Facebook

Metalowy zawrót głowy

Z:A 78

KATEGORIA: Temat wydania

Najczęściej wybieranymi materiałami na okładziny fasad wentylowanych są różne odmiany metali. Ich trwałość oraz inne właściwości mechaniczne połączone z wachlarzem możliwości ich formowania pozwalają wyzwolić surową i industrialną naturę metalu, a także nadać mu nowoczesny i awangardowy wygląd.

We współczesnym świecie elewacja stanowi jeden z ważniejszych elementów architektury, silnie wpływając na postrzeganie całego obiektu. Gdybyśmy chcieli porównać budynek do żywego organizmu, to fasada funkcjonowałaby jako jego skóra, a okładzinę elewacyjną można by uznać zarówno za makijaż, jak i krem z filtrem. Powinna być estetyczna i jednocześnie funkcjonalna. Zwiększa ona ogólną atrakcyjność obiektu, trwałość oraz jego parametry użytkowe, jednocześnie chroniąc go przed warunkami środowiskowymi.

Wachlarz możliwości

Obecnie najczęściej wybieranymi materiałami stosowanymi jako okładzina fasady wentylowanej są odmiany metali, w których dominują trzy rodzaje: stal ocynkowana, stal nierdzewna oraz aluminium. Metal jako materiał wykończeniowy daje projektantowi możliwość nieszablonowego myślenia , pozwalając mu na kształtowanie atrakcyjnych obiektów, z zachowaniem kompromisu między użytecznością i funkcjonalnością oraz trwałością a estetyką.Wybór rodzaju metalu, którego będziemy chcieli użyć jako okładziny elewacji wentylowanej, nie jest łatwym zadaniem. Każdy z materiałów ma swoje unikalne właściwości, mocne oraz słabe strony. Na wybór będzie zatem miało wpływ szereg czynników specyficznych dla projektu, w tym: pożądana estetyka, warunki klimatyczne panujące w miejscu budowy, wybrany system konstrukcyjny, geometria okładziny, charakter materiałów sąsiadujących oraz oczywiście budżet inwestora.

Biurowiec w Hamburgu, proj. BRT - Architekten Bothe Richter Teherani; szerokie pasy ze stali nierdzewnej nadają elewacji głębię i jasność fot. Klaus Frahm

Stal ocynkowana

To rodzaj stali, który został zabezpieczony przed korozją poprzez nałożenie ochronnej warstwy cynku, zapobiegającej utlenianiu się powierzchni w wyniku działania czynników atmosferycznych, takich jak deszcz czy śnieg. Trwałość materiału można wzmocnić poprzez pokrycie dodatkową powłoką malarską lub lakierniczą, nadając jej pożądane walory estetyczne. Możliwości kolorystyczne są przeogromne i nie kończą się tylko na doborze barwy. Wybrany lakier może posiadać zróżnicowany stopień połysku, wystąpić w wersji matowej, metalicznej czy zmieniać postrzeganie koloru w zależności od ekspozycji światła i kąta widzenia. Powłoka ochronna stali ocynkowanej jest jej dużym atutem, ale bywa też utrapieniem. Drobna rysa na powłoce czy lakierze może stać się potencjalnym ogniskiem korozji, które niezauważone potrafi doprowadzić do zniszczenia całego elementu i konieczności wymiany. Ponadto elementy ze stali ocynkowanej wymagają konserwacji, która w perspektywie czasu staje się kosztownym przedsięwzięciem.

Stal nierdzewna

To nazwa grupy stali, które ze względu na zawartość chromu wynoszącą przynajmniej 11%, są odporne na korozję chemiczną. Chrom znajdujący się w stali, w reakcji z tlenem pochodzącym z powietrza, tworzy niewidoczną na powierzchni materiału warstwę tlenku chromu, która zabezpiecza stal przed korozją. Warstwa ochronna, uszkodzona w wyniku porysowania lub poprzez działalność związków chemicznych, po ponownym zetknięciu z tlenem ulega samoistnej regeneracji, nawet pod wodą. Cecha ta daje dużą przewagę nad zwykłą stalą ocynkowaną – dzięki niej występuje możliwość mechanicznej obróbki stali nierdzewnej (np. wiercenia czy spawania) bez dodatkowej pracy, jaką trzeba by wykonać w przypadku stali ocynkowanej, w postaci ponownego zabezpieczania antykorozyjnego. Dodatkowym atutem stali nierdzewnej jest niski, w porównaniu ze stalą czy aluminium, współczynnik przewodzenia ciepła. Pozwala to na efektywne jej stosowanie jako podstawy pod zamocowanie w postaci konsol pasywnych. Stali nierdzewnej w przeciwieństwie do ocynkowanej nie poddaje się malowaniu. Jest to spowodowane trudnością przylegania powłoki malarskiej do powierzchni, którą przed lakierowaniem należy dodatkowo przygotować poprzez np. wytrawienie za pomocą mieszaniny odpowiednich kwasów. Ponadto, przy stosowaniu lakierów, przestaje się korzystać z naturalnych własności ochronnych warstwy pasywnej w stali. Dużym minusem przy wyborze paneli ze stali nierdzewnej jest ich cena, która w stosunku do zwykłej stali ocynkowanej jest około 5–6-krotnie większa. W przypadku, gdy powierzchnia, na której będzie stosowana okładzina jest bardzo dużych rozmiarów, użycie stali nierdzewnej może być ekonomicznie nieuzasadnione.

Aluminium

Aluminium jako pierwiastek (glin oznaczony symbolem Al) występuje przyrodzie powszechnie (około 7–8% zawartości skorupy ziemskiej) a dzięki swym właściwościom w postaci metalu znalazł szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach działalności człowieka, takich jak lotnictwo, motoryzacja czy właśnie budownictwo. Aluminium zyskało popularność dzięki połączeniu wielu pożądanych walorów i cech, np. wysokiej wytrzymałości przy małej gęstości, odporności korozyjnej, nietoksyczności i łatwej obróbce mechanicznej. Dodatkowo istnieje nieograniczona możliwość recyklingu,wielokrotnego odzyskiwania i wykorzystywania. Wysoka wytrzymałość sięgająca nawet 700 MPa (co odpowiada wielu gatunkom stali) w połączeniu z małą gęstością wynoszącą około 2700 kg/m3 (stal 7700 kg/m3)) powoduje, że elementy o zbliżonej nośności wykonane z aluminium będą o wiele lżejsze w porównaniu do stalowych. Istotną zaletą aluminium jest odporność na kruche pękanie w niskich temperaturach. Pozwala to na jego stosowanie w elementach poddanych bezpośredniemu oddziaływaniu czynników zewnętrznych. Z uwagi na dużą plastyczność aluminium i jego stopów istnieje dość swobodna możliwość jego obróbki i formowania. Materiał ten łatwo poddaje się zabiegom cięcia, gięcia czy wyciskania, dzięki czemu możliwe jest wykonanie profili o bardzo skomplikowanej geometrii i kształcie. Aluminium, podobnie jak stal nierdzewna, charakteryzuje się dużą odpornością na korozję atmosferyczną, a w środowisku neutralnym nie wymagane żadne dodatkowe zabezpieczenie. Powierzchnie aluminiowe podlegają dwóm głównym procesom wykończeniowym: lakierowaniu oraz anodowaniu. Anodowaniem nazywamy proces w wyniku którego na powierzchni aluminium tworzy się warstwa tlenku o większej twardości i odporności niż warstwa naturalna, co pozwala zachować naturalny i unikalny wygląd materiału. Aluminium ma niestety wadę – wysoko energetyczny proces produkcyjny podnosi jego cenę oraz jest mniej przyjazny dla środowiska.       

Detal ażurowej fasady w Wiedniu (proj. Studio Zwei), płynące wzory na elewacji są podkreślane przez grę światła fot. Piotr Żabicki

Inne materiały

Powyżej opisane metale są najczęściej wybierane jako okładziny zewnętrzne fasad wentylowanych, ale nie są oczywiście jedyne. Na rynku istnieje wiele mniej popularnych materiałów, wyróżniających się strukturą, wytrzymałością czy wyglądem. Na uwagę zasługuje między innymi stal o podwyższonej odporności na warunki atmosferyczne (znana także jako stal corten lub stal kortenowska). To rodzaj stali niskostopowej, na której powierzchni po wystawieniu na działanie czynników atmosferycznych samoczynnie pojawia się powłoka ochronna przypominająca rdzę.

Obróbka mechaniczna metali

Wszystkie metale w większym lub mniejszym stopniu podlegają obróbce mechanicznej (zwanej też maszynową). Obróbką nazywamy zbiór wszelkich procesów związanych ze zmianą kształtu, wymiarów, właściwości fizycznych lub chemicznych materiału poprzez oddzielanie fragmentów lub wywieranie nacisku mechanicznego. Podstawowymi rodzajami obróbki mechanicznej są:

  • cięcie;
  • gięcie;
  • skrawanie;
  • tłoczenie;
  • walcowanie i prasowanie;
  • szlifowanie;
  • kucie;
  • frezowanie;
  • spawanie;
  • hartowanie;
  • toczenie;
  • piaskowanie.

 

Każdy z wyżej wymienionych procesów różnić będzie przebieg w zależności od obrabianego metalu, stopu czy stanu utwardzenia. Przykładem jest gięcie blach aluminiowych o gr. 3 mm, często stosowanym stopem jest 5754 w odmianie H111. Gięcie takiego panelu pod kątem prostym o promieniu równym grubości blachy jest możliwe i nie stwarza trudności. Natomiast w przypadku blach wykonanych ze stopu 5005 H14 lub H24 można już zaobserwować pojawienie się pęknięć wzdłuż linii gięcia. Dodatkowo trzeba nadmienić, że nie wszystkie gatunki lub odmiany produkuje się w każdym wymiarze, szczególnie dotyczy to blach o wyższej granicy plastyczności. Skutkuje to sytuacją, w której projektując wielkowymiarowe panele zbierające siłę parcia lub ssania wiatru z dużej powierzchni, wykonuje się je z cieńszych blach dodatkowo wzmacnianych żebrami usztywniającymi. Okładziny o większej grubości, które byłyby w stanie przenieść takie siły bez wzmacniania nie istnieją lub są trudno dostępne w dużych wymiarach. Dzięki wszechstronności procesów, jakim podlegać mogą okładziny metalowe, projektant ma sposobność, aby stworzyć nowatorskie kształty i formy, które w przypadku innych materiałów nie byłyby możliwe do wykonania lub ich trwałość nie przetrwałaby próby czasu.

Siedziba fundacji Giner de los Rios w Madrycie, proj. amid.cero9. Druga skóra elewacji stworzona została ze stalowych prętów galwanizowanych będących jednocześnie rusztem pod pnącza. fot.. José Hevia / amid.cero9

Okładziny aluminiowe w praktyce

Innowacyjnym podejściem do obróbki paneli elewacyjnych są między innymi blachy perforowane, które w ostatnich latach stają się symbolem nowoczesnej architektury. Blachy perforowane mają dziś tyle zastosowań, ile wynika z potrzeb rynku, a ich przeznaczenie warunkowane jest typem perforacji. Przezierność, dźwiękochłonność, lekkość oraz walory dekoracyjne sprawdzą się wszędzie tam gdzie zajdzie potrzeba zredukowania wagi, hałasu lub kontroli przepływu powietrza. Przykładem jest elewacja parkingu dla samochodów w mieście Lincoln w Wielkiej Brytanii. Projektant zamiast zastosować tradycyjny ciężki ruszt, na którym wisiałaby nazwa obiektu, postanowił za pomocą odpowiedniej perforacji w wybranych miejscach „wytatuować” nazwę obiektu, uzyskując schludny i elegancki wygląd. Zmiana wielkości perforacji w obrębie jednego lub większej liczby paneli może prowadzić również do stworzenia wzorów geometrycznych lub całych rysunków. Innym produktem coraz szerzej stosowanym w postaci okładziny elewacyjnej są siatki cięto ciągnione. Produkcja takiej siatki polega na nacinaniu i jednoczesnym rozciąganiu blachy, w wyniku czego z metra kwadratowego materiału powstaje bezodpadowo wielokrotnie większa powierzchnia siatki o płynnie ustawialnych parametrach. Uniwersalność siatki polega na dowolności dobrania jej podstawowych wymiarów, istnieje więc praktycznie nieskończona ilość kombinacji i wzorów, które można uzyskać. Stosując aluminium czy stal jako okładzinę elewacyjną, nie trzeba korzystać z gotowych systemowych rozwiązań. Dzięki uniwersalnej obróbce projektant może wymyślić za każdym razem unikalną formę dla budynku, która może stać się jego wizytówką.  Idealnym przykładem jest budynek Opery w Oslo, gdzie zaprojektowana elewacja składa się paneli aluminiowych, w których gładką powierzchnie pokrywa wzór z wypukłych i wklęsłych form. Dzięki takiemu rozwiązaniu wygląd elewacji przeobraża się wraz ze zmianą kąta patrzenia oraz intensywności i barwy światła. Nawoływania ekologów oraz naukowców do życia w duchu idei „zero waste” oraz zrównoważonego rozwoju pojawiają się również w najdrobniejszych aspektach budownictwa. Architekci zostają postawieni przed trudnym zadaniem, tworzenia projektów, których funkcja będzie spełniała ekologiczne postulaty XXI wieku, jednocześnie dbając o oryginalną formę obiektu. Idealnym przykładem połączenia tych dwóch kwestii jest sala kongresowa w Sztokholmie. Elewacja sali kongresowej składa się z ponad 3500 cienkich pasów ze stali nierdzewnej w kształcie profilu Z. Mają one od 3 do 16 m długości i są mocowanie pod różnymi kątami. Umieszczenie cienkich żyletek ogranicza nagrzewanie przez słońce w okresie letnim, jednocześnie pozwalając zimą na przenikanie promieni przez konstrukcje. Takie pasywne ogrzewanie przyczynia się to do oszczędzania energii i realizuje koncepcje zrównoważonego rozwoju. W polskiej architekturze innowacyjnym podejściem do wykorzystania aluminiowych okładzin elewacyjnych wyróżnia się budynek Nowej Łodzi Fabrycznej w Łodzi, zaprojektowany przez Medusa Group. Druga skóra budynku z dalszej perspektywy wygląda jak złota blacha perforowana, z bliska natomiast okazuje się, że architekci zamiast blach zastosowali systemowe blaszane korytka kablowe, które tworzą trójwymiarową elewacje, umożliwiając wprowadzenie gry światłem. Motyw korytek w postaci perforowanej blachy jest również kontynuowany wewnątrz obiektu. Projekt autorstwa Przemo Łukasika oraz Łukasza Zagały udowadnia, że przy projektowaniu nie trzeba posługiwać się sztywnymi schematami. Podchodząc do tematu w sposób nieszablonowy, stosując zabiegi, które na pierwszy rzut oka wydają się trudne do zrealizowania, finalnie uzyskujemy zdumiewające efekty.

Elewacja budynku biurowego Nowa Fabryczna w Łodzi, proj. Medusa Group, fot. Skanska

Nowe możliwości, a doświadczenie

Stal, aluminium i inne metale stanowią podstawę projektowania nowoczesnych okładzin elewacyjnych. Ich ogólnodostępność, niezliczone odmiany, czy możliwości plastycznej i mechanicznej pracy nad nimi pozwala nam łamać konwencje, jakie do tej pory istniały i nas ograniczały. Należy jednak pamiętać, iż dobór odpowiedniego materiału czy rozwiązania technicznego pozwalającego przelać wizje na papier nie jest łatwe i często wymaga odpowiedniej wiedzy oraz doświadczenia, które zdobywa się latami.

 

Maciej Karwatka
Maciej Karwatka

absolwent Wydziału Inżynierii Lądowej PW, projektant pracowni projektowo--doradczej Studio Profil, specjalizującej się w kompleksowej obsłudze prac elewacyjnych wszystkich typów

Tomasz Kartwatka
Tomasz Kartwatka

absolwent Wydziału Inżynierii Lądowej PW oraz Executive MBA SGH, założyciel l i prezes pracowni projektowo--doradczej Studio Profil, ma 25-letnie doświadczenie w branży

reklama

Warto przeczytać