Puntfêste glêssystemen dy't oan dizze arsjitektoanyske eask foldogge binne foaral populêr yn yngongen op 'e grûn of yn iepenbiere gebieten. Resinte technologyske foarútgong hat it mooglik makke om ultrasterke lijmen te brûken om dizze grutte puimstenen oan accessoires te befestigjen sûnder dat der gatten yn it glês boarre hoege te wurden.
De typyske grûnlokaasje fergruttet de kâns dat it systeem as in beskermjende laach foar bewenners fan it gebou fungearje moat, en dizze eask giet boppe of boppe typyske wynlasteasken út. Guon testen binne dien op it puntbefestigingssysteem foar boarjen, mar net op 'e bondingmetoade.
It doel fan dit artikel is om in simulaasjetest op te nimmen mei in skokbuis mei eksplosive ladingen om in eksploazje te simulearjen om de ynfloed fan in eksplosive lading op in ferbûn transparant komponint te simulearjen. Dizze fariabelen omfetsje de eksploazjelading definieare troch ASTM F2912 [1], dy't wurdt útfierd op in tinne plaat mei in SGP-ionomeersandwich. Dit ûndersyk is de earste kear dat it de potinsjele eksplosive prestaasjes kin kwantifisearje foar grutskalige testen en arsjitektoanysk ûntwerp. Befestigje fjouwer TSSA-fittingen mei in diameter fan 60 mm (2,36 inch) oan in glêzen plaat fan 1524 x 1524 mm (60 inch x 60 inch).
De fjouwer komponinten dy't laden waarden oant 48,3 kPa (7 psi) of leger hawwe de TSSA en it glês net beskeadige of beynfloede. Fiif komponinten waarden laden ûnder druk boppe 62 kPa (9 psi), en fjouwer fan 'e fiif komponinten lieten glêsbrekken sjen, wêrtroch't it glês út 'e iepening ferskoof. Yn alle gefallen bleau TSSA oan 'e metalen fittingen fêst sitten, en waard gjin storing, adhesion of bonding fûn. Testen hat oantoand dat, yn oerienstimming mei de easken fan AAMA 510-14, it testte TSSA-ûntwerp in effektyf feiligenssysteem kin leverje ûnder in lading fan 48,3 kPa (7 psi) of leger. De hjir generearre gegevens kinne brûkt wurde om it TSSA-systeem te ûntwerpen om te foldwaan oan 'e oantsjutte lading.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) is de avansearre tapassingsekspert fan Dow Corning's hege prestaasjes silikonen. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) is in wittenskipper yn 'e hege prestaasjes bouyndustry fan Dow Corning dy't in ûndersiker is fan Dow Corning silikonen en ASTM.
De strukturele silikonbefestiging fan glêzen panielen wurdt al hast 50 jier brûkt om de estetyk en prestaasjes fan moderne gebouwen te ferbetterjen [2] [3] [4] [5]. De befestigingsmetoade kin in glêde trochgeande bûtenmuorre mei hege transparânsje meitsje. De winsk nei ferhege transparânsje yn arsjitektuer late ta de ûntwikkeling en it gebrûk fan kabelgaasmuorren en bout-stipe bûtenmuorren. Arsjitektoanysk útdaagjende lânsmerkgebouwen sille de moderne technology fan hjoed omfetsje en moatte foldwaan oan lokale bou- en feiligenskoades en noarmen.
De transparante strukturele silikonlijm (TSSA) is bestudearre, en in metoade foar it stypjen fan it glês mei boutbefestigingsdielen ynstee fan gatten te boarjen is foarsteld [6] [7]. De transparante lijmtechnology mei sterkte, hechting en duorsumens hat in searje fysike eigenskippen dy't ûntwerpers fan gerdynmuorren tastean om it ferbiningssysteem op in unike en nije manier te ûntwerpen.
Rûne, rjochthoekige en trijehoekige accessoires dy't foldogge oan estetyk en strukturele prestaasjes binne maklik te ûntwerpen. TSSA wurdt tegearre mei it laminearre glês útharde dat yn in autoklaaf ferwurke wurdt. Nei it fuortheljen fan it materiaal út 'e autoklaafsyklus kin de 100% ferifikaasjetest foltôge wurde. Dit kwaliteitsfersekeringsfoardiel is unyk foar TSSA, om't it direkte feedback kin jaan oer de strukturele yntegriteit fan 'e gearstalling.
De ynfloedresistinsje [8] en it skokabsorpsje-effekt fan konvinsjonele strukturele silikonmaterialen binne bestudearre [9]. Wolf et al. hawwe gegevens levere dy't generearre binne troch de Universiteit fan Stuttgart. Dizze gegevens litte sjen dat, yn ferliking mei de quasi-statyske spanningssnelheid oantsjutte yn ASTM C1135, de treksterkte fan it strukturele silikonmateriaal in úteinlike spanningssnelheid fan 5 m/s (197 inch/s) hat. Sterkte en ferlinging nimme ta. Jout de relaasje oan tusken spanning en fysike eigenskippen.
Omdat TSSA in tige elastysk materiaal is mei in hegere modulus en sterkte as strukturele silikon, wurdt ferwachte dat it deselde algemiene prestaasjes sil folgje. Hoewol laboratoariumtests mei hege spanningsraten net útfierd binne, kin ferwachte wurde dat de hege spanningsraten yn 'e eksploazje gjin ynfloed hawwe op 'e sterkte.
It boutglês is hifke, foldocht oan de noarmen foar eksploazjebeperking [11], en waard tentoansteld op 'e Glass Performance Day fan 2013. De fisuele resultaten litte dúdlik de foardielen sjen fan it meganysk befestigjen fan it glês nei't it glês brutsen is. Foar systemen mei suvere lijmbefestiging sil dit in útdaging wêze.
It frame is makke fan Amerikaanske standert stielen kanaal mei ôfmjittings fan 151 mm djipte x 48,8 mm breedte x 5,08 mm webdikte (6” x 1,92” x 0,20”), meastentiids C 6” x 8,2# slot neamd. De C-kanalen binne oaninoar laske oan 'e hoeken, en in trijehoekige seksje fan 9 mm (0,375 inch) dik is oan 'e hoeken laske, werom set fan it oerflak fan it frame. In gat fan 18 mm (0,71″) waard yn 'e plaat boarre, sadat in bout mei in diameter fan 14 mm (0,55″) der maklik yn ynfoege wurde kin.
TSSA metalen fittings mei in diameter fan 60 mm (2,36 inch) binne 50 mm (2 inch) fan elke hoeke. Tapasse fjouwer fittings op elk stik glês om alles symmetrysk te meitsjen. It unike skaaimerk fan TSSA is dat it tichtby de râne fan it glês pleatst wurde kin. Boaraccessoires foar meganyske befestiging yn glês hawwe spesifike ôfmjittings begjinnend fan 'e râne, dy't yn it ûntwerp opnommen wurde moatte en moatte boarre wurde foar it temperen.
De grutte tichtby de râne ferbetteret de transparânsje fan it ôfmakke systeem, en ferminderet tagelyk de adhesion fan 'e stjerferbining fanwegen it legere koppel op 'e typyske stjerferbining. It glês dat foar dit projekt selektearre is, bestiet út twa 6 mm (1/4″) getemperde transparante 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lagen laminearre mei Sentry Glass Plus (SGP) ionomer tuskenfilm 1,52 mm (0,060) “).
In TSSA-skiif fan 1 mm (0,040 inch) dik wurdt oanbrocht op in primearre roestfrij stielen fitting mei in diameter fan 60 mm (2,36 inch). De primer is ûntworpen om de duorsumens fan hechting oan roestfrij stiel te ferbetterjen en is in mingsel fan silaan en titanaat yn in oplosmiddel. De metalen skiif wurdt ien minút lang tsjin it glês drukt mei in mjitten krêft fan 0,7 MPa (100 psi) om wietmeitsjen en kontakt te garandearjen. Plak de ûnderdielen yn in autoklaaf dy't 11,9 bar (175 psi) en 133 °C (272 °F) berikt, sadat de TSSA de wektiid fan 30 minuten kin berikke dy't nedich is foar it útharden en ferbinen yn 'e autoklaaf.
Nei't de autoklaaf foltôge en ôfkuolle is, ynspektearje elke TSSA-fitting en draai it dan oan oant 55 Nm (40,6 foet pûn) om in standert lading fan 1,3 MPa (190 psi) te sjen litten. Accessoires foar TSSA wurde levere troch Sadev en wurde identifisearre as R1006 TSSA-accessoires.
Set it haadlichem fan it accessoire yninoar op 'e úthardingsskiif op it glês en lit it yn it stielen frame sakje. Pas de moeren op 'e bouten oan en befestigje se sadat it eksterne glês gelyk is mei de bûtenkant fan it stielen frame. De 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) ferbining om 'e glêsperimeter hinne wurdt ôfsletten mei in twadielige struktuer fan silikon, sadat de drukbelastingstest de oare deis begjinne kin.
De test waard útfierd mei in skokdempende buis by it Explosives Research Laboratory oan 'e Universiteit fan Kentucky. De skokdempende buis bestiet út in fersterke stielen lichem, wêrmei't ienheden oant 3,7m x 3,7m op 'e foarkant kinne wurde ynstalleare.
De ynslachbuis wurdt oandreaun troch eksplosiven lâns de lingte fan 'e eksploazjebuis te pleatsen om de positive en negative fazen fan 'e eksploazjegebeurtenis te simulearjen [12] [13]. Set de hiele glês- en stielen frame-assemblage yn 'e skokabsorberende buis foar testen, lykas te sjen is yn figuer 4.
Fjouwer druksensors binne yn 'e skokbuis ynstalleare, sadat de druk en pols sekuer mjitten wurde kinne. Twa digitale fideokamera's en in digitale SLR-kamera waarden brûkt om de test op te nimmen.
De MREL Ranger HR hege-snelheidskamera dy't tichtby it finster bûten de skokbuis pleatst wie, fong de test mei 500 frames per sekonde. Plak in 20 kHz ôfbûgingslaserrekord tichtby it finster om de ôfbûging yn it sintrum fan it finster te mjitten.
De fjouwer ramtkomponinten waarden yn totaal njoggen kear test. As it glês de iepening net ferlit, test it komponint dan opnij ûnder hegere druk en ynfloed. Yn elk gefal wurde doeldruk en ympuls- en glêsdeformaasjegegevens registrearre. Dêrnei wurdt elke test ek beoardiele neffens AAMA 510-14 [Frjemde Rjochtlinen foar Eksploazjegefarbeperking fan it Festestraasjesysteem].
Lykas hjirboppe beskreaun, waarden fjouwer frame-assemblages test oant it glês út 'e iepening fan' e eksploazjepoarte helle waard. It doel fan 'e earste test is om 69 kPa te berikken by in puls fan 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms). Under de tapaste lading fersplintere it glêsfinster en kaam it los fan it frame. Sadev-puntfittingen soargje derfoar dat TSSA hechtet oan brutsen gehard glês. Doe't it ferhurde glês fersplintere, ferliet it glês de iepening nei in ôfbûging fan sawat 100 mm (4 inch).
Under tanimmende trochgeande lading waard frame 2 3 kear test. De resultaten lieten sjen dat it falen pas foarkaam doe't de druk 69 kPa (10 psi) berikte. De mjitten druk fan 44,3 kPa (6,42 psi) en 45,4 kPa (6,59 psi) sil de yntegriteit fan it ûnderdiel net beynfloedzje. Under de mjitten druk fan 62 kPa (9 psi) feroarsake de ôfbuiging fan it glês brekking, wêrtroch't it glêsfinster yn 'e iepening bleau. Alle TSSA-accessoires binne befestige mei brutsen gehard glês, itselde as yn figuer 7.
Under tanimmende trochgeande lading waard frame 3 twa kear hifke. De resultaten lieten sjen dat it falen pas foarkaam doe't de druk it doel fan 69 kPa (10 psi) berikte. De mjitten druk fan 48,4 kPa (7,03) psi sil de yntegriteit fan it ûnderdiel net beynfloedzje. Gegevensferzameling koe gjin ôfbûging mooglik meitsje, mar fisuele observaasje fan 'e fideo liet sjen dat de ôfbûging fan frame 2 test 3 en frame 4 test 7 fergelykber wiene. Under de mjitten druk fan 64 kPa (9,28 psi) resultearre de ôfbûging fan it glês mjitten op 190,5 mm (7,5″) yn brekking, wêrtroch't it glêsfinster yn 'e iepening bleau. Alle TSSA-accessoires binne befestige mei brutsen gehard glês, itselde as yn figuer 7.
Mei tanimmende trochgeande lading waard frame 4 3 kear test. De resultaten lieten sjen dat it falen pas foarkaam doe't de druk foar de twadde kear de doeldruk fan 10 psi berikte. De mjitten druk fan 46,8 kPa (6,79) en 64,9 kPa (9,42 psi) sil de yntegriteit fan it ûnderdiel net beynfloedzje. Yn test #8 waard mjitten dat it glês 100 mm (4 inch) bûgde. Der wurdt ferwachte dat dizze lading it glês brekt, mar oare gegevenspunten kinne ek wurde krigen.
Yn test #9 hat de mjitten druk fan 65,9 kPa (9,56 psi) it glês 190,5 mm (7,5″) ôfbûgd en feroarsake brekking, wêrtroch't it glêzen finster yn 'e iepening bleau. Alle TSSA-accessoires binne befestige mei itselde brutsen geharde glês as yn figuer 7. Yn alle gefallen kinne de accessoires maklik fan it stielen frame fuorthelle wurde sûnder dúdlike skea.
De TSSA foar elke test bliuwt net feroare. Nei de test, as it glês yntakt bliuwt, is der gjin fisuele feroaring yn TSSA. De hege-snelheidsfideo lit sjen dat it glês brekt yn it midden fan 'e spanwiidte en dan de iepening ferlit.
Ut 'e fergeliking fan glêsfalen en gjin falen yn figuer 8 en figuer 9, is it nijsgjirrich om te notearjen dat de glêsbrekmodus fier fan it befestigingspunt foarkomt, wat oanjout dat it net-bondele diel fan it glês it bûgingspunt berikt hat, dat rap tichterby komt. De brosse rekgrens fan glês is relatyf oan it diel dat ferbûn bliuwt.
Dit jout oan dat tidens de test de brutsen platen yn dizze ûnderdielen wierskynlik sille bewege ûnder skuorkrêften. Troch dit prinsipe te kombinearjen en de observaasje dat de falingsmodus de ferbrosking fan 'e glêsdikte by de lijmynterface liket te wêzen, as de foarskreaune lading tanimt, moatte de prestaasjes ferbettere wurde troch de glêsdikte te fergrutsjen of de ôfbûging op oare wizen te kontrolearjen.
Test 8 fan Frame 4 is in noflike ferrassing yn 'e testfasiliteit. Hoewol it glês net skansearre is, sadat it frame opnij test wurde kin, kinne de TSSA en omlizzende ôfslutingsstripen dizze grutte lading noch altyd ferneare. It TSSA-systeem brûkt fjouwer 60 mm befestigingen om it glês te stypjen. De ûntwerpwynbelastingen binne live en permaninte lesten, beide op 2,5 kPa (50 psf). Dit is in matich ûntwerp, mei ideale arsjitektoanyske transparânsje, toant ekstreem hege lesten, en TSSA bliuwt yntakt.
Dizze stúdzje waard útfierd om te bepalen oft de lijm fan it glêssysteem guon ynherinte gefaren of mankeminten hat yn termen fan lege easken foar sânstralenprestaasjes. Fansels wurdt in ienfâldich 60 mm TSSA-accessoiresysteem ynstalleare tichtby de râne fan it glês en hat de prestaasjes oant it glês brekt. As it glês ûntworpen is om brekking te wjerstean, is TSSA in libbensfetbere ferbiningsmetoade dy't in bepaalde mjitte fan beskerming kin biede, wylst de easken fan it gebou foar transparânsje en iepenheid hanthavene wurde.
Neffens de ASTM F2912-17 standert berikke de testte finsterkomponinten it H1-gefaarnivo op it C1-standertnivo. It Sadev R1006-accessoire dat yn 'e stúdzje brûkt is, wurdt net beynfloede.
It geharde glês dat yn dizze stúdzje brûkt wurdt, is de "swakke skeakel" yn it systeem. As it glês ienris brutsen is, kinne TSSA en de omlizzende ôfslutingsstrip gjin grutte hoemannichte glês fêsthâlde, om't in lytse hoemannichte glêsfragminen op it silikonmateriaal oerbliuwe.
Fanút in ûntwerp- en prestaasjesperspektyf is bewiisd dat it TSSA-lijmsysteem in heech nivo fan beskerming biedt yn gevelkomponinten fan eksplosive kwaliteit op it earste nivo fan eksplosive prestaasje-yndikatoaren, wat breed akseptearre is troch de yndustry. De testte gevel lit sjen dat as it eksploazjegefaar tusken 41,4 kPa (6 psi) en 69 kPa (10 psi) leit, de prestaasjes op it gefaarnivo signifikant oars binne.
It is lykwols wichtich dat it ferskil yn gefaarklassifikaasje net taskreaun wurde kin oan lijmfalen lykas oanjûn troch de kohesive falingsmodus fan lijm en glêsfragminen tusken de gefaarsdrompels. Neffens waarnimmings wurdt de grutte fan it glês passend oanpast om ôfbûging te minimalisearjen om brosheid te foarkommen fanwegen ferhege skuorreaksje op it ynterface fan bûging en befestiging, wat in wichtige faktor liket te wêzen yn prestaasjes.
Takomstige ûntwerpen kinne it gefaarnivo ûnder hegere lesten miskien ferminderje troch de dikte fan it glês te fergrutsjen, de posysje fan it punt relatyf oan 'e râne te fêstigjen, en de kontaktdiameter fan 'e lijm te fergrutsjen.
[1] ASTM F2912-17 Standert glêsfezelspesifikaasje, glês en glêssystemen ûnderwurpen oan hege hichtebelastingen, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ en Peterson, CO, Jr., "Struktureel segelglês, segeltechnology foar glêssystemen", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p. 67-99 siden. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, en Gladstone, M., "Seismyske prestaasjes fan struktureel silikaglês", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, diel 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redakteur, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, pp. 46-59. [4] Carbary, LD, “Oersjoch fan duorsumens en prestaasjes fan silikonstrukturele glêsfinstersystemen”, Glass Performance Day, Tampere Finlân, juny 2007, Konferinsjeprosedueres, siden 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, en Takish, MS, "Prestaasjes fan silikonstrukturele lijmen", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Universiteit fan Parys, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Jierren, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. en Carbary L. D, "Transparante strukturele silikonlijm foar it befestigjen fan glêsdispensing (TSSA) Foarriedige beoardieling fan 'e meganyske eigenskippen en duorsumens fan it stiel", The Fourth International Durability Symposium "Construction Sealants and Adhesives", ASTM International Magazine, online publisearre, augustus 2011, Folume 8, Útjefte 10 (11 novimber 2011 Moanne), JAI 104084, beskikber fan 'e folgjende webside: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Silikonlijm mei transparante struktuer, Glass Performance Day, Tampere, Finlân, juny 2011, Proceedings of the meeting, siden 650-653. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “Nije generaasje struktureel silikaglês” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf, en Sigurd Sitte “Beoardieling fan silikonrubber-sealants yn it ûntwerp fan kûgelfrije finsters en gerdynmuorren mei hege bewegende snelheden”, ASTM International Magazine, útjefte 1. 6. Papier nr. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Standert testmetoade foar it bepalen fan 'e trekadhesieprestaasjes fan strukturele sealants, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., “Foarútgong yn "Eksplosjebestindich boutfêst glês", Glass Performance Day, juny 2103, gearkomstenotulen, pp. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standert testmetoade foar glês en glêssystemen ûnderwurpen oan hege wynbelastingen, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad en Braden T. Lusk. "In nije metoade foar it bepalen fan 'e reaksje fan anty-eksplosive glêssystemen op eksplosive lesten." Metric 45.6 (2012): 1471-1479. [14] "Frijwillige rjochtlinen foar it ferminderjen fan it eksploazjegefaar fan fertikale finstersystemen" AAMA 510-14.