Szklane zawieszone schody w domu mieszkalnym Moongate w Sedonie, Arizona, USA

Miejscowe kamienie różnych rozmiarów doskonale wkomponowują się w czerwonawą pustynną scenerię, w tym dojazd, który został zaprojektowany z półokrągłych formacji kamiennych i nadaje domowi nazwę. Dom składa się z prostokątnej budowli szklanej, która obejmuje wejście i zawieszone szklane schody. Od szklanej konstrukcji odchodzi w połokręgu dwa skrzydła.

Szczegóły projektu

Szklane schody w wejściu, zawieszone na stalowych prętach, są być może najważniejszym punktem i najbardziej niesamowitym osiągnięciem technicznym w domu. Firma Stutzki Engineering z Milwaukee, Wisconsin, USA, była odpowiedzialna za tę unikalnie wymagającą konstrukcję dla tego projektu. Zakrzywione szklane stopnie wydają się unosić nad ogromnymi oknami wejścia i wewnętrznymi ścianami z dekoracyjnego czerwonego kamienia.

Po lewej stronie schodów stopnie są bezpiecznie, choć delikatnie, przymocowane do kamienia. Prawa strona schodów jest całkowicie zawieszona na cienkich stalowych prętach, które rozciągają się od kilku punktów w każdym stopniu do stropu. Dla tej konstrukcji nie były wymagane żadne elementy pod schodami, co jeszcze bardziej zwiększa lekkość szklanych schodów i wrażenie unoszenia się.

Szczegóły konstrukcyjne

Jak można zauważyć na zdjęciach, konstrukcja jest niezwykłym połączeniem szklanych stopni, prętów rozciąganych (lin), stalowych belek i drobiazgowych, indywidualnie dopasowanych łączników ze stali nierdzewnej. Łączniki te, wyprodukowane przez Tripyramid (Massachusetts), oferują zarówno elastyczność, jak i wytrzymałość. Przyciągają one każdy szklany stopień w stronę kamienia z jednej strony i do stalowych prętów wzdłuż wewnętrznego okręgu schodów. Złożoność wykonania łączników minimalizuje lokalne napięcia w szkle. Każdy szczegół został zamodelowany w RFEM odpowiednio do swojej unikalnej funkcji i z wykorzystaniem stopni swobody przegubów.

Analiza drgań wykazała wystarczająco wysokie częstotliwości, co zapobiega nieprzyjemnym sytuacjom dla użytkowników schodów. Naprężenie w prętach jest wywołane przez ciężar szkła, ale jest bardzo niskie. Poręcz została zamontowana ze względów bezpieczeństwa, ale nie ma potrzeby statycznej.

Uproszczony wstępny projekt został przeprowadzony z wykorzystaniem jedynie jednego reprezentatywnego stopnia i kilku powiązanych prętów rozciąganych. Konieczne było podjęcie decyzji o skonstruowaniu pełnego modelu całych schodów, aby właściwie zrozumieć stabilność boczną i zachowanie dynamiczne. RFEM ponownie pokazał swoje solidne i dokładne możliwości modelowania i rozwiązywania, mimo że ten model składał się z różnych materiałów i szczegółów, których sztywności znacznie się różnią.

Jak pokazano już gdzie indziej [1], ta konstrukcja jest kombinacją sztuki i technologii, ukazującą się jako przestrzenny układ prętów rozciąganych i ściskanych.

[1] C. Stutzki: “Steel- and Glass Spaceframes between Art and Technology”. W: Proceedings of the IASS Annual Symposium 2019, Barcelona, Hiszpania. ISSN 2518-6582 (Online).