Technische uitdagingen van glas voor megahoge gebouwen

Glas voor megahoge gebouwen (oftewel wolkenkrabbers van meer dan 600 meter hoog) wordt vaak als vanzelfsprekend beschouwd in termen van technische functies. Toch is de hightech, supersterke beglazing op de megahoge gebouwen van vandaag - zoals Burj Khalifa in Dubai - even belangrijk voor de prestaties van het gebouw als het staal en het beton erin.

Als het om megahoge bouwwerken gaat, zijn de belangrijkste uitdagingen windbelasting, temperatuur en hoogteverschillen en condensatie.

Dicht bij de grond wordt de wind door bomen en andere gebouwen tegengehouden, maar als een gebouw superhoog is, verdwijnen deze hindernissen. De toren wordt dan aan de volledige, ongehinderde kracht van de wind blootgesteld.

Andere belangrijke factoren zijn licht en warmte. Hoge gebouwen hebben omwille van hun enorme interne thermische massa voortdurend nood aan airconditioning, zelfs in de koudere maanden van het jaar. Airconditioning is veruit de grootste energiekost voor een wolkenkrabber. Megahoge gebouwen vormen een unieke uitdaging: ze hebben niet alleen een hoge interne warmtemassa, maar een zeer groot deel van hun totale hoogte steekt ver uit boven de buren, dus is er niets om het zonlicht te blokkeren. Het merendeel ervan lijkt ook in woestijngebieden in het Midden-Oosten, Afrika en Zuidoost-Azië te staan.

Om de zaken nog verder te bemoeilijken bestaat de buitenschil van megahoge gebouwen nu bijna volledig uit glas met vooral hoge en brede glaspanelen voor een maximaal ongehinderd uitzicht. De uitdaging bestaat erin om deze grotere glaspanelen uiterst sterk te maken om de hoge windkrachten te weerstaan en zodanig te ontwerpen dat ze de enorme hoeveelheid licht die ze in het gebouw binnenlaten compenseren om het welzijn en comfort van de bewoners van het gebouw te verbeteren.

Specifieke uitdagingen van megahoge gebouwen

De omgeving

De omgeving van een gebouw – en in geval van de Burj Khalifa en de Jeddah Tower het plaatselijke woestijnklimaat – is een belangrijke factor. De omgeving van megahoge gebouwen zoals de bergen en andere gebouwen absorberen veel van de intense hitte overdag, maar blijven deze hitte ‘s nachts aan hun omgeving afstralen. Glas met lage emissiviteit (Low-E) helpt om deze langgolvige straling te weerkaatsen en de transmissie ervan te minimaliseren. Daarom is het gebruik van Low-E glas (zoals Guardian SunGuard Neutral 60) een van de beste keuzes.

Het plaatselijke klimaat in deze hete, vochtige woestijngebieden, met dagtemperaturen tot 50 °C, vormen echte uitdagingen voor het glas op het vlak van spanning en doorbuiging, maar ook wat mogelijke condensatieproblemen betreft.

De meeste mensen realiseren zich niet hoe populair Low-E glas in het Midden-Oosten is en waarom het wordt gebruikt. Mensen denken meestal dat Low-E glas alleen in koude klimaten wordt gebruikt. Het concept van het blokkeren en reflecteren van indirecte hitte ‘s nachts en overdag is iets waar de meeste mensen niet aan denken.

Condensatie

Bij megahoge gebouwen bestaat altijd het gevaar dat er condensatie aan de buitenkant van het glaspaneel optreedt. Dat komt door het temperatuurverschil tussen de buitenkant van het gebouw (die in de zomer heel heet en vochtig is) en de binnentemperatuur (airconditioning).

Het gebruik van glas met lage emissiviteit als interne ruit kan helpen voorkomen dat de koude van de binnenkant van het gebouw naar de buitenste ruit gaat, terwijl warmtebehandeling (volledig of half harden) het glas tot 5 keer sterker maakt om extreme windbelastingen en temperatuurverschillen te kunnen weerstaan.

Hoogteverschillen

Het hoogteverschil tussen de top en de grond van een megahoog gebouw, en het temperatuurverschil als gevolg daarvan, kan doorbuiging van de isolerende beglazing veroorzaken als gevolg van het drukverschil.

Bij het Burj Khalifa-project was er zelfs de uitdaging van het temperatuurverschil tussen de productie- en installatietemperaturen van de IGU's, die in januari werden geproduceerd bij een temperatuur van 26 °C en vervolgens in augustus in Dubai op locatie werden geïnstalleerd bij een temperatuur van 48 °C. De berekeningen van de belasting en doorbuiging van de IGU's stelden onze technische experts bij Guardian Glass in staat om de juiste glasdiktes te helpen definiëren voor verschillende glasinstallatiehoogtes in het gebouw.

Wind

Door de hoogte van megahoge gebouwen kunnen de windkrachten extreem hoog zijn. Hoewel de dynamische vorm van het gebouw is ontworpen om de structurele belasting als gevolg van vortex-shedding te verminderen, is de glasdikte ook heel belangrijk. Voor de Burj Khalifa werd de glazen gevel ontworpen om windbelastingen tot 250 km/uur te weerstaan. Zoals eerder vermeld, is het glassysteem voor de Jeddah Tower ontworpen om een zwaaibeweging van 2,5 meter te weerstaan zonder breuken of lekken. De dikte van het gebruikte glas hangt af van de hoogte van het gebouw waarop het wordt geplaatst. De warmtebehandeling is eveneens cruciaal (volledig of half harden), omdat dit het glas 5 keer sterker maakt om extreme windbelasting en temperatuurverschillen te weerstaan.

Als u vragen over het gebruik van glas in uw volgende project het, ongeacht de grootte en locatie, ondersteunen wij u graag.