Sistem kaca titik tetap yang memenuhi persyaratan arsitektur ini sangat populer di pintu masuk bawah tanah atau area publik. Kemajuan teknologi terkini telah memungkinkan penggunaan perekat berkekuatan sangat tinggi untuk merekatkan batu apung besar ini ke aksesori tanpa perlu melubangi kaca.
Lokasi tanah yang umum meningkatkan kemungkinan sistem harus bertindak sebagai lapisan pelindung bagi penghuni bangunan, dan persyaratan ini melebihi atau melampaui persyaratan beban angin yang umum. Beberapa pengujian telah dilakukan pada sistem pemasangan titik untuk pengeboran, tetapi belum pada metode pengikatannya.
Tujuan artikel ini adalah untuk merekam uji simulasi menggunakan tabung kejut dengan muatan peledak untuk mensimulasikan ledakan guna mensimulasikan dampak beban peledak pada komponen transparan yang terikat. Variabel-variabel ini mencakup beban ledakan yang ditetapkan oleh ASTM F2912 [1], yang dilakukan pada pelat tipis dengan sandwich ionomer SGP. Penelitian ini merupakan yang pertama kalinya dapat mengkuantifikasi potensi kinerja peledak untuk pengujian skala besar dan desain arsitektur. Pasang empat fitting TSSA dengan diameter 60 mm (2,36 inci) ke pelat kaca berukuran 1524 x 1524 mm (60 inci x 60 inci).
Keempat komponen yang diberi beban hingga 48,3 kPa (7 psi) atau lebih rendah tidak merusak atau memengaruhi TSSA dan kaca. Lima komponen diberi beban di bawah tekanan di atas 62 kPa (9 psi), dan empat dari lima komponen menunjukkan kerusakan kaca, yang menyebabkan kaca bergeser dari bukaan. Dalam semua kasus, TSSA tetap melekat pada sambungan logam, dan tidak ditemukan malfungsi, adhesi, atau ikatan. Pengujian telah menunjukkan bahwa, sesuai dengan persyaratan AAMA 510-14, desain TSSA yang diuji dapat menyediakan sistem keselamatan yang efektif di bawah beban 48,3 kPa (7 psi) atau lebih rendah. Data yang dihasilkan di sini dapat digunakan untuk merekayasa sistem TSSA agar memenuhi beban yang ditentukan.
Jon Kimberlain adalah pakar aplikasi canggih silikon berkinerja tinggi Dow Corning. Lawrence D. Carbary adalah ilmuwan industri konstruksi berkinerja tinggi Dow Corning yang juga merupakan peneliti silikon Dow Corning dan ASTM.
Pemasangan silikon struktural pada panel kaca telah digunakan selama hampir 50 tahun untuk meningkatkan estetika dan kinerja bangunan modern [2] [3] [4] [5]. Metode pemasangan ini dapat menghasilkan dinding eksterior yang halus dan kontinu dengan transparansi tinggi. Keinginan untuk meningkatkan transparansi dalam arsitektur mendorong pengembangan dan penggunaan dinding kasa kabel dan dinding eksterior yang ditopang baut. Bangunan landmark yang menantang secara arsitektur akan mencakup teknologi modern saat ini dan harus mematuhi kode dan standar bangunan dan keselamatan setempat.
Perekat silikon struktural transparan (TSSA) telah dipelajari, dan metode untuk mendukung kaca dengan bagian pemasangan baut alih-alih mengebor lubang telah diusulkan [6] [7]. Teknologi lem transparan dengan kekuatan, daya rekat, dan daya tahan memiliki serangkaian sifat fisik yang memungkinkan perancang dinding tirai untuk merancang sistem sambungan dengan cara yang unik dan baru.
Aksesori berbentuk bulat, persegi panjang, dan segitiga yang memenuhi estetika dan kinerja struktural mudah dirancang. TSSA dikeringkan bersama kaca laminasi yang diproses dalam autoklaf. Setelah material dikeluarkan dari siklus autoklaf, uji verifikasi 100% dapat diselesaikan. Keunggulan jaminan kualitas ini unik bagi TSSA karena dapat memberikan umpan balik langsung mengenai integritas struktural rakitan.
Ketahanan benturan [8] dan efek penyerapan guncangan dari material silikon struktural konvensional telah dipelajari [9]. Wolf dkk. menyediakan data yang dihasilkan oleh Universitas Stuttgart. Data ini menunjukkan bahwa, dibandingkan dengan laju regangan kuasi-statis yang ditentukan dalam ASTM C1135, kekuatan tarik material silikon struktural berada pada laju regangan ultimit 5 m/s (197 in/s). Kekuatan dan perpanjangan meningkat. Menunjukkan hubungan antara regangan dan sifat fisik.
Karena TSSA merupakan material yang sangat elastis dengan modulus dan kekuatan yang lebih tinggi daripada silikon struktural, kinerja umum TSSA diperkirakan akan sama. Meskipun uji laboratorium dengan laju regangan tinggi belum dilakukan, laju regangan tinggi dalam ledakan diperkirakan tidak akan memengaruhi kekuatan.
Kaca yang dibaut telah diuji, memenuhi standar mitigasi ledakan [11], dan dipamerkan di Glass Performance Day 2013. Hasil visual dengan jelas menunjukkan keuntungan dari pemasangan kaca secara mekanis setelah kaca pecah. Untuk sistem dengan perekat murni, hal ini akan menjadi tantangan.
Rangka terbuat dari baja kanal standar Amerika dengan dimensi kedalaman 151 mm x lebar 48,8 mm x tebal web 5,08 mm (6” x 1,92” x 0,20”), yang biasanya disebut slot C 6” x 8,2#. Kanal-kanal C dilas di sudut-sudutnya, dan bagian segitiga setebal 9 mm (0,375 inci) dilas di sudut-sudutnya, yang terletak agak jauh dari permukaan rangka. Sebuah lubang berdiameter 18 mm (0,71”) dibor pada pelat agar baut berdiameter 14 mm (0,55”) dapat dengan mudah dimasukkan ke dalamnya.
Sambungan logam TSSA berdiameter 60 mm (2,36 inci) berjarak 50 mm (2 inci) dari setiap sudut. Pasang empat sambungan pada setiap bagian kaca agar simetris. Fitur unik TSSA adalah dapat ditempatkan dekat dengan tepi kaca. Aksesori pengeboran untuk pemasangan mekanis pada kaca memiliki dimensi spesifik mulai dari tepi, yang harus dimasukkan ke dalam desain dan harus dibor sebelum proses tempering.
Ukuran yang mendekati tepi meningkatkan transparansi sistem yang telah selesai, dan sekaligus mengurangi daya rekat sambungan bintang karena torsi yang lebih rendah pada sambungan bintang pada umumnya. Kaca yang dipilih untuk proyek ini adalah dua lapisan kaca transparan tempered berukuran 1524mm x 1524mm (5′ x 5′) berukuran 6mm (1/4″) yang dilaminasi dengan film intermediet ionomer Sentry Glass Plus (SGP) berukuran 1,52mm (0,060″).
Cakram TSSA setebal 1 mm (0,040 inci) diaplikasikan pada fitting baja tahan karat berdiameter 60 mm (2,36 inci) yang telah diberi cat dasar. Cat dasar ini dirancang untuk meningkatkan daya rekat pada baja tahan karat dan merupakan campuran silana dan titanat dalam pelarut. Cakram logam ditekan ke kaca dengan gaya terukur 0,7 MPa (100 psi) selama satu menit untuk memberikan pembasahan dan kontak. Komponen-komponen tersebut ditempatkan dalam autoklaf yang mencapai tekanan 11,9 Bar (175 psi) dan suhu 133°C (272°F) agar TSSA dapat mencapai waktu perendaman 30 menit yang dibutuhkan untuk proses curing dan bonding di dalam autoklaf.
Setelah autoklaf selesai dan dingin, periksa setiap sambungan TSSA, lalu kencangkan dengan torsi 55 Nm (40,6 kaki-pon) untuk menunjukkan beban standar 1,3 MPa (190 psi). Aksesori untuk TSSA disediakan oleh Sadev dan diidentifikasi sebagai aksesori TSSA R1006.
Pasang rangka utama aksesori ke cakram curing pada kaca dan turunkan ke rangka baja. Setel dan kencangkan mur pada baut agar kaca luar rata dengan bagian luar rangka baja. Sambungan berukuran 13mm x 13mm (1/2″ x ½”) yang mengelilingi perimeter kaca disegel dengan struktur silikon dua bagian agar uji beban tekanan dapat dimulai keesokan harinya.
Pengujian dilakukan menggunakan tabung kejut di Laboratorium Penelitian Bahan Peledak di Universitas Kentucky. Tabung penyerap kejut ini terbuat dari rangka baja bertulang, yang dapat memasang unit hingga ukuran 3,7m x 3,7m pada permukaan.
Tabung dampak digerakkan dengan menempatkan bahan peledak di sepanjang tabung ledakan untuk mensimulasikan fase positif dan negatif dari peristiwa ledakan [12] [13]. Masukkan seluruh rakitan rangka kaca dan baja ke dalam tabung penyerap guncangan untuk pengujian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Empat sensor tekanan dipasang di dalam tabung kejut, sehingga tekanan dan denyut nadi dapat diukur secara akurat. Dua kamera video digital dan satu kamera SLR digital digunakan untuk merekam pengujian.
Kamera kecepatan tinggi MREL Ranger HR yang terletak di dekat jendela di luar tabung kejut merekam pengujian pada 500 bingkai per detik. Pasang perekam laser defleksi 20 kHz di dekat jendela untuk mengukur defleksi di bagian tengah jendela.
Keempat komponen kerangka diuji total sembilan kali. Jika kaca tidak keluar dari lubang, uji ulang komponen tersebut dengan tekanan dan benturan yang lebih tinggi. Dalam setiap kasus, data tekanan target, impuls, dan deformasi kaca dicatat. Kemudian, setiap pengujian juga dinilai berdasarkan AAMA 510-14 [Pedoman Sukarela Sistem Pengujian untuk Mitigasi Bahaya Ledakan].
Sebagaimana dijelaskan sebelumnya, empat rakitan rangka diuji hingga kaca terlepas dari bukaan lubang peledakan. Tujuan pengujian pertama adalah mencapai tekanan 69 kPa pada pulsa 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec). Di bawah beban yang diberikan, kaca jendela pecah dan terlepas dari rangka. Sambungan titik Sadev membuat TSSA melekat pada kaca temper yang pecah. Ketika kaca temper pecah, kaca meninggalkan bukaan setelah mengalami defleksi sekitar 100 mm (4 inci).
Dalam kondisi peningkatan beban kontinu, rangka 2 diuji sebanyak 3 kali. Hasil menunjukkan bahwa kegagalan baru terjadi setelah tekanan mencapai 69 kPa (10 psi). Tekanan terukur sebesar 44,3 kPa (6,42 psi) dan 45,4 kPa (6,59 psi) tidak akan memengaruhi integritas komponen. Pada tekanan terukur sebesar 62 kPa (9 psi), defleksi kaca menyebabkan kerusakan, meninggalkan jendela kaca di dalam bukaan. Semua aksesori TSSA terpasang dengan pecahan kaca tempered, seperti pada Gambar 7.
Dalam kondisi peningkatan beban kontinu, rangka 3 diuji dua kali. Hasilnya menunjukkan bahwa kegagalan tidak terjadi hingga tekanan mencapai target 69 kPa (10 psi). Tekanan terukur sebesar 48,4 kPa (7,03) psi tidak akan memengaruhi integritas komponen. Pengumpulan data gagal untuk mempertimbangkan defleksi, tetapi pengamatan visual dari video menunjukkan bahwa defleksi rangka 2 uji 3 dan rangka 4 uji 7 serupa. Di bawah tekanan pengukuran 64 kPa (9,28 psi), defleksi kaca yang diukur pada 190,5 mm (7,5″) mengakibatkan pecah, meninggalkan jendela kaca di bukaan. Semua aksesori TSSA dipasang dengan kaca tempered yang pecah, sama seperti Gambar 7.
Dengan peningkatan beban kontinu, rangka 4 diuji sebanyak 3 kali. Hasil menunjukkan bahwa kegagalan baru terjadi setelah tekanan mencapai target 10 psi untuk kedua kalinya. Tekanan terukur sebesar 46,8 kPa (6,79) dan 64,9 kPa (9,42 psi) tidak akan memengaruhi integritas komponen. Pada pengujian #8, kaca diukur melengkung 100 mm (4 inci). Beban ini diperkirakan akan menyebabkan kaca pecah, tetapi data lain dapat diperoleh.
Pada uji #9, tekanan terukur sebesar 65,9 kPa (9,56 psi) membelokkan kaca hingga 190,5 mm (7,5 inci) dan menyebabkan kerusakan, meninggalkan jendela kaca di dalam lubang. Semua aksesori TSSA dipasang dengan kaca tempered yang sama seperti pada Gambar 7. Dalam semua kasus, aksesori dapat dengan mudah dilepas dari rangka baja tanpa kerusakan yang terlihat.
Nilai TSSA untuk setiap pengujian tetap sama. Setelah pengujian, ketika kaca tetap utuh, tidak ada perubahan visual pada nilai TSSA. Video kecepatan tinggi menunjukkan kaca pecah di titik tengah bentang dan kemudian keluar dari bukaan.
Dari perbandingan antara kaca yang rusak dan yang tidak rusak pada Gambar 8 dan Gambar 9, menarik untuk diperhatikan bahwa mode fraktur kaca terjadi jauh dari titik pemasangan, yang mengindikasikan bahwa bagian kaca yang tidak terikat telah mencapai titik tekuk, yang dengan cepat mendekati titik luluh kaca yang getas, yang relatif terhadap bagian yang tetap terikat.
Hal ini menunjukkan bahwa selama pengujian, pelat yang pecah pada bagian-bagian ini kemungkinan akan bergerak akibat gaya geser. Dengan menggabungkan prinsip ini dan pengamatan bahwa modus kegagalan tampaknya adalah kerapuhan ketebalan kaca pada antarmuka perekat, seiring dengan peningkatan beban yang ditentukan, kinerjanya harus ditingkatkan dengan meningkatkan ketebalan kaca atau mengendalikan defleksi dengan cara lain.
Uji 8 Rangka 4 merupakan kejutan yang menyenangkan di fasilitas pengujian. Meskipun kaca tidak rusak sehingga rangka dapat diuji ulang, TSSA dan strip segel di sekitarnya masih mampu menahan beban sebesar ini. Sistem TSSA menggunakan empat sambungan 60 mm untuk menopang kaca. Beban angin yang dirancang adalah beban hidup dan beban permanen, keduanya sebesar 2,5 kPa (50 psf). Desain ini tergolong moderat, dengan transparansi arsitektur yang ideal, mampu menahan beban yang sangat tinggi, dan TSSA tetap utuh.
Studi ini dilakukan untuk menentukan apakah perekatan sistem kaca memiliki beberapa bahaya atau cacat bawaan terkait persyaratan tingkat rendah untuk kinerja sandblasting. Sistem aksesori TSSA 60 mm sederhana, yang dipasang di dekat tepi kaca, memiliki kinerja yang sama hingga kaca pecah. Ketika kaca dirancang untuk tahan pecah, TSSA merupakan metode penyambungan yang layak dan dapat memberikan tingkat perlindungan tertentu sekaligus memenuhi persyaratan transparansi dan keterbukaan bangunan.
Berdasarkan standar ASTM F2912-17, komponen jendela yang diuji mencapai tingkat bahaya H1 pada tingkat standar C1. Aksesori Sadev R1006 yang digunakan dalam penelitian ini tidak terpengaruh.
Kaca tempered yang digunakan dalam penelitian ini merupakan "mata rantai lemah" dalam sistem. Setelah kaca pecah, TSSA dan strip segel di sekitarnya tidak dapat menahan sejumlah besar kaca, karena sejumlah kecil pecahan kaca masih menempel pada material silikon.
Dari sudut pandang desain dan kinerja, sistem perekat TSSA telah terbukti memberikan perlindungan tingkat tinggi pada komponen fasad kelas bahan peledak pada tingkat awal indikator kinerja bahan peledak, yang telah diterima secara luas oleh industri. Fasad yang diuji menunjukkan bahwa ketika bahaya ledakan berada di antara 41,4 kPa (6 psi) dan 69 kPa (10 psi), kinerja pada tingkat bahaya tersebut berbeda secara signifikan.
Namun, penting untuk diingat bahwa perbedaan klasifikasi bahaya tidak disebabkan oleh kegagalan perekat, sebagaimana ditunjukkan oleh mode kegagalan kohesif perekat dan pecahan kaca di antara ambang batas bahaya. Berdasarkan pengamatan, ukuran kaca disesuaikan dengan tepat untuk meminimalkan defleksi guna mencegah kerapuhan akibat peningkatan respons geser pada antarmuka tekukan dan penempelan, yang tampaknya menjadi faktor kunci dalam kinerja.
Desain masa depan mungkin dapat mengurangi tingkat bahaya pada beban yang lebih tinggi dengan meningkatkan ketebalan kaca, memperbaiki posisi titik relatif terhadap tepi, dan meningkatkan diameter kontak perekat.
[1] Spesifikasi Serat Kaca Standar ASTM F2912-17, Kaca dan Sistem Kaca yang Mengalami Beban Ketinggian Tinggi, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ dan Peterson, CO, Jr., “Kaca Sealant Struktural, Teknologi Sealant untuk Sistem Kaca”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, hlm. 67-99 halaman. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, dan Gladstone, M., “Kinerja Seismik Kaca Silika Struktural”, Penyegelan Bangunan, Sealant, Kaca dan Teknologi Tahan Air, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, hlm. [4] Carbary, LD, “Tinjauan Daya Tahan dan Kinerja Sistem Jendela Kaca Struktural Silikon”, Glass Performance Day, Tampere Finlandia, Juni 2007, Prosiding Konferensi, halaman 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, dan Takish, MS, “Performa Perekat Struktural Silikon”, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Tahun, hlm. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. dan Carbary L. D, “Perekat Silikon Struktural Transparan untuk Pemasangan Pengeluaran Kaca (TSSA) Penilaian awal sifat mekanis dan daya tahan baja”, Simposium Daya Tahan Internasional Keempat “Sealant dan Perekat Konstruksi”, Majalah Internasional ASTM, diterbitkan daring, Agustus 2011, Volume 8, Edisi 10 (Bulan 11 November 2011), JAI 104084, tersedia dari situs web berikut: [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Perekat silikon struktur transparan, Hari Kinerja Kaca, Tampere, Finlandia, Juni 2011, Prosiding pertemuan, halaman 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, dan Sigurd Sitte “Penilaian Sealant Karet Silikon dalam Desain Jendela Antipeluru dan Dinding Tirai pada Kecepatan Bergerak Tinggi”, Majalah ASTM International, Edisi 1. 6. Makalah No. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Metode Uji Standar untuk Menentukan Kinerja Adhesi Tarik Sealant Struktural, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:/ Bahasa Indonesia: /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., “Kemajuan dalam Kaca Baut-Tetap Tahan Ledakan”, Hari Kinerja Kaca, Juni 2103, notulen rapat, hlm. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Metode uji standar untuk kaca dan sistem kaca yang mengalami beban angin tinggi, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad dan Braden T. Lusk. “Metode baru untuk menentukan respons sistem kaca antiledakan terhadap bebanledakan.” Metrik 45.6 (2012): 1471-1479. [14] “Pedoman Sukarela untuk Mitigasi Bahaya Ledakan Sistem Jendela Vertikal” AAMA 510-14.