Сістэмы кропкавага мацавання шкла, якія адпавядаюць гэтаму архітэктурнаму патрабаванню, асабліва папулярныя ў наземных уваходах або грамадскіх месцах. Апошнія тэхналагічныя дасягненні дазволілі выкарыстоўваць звышвысокатрывалыя клеі для мацавання гэтых вялікіх пемз да аксесуараў без неабходнасці свідравання адтулін у шкле.
Тыповае размяшчэнне на зямлі павялічвае верагоднасць таго, што сістэма павінна выступаць у якасці ахоўнага пласта для жыхароў будынка, і гэта патрабаванне перавышае або нават перавышае тыповыя патрабаванні да ветравой нагрузкі. Некаторыя выпрабаванні былі праведзены на сістэме кропкавага мацавання для свідравання, але не на метадзе склейвання.
Мэта гэтага артыкула — запісаць вынікі мадэлявання выпрабаванняў з выкарыстаннем ударнай трубкі з выбуховымі зарадамі для мадэлявання выбуху, каб імітаваць уздзеянне выбуховай нагрузкі на злучаны празрысты кампанент. Гэтыя зменныя ўключаюць выбуховую нагрузку, вызначаную стандартам ASTM F2912 [1], якая праводзіцца на тонкай пласціне з іонамерным сэндвічам SGP. Гэта даследаванне ўпершыню дазваляе колькасна ацаніць патэнцыйную выбуховую прадукцыйнасць для маштабных выпрабаванняў і архітэктурнага праектавання. Прымацуйце чатыры фітынгі TSSA дыяметрам 60 мм (2,36 цалі) да шкляной пласціны памерам 1524 x 1524 мм (60 цаляў x 60 цаляў).
Чатыры кампаненты, нагружаныя да ціску 48,3 кПа (7 фунтаў на квадратны дюйм) або ніжэй, не пашкодзілі і не паўплывалі на TSSA і шкло. Пяць кампанентаў былі нагружаныя пад ціскам вышэй за 62 кПа (9 фунтаў на квадратны дюйм), і ў чатырох з пяці кампанентаў адбылося разбіццё шкла, у выніку чаго шкло зрушылася з адтуліны. Ва ўсіх выпадках TSSA заставалася прымацаванай да металічнай арматуры, і ніякіх няспраўнасцяў, адгезіі або злучэння выяўлена не было. Выпрабаванні паказалі, што ў адпаведнасці з патрабаваннямі AAMA 510-14 правераная канструкцыя TSSA можа забяспечыць эфектыўную сістэму бяспекі пры нагрузцы 48,3 кПа (7 фунтаў на квадратны дюйм) або ніжэй. Атрыманыя тут дадзеныя могуць быць выкарыстаны для праектавання сістэмы TSSA, якая адпавядае зададзенай нагрузцы.
Джон Кімберлейн (Jon Kimberlain) — перадавы эксперт па ўжыванні высокапрадукцыйных сіліконаў Dow Corning. Лоўрэнс Д. Карбары (Lawrence D. Carbary) — навуковец Dow Corning у галіне высокапрадукцыйных будаўнічых матэрыялаў, даследчык сіліконаў Dow Corning і ASTM.
Структурнае сіліконавае мацаванне шкляных панэляў выкарыстоўваецца амаль 50 гадоў для паляпшэння эстэтыкі і эксплуатацыйных характарыстык сучасных будынкаў [2] [3] [4] [5]. Гэты метад мацавання дазваляе зрабіць вонкавую сцяну гладкай і бесперапыннай з высокай празрыстасцю. Імкненне да павышэння празрыстасці ў архітэктуры прывяло да распрацоўкі і выкарыстання сцен з кабельнай сеткі і вонкавых сцен на балтах. Архітэктурна складаныя будынкі-знакамітыя будынкі будуць уключаць сучасныя тэхналогіі і павінны адпавядаць мясцовым будаўнічым нормам і стандартам бяспекі.
Была вывучана выкарыстанне празрыстага структурнага сіліконавага клею (TSSA), і быў прапанаваны метад мацавання шкла з дапамогай нітаў замест свідравання адтулін [6] [7]. Тэхналогія празрыстага клею з трываласцю, адгезіяй і даўгавечнасцю мае шэраг фізічных уласцівасцей, якія дазваляюць праекціроўшчыкам вонкавых сцен распрацоўваць сістэму злучэння унікальным і новым спосабам.
Круглыя, прастакутныя і трохкутныя аксэсуары, якія адпавядаюць эстэтычным і структурным характарыстыкам, лёгка распрацоўваць. TSSA зацвярдзее разам з апрацоўкай ламінаванага шкла ў аўтаклаве. Пасля вымання матэрыялу з цыклу аўтаклава можна правесці 100% праверку. Гэтая перавага ў забеспячэнні якасці з'яўляецца ўнікальнай для TSSA, паколькі яна можа даць неадкладную зваротную сувязь аб структурнай цэласнасці зборкі.
Ударатрываласць [8] і эфект паглынання ўдараў традыцыйных канструкцыйных сіліконавых матэрыялаў былі вывучаны [9]. Вольф і інш. прадставілі дадзеныя, атрыманыя Штутгарцкім універсітэтам. Гэтыя дадзеныя паказваюць, што ў параўнанні з квазістатычнай хуткасцю дэфармацыі, указанай у ASTM C1135, трываласць на расцяжэнне канструкцыйнага сіліконавага матэрыялу складае 5 м/с (197 цаляў/с). Трываласць і падаўжэнне павялічваюцца. Паказвае сувязь паміж дэфармацыяй і фізічнымі ўласцівасцямі.
Паколькі TSSA — гэта высокаэластычны матэрыял з больш высокім модулем пругкасці і трываласцю, чым канструкцыйны сілікон, чакаецца, што ён будзе мець тыя ж агульныя характарыстыкі. Нягледзячы на ​​тое, што лабараторныя выпрабаванні з высокімі хуткасцямі дэфармацыі не праводзіліся, можна чакаць, што высокая хуткасць дэфармацыі пры выбуху не паўплывае на трываласць.
Шкло, змацаванае балтамі, прайшло выпрабаванні, адпавядае стандартам па змякчэнні выбухаў [11] і было прадстаўлена на Дні шклапрадукцыі 2013 года. Візуальныя вынікі выразна паказваюць перавагі механічнага мацавання шкла пасля яго разбіцця. Для сістэм з выключна клеевым мацаваннем гэта будзе складанай задачай.
Рама выраблена з сталёвага швелера амерыканскага стандарту з памерамі глыбіні 151 мм х шырыні 48,8 мм х таўшчыні палоўкі 5,08 мм (6 цаляў х 1,92 цалі х 0,20 цалі), які звычайна называюць C-вобразным швелерам з шчылінамі C 6 цаляў х 8,2#. C-вобразныя швелеры звараныя па кутах, і па кутах звараны трохкутны профіль таўшчынёй 9 мм (0,375 цалі), размешчаны на адступе ад паверхні рамы. У пласціне прасвідравана адтуліна дыяметрам 18 мм (0,71 цалі), каб у яе можна было лёгка ўставіць болт дыяметрам 14 мм (0,55 цалі).
Металічныя фітынгі TSSA дыяметрам 60 мм (2,36 цалі) знаходзяцца на адлегласці 50 мм (2 цалі) ад кожнага кута. Усталюйце чатыры фітынгі на кожны кавалак шкла, каб усё было сіметрычна. Унікальнай асаблівасцю TSSA з'яўляецца тое, што яго можна размясціць блізка да краю шкла. Свідравальныя прыналежнасці для механічнага мацавання ў шкле маюць пэўныя памеры, пачынаючы ад краю, якія павінны быць улічаны ў канструкцыю і павінны быць прасвідраваны перад загартоўкай.
Памер, блізкі да краю, паляпшае празрыстасць гатовай сістэмы і адначасова памяншае счапленне зоркападобнага злучэння з-за меншага крутоўнага моманту на тыповым зоркападобным злучэнні. Для гэтага праекта абранае шкло — гэта два слаі загартаванага празрыстага шкла таўшчынёй 6 мм (1/4 цалі) памерам 1524 мм x 1524 мм (5′x 5′), ламінаваных прамежкавай плёнкай іонамеру Sentry Glass Plus (SGP) таўшчынёй 1,52 мм (0,060)′).
Дыск з TSSA таўшчынёй 1 мм (0,040 цалі) наносіцца на загрунтаваны фітынг з нержавеючай сталі дыяметрам 60 мм (2,36 цалі). Грунтоўка прызначана для паляпшэння трываласці адгезіі да нержавеючай сталі і ўяўляе сабой сумесь сілану і тытаната ў растваральніку. Металічны дыск прыціскаецца да шкла з вымеранай сілай 0,7 МПа (100 фунтаў на квадратны дюйм) на працягу адной хвіліны, каб забяспечыць змочванне і кантакт. Змяшчаюць кампаненты ў аўтаклаў, які дасягае ціску 11,9 бар (175 фунтаў на квадратны дюйм) і тэмпературы 133°C (272°F), каб TSSA мог дасягнуць 30-хвіліннага часу вытрымкі, неабходнага для зацвярдзення і склейвання ў аўтаклаве.
Пасля завяршэння апрацоўкі аўтаклавам і яго астывання праверце кожны фітынг TSSA, а затым зацягніце яго з момантам 55 Нм (40,6 футаў-фунтаў), каб паказаць стандартную нагрузку 1,3 МПа (190 фунтаў на квадратны дюйм). Аксэсуары для TSSA прадастаўляюцца кампаніяй Sadev і пазначаюцца як аксэсуары R1006 TSSA.
Збярыце асноўны корпус аксэсуара з дыскам для зацвярдзення на шкле і апусціце яго ў сталёвую раму. Адрэгулюйце і замацуйце гайкі на балтах так, каб знешняе шкло знаходзілася на адным узроўні з вонкавым бокам сталёвай рамы. Стык 13 мм х 13 мм (1/2″ x½”) вакол перыметра шкла герметызуецца двухкампанентнай сіліконавай канструкцыяй, каб выпрабаванне на нагрузку ціскам можна было пачацца на наступны дзень.
Выпрабаванне праводзілася з выкарыстаннем удараахоўнай трубы ў Лабараторыі даследаванняў выбуховых рэчываў пры Універсітэце Кентукі. Удараахоўная труба складаецца з армаванага сталёвага корпуса, на якім можна ўсталёўваць прылады памерам да 3,7 м х 3,7 м на твары.
Ударная труба прыводзіцца ў дзеянне шляхам размяшчэння выбуховых рэчываў уздоўж яе даўжыні для мадэлявання станоўчай і адмоўнай фаз выбуху [12] [13]. Для выпрабаванняў змясціце ўсю шкляную і сталёвую рамную канструкцыю ў амартызацыйную трубу, як паказана на малюнку 4.
Унутры ўдарнай трубкі ўсталяваны чатыры датчыкі ціску, таму ціск і пульс можна дакладна вымераць. Для запісу выпрабавання выкарыстоўваліся дзве лічбавыя відэакамеры і лічбавая люстраная камера.
Высокахуткасная камера MREL Ranger HR, размешчаная каля акна звонку ўдарнай трубы, здымала выпрабаванне з частатой 500 кадраў у секунду. Усталюйце лазерны запіс адхілення 20 кГц каля акна, каб вымераць адхіленне ў цэнтры акна.
Чатыры кампаненты каркаса былі пратэставаны ў агульнай складанасці дзевяць разоў. Калі шкло не выходзіць з адтуліны, кампанент трэба паўторна праверыць пад больш высокім ціскам і ўдарам. У кожным выпадку фіксуюцца дадзеныя аб мэтавым ціску, імпульсе і дэфармацыі шкла. Затым кожнае выпрабаванне таксама ацэньваецца ў адпаведнасці з AAMA 510-14 [Добраахвотныя рэкамендацыі па змякчэнні небяспекі выбуху для сістэм фестэрстрацыі].
Як апісана вышэй, чатыры рамныя зборкі былі пратэставаны да таго часу, пакуль шкло не было выдалена з адтуліны выбуховага порта. Мэта першага выпрабавання - дасягнуць 69 кПа пры імпульсе 614 кПа/мс (10 фунтаў на квадратны дюйм 89 фунтаў на квадратны дюйм/мс). Пад уздзеяннем нагрузкі шкляное акно разбілася і вызвалілася ад рамы. Кропкавыя фітынгі Sadev забяспечваюць прыліпанне TSSA да разбітага загартаванага шкла. Калі загартаванае шкло разбілася, шкло пакінула адтуліну пасля прагібу прыблізна на 100 мм (4 цалі).
Пры ўзрастанні пастаяннай нагрузкі рама 2 была выпрабавана 3 разы. Вынікі паказалі, што разбурэнне адбылося толькі пасля дасягнення ціску 69 кПа (10 фунтаў на квадратны дюйм). Вымераны ціск 44,3 кПа (6,42 фунта на квадратны дюйм) і 45,4 кПа (6,59 фунта на квадратны дюйм) не паўплываў на цэласнасць кампанента. Пры вымераным ціску 62 кПа (9 фунтаў на квадратны дюйм) прагін шкла прывёў да яго разбіцця, у выніку чаго шкляное акно засталося ў адтуліне. Усе аксэсуары TSSA мацуюцца з разбітага загартаванага шкла, як паказана на малюнку 7.
Пры ўзрастанні пастаяннай нагрузкі рама 3 была пратэставана двойчы. Вынікі паказалі, што разбурэнне адбылося толькі пасля дасягнення ціскам мэтавага значэння 69 кПа (10 фунтаў на квадратны дюйм). Вымераны ціск 48,4 кПа (7,03 фунта на квадратны дюйм) не паўплывае на цэласнасць кампанента. Збор дадзеных не дазволіў выявіць прагін, але візуальнае назіранне на відэа паказала, што прагін рамы 2 у выпрабаванні 3 і рамы 4 у выпрабаванні 7 былі падобнымі. Пры вымяральным ціску 64 кПа (9,28 фунта на квадратны дюйм) прагін шкла, вымераны на адлегласці 190,5 мм (7,5 цалі), прывёў да разбурэння, у выніку чаго шкляное акно засталося ў адтуліне. Усе аксэсуары TSSA мацуюцца з разбітага загартаванага шкла, як паказана на малюнку 7.
З павелічэннем пастаяннай нагрузкі рама 4 была выпрабавана 3 разы. Вынікі паказалі, што разбурэнне не адбылося, пакуль ціск не дасягнуў мэтавага значэння 10 фунтаў на квадратны дюйм у другі раз. Вымераны ціск 46,8 кПа (6,79 фунта на квадратны дюйм) і 64,9 кПа (9,42 фунта на квадратны дюйм) не паўплывае на цэласнасць кампанента. У выпрабаванні № 8 шкло было вымерана на 100 мм (4 цалі). Чакаецца, што гэтая нагрузка прывядзе да разбурэння шкла, але можна атрымаць і іншыя дадзеныя.
У выпрабаванні № 9 вымераны ціск 65,9 кПа (9,56 фунтаў на квадратны дюйм) адхіліў шкло на 190,5 мм (7,5 цалі) і прывёў да разбурэння, у выніку чаго шкляное акно засталося ў праёме. Усе аксэсуары TSSA мацуюцца з таго ж разбітага загартаванага шкла, што і на малюнку 7. Ва ўсіх выпадках аксэсуары можна лёгка зняць са сталёвай рамы без якіх-небудзь бачных пашкоджанняў.
Значэнне TSSA для кожнага выпрабавання застаецца нязменным. Пасля выпрабавання, калі шкло застаецца цэлым, візуальных змен у TSSA няма. На відэа з высокай хуткасцю відаць, як шкло разбіваецца ў сярэдзіне пралёта, а затым выходзіць з адтуліны.
З параўнання разбурэння і адсутнасці разбурэння шкла на малюнках 8 і 9 цікава адзначыць, што рэжым разбурэння шкла адбываецца далёка ад кропкі мацавання, што сведчыць аб тым, што незвязаная частка шкла дасягнула кропкі выгібу, якая хутка набліжаецца. Мяжа цякучасці шкла залежыць ад часткі, якая застаецца злучанай.
Гэта сведчыць аб тым, што падчас выпрабавання пашкоджаныя пласціны ў гэтых частках, верагодна, будуць рухацца пад уздзеяннем сіл зруху. Спалучаючы гэты прынцып і назіранне, што рэжымам разбурэння, відаць, з'яўляецца охрупчивание таўшчыні шкла на клеевым інтэрфейсе па меры павелічэння зададзенай нагрузкі, характарыстыкі варта палепшыць, павялічваючы таўшчыню шкла або кантралюючы прагін іншымі спосабамі.
Выпрабаванне 8 рамы 4 стала прыемным сюрпрызам у выпрабавальным цэнтры. Нягледзячы на ​​тое, што шкло не пашкоджана, таму раму можна праверыць зноў, TSSA і навакольныя ўшчыльняльныя стужкі ўсё яшчэ могуць вытрымліваць гэтую вялікую нагрузку. Сістэма TSSA выкарыстоўвае чатыры 60-міліметровыя мацаванні для падтрымкі шкла. Разліковыя ветравыя нагрузкі — гэта працаздольныя і пастаянныя нагрузкі, абедзве складаюць 2,5 кПа (50 фунтаў на квадратны фут). Гэта ўмераная канструкцыя з ідэальнай архітэктурнай празрыстасцю, якая дэманструе надзвычай высокія нагрузкі, і TSSA застаецца непашкоджанай.
Гэта даследаванне было праведзена з мэтай вызначыць, ці мае клейкае счапленне шкляной сістэмы некаторыя ўласцівыя небяспекі або дэфекты з пункту гледжання нізкіх патрабаванняў да эфектыўнасці пяскоструйнай апрацоўкі. Відавочна, што простая дапаможная сістэма TSSA 60 мм усталёўваецца каля краю шкла і захоўвае эфектыўнасць, пакуль шкло не разбіваецца. Калі шкло распрацавана так, каб супрацьстаяць разбіванню, TSSA з'яўляецца жыццяздольным метадам злучэння, які можа забяспечыць пэўную ступень абароны, захоўваючы пры гэтым патрабаванні будынка да празрыстасці і адкрытасці.
Згодна са стандартам ASTM F2912-17, правераныя кампаненты вокнаў адпавядаюць узроўню небяспекі H1 па стандартным узроўні C1. Фурнітура Sadev R1006, якая выкарыстоўвалася ў даследаванні, не пацярпела.
Загартаванае шкло, якое выкарыстоўвалася ў гэтым даследаванні, з'яўляецца «слабым звяном» сістэмы. Пасля разбіцця шкла TSSA і навакольная герметызацыйная паласа не могуць утрымаць вялікую колькасць шкла, таму што невялікая колькасць аскепкаў шкла застаецца на сіліконавым матэрыяле.
З пункту гледжання канструкцыі і эксплуатацыйных характарыстык, клеевая сістэма TSSA даказала сваю эфектыўнасць у забеспячэнні высокага ўзроўню абароны выбуханебяспечных фасадных кампанентаў на пачатковым узроўні паказчыкаў выбуханебяспечных характарыстык, што шырока прызнана ў галіне. Выпрабаваны фасад паказвае, што пры ўзроўні выбуханебяспекі ад 41,4 кПа (6 фунтаў на квадратны дюйм) да 69 кПа (10 фунтаў на квадратны дюйм) характарыстыкі на ўзроўні небяспекі істотна адрозніваюцца.
Аднак важна, каб розніца ў класіфікацыі небяспекі не была звязана з адгезійным разбурэннем, як паказвае рэжым кагезійнага разбурэння клею і фрагментаў шкла паміж парогамі небяспекі. Згодна з назіраннямі, памер шкла адпаведным чынам рэгулюецца, каб мінімізаваць прагін і прадухіліць далікатнасць з-за павелічэння рэакцыі на зрух на мяжы выгібу і мацавання, што, відаць, з'яўляецца ключавым фактарам прадукцыйнасці.
Будучыя распрацоўкі могуць дазволіць знізіць узровень небяспекі пры больш высокіх нагрузках, павялічваючы таўшчыню шкла, фіксуючы становішча кропкі адносна краю і павялічваючы дыяметр кантакту клею.
[1] ASTM F2912-17 Стандартная спецыфікацыя на шкловалакно, шкло і шкляныя сістэмы, якія падвяргаюцца нагрузкам на вялікай вышыні, ASTM International, Уэст-Коншохокен, Пенсільванія, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Хілард, Дж. Р., Парыс, К. Дж. і Петэрсан, К. А., Дж., «Канструкцыйнае герметызаванае шкло, тэхналогія герметыкаў для шкляных сістэм», ASTM STP 638, ASTM International, Уэст-Коншохокен, Пенсільванія, 1977, с. 67–99. [3] Заргамі, М. С., Т. А., Шварц і Гладстон, М., «Сейсмічныя характарыстыкі канструкцыйнага крэмніевага шкла», Герметызацыя будынкаў, герметык, тэхналогія шкла і воданепранікальнасці, том 1. 6. ASTM STP 1286, Дж. К. Майерс, рэдактар, ASTM International, Уэст-Коншохокен, Пенсільванія, 1996, с. 46–59. [4] Карбары, Л.Д., «Агляд трываласці і эксплуатацыйных характарыстык сіліконавых канструкцыйных шкляных аконных сістэм», Дзень эксплуатацыйных характарыстык шкла, Тамперэ, Фінляндыя, чэрвень 2007 г., матэрыялы канферэнцыі, старонкі 190-193. [5] Шміт, К.М., Шонхер, У.Дж., Карбары Л.Д. і Такіш, М.С., «Эфектыўнасць сіліконавых структурных клеяў», Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, Парыжскі ўніверсітэт К.Дж., Амерыканскае таварыства па выпрабаваннях і матэрыялах, Філадэльфія, 1989 г., с. 22–45. [6] Вольф, А.Т., Сітэ, С., Брассер, М., Дж. і Карбары Л. Д., «Празрысты структурны сіліконавы клей для фіксацыі шклення (TSSA). Папярэдняя ацэнка механічных уласцівасцей і даўгавечнасці сталі», Чацвёрты міжнародны сімпозіум па даўгавечнасці «Будаўнічыя герметыкі і клеі», часопіс ASTM International Magazine, апублікаваны ў Інтэрнэце, жнівень 2011 г., том 8, выпуск 10 (11 лістапада 2011 г.), JAI 104084, даступны на наступным вэб-сайце: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Кліфт, К., Хатлі, П., Карбары, Л.Д., Празрысты структурны сіліконавы клей, Дзень шклапрадукцыйнасці, Тамперэ, Фінляндыя, чэрвень 2011 г., Матэрыялы сустрэчы, старонкі 650-653. [8] Кліфт, К., Карбары, Л.Д., Хатлі, П., Кімберлен, Дж., «Канструкцыйнае крэмніевае шкло новага пакалення», часопіс «Праектаванне і інжынерыя фасадаў», 2 (2014), 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Кенэт Яраш, Андрэас Т. Вольф і Сігурд Сітэ, «Ацэнка сіліконавых гумовых герметыкаў пры праектаванні куленепрабівальных вокнаў і навясных сцен пры высокіх хуткасцях руху», часопіс ASTM International, выпуск 1. 6. Дакумент № 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Стандартны метад выпрабаванняў для вызначэння адгезійных характарыстык пры расцяжэнні канструкцыйных герметыкаў, ASTM International, Уэст-Коншохокен, Пенсільванія, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Морган, Т., «Прагрэс у Выбухаабароненае шкло, замацаванае балтамі», Дзень эфектыўнасці шкла, чэрвень 2103 г., пратакол пасяджэння, с. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Стандартны метад выпрабаванняў для шкла і шкляных сістэм, якія падвяргаюцца высокім ветравым нагрузкам, ASTM International, Уэст-Коншахокен, Пенсільванія, 2017 г., https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Веддынг, Уільям Чад і Брэдэн Т. Ласк. «Новы метад вызначэння рэакцыі супрацьвыбуховых шкляных сістэм на выбуховыя нагрузкі». Metric 45.6 (2012): 1471-1479. [14] «Добраахвотныя рэкамендацыі па змякчэнні небяспекі выбуху вертыкальных аконных сістэм» AAMA 510-14.