Tačkasti stakleni sistemi koji ispunjavaju ovaj arhitektonski zahtjev posebno su popularni u prizemnim ulazima ili javnim prostorima.Nedavna tehnološka dostignuća omogućila su upotrebu ljepila ultra-visoke čvrstoće za pričvršćivanje ovih velikih plovućaca na dodatke bez potrebe za bušenjem rupa u staklu.
Tipična lokacija tla povećava vjerovatnoću da sistem mora djelovati kao zaštitni sloj za stanare zgrade, a ovaj zahtjev premašuje ili premašuje tipične zahtjeve za opterećenje vjetrom.Neka ispitivanja su rađena na sistemu fiksiranja tačke za bušenje, ali ne i na metodi vezivanja.
Svrha ovog članka je snimiti simulacijski test korištenjem udarne cijevi s eksplozivnim punjenjem za simulaciju eksplozije kako bi se simulirao utjecaj eksplozivnog opterećenja na spojenu prozirnu komponentu.Ove varijable uključuju eksplozivno opterećenje definirano ASTM F2912 [1], koje se izvodi na tankoj ploči sa SGP jonomernim sendvičom.Ovo istraživanje je prvi put da može kvantificirati potencijalne eksplozivne performanse za ispitivanje velikih razmjera i arhitektonski dizajn.Pričvrstite četiri TSSA spojnice promjera 60 mm (2,36 inča) na staklenu ploču dimenzija 1524 x 1524 mm (60 inča x 60 inča).
Četiri komponente napunjene do 48,3 kPa (7 psi) ili niže nisu oštetile niti uticale na TSSA i staklo.Pet komponenti je napunjeno pod pritiskom iznad 62 kPa (9 psi), a četiri od pet komponenti su pokazale lom stakla, što je dovelo do pomicanja stakla od otvora.U svim slučajevima, TSSA je ostao pričvršćen za metalne spojnice i nije pronađen kvar, prianjanje ili spajanje.Testiranje je pokazalo da, u skladu sa zahtjevima AAMA 510-14, testirani TSSA dizajn može obezbijediti efikasan sigurnosni sistem pod opterećenjem od 48,3 kPa (7 psi) ili niže.Ovdje generirani podaci mogu se koristiti za projektovanje TSSA sistema kako bi zadovoljio specificirano opterećenje.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) je napredni stručnjak za primjenu Dow Corning-ovih silikona visokih performansi.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) je Dow Corning naučnik građevinske industrije visokih performansi koji je istraživač Dow Corning silikona i ASTM.
Strukturno silikonsko pričvršćivanje staklenih ploča koristi se skoro 50 godina za poboljšanje estetike i performansi modernih zgrada [2] [3] [4] [5].Metoda fiksiranja može napraviti glatki kontinuirani vanjski zid s visokom transparentnošću.Želja za povećanom transparentnošću u arhitekturi dovela je do razvoja i upotrebe zidova od kablovske mreže i vanjskih zidova oslonjenih na vijke.Arhitektonski izazovne građevine će uključivati ​​današnju modernu tehnologiju i moraju biti u skladu s lokalnim građevinskim i sigurnosnim kodeksima i standardima.
Proučavano je prozirno strukturno silikonsko ljepilo (TSSA) i predložena je metoda potpore stakla dijelovima za pričvršćivanje vijaka umjesto bušenja rupa [6] [7].Tehnologija prozirnog ljepila sa čvrstoćom, prionjivanjem i izdržljivošću ima niz fizičkih svojstava koja omogućavaju dizajnerima zidova zavjesa da dizajniraju sistem povezivanja na jedinstven i nov način.
Okrugli, pravougaoni i trokutasti dodaci koji zadovoljavaju estetiku i strukturalne performanse lako se dizajniraju.TSSA se stvrdnjava zajedno sa laminiranim staklom koji se obrađuje u autoklavu.Nakon uklanjanja materijala iz ciklusa autoklava, može se završiti 100% verifikacioni test.Ova prednost osiguranja kvaliteta je jedinstvena za TSSA jer može pružiti trenutnu povratnu informaciju o strukturnom integritetu sklopa.
Proučavana je otpornost na udar [8] i učinak apsorpcije udara konvencionalnih strukturnih silikonskih materijala [9].Wolf et al.dao podatke koje je generisao Univerzitet u Štutgartu.Ovi podaci pokazuju da je, u poređenju sa kvazistatičkom brzinom deformacije specificiranom u ASTM C1135, vlačna čvrstoća strukturalnog silikonskog materijala pri krajnjoj brzini deformacije od 5m/s (197in/s).Povećava se čvrstoća i izduženje.Označava odnos između naprezanja i fizičkih svojstava.
Budući da je TSSA visoko elastičan materijal sa većim modulom i čvrstoćom od strukturnog silikona, očekuje se da će slijediti iste opće performanse.Iako nisu provedena laboratorijska ispitivanja s visokim stepenom deformacije, može se očekivati ​​da visoka stopa deformacije u eksploziji neće utjecati na čvrstoću.
Staklo sa vijcima je testirano, zadovoljava standarde za ublažavanje eksplozije [11] i izloženo je na Danu performansi stakla 2013. godine.Vizuelni rezultati jasno pokazuju prednosti mehaničkog fiksiranja stakla nakon što se staklo razbije.Za sisteme sa čistim lepkom, ovo će biti izazov.
Okvir je napravljen od američkog standardnog čeličnog kanala dimenzija 151 mm dubine x 48,8 mm širine x 5,08 mm debljine mreže (6” x 1,92” x 0,20”), obično se naziva C 6” x 8,2# utor.C kanali su zavareni zajedno na uglovima, a trouglasti dio debljine 9 mm (0,375 inča) je zavaren na uglovima, odmaknut od površine okvira.U ploči je izbušena rupa od 18 mm (0,71″) tako da se vijak prečnika 14 mm (0,55″) može lako umetnuti u nju.
TSSA metalni okovi prečnika 60 mm (2,36 inča) su 50 mm (2 inča) od svakog ugla.Stavite četiri spojnice na svaki komad stakla kako bi sve bilo simetrično.Jedinstvena karakteristika TSSA je da se može postaviti blizu ivice stakla.Pribor za bušenje za mehaničko učvršćivanje u staklu ima određene dimenzije počevši od ruba, koje se moraju ugraditi u dizajn i moraju se izbušiti prije kaljenja.
Veličina blizu ivice poboljšava transparentnost gotovog sistema, a istovremeno smanjuje prianjanje zvezdastog spoja zbog nižeg momenta na tipičnom zvezdastom spoju.Staklo odabrano za ovaj projekat je dva 6mm (1/4″) kaljena prozirna 1524mm x 1524mm (5′x 5′) sloja laminirana Sentry Glass Plus (SGP) jonomernim međufilmom 1,52mm (0,060) “).
TSSA disk debljine 1 mm (0,040 inča) se nanosi na grundirani spoj od nerđajućeg čelika prečnika 60 mm (2,36 inča).Prajmer je dizajniran da poboljša trajnost prianjanja na nerđajući čelik i predstavlja mešavinu silana i titanata u rastvaraču.Metalni disk se pritiska na staklo izmjerenom silom od 0,7 MPa (100 psi) u trajanju od jedne minute kako bi se omogućilo vlaženje i kontakt.Stavite komponente u autoklav koji dostiže 11,9 bara (175 psi) i 133 C° (272°F) tako da TSSA može dostići vrijeme namakanja od 30 minuta potrebno za sušenje i spajanje u autoklavu.
Nakon što je autoklav završen i ohlađen, pregledajte svaki TSSA spoj i zatim ga zategnite na 55 Nm (40,6 stopa funti) kako biste pokazali standardno opterećenje od 1,3 MPa (190 psi).Pribor za TSSA obezbeđuje Sadev i identifikovan je kao R1006 TSSA pribor.
Sastavite glavno tijelo pribora na disk za očvršćavanje na staklu i spustite ga u čelični okvir.Podesite i pričvrstite matice na vijcima tako da vanjsko staklo bude u ravni sa vanjskom stranom čeličnog okvira.Spoj veličine 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) koji okružuje stakleni perimetar zapečaćen je dvodijelnom strukturom od silikona tako da test opterećenja pod pritiskom može početi sljedećeg dana.
Test je izveden pomoću udarne cijevi u laboratoriji za istraživanje eksploziva na Univerzitetu Kentucky.Cijev za apsorpciju udara sastoji se od ojačanog čeličnog tijela, u koje se mogu ugraditi jedinice do 3,7mx 3,7m na čelo.
Udarna cijev se pokreće postavljanjem eksploziva duž dužine cijevi eksplozije kako bi se simulirale pozitivne i negativne faze događaja eksplozije [12] [13].Stavite cijeli sklop staklenog i čeličnog okvira u cijev koja apsorbira udarce radi testiranja, kao što je prikazano na slici 4.
Unutar udarne cijevi su ugrađena četiri senzora pritiska, tako da se tlak i puls mogu precizno izmjeriti.Za snimanje testa korištene su dvije digitalne video kamere i digitalna SLR kamera.
Brza kamera MREL Ranger HR smještena blizu prozora izvan udarne cijevi snimila je test pri 500 sličica u sekundi.Postavite laserski rekord od 20 kHz blizu prozora kako biste izmjerili otklon u sredini prozora.
Četiri komponente okvira testirane su ukupno devet puta.Ako staklo ne napusti otvor, ponovo testirajte komponentu pod većim pritiskom i udarom.U svakom slučaju se snimaju ciljni pritisak i podaci o impulsu i deformaciji stakla.Zatim, svaki test se takođe ocjenjuje prema AAMA 510-14 [Smjernice za dobrovoljne mjere sistema za gnojenje za smanjenje opasnosti od eksplozije].
Kao što je gore opisano, ispitana su četiri sklopa okvira sve dok staklo nije uklonjeno iz otvora otvora za eksploziju.Cilj prvog testa je dostići 69 kPa pri pulsu od 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Pod primijenjenim opterećenjem, stakleni prozor se razbio i oslobodio okvira.Sadev točkasti okovi čine da TSSA prianja na slomljeno kaljeno staklo.Kada se kaljeno staklo razbije, staklo je napustilo otvor nakon otklona od približno 100 mm (4 inča).
U uslovima sve većeg kontinuiranog opterećenja, okvir 2 je testiran 3 puta.Rezultati su pokazali da do kvara nije došlo sve dok pritisak nije dosegao 69 kPa (10 psi).Izmjereni pritisci od 44,3 kPa (6,42 psi) i 45,4 kPa (6,59 psi) neće utjecati na integritet komponente.Pod izmjerenim pritiskom od 62 kPa (9 psi), otklon stakla je uzrokovao lomljenje, ostavljajući stakleni prozor u otvoru.Svi TSSA dodaci su pričvršćeni slomljenim kaljenim staklom, isto kao na slici 7.
U uslovima sve većeg kontinuiranog opterećenja, okvir 3 je testiran dva puta.Rezultati su pokazali da do kvara nije došlo sve dok tlak nije dosegao ciljnih 69 kPa (10 psi).Izmjereni pritisak od 48,4 kPa (7,03) psi neće uticati na integritet komponente.Prikupljanje podataka nije omogućilo skretanje, ali vizuelno posmatranje iz videa pokazalo je da je otklon okvira 2, test 3 i okvir 4, test 7, bio sličan.Pod mjernim pritiskom od 64 kPa (9,28 psi), otklon stakla izmjeren na 190,5 mm (7,5″) rezultirao je lomljenjem, ostavljajući stakleni prozor u otvoru.Svi TSSA dodaci su pričvršćeni slomljenim kaljenim staklom, kao na slici 7.
S povećanjem kontinuiranog opterećenja, okvir 4 je testiran 3 puta.Rezultati su pokazali da do kvara nije došlo sve dok pritisak po drugi put nije dosegao ciljnih 10 psi.Izmjereni pritisci od 46,8 kPa (6,79) i 64,9 kPa (9,42 psi) neće utjecati na integritet komponente.U testu #8, izmjereno je da se staklo savija 100 mm (4 inča).Očekuje se da će ovo opterećenje uzrokovati lomljenje stakla, ali se mogu dobiti drugi podaci.
U testu #9, izmjereni pritisak od 65,9 kPa (9,56 psi) odbio je staklo za 190,5 mm (7,5″) i izazvao lomljenje, ostavljajući stakleni prozor u otvoru.Sva TSSA dodatna oprema pričvršćena je istim slomljenim kaljenim staklom kao na slici 7. U svim slučajevima, dodaci se mogu lako ukloniti sa čeličnog okvira bez ikakvih vidljivih oštećenja.
TSSA za svaki test ostaje nepromijenjen.Nakon testa, kada staklo ostane netaknuto, nema vizuelne promene u TSSA.Na snimku velike brzine se vidi kako se staklo lomi na sredini raspona, a zatim napušta otvor.
Iz poređenja loma stakla i bez loma na slikama 8 i 9, zanimljivo je primijetiti da se način loma stakla javlja daleko od tačke pričvršćivanja, što ukazuje da je nevezani dio stakla dostigao tačku savijanja, što brzo se približava Tačka lomljivosti stakla u odnosu na dio koji ostaje zalijepljen.
To ukazuje na to da će se tijekom ispitivanja slomljene ploče u ovim dijelovima vjerovatno pomicati pod silama smicanja.Kombinirajući ovaj princip i zapažanje da se čini da je način kvara krhkost debljine stakla na međudjelu ljepila, kako se propisano opterećenje povećava, performanse treba poboljšati povećanjem debljine stakla ili kontroliranjem otklona na drugi način.
Test 8 okvira 4 je prijatno iznenađenje u testnom postrojenju.Iako staklo nije oštećeno tako da se okvir može ponovo testirati, TSSA i okolne zaptivne trake i dalje mogu održati ovo veliko opterećenje.TSSA sistem koristi četiri nastavka od 60 mm za podupiranje stakla.Projektna opterećenja vjetrom su živa i trajna opterećenja, oba na 2,5 kPa (50 psf).Ovo je umjeren dizajn, sa idealnom arhitektonskom transparentnošću, pokazuje izuzetno velika opterećenja, a TSSA ostaje netaknut.
Ova studija je provedena kako bi se utvrdilo da li adhezijska adhezija staklenog sistema ima neke inherentne opasnosti ili nedostatke u smislu niskih zahtjeva za performanse pjeskarenja.Očigledno, jednostavan 60mm TSSA sistem dodatne opreme je instaliran blizu ivice stakla i ima performanse dok se staklo ne razbije.Kada je staklo dizajnirano da odoli lomljenju, TSSA je održiva metoda povezivanja koja može pružiti određeni stepen zaštite uz održavanje zahtjeva zgrade za transparentnošću i otvorenošću.
Prema standardu ASTM F2912-17, testirane komponente prozora dostižu H1 nivo opasnosti na nivou standarda C1.Sadev R1006 dodatak korišten u studiji nije pogođen.
Kaljeno staklo korišćeno u ovoj studiji je „slaba karika“ u sistemu.Kada se staklo razbije, TSSA i okolna zaptivna traka ne mogu zadržati veliku količinu stakla, jer mala količina staklenih fragmenata ostaje na silikonskom materijalu.
Sa stanovišta dizajna i performansi, TSSA sistem lepka je dokazano da pruža visok nivo zaštite u eksplozivnim komponentama fasade na početnom nivou indikatora eksplozivnih performansi, što je široko prihvaćeno u industriji.Ispitana fasada pokazuje da kada je opasnost od eksplozije između 41,4 kPa (6 psi) i 69 kPa (10 psi), performanse na nivou opasnosti su značajno različite.
Međutim, važno je da se razlika u klasifikaciji opasnosti ne može pripisati kvaru ljepila na što ukazuje način kohezivnog kvara ljepila i fragmenata stakla između pragova opasnosti.Prema zapažanjima, veličina stakla je prikladno prilagođena kako bi se minimizirala deformacija kako bi se spriječila krhkost zbog povećanog odziva na smicanje na granici savijanja i pričvršćivanja, što se čini ključnim faktorom u performansama.
Budući dizajni bi mogli da smanje nivo opasnosti pod većim opterećenjima povećanjem debljine stakla, fiksiranjem položaja tačke u odnosu na ivicu i povećanjem kontaktnog prečnika lepka.
[1] ASTM F2912-17 Standardna specifikacija staklenih vlakana, staklo i stakleni sistemi podložni opterećenjima na velikim visinama, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ i Peterson, CO, Jr., “Strukturalno zaptivačno staklo, tehnologija zaptivača za staklene sisteme”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, str.67-99 str.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, i Gladstone, M., “Seizmičke performanse strukturalnog silikatnog stakla”, zaptivanje zgrada, zaptivači, staklo i vodootporna tehnologija, svezak 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, urednik, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, str. 46-59.[4] Carbary, LD, “Pregled izdržljivosti i performansi silikonskih strukturalnih staklenih prozorskih sistema”, Dan performansi stakla, Tampere, Finska, jun 2007., Zbornik radova, stranice 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, i Takish, MS, “Performanse silikonskih strukturnih ljepila”, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Univerzitet u Parizu, Američko društvo za ispitivanje i materijale, Philadelphia, 1989. godine, str. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. i Carbary L. D, “Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminarna procjena mehaničke svojstva i izdržljivost čelika”, Četvrti međunarodni simpozijum o trajnosti “Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, objavljen online, avgust 2011., svezak 8, broj 10 (11. novembar 2011. mjesec), JAI 104084, dostupan na sljedećem web-stranici : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Transparent structure silicone adhesive, Glass Performance Day, Tampere, Finska, jun 2011., Zbornik radova sa sastanka, strane 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “New Generation Structural Silica Glass” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf i Sigurd Sitte “Procjena zaptivača od silikonske gume u dizajnu neprobojnih prozora i zidova zavjesa pri visokim brzinama kretanja”, ASTM International Magazine, Izdanje 1. 6. Rad br. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standardna metoda ispitivanja za određivanje performansi vlačne adhezije strukturalnih zaptivača, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15, T.11. , “Napredak u staklu otpornom na eksploziju”, Dan performansi stakla, jun 2103., zapisnik sa sastanka, str. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standardna metoda ispitivanja za staklo i staklene sisteme izložene velikim opterećenjima vjetrom , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad i Braden T.Lusk.“Nova metoda za određivanje reakcije antieksplozivnih staklenih sistema na eksplozivna opterećenja.”Metrika 45.6 (2012): 1471-1479.[14] “Dobrovoljna uputstva za ublažavanje opasnosti od eksplozije vertikalnih prozorskih sistema” AAMA 510-14.