I sistemi di vetru fissi à puntu chì rispondenu à questu requisitu architettonicu sò particularmente populari in l'entrate di terra o in e zone publiche. I recenti progressi tecnologichi anu permessu l'usu di adesivi ultra-resistenti per attaccà queste grandi pomici à l'accessori senza a necessità di perforà fori in u vetru.
A situazione tipica di u terrenu aumenta a probabilità chì u sistema debba agisce cum'è un stratu protettivu per l'occupanti di l'edifiziu, è questu requisitu supera o supera i requisiti tipici di carica di u ventu. Certi testi sò stati fatti nantu à u sistema di fissazione puntuale per a perforazione, ma micca nantu à u metudu di incollaggio.
U scopu di questu articulu hè di registrà una prova di simulazione utilizendu un tubu d'urto cù cariche esplosive per simulà una splusione per simulà l'impattu di una carica esplosiva nantu à un cumpunente trasparente ligatu. Queste variabili includenu a carica d'esplosione definita da ASTM F2912 [1], chì hè realizata nantu à una piastra fina cù un sandwich di ionomeru SGP. Questa ricerca hè a prima volta chì pò quantificà e prestazioni esplosive potenziali per test à grande scala è cuncepimentu architettonicu. Attaccate quattru raccordi TSSA cù un diametru di 60 mm (2,36 pollici) à una piastra di vetru chì misura 1524 x 1524 mm (60 pollici x 60 pollici).
I quattru cumpunenti carchi à 48,3 kPa (7 psi) o menu ùn anu micca dannighjatu nè affettatu u TSSA è u vetru. Cinque cumpunenti sò stati carchi sottu pressione sopra à 62 kPa (9 psi), è quattru di i cinque cumpunenti anu mostratu a rottura di u vetru, pruvucendu u spustamentu di u vetru da l'apertura. In tutti i casi, u TSSA hè restatu attaccatu à i raccordi metallichi, è ùn hè statu trovu alcun malfunzionamentu, adesione o ligame. I testi anu dimustratu chì, in cunfurmità cù i requisiti di AAMA 510-14, u disignu TSSA testatu pò furnisce un sistema di sicurezza efficace sottu un caricu di 48,3 kPa (7 psi) o menu. I dati generati quì ponu esse aduprati per ingegnerizà u sistema TSSA per risponde à u caricu specificatu.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) hè l'espertu in applicazione avanzata di i siliconi d'alta prestazione di Dow Corning. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) hè un scientistu di l'industria di a custruzzione d'alta prestazione di Dow Corning chì hè un ricercatore di siliconi è ASTM di Dow Corning.
L'attaccamentu strutturale in silicone di i pannelli di vetru hè statu utilizatu per quasi 50 anni per migliurà l'estetica è e prestazioni di l'edificii muderni [2] [3] [4] [5]. U metudu di fissazione pò fà u muru esternu cuntinuu lisciu cù alta trasparenza. U desideriu di una maggiore trasparenza in l'architettura hà purtatu à u sviluppu è l'usu di muri in rete metallica è muri esterni supportati da bulloni. L'edificii emblematici architettonicamente sfidanti includeranu a tecnulugia muderna d'oghje è devenu rispettà i codici è i standard di custruzzione è di sicurezza lucali.
L'adesivu di silicone strutturale trasparente (TSSA) hè statu studiatu, è hè statu prupostu un metudu per sustene u vetru cù pezzi di fissaggio à bulloni invece di perforà fori [6] [7]. A tecnulugia di a colla trasparente cù forza, adesione è durabilità hà una seria di proprietà fisiche chì permettenu à i cuncettori di facciate continue di cuncepisce u sistema di cunnessione in un modu unicu è novu.
L'accessori tondi, rettangulari è triangulari chì rispondenu à l'estetica è à e prestazioni strutturali sò faciuli da cuncepisce. U TSSA hè polimerizatu inseme cù u vetru laminatu chì hè trasfurmatu in autoclave. Dopu avè cacciatu u materiale da u ciclu di l'autoclave, si pò fà a prova di verificazione à 100%. Stu vantaghju di garanzia di qualità hè unicu per u TSSA perchè pò furnisce un feedback immediatu nantu à l'integrità strutturale di l'assemblea.
A resistenza à l'impattu [8] è l'effettu di assorbimentu di scossa di i materiali siliconici strutturali cunvenziunali sò stati studiati [9]. Wolf et al. anu furnitu dati generati da l'Università di Stuttgart. Quessi dati mostranu chì, paragunatu à a velocità di deformazione quasi statica specificata in ASTM C1135, a resistenza à a trazione di u materiale siliconico strutturale hè à una velocità di deformazione finale di 5 m/s (197 in/s). Aumentu di a forza è di l'allungamentu. Indica a relazione trà a deformazione è e proprietà fisiche.
Siccomu u TSSA hè un materiale assai elasticu cù un modulu è una resistenza più elevati cà u silicone strutturale, si prevede chì seguiterà e stesse prestazioni generali. Ancu s'è ùn sò state realizate prove di laburatoriu cù tassi di deformazione elevati, si pò aspittà chì l'alta velocità di deformazione in l'esplosione ùn affetterà micca a resistenza.
U vetru bullunatu hè statu testatu, rispetta i standard di mitigazione di l'esplosioni [11], è hè statu espostu à u Glass Performance Day 2013. I risultati visuali mostranu chjaramente i vantaghji di a riparazione meccanica di u vetru dopu chì u vetru hè rottu. Per i sistemi cù attaccamentu adesivo puru, questu serà una sfida.
U quadru hè fattu di canali d'acciaiu standard americanu cù dimensioni di 151 mm di prufundità x 48,8 mm di larghezza x 5,08 mm di spessore di l'anima (6 "x 1,92" x 0,20 "), di solitu chjamati slot C 6 "x 8,2 #. I canali C sò saldati inseme à l'anguli, è una sezione triangolare di 9 mm (0,375 pollici) di spessore hè saldata à l'anguli, arretrata da a superficia di u quadru. Un foru di 18 mm (0,71 ") hè statu praticatu in a piastra in modu chì un bullone cù un diametru di 14 mm (0,55") pò esse facilmente inseritu in questu.
I raccordi metallichi TSSA cù un diametru di 60 mm (2,36 pollici) sò à 50 mm (2 pollici) da ogni angulu. Applicate quattru raccordi à ogni pezzu di vetru per fà tuttu simmetricu. A caratteristica unica di TSSA hè chì pò esse piazzatu vicinu à u bordu di u vetru. L'accessori di perforazione per u fissaggio meccanicu in u vetru anu dimensioni specifiche à partesi da u bordu, chì devenu esse incorporate in u disignu è devenu esse perforate prima di a tempera.
A dimensione vicina à u bordu migliora a trasparenza di u sistema finitu, è à u listessu tempu riduce l'adesione di a giunzione à stella per via di a coppia più bassa nantu à a tipica giunzione à stella. U vetru sceltu per questu prughjettu hè dui strati trasparenti temperati di 6 mm (1/4″) di 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) laminati cù una pellicola intermedia di ionomeru Sentry Glass Plus (SGP) di 1,52 mm (0,060)”).
Un discu TSSA di 1 mm (0,040 pollici) di spessore hè applicatu à un raccordu in acciaio inox primerizatu di 60 mm (2,36 pollici) di diametru. U primer hè cuncipitu per migliurà a durabilità di l'adesione à l'acciaio inox è hè una mistura di silano è titanato in un solvente. U discu metallicu hè pressatu contr'à u vetru cù una forza misurata di 0,7 MPa (100 psi) per un minutu per furnisce bagnatura è cuntattu. Pone i cumpunenti in un'autoclave chì ghjunghje à 11,9 Bar (175 psi) è 133 C° (272°F) in modu chì u TSSA possi ghjunghje à u tempu di immersione di 30 minuti necessariu per a polimerizazione è l'incollaggio in l'autoclave.
Dopu chì l'autoclave hè cumpletata è raffreddata, ispezionate ogni raccordu TSSA è poi stringhjitelu à 55 Nm (40,6 foot pounds) per mustrà un caricu standard di 1,3 MPa (190 psi). L'accessori per TSSA sò furniti da Sadev è sò identificati cum'è accessori TSSA R1006.
Assemblate u corpu principale di l'accessoriu à u discu di polimerizazione nantu à u vetru è calatelu in u quadru d'acciaiu. Ajustate è fissate i dadi nantu à i bulloni in modu chì u vetru esternu sia à livellu cù l'esternu di u quadru d'acciaiu. A giuntura di 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) chì circunda u perimetru di u vetru hè sigillata cù una struttura in duie parti di silicone in modu chì a prova di carica di pressione possi cumincià u ghjornu dopu.
A prova hè stata realizata cù un tubu d'assorbimentu di scossa à u Laboratoriu di Ricerca di Esplosivi di l'Università di Kentucky. U tubu d'assorbimentu di scossa hè cumpostu da un corpu d'acciaiu rinforzatu, chì pò installà unità finu à 3,7 m x 3,7 m nantu à a faccia.
U tubu d'impattu hè guidatu piazzendu esplosivi longu à a lunghezza di u tubu d'esplosione per simulà e fasi pusitivi è negativi di l'eventu d'esplosione [12] [13]. Mette tuttu l'assemblea di u quadru di vetru è acciaio in u tubu ammortizzante per a prova, cum'è mostratu in a Figura 4.
Quattru sensori di pressione sò stallati in u tubu di scossa, affinchì a pressione è u pulsu possinu esse misurati cù precisione. Dui videocamere digitali è una camera SLR digitale sò state aduprate per registrà a prova.
A camera à alta velocità MREL Ranger HR situata vicinu à a finestra fora di u tubu d'urto hà catturatu a prova à 500 fotogrammi per seconda. Stabilisce un record laser di deflessione di 20 kHz vicinu à a finestra per misurà a deflessione à u centru di a finestra.
I quattru cumpunenti di a struttura sò stati testati nove volte in tutale. Sè u vetru ùn esce micca da l'apertura, pruvate di novu u cumpunente sottu pressione è impattu più alti. In ogni casu, i dati di pressione è impulsi di destinazione è di deformazione di u vetru sò registrati. Dopu, ogni prova hè ancu valutata secondu AAMA 510-14 [Linee Guida Voluntarie di u Sistema di Festestrazione per a Mitigazione di u Risicu d'Esplosione].
Cum'è discrittu sopra, quattru assemblaggi di telaio sò stati testati finu à chì u vetru sia statu cacciatu da l'apertura di u portu di scoppiu. L'obiettivu di a prima prova hè di ghjunghje à 69 kPa à un impulsu di 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec). Sottu à u caricu applicatu, a finestra di vetru s'hè rotta è s'hè liberata da u quadru. I raccordi à puntu Sadev facenu chì u TSSA aderisce à u vetru temperatu rottu. Quandu u vetru temperatu s'hè rotta, u vetru hè surtitu da l'apertura dopu una deflessione di circa 100 mm (4 pollici).
Sottu à cundizione di carica cuntinua crescente, u quadru 2 hè statu pruvatu 3 volte. I risultati anu dimustratu chì u guastu ùn hè accadutu finu à chì a pressione hà righjuntu 69 kPa (10 psi). E pressioni misurate di 44,3 kPa (6,42 psi) è 45,4 kPa (6,59 psi) ùn anu micca effettu nant'à l'integrità di u cumpunente. Sottu à a pressione misurata di 62 kPa (9 psi), a deflessione di u vetru hà causatu a rottura, lascendu a finestra di vetru in l'apertura. Tutti l'accessori TSSA sò attaccati cù vetru temperatu rottu, cum'è in a Figura 7.
Sottu à cundizione di carica cuntinua crescente, u quadru 3 hè statu pruvatu duie volte. I risultati anu dimustratu chì u fallimentu ùn hè accadutu finu à chì a pressione ùn hà righjuntu u scopu di 69 kPa (10 psi). A pressione misurata di 48,4 kPa (7,03) psi ùn hà micca effettu nant'à l'integrità di u cumpunente. A raccolta di dati ùn hà micca permessu a deflessione, ma l'osservazione visuale da u video hà dimustratu chì a deflessione di u quadru 2 test 3 è di u quadru 4 test 7 era simile. Sottu à a pressione di misurazione di 64 kPa (9,28 psi), a deflessione di u vetru misurata à 190,5 mm (7,5″) hà risultatu in a rottura, lascendu a finestra di vetru in l'apertura. Tutti l'accessori TSSA sò attaccati cù vetru temperatu rottu, cum'è a Figura 7.
Cù una carica cuntinua crescente, u quadru 4 hè statu testatu 3 volte. I risultati anu dimustratu chì u guastu ùn hè accadutu finu à chì a pressione ùn hà righjuntu l'ubbiettivu di 10 psi per a seconda volta. E pressioni misurate di 46,8 kPa (6,79) è 64,9 kPa (9,42 psi) ùn anu micca effettu nant'à l'integrità di u cumpunente. In a prova #8, u vetru hè statu misuratu per piegassi di 100 mm (4 pollici). Si prevede chì sta carica pruvucarà a rottura di u vetru, ma si ponu ottene altri punti di dati.
In a prova #9, a pressione misurata di 65,9 kPa (9,56 psi) hà deviatu u vetru di 190,5 mm (7,5″) è hà causatu a rottura, lascendu a finestra di vetru in l'apertura. Tutti l'accessori TSSA sò attaccati cù u listessu vetru temperatu rottu cum'è in a Figura 7. In tutti i casi, l'accessori ponu esse facilmente rimossi da u quadru d'acciaiu senza alcun dannu evidente.
A TSSA per ogni prova ferma invariata. Dopu à a prova, quandu u vetru ferma intattu, ùn ci hè micca cambiamentu visuale in a TSSA. U video à alta velocità mostra u vetru chì si rompe à mità di a campata è dopu esce da l'apertura.
Da a paragone di a fallimentu di u vetru è di l'assenza di fallimentu in a Figura 8 è a Figura 9, hè interessante nutà chì u modu di frattura di u vetru si faci luntanu da u puntu d'attaccamentu, ciò chì indica chì a parte micca ligata di u vetru hà righjuntu u puntu di piegatura, chì s'avvicina rapidamente. U puntu di cedimentu fragile di u vetru hè relativu à a parte chì ferma ligata.
Questu indica chì durante a prova, e piastre rotte in queste parti sò prubabili di spustassi sottu à forze di taglio. Cumbinendu stu principiu è l'osservazione chì u modu di fallimentu pare esse a fragilizazione di u spessore di u vetru à l'interfaccia adesiva, à misura chì u caricu prescrittu aumenta, a prestazione deve esse migliurata aumentendu u spessore di u vetru o cuntrullendu a deflessione per altri mezi.
A prova 8 di u quadru 4 hè una surpresa piacevule in u centru di prova. Ancu s'è u vetru ùn hè micca dannighjatu, cusì u quadru pò esse pruvatu di novu, u TSSA è e strisce di sigillatura circundanti ponu ancu mantene sta grande carica. U sistema TSSA usa quattru attacchi di 60 mm per sustene u vetru. I carichi di u ventu di cuncepimentu sò carichi vivi è permanenti, tramindui à 2,5 kPa (50 psf). Questu hè un cuncepimentu muderatu, cù una trasparenza architettonica ideale, presenta carichi estremamente elevati, è u TSSA ferma intattu.
Stu studiu hè statu realizatu per determinà s'ellu l'adesione adesiva di u sistema di vetru hà qualchì periculu o difettu inerente in termini di esigenze di bassu livellu per e prestazioni di sabbiatura. Ovviamente, un semplice sistema d'accessori TSSA di 60 mm hè installatu vicinu à u bordu di u vetru è hà e prestazioni finu à chì u vetru si rompe. Quandu u vetru hè cuncipitu per resiste à a rottura, u TSSA hè un metudu di cunnessione viabile chì pò furnisce un certu gradu di prutezzione mantenendu i requisiti di l'edifiziu per a trasparenza è l'apertura.
Sicondu a norma ASTM F2912-17, i cumpunenti di e finestre testati righjunghjenu u livellu di periculu H1 à u livellu di a norma C1. L'accessoriu Sadev R1006 utilizatu in u studiu ùn hè micca affettatu.
U vetru temperatu utilizatu in questu studiu hè u "ligame debule" di u sistema. Una volta chì u vetru hè rottu, u TSSA è a striscia di sigillatura circundante ùn ponu micca mantene una grande quantità di vetru, perchè una piccula quantità di frammenti di vetru ferma nantu à u materiale di silicone.
Da un puntu di vista di cuncepimentu è di prestazione, u sistema adesivo TSSA hà dimustratu di furnisce un altu livellu di prutezzione in i cumpunenti di facciata di gradu esplosivu à u livellu iniziale di l'indicatori di prestazione esplosiva, ciò chì hè statu largamente accettatu da l'industria. A facciata testata mostra chì quandu u periculu di splusione hè trà 41,4 kPa (6 psi) è 69 kPa (10 psi), a prestazione à u livellu di periculu hè significativamente diversa.
Tuttavia, hè impurtante chì a diffarenza in a classificazione di periculu ùn sia micca attribuibile à a rottura di l'adesivu cum'è indicatu da u modu di rottura coesiva di l'adesivu è di i frammenti di vetru trà i limiti di periculu. Sicondu l'osservazioni, a dimensione di u vetru hè adattata in modu adattatu per minimizà a deflessione per impedisce a fragilità per via di una risposta di taglio aumentata à l'interfaccia di piegatura è attaccamentu, chì pare esse un fattore chjave in e prestazioni.
I disinni futuri puderanu esse capace di riduce u livellu di periculu sottu à carichi più elevati aumentendu u spessore di u vetru, fissendu a pusizione di u puntu in relazione à u bordu è aumentendu u diametru di cuntattu di l'adesivu.
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