an appraisal of structural glass wall systems with emphasis on spider fitting details a thesis ...

143 Pages·2004·12.46 MB·English

ANAPPRAISAL OFSTRUCTURALGLASSWALL SYSTEMS WITHEMPHASIS
ONSPIDERFITTINGDETAILS
ATHESISSUBMITTEDTO
THEGRADUATESCHOOLOFNATURAL AND APPLIEDSCIENCES
OF
MIDDLEEASTTECHNICAL UNIVERSITY
BY
SAL(cid:1)HG(cid:214)KHANB(cid:220)Y(cid:220)KKILI˙
INPARTIALFULLFILLMENTOF THEREQUIREMENTSFORTHEDEGREEOF
MASTEROFSCIENCE
IN
THEDEPARTMENTOF ARCHITECTURE
DECEMBER2003
Approval of the Graduate School of Natural and Applied Sciences
Prof. Dr. Canan (cid:214)zgen
Director
I certify that this thesis satisfies all the requirements as a thesis for the
degree of Master of Science.
Assoc. Prof. Dr. Selahattin (cid:214)n(cid:252)r
Head of Department
This is to certifythat we have read this thesis and that in our opinion it is fully
adequate, in scope and quality, as a thesis for the degree of Master of
Science.
Assist. Prof. Dr. Soofia Tahira Elias (cid:214)zkan
Supervisor
Examining Committee Members
Assoc. Prof. Dr. Arda D(cid:252)zg(cid:252)ne(cid:1)
Assoc. Prof. Dr. Ali (cid:2)hsan (cid:0)nay
Assist. Prof. Dr. Soofia Tahira Elias (cid:214)zkan
U(cid:3)ur Yal(cid:231)(cid:4)ner Part-time Instructor
(cid:2)dil G(cid:252)ven Part-time Instructor
ABSTRACT
AN APPRAISAL OF STRUCTURAL GLASS WALL SYSTEMS WITH
EMPHASIS ON SPIDER-JOINT FITTING DETAILS
B(cid:0)Y(cid:0)KKILI˙, Salih G(cid:246)khan
M.Sc. in Building Science, Department of Architecture
Supervisor: Soofia Tahira Elias (cid:1)zkan, Ph.D.,
Assist. Prof. In the Department of Architecture
December 2003,127 pages
The technological and innovational developments in steel and glass
industries has enabled designers to create completely transparent fa(cid:231)ades.
Building fa(cid:231)ade articulations designed to attain maximum transparency,
have thus been executed with the contribution of elegant steel supporting
systems, having heavy load bearing capacities, by minimizing the
dimensions of structural systems.
The aim of this study was to define, analyze and evaluate the accumulated
knowledge on structural glass wall systems in general, with particular
emphasis on those that may be denoted as (cid:145)spider(cid:146) glass fitting elements for
potential applications, to formulate a design guide for professional
designers. Hence, the primary elements of the system; the support
structure, glass, glass connection joints and the other secondary elements
have been evaluated within the architectural context.
iii
In the second part of the study, glass connection fitting elements were
examined. Additionally the products developed by the manufacturing firms
and commonly used in various projects were evaluated. Thereafter, whole
document, data, photos of the spider fittings were combined in a spider
fitting selection table, prepared and created by the author, which describes
the types of spider fittings in detail.
Finally, technical adequacy, experience, level of organization and
workmanship within the context of Turkey, to evaluate the level of
knowledge, were studied. In this regard, the glass wall fa(cid:231)ade of the Akman
Condomunium Business Center-Medicorium building, constructed with local
materials and local manufacturing companies, was examined and compared
with the Boeing Headquarters building in USA, which was constructed with
a similair glass wall fa(cid:231)ade system.
Keywords: Transparent Glass Fa(cid:231)ade, Point Supported Glass Pane, Steel
Supporting Structure, Transparency, Spider-Joint Fitting
iv
(cid:0)Z
STR(cid:1)KT(cid:1)REL CAMCEPHE S(cid:1)STEMLER(cid:1)N(cid:1)N DE(cid:2)ERLEND(cid:1)R(cid:1)LMES(cid:1) VE
BA(cid:2)LANTI ELEMANLARI DETAYLARININ (cid:1)NCELENMES(cid:1)
B(cid:1)Y(cid:1)KKILI˙, Salih G(cid:246)khan
Y(cid:2)ksek Lisans, Yap(cid:4) Bilgisi Anabilim Dal(cid:4), Mimarl(cid:4)k B(cid:246)l(cid:2)m(cid:2)
Tez Y(cid:246)neticisi: Yrd. Do(cid:3). Dr. Soofia Tahira Elias (cid:0)zkan, Ph.D.,
Aral(cid:4)k 2003,127 sayfa
˙elik ta(cid:3)(cid:4)y(cid:4)c(cid:4) ve cam sekt(cid:246)r(cid:2)ndeki teknolojik ve end(cid:2)striyel geli(cid:3)meler,
saydam cephe giydirme sistemi tasar(cid:4)mlar(cid:4)na yeni bir anlay(cid:4)(cid:3) getirmi(cid:3)tir.
Y(cid:2)ksek dayan(cid:4)ml(cid:4) (cid:3)elik gergi ve (cid:3)elik makas sistemleri, ta(cid:3)(cid:4)y(cid:4)c(cid:4) eleman
ebatlar(cid:4)n(cid:4) minimuma indirmi(cid:3) ve maksimum (cid:3)effafl(cid:4)k amac(cid:4) g(cid:2)den cephe
tasar(cid:4)mlar(cid:4)na olanak vermi(cid:3)tir. Bu ba(cid:4)lamda geli(cid:3)tirilen str(cid:2)kt(cid:2)rel cam
cephe sistemleri, son y(cid:4)llarda (cid:3)ekillenen modern mimari (cid:2)sl(cid:2)bun bir par(cid:3)as(cid:4)
olarak, bina cepheleri, bina ortak mekanlar(cid:4) ve bina ana sirk(cid:2)lasyon
mekanlar(cid:4)na, mimari proje gere(cid:4)i maksimum (cid:3)effafl(cid:4)k ve (cid:4)(cid:3)(cid:4)k kullan(cid:4)m(cid:4)
gayesi ile s(cid:4)kca kullan(cid:4)lan bir cephe giydirme sistemi olmu(cid:3)tur.
Bu (cid:3)al(cid:4)(cid:3)ma, str(cid:2)kt(cid:2)rel cam cephe sistemleri ve ba(cid:4)lant(cid:4) elemanlar(cid:4)n(cid:4)n,
potansiyel proje ve uygulama olanaklar(cid:4) g(cid:246)z (cid:246)n(cid:2)nde bulundurularak , temel
mimari tasar(cid:4)m, str(cid:2)kt(cid:2)rel (cid:246)zellik ve uygulama kriterleri (cid:3)er(cid:3)evesinde,
tasar(cid:4)mc(cid:4)lara sistemi tan(cid:4)mlayan ve sorgulayan bir kaynak olmas(cid:4) amac(cid:4)yla,
analiz edilmesini ve de(cid:4)erlendirilmesini kapsar. Bu kapsamda sistemi
olu(cid:3)turan ana (cid:246)(cid:4)eler; ta(cid:3)(cid:4)y(cid:4)c(cid:4) sistemler, cam ve cam ba(cid:4)lant(cid:4) elamanlar(cid:4) ile
v
sistemi tamamlayan ikincil (cid:246)(cid:4)elerin temel mimari ve m(cid:2)hendislik (cid:246)zelllikleri,
tasar(cid:4)m prensipleri vurgulanm(cid:4)(cid:3)t(cid:4)r.
Bir sonraki b(cid:246)l(cid:2)mde, sistemin (cid:246)nemli bir par(cid:3)as(cid:4) olan, ba(cid:4)lant(cid:4) elemanlar(cid:4)
detayl(cid:4) olarak incelenmi(cid:3). (cid:1)retici firmalar taraf(cid:4)ndan kullan(cid:4)lan ve geli(cid:3)tirilen
ba(cid:4)lant(cid:4) elemanlar(cid:4); y(cid:2)k kapasiteleri, (cid:3)ekil ve malzeme kriterleri g(cid:246)z (cid:246)n(cid:2)nde
bulundurularak de(cid:4)erlendirilmi(cid:3). Elde edilen bu veriler, yazar taraf(cid:4)ndan
biraraya getirilerek (cid:246)r(cid:2)mcek cam ba(cid:4)lant(cid:4) eleman(cid:4), se(cid:3)im tablosu
olu(cid:3)turulmu(cid:3)tur.
Son olarak, tan(cid:4)mlanan sistemi s(cid:4)namak ve T(cid:2)rkiye(cid:146)de str(cid:2)kt(cid:2)rel cam cephe
sistemleri ile ilgili bulunulan durumu de(cid:4)erlendirmek i(cid:3)in, yerli malzeme ve
yerli (cid:2)retici firmalar taraf(cid:4)ndan yap(cid:4)lm(cid:4)(cid:3) olan Akman Kondomunium (cid:1)(cid:3)
Merkezi, Medicorium Binas(cid:4)(cid:146)n(cid:4)n str(cid:2)kt(cid:2)rel cam cephe uygulamas(cid:4) detayl(cid:4)
olarak incelenmi(cid:3) ve benzer sistemle yurt d(cid:4)(cid:3)(cid:4)nda yap(cid:4)lm(cid:4)(cid:3) olan Boeing Ana
Y(cid:246)netim Binas(cid:4)(cid:146)n(cid:4)n cephe sistemi kar(cid:3)(cid:4)la(cid:3)t(cid:4)r(cid:4)lm(cid:4)(cid:3)t(cid:4)r.
Anahtar kelimeler: Saydam Cam Cephe, Noktasal Destekli Cam Y(cid:2)zey,
˙elik Ta(cid:3)(cid:4)y(cid:4)c(cid:4) Sistem, Saydaml(cid:4)k, (cid:0)r(cid:2)mcek Ba(cid:4)lant(cid:4) Eleman(cid:4)
vi
To My Mother G(cid:0)lten B(cid:1)Y(cid:1)KKILI(cid:2), MyFather Fahri B(cid:1)Y(cid:1)KKILI(cid:2),
My Sister Aybige B(cid:1)Y(cid:1)KKILI(cid:2)
and
My Fiance G(cid:0)lg(cid:0)n ACAR
vii
ACKNOWLEDGEMENTS
I would like to express my sincere thanks to Soofia Tahira Elias (cid:0)zkan for
her guidance, supervision, continued interest and encouragement thought
this study.
I am very grateful to my beloved friends and associates, Ali Aybars Acarsoy,
Bahadır (cid:1)im(cid:2)ek and G(cid:1)khan Aksoy for their support and endless patience
for my frequent absences.
Finally, I would like to express my sincere appreciation and gratitude to my
parents G(cid:2)lten B(cid:3)Y(cid:3)KKILI(cid:5) and Fahri B(cid:3)Y(cid:3)KKILI(cid:5), my sister Aybige
B(cid:3)Y(cid:3)KKILI(cid:5) and my fiance G(cid:2)lg(cid:2)n ACAR for their encouragement and
patience, which gave me inspiration to complete this study.
viii
TABLE OF CONTENTS
ABSTRACT(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). iii
(cid:0)Z(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). v
DEDICATION(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. vii
ACKNOWLEDGEMENTS(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)...(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)..(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) viii
TABLE OF CONTENTS(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) ix
LIST OF TABLES(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. x
LIST OF FIGURES(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)... xi
PHOTO CREDITS(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). xvi
CHAPTER
1. INTRODUCTION(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 1
1.1 Argument(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 1
1.2 Objectives(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 4
1.3 Procedure(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 6
1.4 Disposition(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 7
2.LITERATURE SURVEY: Structural Glass Wall Systems(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 8
2.1 Supporting Structure(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 8
2.1.1 Structural Loads(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 14
2.1.2 Structural Systems(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 21
2.2 Glass Skin (cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 33
2.2.1 The Basic Properties of Glass(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 36
2.2.2 Types of Glass(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 40
2.2.3 Design Considerations of Glass Walls(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 47
2.2.4 Watertightness of the Glass Panes(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 57
2.3 Glass Fittings(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 58
2.3.1 Bolts(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 59
2.3.2 Current Glass Support Systems(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 63
2.4 Pioneering Examples(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)... 67
2.4.1 Channel Four Headquarters Building(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 67
ix
2.4.2 New Leipzig Fair(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 70
3. MATERIAL & METHOD(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 75
3.1 The Survey Materials(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 75
3.1.1 The Springplates: spiders(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 75
3.1.2 Case Study The Akman Condominium Business
Center-Medicorium Building (cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 76
3.2 The Survey Methodology(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 78
3.2.1 The Springplates: spiders(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 78
3.2.2 Case study(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 80
4. RESULTS & DISCUSSION(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 82
4.1 The Springplates: spiders(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 82
4.1.1 Spider Fittings Selection Guide(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 94
4.2 Case Study: The Akman Condominium Business Center-
Medicorium Building(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 96
4.2.1 Design Considerations(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 97
4.2.2 Supporting Structure(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 102
4.2.3 Components of Structural GlassWall System(cid:133)(cid:133).. 107
4.2.4 General Evaluations(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133) 111
5. CONCLUSIONS(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)... 113
LIST OF REFERENCES(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133). 118
APPENDICES
A. Architectural Drawings of the Akman Condominium Business
Center- Medicorium Building(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133)(cid:133).. 122
x