SZKLANA KOPUŁA, STUTTGART (2003)

Imponujący przykład bezramowej szklanej kopuły możemy znaleźć na terenie Uniwersytetu Stuttgart w południowych Niemczech. Prototyp został zaprezen­towany podczas imprezy Glasstec w 2002 r. Konstrukcja jest owocem ponad dwuletniej pracy Lucio Blandiniego oraz prof. Wernera Sobeka.

Kopuła o rozpiętości 8,5 m i wyniesieniu 1,76 m złożona jest z 44 płyt wykonanych z giętych płyt szklanych. Podczas projektowania starano się optymalizować konstrukcję tak, aby uzyskać jak najmniejszą grubość płyty w stosunku do rozpiętości. W projekcie zastosowano szkło klejone składające się z tafli 8 mm szkła float oraz 2 mm szkła wzmoc­nionego chemicznie, uzyskując wspomniany wyżej imponujący wskaźnik 1:850. Kopuła w dolnej części zwieńcza tytanowy pierścień w postaci rury okrągłej. Zdecydowano się na ten materiał, ponieważ tytan charakteryzuje się zbliżoną rozszerzalnością cieplną, jak szkło. Pierścień opiera się na 32 wykonanych ze stali nierdzewnej słupkach, połączonych z żelbetowym, pierścieniowym fundamentem.

Najwięcej problemów przysporzyły projektantom połączenia między szklanymi pły­tami. Zdecydowano się na sztywne połączenia klejone w postaci wypełnień z kleju epok­sydowego. Liczne badania towarzyszące: rozciągania, zginania i ścinania dowiodły, że 10 mm warstwa kleju epoksydowego bezpiecznie przeniesie obciążenia między płytami. W tym wypadku współczynnik bezpieczeństwa został określony na 5,6.

Analiza numeryczna wykazała, ze pod wpływem ciężaru własnego oraz oddziaływania wiatru w konstrukcji pojawiają się głównie siły membranowe. Niewielkie momenty zgina­jące powstają w dolnej części kopuły (w płytach jak i w połączeniach), co spowodowane jest wpływem podpór. Pierwsze opady śniegu, które obciążyły istniejącą konstrukcję, nie zagroziły jej stabilności oraz nie spowodowały uszkodzeń kleju epoksydowego, dla którego niskie temperatury były decydujące w procesie projektowania.