Puntvaste glasstelsels wat aan hierdie argitektoniese vereiste voldoen, is veral gewild in grondingange of openbare areas. Onlangse tegnologiese vooruitgang het die gebruik van ultra-hoësterkte kleefmiddels moontlik gemaak om hierdie groot puimsteen aan bykomstighede te heg sonder dat gate in die glas geboor hoef te word.
Die tipiese grondligging verhoog die waarskynlikheid dat die stelsel as 'n beskermende laag vir geboubewoners moet optree, en hierdie vereiste oortref of oortref tipiese windlasvereistes. Sommige toetse is gedoen op die puntbevestigingstelsel vir boorwerk, maar nie op die bindingsmetode nie.
Die doel van hierdie artikel is om 'n simulasietoets op te neem met behulp van 'n skokbuis met plofbare ladings om 'n ontploffing te simuleer om die impak van 'n plofbare lading op 'n gebonde deursigtige komponent te simuleer. Hierdie veranderlikes sluit die ontploffingslading in wat deur ASTM F2912 [1] gedefinieer word, wat op 'n dun plaat met 'n SGP-ionomeer-toebroodjie uitgevoer word. Hierdie navorsing is die eerste keer dat dit die potensiële plofbare prestasie vir grootskaalse toetsing en argitektoniese ontwerp kan kwantifiseer. Heg vier TSSA-toebehore met 'n deursnee van 60 mm (2.36 duim) aan 'n glasplaat van 1524 x 1524 mm (60 duim x 60 duim) vas.
Die vier komponente wat tot 48.3 kPa (7 psi) of laer gelaai is, het nie die TSSA en glas beskadig of beïnvloed nie. Vyf komponente is onder druk bo 62 kPa (9 psi) gelaai, en vier van die vyf komponente het glasbreuk getoon, wat veroorsaak het dat die glas uit die opening geskuif het. In alle gevalle het die TSSA aan die metaaltoebehore vasgehou, en geen wanfunksie, adhesie of binding is gevind nie. Toetse het getoon dat, in ooreenstemming met die vereistes van AAMA 510-14, die getoetste TSSA-ontwerp 'n effektiewe veiligheidstelsel onder 'n las van 48.3 kPa (7 psi) of laer kan bied. Die data wat hier gegenereer word, kan gebruik word om die TSSA-stelsel te ontwerp om aan die gespesifiseerde las te voldoen.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) is die gevorderde toepassingskenner van Dow Corning se hoëprestasie-silikone. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) is 'n Dow Corning hoëprestasie-konstruksiebedryfwetenskaplike wat 'n Dow Corning silikon- en ASTM-navorser is.
Die strukturele silikoonbevestiging van glaspanele word al vir byna 50 jaar gebruik om die estetika en werkverrigting van moderne geboue te verbeter [2] [3] [4] [5]. Die bevestigingsmetode kan die gladde, deurlopende buitemuur met hoë deursigtigheid skep. Die begeerte na verhoogde deursigtigheid in argitektuur het gelei tot die ontwikkeling en gebruik van kabelgaasmure en boutondersteunde buitemure. Argitektonies uitdagende landmerkgeboue sal vandag se moderne tegnologie insluit en moet voldoen aan plaaslike bou- en veiligheidskodes en -standaarde.
Die deursigtige strukturele silikoonkleefmiddel (TSSA) is bestudeer, en 'n metode om die glas met boutbevestigingsonderdele te ondersteun in plaas van om gate te boor, is voorgestel [6] [7]. Die deursigtige kleefmiddeltegnologie met sterkte, adhesie en duursaamheid het 'n reeks fisiese eienskappe wat gordynmuurontwerpers in staat stel om die verbindingstelsel op 'n unieke en innoverende manier te ontwerp.
Ronde, reghoekige en driehoekige toebehore wat aan estetika en strukturele prestasie voldoen, is maklik om te ontwerp. TSSA word saam met die gelamineerde glas in 'n outoklaaf gehard en verwerk. Nadat die materiaal uit die outoklaafsiklus verwyder is, kan die 100%-verifikasietoets voltooi word. Hierdie kwaliteitsversekeringsvoordeel is uniek aan TSSA omdat dit onmiddellike terugvoer oor die strukturele integriteit van die samestelling kan gee.
Die impakweerstand [8] en skokabsorpsie-effek van konvensionele strukturele silikoonmateriale is bestudeer [9]. Wolf et al. het data verskaf wat deur die Universiteit van Stuttgart gegenereer is. Hierdie data toon dat, in vergelyking met die kwasi-statiese vervormingstempo wat in ASTM C1135 gespesifiseer word, die treksterkte van die strukturele silikoonmateriaal teen 'n uiteindelike vervormingstempo van 5 m/s (197 duim/s) is. Sterkte en verlenging neem toe. Dui die verband tussen vervorming en fisiese eienskappe aan.
Aangesien TSSA 'n hoogs elastiese materiaal met 'n hoër modulus en sterkte as strukturele silikoon is, word verwag dat dit dieselfde algemene werkverrigting sal volg. Alhoewel laboratoriumtoetse met hoë vervormingstempo's nie uitgevoer is nie, kan verwag word dat die hoë vervormingstempo in die ontploffing nie die sterkte sal beïnvloed nie.
Die geboute glas is getoets, voldoen aan ontploffingsversagtingstandaarde [11] en is by die 2013 Glasprestasiedag uitgestal. Die visuele resultate toon duidelik die voordele van meganiese bevestiging van die glas nadat dit gebreek is. Vir stelsels met suiwer kleefmiddelhegting sal dit 'n uitdaging wees.
Die raam is gemaak van Amerikaanse standaard staalkanaal met afmetings van 151 mm diepte x 48,8 mm breedte x 5,08 mm webdikte (6” x 1,92” x 0,20”), gewoonlik genoem C 6” x 8,2# gleuf. Die C-kanale is by die hoeke aanmekaargesweis, en 'n 9 mm (0,375 duim) dik driehoekige snit is by die hoeke gesweis, terug van die oppervlak van die raam. 'n 18 mm (0,71″) gat is in die plaat geboor sodat 'n bout met 'n deursnee van 14 mm (0,55″) maklik daarin geplaas kan word.
TSSA-metaaltoebehore met 'n deursnee van 60 mm (2.36 duim) is 50 mm (2 duim) van elke hoek af. Dien vier toebehore op elke stukkie glas toe om alles simmetries te maak. Die unieke kenmerk van TSSA is dat dit naby die rand van die glas geplaas kan word. Boortoebehore vir meganiese bevestiging in glas het spesifieke afmetings vanaf die rand, wat in die ontwerp ingesluit moet word en voor tempering geboor moet word.
Die grootte naby die rand verbeter die deursigtigheid van die finale stelsel, en verminder terselfdertyd die adhesie van die sterlas as gevolg van die laer wringkrag op die tipiese sterlas. Die glas wat vir hierdie projek gekies is, is twee 6 mm (1/4″) getemperde deursigtige 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lae gelamineer met Sentry Glass Plus (SGP) ionomeer-tussenfilm 1.52 mm (0.060)").
'n TSSA-skyf van 1 mm (0.040 duim) dik word op 'n gegronde vlekvrye staalfitting met 'n deursnee van 60 mm (2.36 duim) aangebring. Die grondlaag is ontwerp om die duursaamheid van adhesie aan vlekvrye staal te verbeter en is 'n mengsel van silaan en titanaat in 'n oplosmiddel. Die metaalskyf word vir een minuut teen die glas gedruk met 'n gemete krag van 0.7 MPa (100 psi) om benatting en kontak te verskaf. Plaas die komponente in 'n outoklaaf wat 11.9 Bar (175 psi) en 133 C° (272°F) bereik sodat die TSSA die weektyd van 30 minute kan bereik wat benodig word vir uitharding en binding in die outoklaaf.
Nadat die outoklaaf voltooi en afgekoel is, inspekteer elke TSSA-fitting en draai dit dan vas tot 55 Nm (40.6 voet pond) om 'n standaardlas van 1.3 MPa (190 psi) te toon. Toebehore vir TSSA word deur Sadev verskaf en word geïdentifiseer as R1006 TSSA-toebehore.
Monteer die hoofliggaam van die bykomstigheid aan die uithardingsskyf op die glas en laat dit in die staalraam sak. Verstel en maak die moere op die boute vas sodat die eksterne glas gelyk is met die buitekant van die staalraam. Die 13 mm x 13 mm (1/2″ x ½”) voeg rondom die glasomtrek word verseël met 'n tweedelige struktuur van silikoon sodat die druklastoets die volgende dag kan begin.
Die toets is uitgevoer met behulp van 'n skokabsorberende buis by die Explosives Research Laboratory aan die Universiteit van Kentucky. Die skokabsorberende buis bestaan ​​uit 'n versterkte staalliggaam, wat eenhede tot 3.7m x 3.7m op die oppervlak kan installeer.
Die impakbuis word aangedryf deur plofstof langs die lengte van die ontploffingsbuis te plaas om die positiewe en negatiewe fases van die ontploffingsgebeurtenis te simuleer [12] [13]. Plaas die hele glas- en staalraamsamestelling in die skokabsorberende buis vir toetsing, soos getoon in Figuur 4.
Vier druksensors is binne die skokbuis geïnstalleer, sodat die druk en pols akkuraat gemeet kan word. Twee digitale videokameras en 'n digitale SLR-kamera is gebruik om die toets op te neem.
Die MREL Ranger HR hoëspoedkamera wat naby die venster buite die skokbuis geleë is, het die toets teen 500 rame per sekonde vasgelê. Stel 'n 20 kHz defleksielaseropname naby die venster om die defleksie in die middel van die venster te meet.
Die vier raamwerkkomponente is altesaam nege keer getoets. Indien die glas nie die opening verlaat nie, toets die komponent weer onder hoër druk en impak. In elke geval word teikendruk en impuls- en glasvervormingsdata aangeteken. Dan word elke toets ook beoordeel volgens AAMA 510-14 [Vrywillige Riglyne vir die Vermindering van Ontploffingsgevaar van die Festestrasiestelsel].
Soos hierbo beskryf, is vier raamsamestellings getoets totdat die glas uit die opening van die ontploffingspoort verwyder is. Die doel van die eerste toets is om 69 kPa te bereik teen 'n puls van 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms). Onder die toegepaste las het die glasvenster gebars en van die raam losgekom. Sadev-puntpassings laat TSSA aan gebreekte geharde glas kleef. Toe die geharde glas gebars het, het die glas die opening verlaat na 'n defleksie van ongeveer 100 mm (4 duim).
Onder die toestand van toenemende deurlopende las is raam 2 drie keer getoets. Die resultate het getoon dat die faling eers plaasgevind het toe die druk 69 kPa (10 psi) bereik het. Die gemete druk van 44.3 kPa (6.42 psi) en 45.4 kPa (6.59 psi) sal nie die integriteit van die komponent beïnvloed nie. Onder die gemete druk van 62 kPa (9 psi) het die defleksie van die glas breek veroorsaak, wat die glasvenster in die opening gelaat het. Alle TSSA-bykomstighede is met gebreekte geharde glas vasgemaak, dieselfde as in Figuur 7.
Onder die toestand van toenemende deurlopende las is raam 3 twee keer getoets. Die resultate het getoon dat die mislukking eers plaasgevind het toe die druk die teiken van 69 kPa (10 psi) bereik het. Die gemete druk van 48.4 kPa (7.03) psi sal nie die integriteit van die komponent beïnvloed nie. Data-insameling het misluk om defleksie toe te laat, maar visuele waarneming vanaf die video het getoon dat die defleksie van raam 2 toets 3 en raam 4 toets 7 soortgelyk was. Onder die meetdruk van 64 kPa (9.28 psi) het die defleksie van die glas gemeet teen 190.5 mm (7.5″) tot breuk gelei, wat die glasvenster in die opening gelaat het. Alle TSSA-bykomstighede is met gebreekte geharde glas vasgemaak, dieselfde as Figuur 7.
Met toenemende deurlopende las is raam 4 drie keer getoets. Die resultate het getoon dat die mislukking eers plaasgevind het toe die druk die teiken van 10 psi vir die tweede keer bereik het. Die gemete druk van 46.8 kPa (6.79) en 64.9 kPa (9.42 psi) sal nie die integriteit van die komponent beïnvloed nie. In toets #8 is die glas gemeet om 100 mm (4 duim) te buig. Daar word verwag dat hierdie las die glas sal laat breek, maar ander datapunte kan verkry word.
In toets #9 het die gemete druk van 65.9 kPa (9.56 psi) die glas met 190.5 mm (7.5″) afgebuig en breek veroorsaak, wat die glasvenster in die opening gelaat het. Alle TSSA-bykomstighede is met dieselfde gebreekte geharde glas soos in Figuur 7 vasgemaak. In alle gevalle kan die bykomstighede maklik van die staalraam verwyder word sonder enige ooglopende skade.
Die TSSA vir elke toets bly onveranderd. Na die toets, wanneer die glas ongeskonde bly, is daar geen visuele verandering in die TSSA nie. Die hoëspoedvideo wys die glas wat by die middelpunt van die span breek en dan die opening verlaat.
Uit die vergelyking van glasfaling en geen faling in Figuur 8 en Figuur 9, is dit interessant om daarop te let dat die glasfraktuurmodus ver weg van die aanhegtingspunt plaasvind, wat aandui dat die ongebonde deel van die glas die buigpunt bereik het, wat vinnig nader kom. Die bros vloeipunt van glas is relatief tot die deel wat gebonde bly.
Dit dui daarop dat die gebreekte plate in hierdie dele tydens die toets waarskynlik onder skuifkragte sal beweeg. Deur hierdie beginsel te kombineer en die waarneming dat die falingsmodus die broswording van die glasdikte by die kleefmiddel-koppelvlak blyk te wees, soos die voorgeskrewe las toeneem, behoort die werkverrigting verbeter te word deur die glasdikte te verhoog of die defleksie op ander maniere te beheer.
Toets 8 van Raam 4 is 'n aangename verrassing in die toetsfasiliteit. Alhoewel die glas nie beskadig is sodat die raam weer getoets kan word nie, kan die TSSA en omliggende seëlstroke steeds hierdie groot las weerstaan. Die TSSA-stelsel gebruik vier 60 mm-aanhegsels om die glas te ondersteun. Die ontwerpwindbelastings is lewendige en permanente laste, beide teen 2.5 kPa (50 psf). Dit is 'n matige ontwerp, met ideale argitektoniese deursigtigheid, vertoon uiters hoë laste, en TSSA bly ongeskonde.
Hierdie studie is uitgevoer om te bepaal of die kleefmiddel van die glasstelsel inherente gevare of defekte het in terme van lae-vlak vereistes vir sandblaasprestasie. Dit is duidelik dat 'n eenvoudige 60 mm TSSA-bykomstigheidstelsel naby die rand van die glas geïnstalleer word en die werkverrigting het totdat die glas breek. Wanneer die glas ontwerp is om breek te weerstaan, is TSSA 'n lewensvatbare verbindingsmetode wat 'n sekere mate van beskerming kan bied terwyl die gebou se vereistes vir deursigtigheid en oopheid gehandhaaf word.
Volgens die ASTM F2912-17-standaard bereik die getoetste vensterkomponente die H1-gevaarvlak op die C1-standaardvlak. Die Sadev R1006-bykomstigheid wat in die studie gebruik is, word nie beïnvloed nie.
Die getemperde glas wat in hierdie studie gebruik is, is die "swak skakel" in die stelsel. Sodra die glas gebreek is, kan TSSA en die omliggende seëlstrook nie 'n groot hoeveelheid glas vashou nie, omdat 'n klein hoeveelheid glasskerwe op die silikoonmateriaal agterbly.
Vanuit 'n ontwerp- en werkverrigtingsoogpunt is bewys dat die TSSA-kleefmiddelstelsel 'n hoë vlak van beskerming bied in plofbare fasadekomponente op die aanvanklike vlak van plofbare werkverrigtingsaanwysers, wat wyd deur die bedryf aanvaar is. Die getoetste fasade toon dat wanneer die ontploffingsgevaar tussen 41.4 kPa (6 psi) en 69 kPa (10 psi) is, die werkverrigting op die gevaarvlak aansienlik verskil.
Dit is egter belangrik dat die verskil in gevaarklassifikasie nie toegeskryf kan word aan kleefmiddelversaking soos aangedui deur die kohesiewe mislukkingsmodus van kleefmiddel en glasfragmente tussen die gevaardrempels nie. Volgens waarnemings word die grootte van die glas gepas aangepas om defleksie te minimaliseer om brosheid te voorkom as gevolg van verhoogde skuifreaksie by die koppelvlak van buiging en aanhegting, wat 'n sleutelfaktor in werkverrigting blyk te wees.
Toekomstige ontwerpe kan moontlik die gevaarvlak onder hoër belastings verminder deur die dikte van die glas te verhoog, die posisie van die punt relatief tot die rand vas te stel en die kontakdiameter van die kleefmiddel te vergroot.
[1] ASTM F2912-17 Standaard Glasveselspesifikasie, Glas en Glasstelsels Onderhewig aan Hoë Hoogte Belastings, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ en Peterson, CO, Jr., “Strukturele Seëlaarglas, Seëlaartegnologie vir Glasstelsels”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, bl. 67-99 bladsye. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, en Gladstone, M., “Seismiese Prestasie van Strukturele Silikaglas”, Gebouverseëling, Seëlaar, Glas en Waterdigte Tegnologie, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redakteur, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, bl. 46-59. [4] Carbary, LD, “Oorsig van Duursaamheid en Prestasie van Silikoon Strukturele Glasvensterstelsels”, Glasprestasiedag, Tampere Finland, Junie 2007, Konferensieverrigtinge, bladsye 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, en Takish, MS, “Prestasie van Silikoon Strukturele Gom”, Glasstelselwetenskap en -tegnologie, ASTM STP1054, CJ Universiteit van Parys, Amerikaanse Vereniging vir Toetsing en Materiale, Philadelphia, 1989 Jare, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. en Carbary L. D, “Deursigtige Strukturele Silikoon Gom vir die Bevestiging van Glasafgifte (TSSA) Voorlopige assessering van die meganiese eienskappe en duursaamheid van die staal”, Die Vierde Internasionale Duursaamheidsimposium “Konstruksie-seëlmiddels en Gom”, ASTM International Magazine, aanlyn gepubliseer, Augustus 2011, Volume 8, Uitgawe 10 (11 November 2011 Maand), JAI 104084, beskikbaar vanaf die volgende webwerf: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Deursigtige struktuur silikoon kleefmiddel, Glasprestasiedag, Tampere, Finland, Junie 2011, Verrigtinge van die vergadering, bladsye 650-653. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “Nuwe Generasie Strukturele Silikaglas” Fasadeontwerp- en Ingenieurstydskrif 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf, en Sigurd Sitte “Beoordeling van Silikoonrubber-seëlmiddels in die Ontwerp van Koeëlvaste Vensters en Gordynmure teen Hoë Bewegingstempo”, ASTM International Magazine, Uitgawe 1. 6. Artikel Nr. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Standaard Toetsmetode vir die Bepaling van die Trekkleefprestasie van Strukturele Seëlmiddels, ASTM International, Wes-Conshohocken, Pennsilvanië, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., “Vordering in "Eksplosievaste Bolt-Fixed Glass", Glass Performance Day, Junie 2103, notule van die vergadering, pp. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standaard toetsmetode vir glas en glasstelsels wat aan hoë windbelastings onderwerp word, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad en Braden T. Lusk. "'n Nuwe metode vir die bepaling van die reaksie van anti-plofbare glasstelsels op plofbare ladings." Metric 45.6 (2012): 1471-1479. [14] "Vrywillige Riglyne vir die Versagting van die Eksplosiegevaar van Vertikale Vensterstelsels" AAMA 510-14.