne ukształtowanie jego krzywoliniowości zostało wykonane jako cienkościenna, skorupowa konstrukcja żelbetowa w technologii torkretu suchego. - Wzmocnienie skarpy w Zwardoniu, na przejściu granicznym ze Słowacją. Łącznie wzmocniono ok. 6000 m2 powierzchni skarpy o wysokości dochodzącej do 24 m. Jest to najprawdopodobniej największa skarpa w Polsce wzmocniona w technologii torkretowania. - Remont kilkusetmetrowego wiaduktu – węzeł Franowo w Poznaniu. Jest to największy obiekt mostowy naprawiony przez TORKRET w dotychczasowej działalności. Do wzmocnienia podpór, oczepów oraz ustroju nośnego zużyto ponad 1000 m3 torkretu w technologii torkretu suchego. Ponadto do tej pory torkretowanie firma zastosowała na ponad 100 obiektach mostowych, 10 kominach, 25 zbiornikach i silosach, w kilkunastu przypadkach wzmocnienia skarp, w 10 oczyszczalniach ścieków i w ok. 500 innych przypadkach (stropy, przepusty, obiekty użyteczności publicznej). Mateusz Skiba budownictwo gdzie kończy się wizja architekta, a zaczyna rzeczywistość (męka konstruktora)... Praca architekta i konstruktora to dwa odmienne światy. Architekt zajmuje się bryłą, barwą, realizuje swoje wizje i marzenia, a wynikiem jego fantazji jest forma i wygląd budynku. Bardzo często, taka wizja znajduje swoje odzwierciedlenie w typowej konstrukcji, realizowanej na przeciętnej budowie. Jednak od czasu do czasu, architekt postanawia odstąpić od tej reguły, a wtedy w biurze konstruktorskim zaczyna się „magia”. Doskonałym przykładem połączenia nieprawdopodobnej wizji architekta i nieprzeciętnej myśli konstruktorskiej jest budynek Cosmopolitan w Warszawie. BUDYNEK W LICZBACH Cosmopolitan jest to wieżowiec o 45 kondygnacjach, w konstrukcji żelbetowej, monolitycznej, płytowo-słupowej z trzonem centralnym. Stropy o średniej grubości 23 cm wykonano jako kablobetonowe. Obiekt składa się z trzech części: pierwszą tworzy podium o czterech kondygnacjach i poszerzonym obrysie w stosunku do pozostałej części budynku. Kolejna, najciekawsza część, to kilkanaście kondygnacji wysuniętych o około 12m 2010 – maj Wys. całkowita: 160 m Liczba kondygnacji: 44 Pow. całkowita: 60939 m² Pow. użytkowa: 43721 m² Pow. zabudowy: 2036 m² Kubatura: 214682 m³ Lokale mieszkalne: 254 Miejsca parkingowe: 299 Rozpoczęcie budowy Zakończenie budowy: 2013 grudzień Lokalizacja: Warszawa ul. Twarda 2/4 Generalny wykonawca: Hochtief Polska Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” w stosunku do niższych, co postawiło zapewne nielada wyzwanie biurze projektowemu. Jak rozwiązano ten problem? Zastosowanie trzech par want mostowych pozwoliło na podwieszenie 33 kondygnacji. Wieszaki (wanty) zostały nachylone pod kątem 76 stopni, każdy o długości około 35 m. Każdy wieszak wykonano z 75 lub 109 lin ze stali o bardzo wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (1860 MPa). Jak wiadomo stal charakteryzuje się wysoką rozszerzalnością termiczną, dlatego aby zapobiec zmianie długości lin pod wpływem wahań temperatur zainiektowano wiązki stalowe zaczynem cementowym, co miało zagwarantować odpowiednią izolację termiczną. Aby zmniejszyć ciężar stropów w podwieszonej konstrukcji zastosowano wkładki Cobiax, które zapewniają odpowiednią sztywność i jednocześnie są bardzo lekkie. Kolejnym wyzwaniem inżynierskim było zaprojektowanie wieszaków w sposób umożliwiający współpracę całej konstrukcji 41 budownictwo Rys. 1 Wkładki Cobiax budynku, zarówno w fazie użytkowania, jak i podczas realizacji. Zostały one zamontowane do stalowych kratownic na poziomach +8, +19 i +30. W węzłach dolnych kratownicy przymocowano zakotwienia bierne want, natomiast czynne znalazły się w stalowych blokach oporowych umieszczonych wewnątrz słupów. Część wspornikowa została wykonana z opóźnieniem w stosunku do głównej części budynku. Wieszaki były naciągane zgodnie z wcześniej opracowanym harmonogramem, uwzględniającym poszczególne etapy wznoszenia konstrukcji, jak dobudowywanie kolejnych kondygnacji, czy też prace wykończeniowe. Rektyfikacja wieszaków następowała zgodnie ze zwiększaniem się obciążeń. Sztywność przestrzenną obiektu zapewnił żelbetowy trzon w części centralnej. Grubości ścian trzonu wynoszą od 40 do 60 cm w zależności od kondygnacji. Słupy o przekroju kołowym zaprojektowano jako zespolone tj. żelbetowe ze stalowym rdzeniem o średnicy od 40 do 115 cm. Fundament stanowi płyta o zróżnicowanej grubości, do 42 Rys. 2 Cosmopolitan - zdjęcie z budowy 4,5 metra, co pozwoliło uzyskać minimalną różnicę osiadań. Obiekt został w maksymalnym stopniu przeszklony, aby do środka docierało jak najwięcej światła naturalnego. Dzięki zastosowaniu ruchomych części elewacji, oraz specyficznych materiałów budowlanych, kolorystyka wieżowca ma zmieniać się w zależności od pory roku. Łączenie technologii budowlanych, stosowanych standardowo przy budowie mostów, wraz z typowym budownictwem mieszkalnym, czy biurowym, pozwoliło uzyskać nieprzeciętne walory architektoniczne. Dzięki takiej bryle, budynek wygląda smuklej, zgrabniej i komponuje się w krajobraz okolicy. Jednak dla wprawnego oka, jego prawdziwe piękno znajduje się za szklaną elewacją, sprytnie ukryte w słupach konstrukcyjnych. Źródła: [1] studentbuduje.pl [2] muratorplus.pl [3] PERI Polska [4] urbanity.pl Mirona Matusik Rafał Michalski Rys. 3 Cosmopolitan - Twarda Tower Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” inżynieria środowiska taran hydrauliczny Taran hydrauliczny (taran wodny) jest urządzeniem mechanicznym do pompowania wody, które wykorzystuje zjawisko uderzenia hydraulicznego. Urządzenie jest zasilane z dowolnego źródła wodnego, np. strumienia czy rzeki. Taran hydrauliczny działa na zasadzie wykorzystania dużej ilości energii przepływającej przez niego wody ze stosunkowo małej wysokości podnosząc ostatecznie mniejszą objętość ale znacznie powyżej urządzenia – a więc przeciwnie do statycznego gradientu ciśnienia. Woda znajdująca się na nisko położonych obszarach, może być transportowana na tereny wyżynne bez dostępu do elektryczności. Wykorzystuje się ją do zaopatrzenia ludności na wsiach, w domach jednorodzinnych bądź do systemów irygacyjnych. Wszędzie tam gdzie spadek (przepływ) wody przez taran jest możliwy do zapewnienia, może on być użyty stosunkowo tanio, prosto i niezawodnie pod względem pompowania wody na znaczne wysokości. Wynalazcą pierwszej tego typu samoczynnej pompy hydraulicznej był John Whitehurst. W drugiej połowie XVIII w. model ten został znacznie ulepszony przez francuza Josepha Montgolfier’a. Tarany wodne są konstruowane w różnych typach i kształtach jednakże ich zasada działania pozostaje niezmienna od przeszło 200 lat. Zawsze składają się z tych samych pod-stawowych elementów i tłoczą wodę w trakcie bardzo krótkich cyklów następujących jeden za drugim. Uderzenie hydrauliczne Jako zjawisko uderzenia hydraulicznego można traktować szybkozmienny ciśnieniowy przepływ cieczy w przewodzie zamkniętym, w którym występują fale znacznie podwyższonego lub obniżonego ciśnienia spowodowane gwałtowną zmianą prędkości przepływu w dowolnym przekroju poprzecznym. Uderzenia hydrauliczne wywoływane są bezwładnością mas cieczy, której prędkość ulega gwałtownej zmianie co skutkuje zmianą udziałów energii kinetycznej i potencjalnej w energii całkowitej przekroju powodując nagły wzrost lub spadek ciśnienia. W niniejszym artykule zostanie opisany jedynie przypadek nagłego wzrostu ciśnienia, czyli tak zwany „pik dodatni” ponieważ właśnie ten typ uderzeń występu- Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” je w taranie hydraulicznym. W przypadku ciśnieniowego przepływu cieczy nagłe zamknięcie zaworu spowoduje jej gwałtowne zatrzymanie, jednakże bezwładność strumienia nie znajdującego się bezpośrednio przy zaworze powoduje ściskanie cieczy co prowadzi do gwałtownego skoku ciśnienia (piku dodatniego). Kolejnym etapem jest odbicie nagromadzonego strumienia i energii w kierunku przeciwnym do napływającego powodując lokalny spadek ciśnienia. On z kolei wymusza na cieczy jej powrót - stąd pewna cykliczność zjawiska uderzenia, odskoku i powrotu w każdym kolejnym etapie, co powoduje rozproszenie części energii aż do wygaszenia uderzeń. Na rys.1 przedstawiono powyższy opis, p 0 oznacza ciśnienie pracy danego rurociągu - następnie w czasie t1 zamykana jest gwałtownie zasuwa, zawór lub zwyczajna bateria czerpalna w domu powodując z pewnym opóźnieniem skok ciśnienia (a raczej serie skoków aż do ich wygaszenia). W taranie wodnym owa cykliczność nie występuje, gdyż energia nagromadzona na pierwszym największym skoku ci śnienia służy do transportu wody na założoną wysokość. 43 inżynieria środowiska wymiarowanie średnicy przy określonym przepływie) tym większy przyrost ciśnienia. Bardzo istotnym elementem jest interpretacja wyniku otrzymanego równaniem Żukowskiego, gdyż nie jest to bezpośrednia wartość geometrycznej wysokości podnoszenia, należy uwzględnić jeszcze wszystkie straty ciśnienia na drodze pompowania. Analizując powyższe wzory można wywnioskować jakie działania modyfikacyjne powodują zwiększenie lub zmniejszenie siły uderzenia hydraulicznego: Wzrost modułu sprężystości materiału powoduje większy przyrost ciśnienia (a więc żeliwo i stal będzie znacznie lepszym wyborem od tworzyw sztucznych). Cykl pracy, zasada działania Jeden cykl pompowania można podzielić na 3 etapy: przyspieszenie, kompresję oraz dekompresję (dostarczenie wody). Podczas jednego pełnego cyklu ilość wody pompowanej jest stosunkowo niewielka, jednakże cykle następują bardzo szybko jeden za drugim w granicach 40÷120 [cykl./min.]. Przyjmując jako cel tarana hydraulicznego pracę ciągłą (bez przerw - nie wyłącza się go lub wyłącza się stosunkowo rzadko) jesteśmy w stanie przez określony czas napełnić dany zbiornik wodny (małe wydajności urządzenia raczej dyskwalifikują zastosowanie go bez jakiegokolwiek bufora wody na górze już po przepompowaniu wody). - Im mniejsze średnice tym większy przyrost ciśnienia (a więc im mniejsza wydajność urządzenia tym na wyższą wysokość możliwe jest dostarczenie wody). - Im większa grubość ścianek tym większy przyrost ciśnienia (do pewnej wartości, w której układ jest wystarczająco sztywny). - Im wyższa prędkość (niedo- Przyspieszenie W stanie początkowym, gdy zawory A, B i D są otwarte, woda ze źródła (zbiornik zasilający) dostarczana jest rurociągiem aż do wnętrza pompy. Gdy strumień wody jest wystarczająco duży i odpowiednio rozpędzony - wybija do stanu otwartego zawór C powodując wylewanie się wody. Ciężar Q dąży jednak do jak Rys. 1 Uderzenie hydrauliczne z pikiem dodatnim. Maksymalny przyrost ciśnienia (wartość, od której zależy wysokość podnoszenia wody przez urządzenie) można obliczyć ze wzoru Żukowskiego: Oraz: Gdzie: K – moduł sprężystości cieczy [Pa] E – moduł Younga [Pa] ρ – gęstość cieczy w warunkach normalnej pracy (bez ściskania) [kg/m3] D – średnica wewnętrzna rurociągu (części głównej tarana) [m] e – grubość ścianki rurociągu [m] a – prędkość czoła fali podwyższonego ciśnienia [m/s] v0 – prędkość przepływu cieczy [m/s] g – przyspieszenie ziemskie [m/ s2] 44 Wartości modułów (K, E) są wartościami tabelarycznymi najczęściej podawane w [GPa] ze względu na bardzo wysokie wartości jakie uzyskują (np. woda pitna 2,19 [GPa], stal nierdzewna 210 [GPa]). Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” inżynieria środowiska najszybszego ponownego zamknięcia. Kompresja Gdy nastąpi ponowne zamknięcie zaworu C rozpędzona woda wytwarza gwałtowny wzrost ciśnienia (pik dodatni – opisany wcześniej). Nadmiar ciśnienia przedostaje się przez zawór B do głównej komory gdzie bardzo mocno spręża powietrze. Dekompresja W pewnym momencie następuje odbicie sprężu powietrza jednakże wtedy automatycznie zamykany jest zawór zwrotny B co skutkuje wyrzuceniem cieczy na znaczną wysokość rurociągiem tłocznym do zbiornika roboczego. Następuje zamknięcie trójetapowego cyklu, który zaczyna się powtarzać. Uwagi do rysunku 2 -Zawór impulsywny (C) przedstawiony na schemacie jako obciążnik, który wymusza powrót do stanu zamkniętego w praktyce wyposażony jest w sprężynę, która zastępuje rzeczywisty ciężar. Zawór ten występuje również w innej formie, jako kula, która poruszając się wraz z rozpędzonym strumieniem wody, szczelnie zamyka wypływ aż do czasu redukcji ciśnienia gdy wraca do stanu początkowego (zasada działania kuli analogiczna do zaworów odpowietrzających). -Zawór A zaznaczony jako zawór zwrotny, w rzeczywistości jest zwykłą zasuwą, która podczas pracy jest zawsze otwarta. Używana jest tylko w przypadku gdy chcemy zatrzymać pompowanie wody. Gdyby zastosować w tym miejscu zawór zwrotny powodowałoby to tylko redukcję przepływu a nie miałoby zastosowania praktycznego. -Oznaczona na rysunku wysokość H, ze względu na prawidłową pracę urządzenia nie powinna być mniejsza niż 1 metr, w innym przypadku taran może działać niestabilnie. Eksploatacja, żywotność Dla wielu elementów takich jak zawory zalecana jest okresowa konserwacja. Jednakże w przy- Rys. 2 Schemat działania taranu hydraulicznego. Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” padku tarana wodnego, jeżeli mamy do czynienia z pompowaniem wody o względnie dobrej jakości, nie zanieczyszczonej, wszelkie przeglądy prowadzone są bardzo sporadycznie, mogą odbywać się nawet co kilka lat. Ponieważ ilość wody „zużytej”, która wypływa przez zawór impulsowy jest znacznie większa od ilości wody tłoczonej, otoczenie pompy należy przygotować do odwodnienia. Najbardziej komfortowa sytuacja występuje gdy można zastosować zwykłe odwodnienie grawitacyjne wprost do rzeki w dalszym jej biegu. Sytuację taką przedstawia rys.3. Ważnym elementem jest umiejscowienie tarana wodnego z dala od mieszkań i miejsc przebywania ludzi. Urządzenie bazuje na uderzeniach hydraulicznych, które zawsze związane są z hałasami i drganiami. Cechą bardzo charakterystyczną jest dudnienie urządzenia z częstotliwością odpowiadającą częstotliwości pełnych cykli co zostało opisane wcześniej. Ponieważ zjawisko skoków ciśnienia jest zdecydowanie niepożądane w większości przypadków ze względu na destrukcyjne możliwości (zmęczenie materiału) układów hydraulicznych, stąd w taranie wodnym znajduje się poduszka powietrzna, która amortyzuje gwałtowne zmiany ciśnień - bez powietrza pompa nadal tłoczyłaby wodę, jednak jej żywotność zależałaby całkowicie od czasu, w którym wspomniane zmęczenie materiału spowodowałoby rozerwanie pompy. Ostatecznie elementami, które decydują 45 inżynieria środowiska o żywotności urządzenia są zawory i uszczelki. Jednak śmiało można stwierdzić, że jest to okres kilkudziesięciu lat ciągłej pracy. Wydajność i sprawność Energia dostępna z przepływającej (spadającej z określonej wysokości) wody jest proporcjonalna do iloczynu przepływu i wysokości napływu: Energia wymagana do podniesienia mniejszej ilości wody na wymaganą wysokość jest proporcjonalna do iloczynu przepływu i wysokości podnoszenia: Istnieje teoria, że taran wodny spełnia warunki perpetuum mobile, działając całkowicie z niczego. Niestety nie jest to prawdą. Nie udaje się wykorzystać tej energii, która jest wyrzucana zaworem impulsowym poza pompę. Jest to więc czynnik, który od razu narzuca myślenie o sprawności zdecydowanie poniżej 100%. W przybliżeniu sprawność określana jest jako iloraz wysokości napływu do wysokości podnoszenia: Dla przykładu: jeżeli mamy 1 m napływu, a pompa tłoczy wodę na wysokość 30 metrów to sprawność urządzenia wynosi w przybliżeniu 3,3%. Należy zaznaczyć, że jest to uproszczona forma wyznaczania, która nie uwzględnia liniowych i miejscowych strat ciśnienia (a więc rzeczywista sprawność jest jeszcze niższa). Wyznaczając strumień wody tłoczonej przez pompę w jednym, krótkim cyklu należy przyrównać powyższe zależności ze sobą. Po przekształceniu otrzymuje się: wym rozwiązaniem, zwłaszcza ze względu na całkowitą niezależność od elektryczności i niezawodność od potencjalnych wahań napięć w sieci. Urządzenia te do dziś są produkowane oraz stosowane tam, gdzie wydaje się to być uzasadnione. Jednym z tych miejsc jest Indonezja, w której znajduje się znaczna ilość pracujących taranów. Dawid Żurawski Źródła [1] Marian Niełacny: “Uderzenia hydraulicz-ne” [2] John Perkin: „Hydraulic Ram Pumps” [3] Dominique Brown: „Hydraulic Ram Pump Systems” Podsumowanie Ze względu na niską sprawność oraz stosunkowo małą wydajność urządzenie w większości przypadków jest bardziej nowinką techniczną dla ciekawskich. Nie oznacza to jednak, że jest to urządzenie całkowicie nieprzydatne. Jeżeli uda się spełnić kilka warunków, taran wodny staje się cieka- Rys. 3 Uderzenie hydrauliczne z pikiem dodatnim. 46 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” inżynieria środowiska energooszczędne budynki a wentylacja i klimatyzacja Na podstawie artykułu dr inż. Jarosława Müllera, pt. „Wentylacja i klimatyzacja w budynkach energooszczędnych”, opublikowanego w miesięczniku „Inżynier budownictwa nr 2/2014”. Główne założenia budownictwa energooszczędnego opierają się na działaniach zmniejszających zużycie energii potrzebnej do ogrzania obiektów, tj. dobraniu właściwej izolacji cieplnej oraz okien ciepłochłonnych, redukcji liczby mostków termicznych oraz zachowaniu szczelności budynku. Niestety, często zapomina się o bardzo ważnej kwestii, jaką jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji. Istnieje wiele definicji budynku energooszczędnego, ogólnie jest to budynek, w którym skumulowana energia wydatkowania w cyklu „życia” (od wyprodukowania materiałów, wzniesienia obiektu, przez wieloletnią jego eksploatację i ewentualną modernizację, aż do likwidacji) jest relatywnie niska. Jest to obiekt, który przez zewnętrzną obudowę pomieszczeń rozprasza mało energii do otoczenia, efektywnie wykorzystuje zainstalowane urządzenia energetyczne i jest przystosowany do odzyskania energii rozpraszanej oraz pozyskanie jej z otoczenia. Należy jednak zwiększyć świadomość wśród użytkowników na temat potrzeby dobrej wentylacji. W założeniu budynek energooszczędny wyklucza wentylację grawitacyjną, ze względu na zbyt dużą zależność od warunków atmosferycznych, a tym samym brak możliwości regulacji. Wentylacja mechaniczna stanowi nieodłączny element budynku pasywnego. Ogrzewanie powietrzne Ogrzewanie powietrzne, czyli połączenie dwóch instalacji: ogrzewania i wentylacji, jest stosowane przy dobrze izolowanych ścianach zewnętrznych o dużej pojemności cieplnej. Powietrze jako nośnik ciepła posiada mała pojemność cieplną (w porównaniu do wody), tzn. bardzo szybko się ochładza, a jednocześnie niewielka ilość ciepła jest w stanie znacząco podnieść jego temperaturę. W skrócie system ogrzewania powietrznego opiera się na przygotowaniu ogrzanego powietrza przez urządzenie grzewcze, a następnie rozprowadzeniu go po całym obiekcie przy użyciu Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” wentylatora lub dmuchawy. Źródłem ciepła w systemie ogrzewania powietrznego jest piec nadmuchowy z czerpnią powietrza, filtrem i nawilżaczem. Gaz ziemny, płynny czy olej opałowy to materiały zasilające piec. Świeże powietrze jest zasysane z zewnątrz budynku przez czerpnie ścienną lub dachową, następnie poddane filtracji wraz z powietrzem recyrkulowanym. Przefiltrowane powietrze trafia do pieca nadmuchowego, gdzie ulega podgrzaniu. Za pomocą sieci kanałów powietrze zostaje rozprowadzane do poszczególnych pomieszczeń. Kratki nawiewne lub anemostaty mają możliwość regulacji nawiewu. Natomiast wewnętrzne czerpnie zasysają schłodzone powietrze i przewodem recyrkulacyjnym ponownie kieruje go do wymiennika ciepła. System zakłada również odprowadzenie zużytego powietrza z pomieszczeń takich jak toalety, kuchnie, łazienki. W tym celu stosuje się osobną instalacje wentylacyjną grawitacyjną lub ciśnieniową. Z pozoru takie rozwiązanie przynosi same zyski inwestycyjne, gdyż zamiast dwóch instalacji mamy jedną. Jednak ten system będzie skuteczny tylko 47 inżynieria środowiska w sytuacji, gdy projekt zapewni wielosezonową pracę instalacji oraz przemyślany system sterowania. System VAV - wentylacja ze zmiennym strumieniem powietrza Coraz większym zainteresowaniem cieszą się systemy klimatyzacji pomieszczeń ze zmienną ilością powietrza nawiewanego i wywiewanego (VAV). Spowodowane jest to przez rozwój i rozpowszechnienie inwerterowej techniki regulacji obrotów silników elektrycznych. Za ich pomocą można otrzymać wysoką sprawność energetyczną wentylatorów przy znacznych zmianach punktu ich pracy. Przy wyłącznie dławieniowej regulacji przepływu powietrza odejście od obliczeniowego punktu pracy powoduje spadek sprawności wentylatora i w konsekwencji zwiększony pobór mocy. Nie oznacza to jednak, że instalacje VAV są nieopłacalne. Faktem jest, że pobór mocy nie zmniejsza się, a nawet może wzrastać, ale dzięki redukcji strumienia powietrza nawiewanego spada zapotrzebowanie na moc potrzebną do ogrzania lub chłodzenia powietrza nawiewanego. Główną idea instalacji VAV jest dostosowanie strumienia powietrza do aktualnych wymagań pomieszczeń obiektu. W tym systemie urządzenie wentylacyjne dostarcza do pomieszczeń minimalną, niezbędną ilość powietrza, zmniejszając w ten sposób koszty eksploatacyjne i przedłużając żywotność jednostki, np. Poprzez mniejsza ilość 48 Rys. 1 Ogrzewanie nadmuchowe w budynku wielopiętrowym z kratkami nawiewnymi w podłodze. zużytych filtrów. Przeprowadzone badania wykazały, że zredukowanie intensywności wentylacji o 30% skutkuje zredukowaniem zużycia energii elektrycznej przez wentylatory nawet o 60%. Recyrkulacja - konieczność ogrzewania powietrznego Recyrkulacja powietrza powinna być częścią systemu ogrzewania powietrzem. Recyrkulacja jako jedna z form odzysku energii jest często spotykana i zawsze bardzo pożądana ze względu na bardzo niskie koszty odzysku. Recyrkulacje powietrza warto także stosować w obiektach o wielkich kubaturach, gdzie nawiewany strumień powietrza jest większy od strumienia higienicznego na potrzeby oddychania. Recyrkulacja polega na ponownym podgrzaniu Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” powietrza poprzez zawrócenie jakiejś części z wyrzutu powietrza z powrotem na nawiew. W zależności od ilości zawróconego w ten sposób powietrza, nie jest niezbędne ogrzewanie wstępne powietrza zewnętrznego. W specjalnej komorze centrali wentylacyjnej odbywa się proces mieszania powietrza zewnętrznego i powietrza zużytego (w odpowiednich proporcjach). W ten sposób konieczna jest mniejsza ilość energii do podgrzania powietrza zewnętrznego do wymaganych parametrów. Proces recyrkulacji jest więc określany jako zwrócenie części powietrza z powrotem do instalacji. . Odpowiednią ilość powietrza uzyskuje się poprzez odpowiednie ustawienie przepustnic na kanałach świeżego powietrza i kanale wyciągowym. inżynieria środowiska Gdzie stosować ogrzewanie powietrzne – podsumowanie Z pewnością warto to robić w domach energooszczędnych i niskoenergetycznych, na przykład w domach pasywnych. Domy pasywne mają jednostkowe zapotrzebowanie na moc cieplną dla największych mrozów rzędu 10 W/m², czyli siedmiokrotnie mniejsze niż w przypadku zastosowania tradycyjnego systemu wentylacyjnego. Domy pasywne wyposażane są zawsze w centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła (jest to jeden z elementów standardu budynku pasywnego). Centrale często ekwipowane są również w nagrzewnice służące jako jedyne źródło ciepła dla całego budynku. Recyrkulacje powietrza warto także stosować w obiektach o wielkich kubaturach, gdzie nawiewany strumień powietrza jest większy od strumienia higienicznego na potrzeby oddychania. Źródła [1] http://mojafirma.infor.pl/nieruchomosci/instalacje/wentylacja-klimatyzacja-chlodnic-two/290190,Recyrkulacja-jako-odzysk-energii.html [2] http://muratordom.pl/instalacje/ ogrzewanie-domu/ogrzewanie-powietrzne,222_381.html [3] http://www.instsani.webd.pl/ ogrzpow.htm [4] http://www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl/artykuly/150-wydanie-112009/ 1380-system-vav.html [5] http://www.ventia.pl/centrale-wentylacyjne-komfovent/ produkty-komfovent/centrale-kompakt-170-8000-m3h/informacje-ogolne-kompakt/nowoc [6] http://ogrzewanie.drewnozamiastbenzyny.pl/ogrzewanie-powietrzne/ Anna Drapała Rys. 2 Rekuperator Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 49 bibliografia grafik i zdjęć aktualności, nowe inwestycje Rys.1 dziennikwschodni.pl/apps/pbcs.dll/article?AID=/20120530/LUBLIN/120539961§ioncat=photostory6 Rys.2 mostostal.waw.pl/uploads/realisations/376/3e22d76605aeb4dd520d9f276a310465.jpg Rys.3 rpo.slaskie.pl/zalaczniki/2011/03/31/big/1301566581.jpg Rys.4 bi.gazeta.pl/im/4/7096/z7096894Q,Makieta-zwycieskiego-projektu-Centrum-Dialogu-Przelomy.jpg Rys. 5 artbiznes.pl/wp-content/uploads/2011/12/fot.-Narodowe-Forum-Muzyki1.jpeg Strzecha starożytne pokrycie z zadatkami na materiał jutra Rysunki i zdjęcia w artykule są własnością jego autora gliniane domy - o ekologicznym budownictwie i technologii wykonania Rys.1 chemiabudowlana.info Rys.2 chatazgliny.pl dom pasywny, autonomiczny, zielony Grafiki zamieszczone w artykule są własnością firmy Pasywny m2 drukarka 3d i jej zastosowanie w budownictwie Rys.1 wiatdruku3d.pl/10-wydrukowanych-domow-juz-stoi-w-szanghaju Rys.2 ekogazeta.com.pl/ekodom/item/676-dom-z-drukarki-3d/676-dom-z-drukarki-3d.html konstrukcje stalowe w budownictwie wysokim i wysokościowym Rys.1 site.familyinnewyork.com/blog/index.php/empire-state-building Rys.2 highrisebuildings.wordpress.com/2012/10/20/john-hancock-center-3 Rys.3 hicagoarchitecture.org/wp-content/uploads/2014/03/John-Hancock-Center-Chicago-Illinois-May-2009-005a.jpg ENERgooSZCZĘDNOŚĆ NA CZASIE Rys.1 duolook.pl/ekologia-po-niemiecku-jest-cool Rys.2 iba-hamburg.de/fileadmin/Mediathek/Pressebilder/Aktualisierung_1307/wilhelmsburg_mitte_03_ luftbild2_juni_2013_falcon_crest_air.jpg Rys.3 dabonline.de/2013/01/31/kosmos-metro-klimawandel Rys.4 europaconcorsi.com/projects/236804-Kennedy-Violich-Architecture-The-Soft-House gdzie kończy się wizja architekta a zaczyna rzeczywistość (męka konstruktora) Rys.1 fotografia Hochtief Polska Rys.2 fotografia Hochtief Polska Rys.3 urbanity.pl taran hydrauliczny Rys.1 Rysunek autora artykułu Rys.2 darmowa-energia.eko.org.pl Rys.3 Dominique Brown: „Hydraulic Ram Pump Systems” energooszczędne budynki a wentylacja i klimatyzacja Rys.1 e-instalacje.pl/a/3293,ogrzewanie-nadmuchowe-zasada-dzialania Rys.2 infowentylacja.pl/wp-content/uploads/2009/08/rekuperator-zasada-dzia%C5%82.jpg 50 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM” 51 koło naukowe studentów architektury pp w kolejnym numerze budownictwo inwentarskie domy na wodzie architektura modularna 52 Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM”
Budowlany magazyn studencki „POLIFORUM”