Sistem kaca titik tetap yang memenuhi persyaratan arsitektur ini sangat populer di pintu masuk tanah atau area publik.Kemajuan teknologi terkini telah memungkinkan penggunaan perekat berkekuatan sangat tinggi untuk menempelkan batu apung besar ini ke aksesori tanpa perlu membuat lubang pada kaca.
Lokasi tanah yang khas meningkatkan kemungkinan bahwa sistem harus bertindak sebagai lapisan pelindung bagi penghuni bangunan, dan persyaratan ini melebihi atau melampaui persyaratan beban angin pada umumnya.Beberapa pengujian telah dilakukan pada sistem penetapan titik untuk pengeboran, namun tidak pada metode pengikatan.
Tujuan dari artikel ini adalah untuk merekam uji simulasi menggunakan tabung kejut dengan bahan peledak untuk mensimulasikan ledakan untuk mensimulasikan dampak beban ledakan pada komponen transparan yang terikat.Variabel tersebut antara lain beban ledakan yang ditentukan oleh ASTM F2912 [1], yang dilakukan pada pelat tipis dengan sandwich ionomer SGP.Penelitian ini adalah pertama kalinya yang dapat mengukur potensi kinerja ledakan untuk pengujian skala besar dan desain arsitektur.Pasang empat perlengkapan TSSA dengan diameter 60 mm (2,36 inci) ke pelat kaca berukuran 1524 x 1524 mm (60 inci x 60 inci).
Keempat komponen yang dimuat hingga 48,3 kPa (7 psi) atau lebih rendah tidak merusak atau mempengaruhi TSSA dan kaca.Lima komponen dibebani pada tekanan di atas 62 kPa (9 psi), dan empat dari lima komponen menunjukkan kaca pecah, menyebabkan kaca bergeser dari bukaannya.Dalam semua kasus, TSSA tetap terpasang pada alat kelengkapan logam, dan tidak ditemukan kerusakan, adhesi, atau ikatan.Pengujian telah menunjukkan bahwa, sesuai dengan persyaratan AAMA 510-14, desain TSSA yang diuji dapat memberikan 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 untuk memenuhi beban yang ditentukan.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) adalah pakar aplikasi tingkat lanjut silikon berkinerja tinggi Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) adalah ilmuwan industri konstruksi berkinerja tinggi Dow Corning yang merupakan peneliti silikon dan ASTM Dow Corning.
Pemasangan silikon struktural pada panel kaca telah digunakan selama hampir 50 tahun untuk meningkatkan estetika dan kinerja bangunan modern [2] [3] [4] [5].Metode pemasangannya dapat membuat dinding eksterior kontinu mulus dengan transparansi tinggi.Keinginan untuk meningkatkan transparansi dalam arsitektur menyebabkan pengembangan dan penggunaan dinding kabel dan dinding eksterior yang didukung baut.Bangunan landmark yang menantang secara arsitektur akan mencakup teknologi modern masa kini dan harus mematuhi kode dan standar bangunan dan keselamatan setempat.
Perekat silikon struktural transparan (TSSA) telah dipelajari, dan metode menyokong kaca dengan bagian pengikat 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 desainer dinding tirai merancang sistem sambungan dengan cara yang unik dan baru.
Aksesori berbentuk bulat, persegi panjang, dan segitiga yang memenuhi estetika dan performa struktural mudah dirancang.TSSA disembuhkan bersama dengan kaca laminasi yang diproses dalam autoklaf.Setelah bahan 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 bahan silikon struktural konvensional telah dipelajari [9].Serigala 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 bahan silikon struktural berada pada laju regangan ultimat 5m/s (197in/s).Kekuatan dan perpanjangan meningkat.Menunjukkan hubungan antara regangan dan sifat fisik.
Karena TSSA adalah bahan yang sangat elastis dengan modulus dan kekuatan lebih tinggi dibandingkan silikon struktural, maka diharapkan memiliki kinerja umum yang sama.Meskipun uji laboratorium dengan laju regangan yang tinggi belum pernah dilakukan, namun diperkirakan laju regangan yang tinggi pada ledakan tidak akan mempengaruhi kekuatan.
Kaca baut telah diuji, memenuhi standar mitigasi ledakan [11], dan dipamerkan pada Glass Performance Day 2013.Hasil visual dengan jelas menunjukkan keuntungan pemasangan kaca secara mekanis setelah kaca pecah.Untuk sistem dengan perekatan murni, hal ini akan menjadi tantangan.
Rangkanya terbuat dari saluran baja standar Amerika dengan dimensi kedalaman 151mm x lebar 48.8 mm x tebal web 5.08mm (6” x 1.92” x 0.20”), biasa disebut slot C 6” x 8.2#.Saluran C dilas menjadi satu di sudutnya, dan bagian segitiga setebal 9 mm (0,375 inci) dilas di sudutnya, dipasang mundur dari permukaan rangka.Lubang berukuran 18mm (0,71″) dibor pada pelat sehingga baut dengan diameter 14mm (0,55″) dapat dengan mudah dimasukkan ke dalamnya.
Perlengkapan logam TSSA dengan diameter 60 mm (2,36 inci) berjarak 50 mm (2 inci) dari setiap sudut.Terapkan empat alat kelengkapan pada setiap potongan kaca untuk membuat semuanya simetris.Keunikan TSSA adalah dapat diletakkan dekat dengan tepi kaca.Aksesori pengeboran untuk pemasangan mekanis pada kaca memiliki dimensi tertentu mulai dari tepi, yang harus dimasukkan ke dalam desain dan harus dibor sebelum ditempa.
Ukuran yang dekat dengan tepi meningkatkan transparansi sistem akhir, dan pada saat yang sama mengurangi adhesi sambungan bintang karena torsi yang lebih rendah pada sambungan bintang pada umumnya.Kaca yang dipilih untuk proyek ini adalah dua lapisan transparan tempered 6mm (1/4″) 1524mm x 1524mm (5′x 5′) yang dilaminasi dengan film perantara ionomer Sentry Glass Plus (SGP) 1,52mm (0,060)”).
Cakram TSSA setebal 1 mm (0,040 inci) dipasang pada fitting baja tahan karat prima berdiameter 60 mm (2,36 inci).Primer dirancang untuk meningkatkan daya rekat pada baja tahan karat dan merupakan campuran silan dan titanat dalam pelarut.Cakram logam ditekan pada kaca dengan gaya terukur 0,7 MPa (100 psi) selama satu menit untuk memberikan pembasahan dan kontak.Tempatkan komponen dalam autoklaf yang mencapai suhu 11,9 Bar (175 psi) dan 133 C° (272°F) sehingga TSSA dapat mencapai waktu perendaman 30 menit yang diperlukan untuk proses pengawetan dan pengikatan dalam autoklaf.
Setelah autoklaf selesai dibuat dan didinginkan, periksa setiap fitting TSSA lalu kencangkan hingga 55Nm (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 bagian utama aksesori ke cakram pengawet pada kaca dan turunkan ke dalam rangka baja.Sesuaikan dan kencangkan mur pada baut sehingga kaca luar sejajar dengan bagian luar rangka baja.Sambungan berukuran 13mm x 13mm (1/2″ x½”) yang mengelilingi perimeter kaca ditutup dengan struktur silikon dua bagian sehingga uji beban tekanan dapat dimulai pada hari berikutnya.
Pengujian dilakukan dengan menggunakan tabung kejut di Laboratorium Penelitian Bahan Peledak di Universitas Kentucky.Tabung penyerap goncangan terdiri dari bodi baja bertulang, yang dapat memasang unit hingga 3,7mx 3,7m di bagian muka.
Tabung tumbukan 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 goncangan 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 kamera SLR digital digunakan untuk merekam tes.
Kamera kecepatan tinggi MREL Ranger HR yang terletak di dekat jendela di luar tabung kejut menangkap pengujian pada 500 frame per detik.Pasang perekam laser defleksi 20 kHz di dekat jendela untuk mengukur defleksi di tengah jendela.
Keempat komponen kerangka diuji total sembilan kali.Jika kaca tidak keluar dari bukaannya, uji ulang komponen di bawah tekanan dan benturan yang lebih tinggi.Dalam setiap kasus, data tekanan target dan impuls serta deformasi kaca dicatat.Kemudian, setiap pengujian juga dinilai berdasarkan AAMA 510-14 [Pedoman Sukarela Sistem Festestration untuk Mitigasi Bahaya Ledakan].
Seperti dijelaskan di atas, empat rakitan rangka diuji sampai kaca dikeluarkan dari bukaan lubang ledakan.Sasaran pengujian pertama adalah mencapai 69 kPa pada pulsa 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Di bawah beban yang diterapkan, jendela kaca pecah dan terlepas dari bingkai.Fitting titik Sadev membuat TSSA menempel pada pecahan kaca tempered.Ketika kaca yang dikeraskan pecah, kaca tersebut meninggalkan bukaannya setelah mengalami defleksi kira-kira 100 mm (4 inci).
Dalam kondisi beban terus menerus meningkat, rangka 2 diuji sebanyak 3 kali.Hasil penelitian menunjukkan kegagalan tidak terjadi hingga tekanan mencapai 69 kPa (10 psi).Tekanan terukur sebesar 44,3 kPa (6,42 psi) dan 45,4 kPa (6,59 psi) tidak akan mempengaruhi integritas komponen.Di bawah tekanan terukur sebesar 62 kPa (9 psi), defleksi kaca menyebabkan pecah, meninggalkan jendela kaca dalam bukaan.Semua aksesoris TSSA dipasang dengan pecahan kaca tempered, sama seperti pada Gambar 7.
Dalam kondisi beban terus menerus meningkat, rangka 3 diuji dua kali.Hasil penelitian menunjukkan kegagalan tidak terjadi hingga tekanan mencapai target 69 kPa (10 psi).Tekanan terukur sebesar 48,4 kPa (7,03) psi tidak akan mempengaruhi integritas komponen.Pengumpulan data tidak memungkinkan adanya defleksi, namun pengamatan visual dari video menunjukkan bahwa defleksi frame 2 tes 3 dan frame 4 tes 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 dalam bukaan.Semua aksesoris TSSA dipasang dengan pecahan kaca tempered, sama seperti Gambar 7.
Dengan peningkatan beban terus menerus, frame 4 diuji sebanyak 3 kali.Hasil penelitian menunjukkan kegagalan tidak terjadi hingga 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 mempengaruhi integritas komponen.Pada pengujian #8, kaca diukur menekuk 100 mm (4 inci).Beban ini diperkirakan akan menyebabkan kaca pecah, namun titik data lain dapat diperoleh.
Pada pengujian #9, tekanan terukur sebesar 65,9 kPa (9,56 psi) membelokkan kaca sebesar 190,5 mm (7,5″) dan menyebabkan pecah, sehingga jendela kaca tetap terbuka.Semua aksesori TSSA dipasang dengan pecahan kaca temper yang sama seperti pada Gambar 7. Dalam semua kasus, aksesori dapat dengan mudah dilepas dari rangka baja tanpa kerusakan yang nyata.
TSSA untuk setiap pengujian tetap tidak berubah.Setelah pengujian, jika kaca tetap utuh, tidak ada perubahan visual pada TSSA.Video berkecepatan tinggi menunjukkan kaca pecah di tengah bentang dan kemudian meninggalkan bukaan.
Dari perbandingan keruntuhan kaca dan tidak keruntuhan pada Gambar 8 dan Gambar 9, menarik untuk diketahui bahwa modus pecahan kaca terjadi jauh dari titik penempelan, yang menandakan bahwa bagian kaca yang tidak terikat telah mencapai titik tekuk, yaitu semakin dekat dengan cepat. Titik leleh rapuh kaca relatif terhadap bagian yang masih terikat.
Hal ini menunjukkan bahwa selama pengujian, pecahan pelat pada bagian tersebut kemungkinan besar akan bergerak akibat gaya geser.Menggabungkan prinsip ini dan pengamatan bahwa mode kegagalan tampaknya merupakan penggetasan ketebalan kaca pada antarmuka perekat, seiring dengan peningkatan beban yang ditentukan, kinerja harus ditingkatkan dengan meningkatkan ketebalan kaca atau mengendalikan defleksi dengan cara lain.
Tes 8 dari Frame 4 adalah kejutan yang menyenangkan di fasilitas tes.Meski kacanya tidak rusak sehingga rangkanya bisa diuji kembali, TSSA dan strip segel di sekitarnya masih bisa menahan beban besar tersebut.Sistem TSSA menggunakan empat attachment 60mm untuk menopang kaca.Beban angin rencana adalah beban hidup dan beban permanen, keduanya sebesar 2,5 kPa (50 psf).Ini adalah desain yang moderat, dengan transparansi arsitektur yang ideal, memperlihatkan beban yang sangat tinggi, dan TSSA tetap utuh.
Penelitian ini dilakukan untuk menentukan apakah adhesi perekat sistem kaca mempunyai bahaya atau cacat yang melekat dalam hal persyaratan tingkat rendah untuk kinerja sandblasting.Tentunya, sistem aksesori TSSA 60mm sederhana dipasang di dekat tepi kaca dan memiliki kinerja hingga kaca pecah.Ketika kaca dirancang untuk tahan pecah, TSSA adalah metode sambungan yang dapat memberikan tingkat perlindungan tertentu sambil mempertahankan persyaratan transparansi dan keterbukaan bangunan.
Menurut 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 penyegel di sekitarnya tidak dapat menahan sejumlah besar kaca, karena sejumlah kecil pecahan kaca tertinggal pada bahan silikon.
Dari sudut pandang desain dan kinerja, sistem perekat TSSA telah terbukti memberikan perlindungan tingkat tinggi pada komponen fasad tingkat bahan peledak pada indikator kinerja bahan peledak tingkat awal, 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 berbeda secara signifikan.
Namun, penting untuk diingat bahwa perbedaan klasifikasi bahaya tidak disebabkan oleh kegagalan perekat seperti yang ditunjukkan oleh modus kegagalan kohesif perekat dan pecahan kaca di antara ambang batas bahaya.Berdasarkan pengamatan, ukuran kaca disesuaikan secara tepat untuk meminimalkan defleksi guna mencegah kerapuhan akibat peningkatan respons geser pada antarmuka pembengkokan dan pemasangan, 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 Dikenakan 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, hal.67- 99 halaman.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, dan Gladstone, M., “Kinerja Seismik Kaca Silika Struktural”, Teknologi Penyegelan Bangunan, Sealant, Kaca dan Tahan Air, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM Internasional, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, hlm.46-59.[4] Carbary, LD, “Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems”, Glass Performance Day, Tampere Finland, Juni 2007, Conference Proceedings, halaman 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, dan Takish, MS, “Kinerja Perekat Struktural Silikon”, Sains dan Teknologi Sistem Kaca, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Tahun, hal. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. dan Carbary L. D, “Perekat Silikon Struktural Transparan untuk Memperbaiki Dispensing Kaca (TSSA) Penilaian awal terhadap mekanik sifat dan daya tahan baja”, Simposium Daya Tahan Internasional Keempat “Sealant dan Perekat Konstruksi”, Majalah Internasional ASTM, diterbitkan online, Agustus 2011, Volume 8, Edisi 10 (Bulan 11 November 2011), JAI 104084, tersedia dari situs web berikut : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Perekat silikon struktur transparan, Glass Performance Day, Tampere, Finlandia, Juni 2011, Prosiding pertemuan, halaman 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., Jurnal Rekayasa dan Desain Fasad “Kaca Silika Struktural Generasi Baru” 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf, dan Sigurd Sitte “Penilaian Silicone Rubber Sealant dalam Desain Jendela Anti Peluru dan Dinding Tirai dengan Kecepatan Pergerakan Tinggi”, Majalah Internasional ASTM, 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:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , “Kemajuan dalam Kaca Tetap Baut Tahan Ledakan”, Glass Performance Day, Juni 2103, notulen rapat, hal. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Metode pengujian standar untuk kaca dan sistem kaca yang terkena beban angin tinggi , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Pernikahan, William Chad dan Braden T .enak.“Metode baru untuk menentukan respons sistem kaca antiledakan terhadap beban ledakan.”Metrik 45.6 (2012): 1471-1479.[14] “Pedoman Sukarela untuk Mitigasi Bahaya Ledakan Sistem Jendela Vertikal” AAMA 510-14.