Punktfest glerkerfi sem uppfylla þessar byggingarkröfur eru sérstaklega vinsæl í jarðinngöngum eða á almenningssvæðum. Nýlegar tækniframfarir hafa gert kleift að nota mjög sterk lím til að festa þessa stóru vikursteina við fylgihluti án þess að þurfa að bora göt í glerið.
Dæmigerð staðsetning jarðvegs eykur líkurnar á að kerfið þurfi að virka sem verndarlag fyrir íbúa byggingarinnar, og þessi krafa er meiri en eða jafnvel meiri en dæmigerðar kröfur um vindálag. Nokkrar prófanir hafa verið gerðar á punktfestingarkerfi fyrir borun, en ekki á límingaraðferðinni.
Tilgangur þessarar greinar er að taka upp hermunarpróf þar sem notaður er höggrör með sprengihleðslum til að líkja eftir sprengingu til að líkja eftir áhrifum sprengihleðslu á límdan gegnsæjan íhlut. Þessar breytur innihalda sprengihleðsluna sem skilgreind er í ASTM F2912 [1], sem er framkvæmd á þunnri plötu með SGP jónómer samloku. Þessi rannsókn er í fyrsta skipti sem hægt er að magngreina hugsanlega sprengihæfni fyrir stórfelldar prófanir og byggingarlistarhönnun. Festið fjórar TSSA tengieiningar með 60 mm (2,36 tommur) þvermál við glerplötu sem mælist 1524 x 1524 mm (60 tommur x 60 tommur).
Íhlutirnir fjórir sem voru hlaðnir við 48,3 kPa (7 psi) eða lægra skemmdu ekki eða höfðu áhrif á TSSA og glerið. Fimm íhlutir voru hlaðnir undir þrýstingi yfir 62 kPa (9 psi) og fjórir af fimm íhlutunum sýndu glerbrot, sem olli því að glerið færðist frá opnuninni. Í öllum tilvikum var TSSA áfram fest við málmhlutina og engin bilun, viðloðun eða líming fannst. Prófanir hafa sýnt að, í samræmi við kröfur AAMA 510-14, getur prófaða TSSA hönnunin veitt skilvirkt öryggiskerfi við álag upp á 48,3 kPa (7 psi) eða lægra. Gögnin sem hér eru mynduð er hægt að nota til að hanna TSSA kerfið til að standast tilgreinda álagið.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) er sérfræðingur í notkun háafkastamikilla sílikona frá Dow Corning. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) er vísindamaður hjá Dow Corning í háafkastamiklum byggingariðnaði sem er einnig rannsakandi hjá Dow Corning í sílikoni og ASTM.
Sílikonfestingar á glerplötum hafa verið notaðar í næstum 50 ár til að auka fagurfræði og virkni nútímabygginga [2] [3] [4] [5]. Festingaraðferðin getur gert slétta, samfellda útveggi með mikilli gegnsæi. Þrá eftir auknu gegnsæi í byggingarlist leiddi til þróunar og notkunar á vírnetveggjum og boltastuddum útveggjum. Arkitektúrlega krefjandi kennileiti munu fela í sér nútíma tækni og verða að uppfylla staðbundnar byggingar- og öryggisreglur og staðla.
Rannsóknir hafa verið gerðar á gegnsæju sílikoni fyrir byggingargler (TSSA) og aðferð til að styðja glerið með boltafestingum í stað þess að bora göt hefur verið lögð til [6] [7]. Tækni gegnsæis límsins, sem hefur styrk, viðloðun og endingu, hefur ýmsa eðliseiginleika sem gera hönnuðum gluggatjalda kleift að hanna tengikerfi á einstakan og nýstárlegan hátt.
Hringlaga, rétthyrndar og þríhyrndar fylgihlutir sem uppfylla fagurfræðilegar kröfur og uppfylla byggingarlegar kröfur eru auðveldir í hönnun. TSSA er hert ásamt lagskiptu glerinu sem er unnið í gufusæfingu. Eftir að efnið hefur verið fjarlægt úr gufusæfingarferlinu er hægt að ljúka 100% sannprófun. Þessi gæðatryggingarkostur er einstakur fyrir TSSA þar sem hann getur veitt tafarlausa endurgjöf um byggingarheilleika samsetningarinnar.
Höggþol [8] og höggdeyfingaráhrif hefðbundinna byggingarefna úr kísill hafa verið rannsökuð [9]. Wolf o.fl. lögðu fram gögn frá Háskólanum í Stuttgart. Þessi gögn sýna að, samanborið við kvasístöðuálagshraða sem tilgreindur er í ASTM C1135, er togstyrkur byggingarefnisins úr kísill við hámarksálagshraða 5 m/s (197 tommur/s). Styrkur og teygja aukast. Gefur til kynna samband á milli álags og eðliseiginleika.
Þar sem TSSA er mjög teygjanlegt efni með hærri teygjustuðul og styrk en byggingarsílikon er búist við að það sýni sömu almennu virkni. Þó að rannsóknarstofuprófanir með miklum álagshraða hafi ekki verið gerðar má búast við að mikill álagshraði í sprengingunni hafi ekki áhrif á styrkinn.
Boltað gler hefur verið prófað, uppfyllir staðla um sprengivörn [11] og var sýnt á Glass Performance Day 2013. Niðurstöðurnar sýna greinilega kosti þess að festa glerið vélrænt eftir að það er brotið. Fyrir kerfi með eingöngu límfestingu verður þetta áskorun.
Ramminn er úr bandarískum stálrásum með málunum 151 mm dýpt x 48,8 mm breidd x 5,08 mm þykkt (6” x 1,92” x 0,20”), venjulega kallaðar C 6” x 8,2# raufar. C-rásirnar eru soðnar saman í hornunum og 9 mm (0,375 tommur) þykkur þríhyrningslaga þversnið er soðið í hornunum, sem eru færðir aftur frá yfirborði rammans. 18 mm (0,71″) gat var borað í plötuna svo að auðvelt sé að setja bolta með 14 mm (0,55″) þvermál í hana.
TSSA málmfestingar með 60 mm (2,36 tommur) þvermál eru 50 mm (2 tommur) frá hverju horni. Setjið fjórar festingar á hvern glerstykki til að gera allt samhverft. Sérstaða TSSA er að hægt er að setja þær nálægt brún glersins. Borunarbúnaðir fyrir vélræna festingu í gleri hafa ákveðnar víddir sem byrja á brúninni, sem verður að fella inn í hönnunina og verður að bora áður en hert er.
Stærðin nálægt brúninni bætir gegnsæi fullunna kerfisins og dregur um leið úr viðloðun stjörnusamskeytisins vegna minni togkrafts á dæmigerðri stjörnusamskeyti. Glerið sem valið var fyrir þetta verkefni eru tvö 6 mm (1/4″) hert gegnsæ 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lög sem eru lagskipt með Sentry Glass Plus (SGP) jónómer millifilmu 1,52 mm (0,060) tommur.
1 mm (0,040 tommu) þykk TSSA-diskur er settur á 60 mm (2,36 tommu) þvermál grunnaðan ryðfrían stáltengihlut. Grunnurinn er hannaður til að bæta endingu viðloðunar við ryðfrítt stál og er blanda af sílani og títanati í leysi. Málmdiskurinn er þrýstur á glerið með mældum krafti upp á 0,7 MPa (100 psi) í eina mínútu til að veita raka og snertingu. Setjið íhlutina í sjálfsofn sem nær 11,9 börum (175 psi) og 133°C (272°F) þannig að TSSA-ið geti náð 30 mínútna ídreypitíma sem þarf til að herða og binda í sjálfsofninum.
Eftir að sjálfsofnunin er tilbúin og kæld skal skoða hverja TSSA-tengingu og herða hana síðan í 55 Nm (40,6 fetpund) til að sýna staðlað álag upp á 1,3 MPa (190 psi). Sadev útvegar fylgihluti fyrir TSSA og eru merktir sem R1006 TSSA fylgihlutir.
Setjið aðalhlutann af fylgihlutnum saman við herðingardiskinn á glerinu og látið hann síga niður í stálgrindina. Stillið og festið skrúfurnar á boltunum þannig að ytra glerið sé í sléttu við ytra byrði stálgrindarinnar. Samskeytið 13 mm x 13 mm (1/2″ x ½″) sem umlykur jaðar glersins er innsiglað með tveggja hluta sílikonfilmu svo að þrýstiálagsprófunin geti hafist daginn eftir.
Prófunin var framkvæmd með höggdeyfiröri í sprengiefnarannsóknarstofunni við Háskólann í Kentucky. Höggdeyfirörið er úr styrktum stálgrind sem getur sett upp einingar allt að 3,7 m x 3,7 m á yfirborðið.
Höggdeyfirrörið er knúið áfram með því að setja sprengiefni eftir því sem það nær til til að líkja eftir jákvæðum og neikvæðum fasa sprengingarinnar [12] [13]. Setjið allan gler- og stálgrindarsamstæðuna í höggdeyfirrörið til prófunar, eins og sýnt er á mynd 4.
Fjórir þrýstiskynjarar eru settir inn í höggdeyfisrörið, þannig að hægt er að mæla þrýsting og púls nákvæmlega. Tvær stafrænar myndavélar og stafræn spegilmyndavél voru notaðar til að taka upp prófið.
Háhraðamyndavélin MREL Ranger HR, sem staðsett var nálægt glugganum fyrir utan höggdeyfirörið, tók prófið upp á 500 römmum á sekúndu. Settu 20 kHz sveigjuleysigeisla nálægt glugganum til að mæla sveigjuna í miðju gluggans.
Fjórir grindarhlutar voru prófaðir níu sinnum alls. Ef glerið fer ekki út úr opnuninni skal prófa íhlutinn aftur undir hærri þrýstingi og höggi. Í hverju tilviki eru markþrýstingur og högg og gögn um aflögun glersins skráð. Síðan er hver prófun einnig metin samkvæmt AAMA 510-14 [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation].
Eins og lýst er hér að ofan voru fjórar rammasamstæður prófaðar þar til glerið var fjarlægt úr opnun sprengiopsins. Markmið fyrstu prófunarinnar er að ná 69 kPa við púls upp á 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms). Undir álaginu brotnaði glerglugginn og losnaði frá rammanum. Sadev-punktfestingar láta TSSA festast við brotið hertu gler. Þegar herta glerið brotnaði fór glerið út úr opnuninni eftir um það bil 100 mm (4 tommur) sveigju.
Undir því að álagið var aukið var rammi 2 prófaður þrisvar sinnum. Niðurstöðurnar sýndu að bilunin kom ekki upp fyrr en þrýstingurinn náði 69 kPa (10 psi). Mældur þrýstingur, 44,3 kPa (6,42 psi) og 45,4 kPa (6,59 psi), hefur ekki áhrif á heilleika íhlutsins. Undir mældum þrýstingi upp á 62 kPa (9 psi) olli beygjan á glerinu broti, sem skildi glergluggann eftir í opnuninni. Allir TSSA fylgihlutir eru festir með brotnu hertu gleri, eins og á mynd 7.
Við aukið stöðugt álag var rammi 3 prófaður tvisvar. Niðurstöðurnar sýndu að bilunin átti sér ekki stað fyrr en þrýstingurinn náði markþrýstingnum 69 kPa (10 psi). Mældi þrýstingurinn 48,4 kPa (7,03) psi hafði ekki áhrif á heilleika íhlutsins. Gagnasöfnun leyfði ekki sveigju, en sjónræn athugun úr myndbandinu sýndi að sveigjan í ramma 2, prófun 3, og ramma 4, prófun 7, var svipuð. Við mæliþrýsting upp á 64 kPa (9,28 psi) olli sveigjan á glerinu, mæld við 190,5 mm (7,5″), broti, sem skildi glergluggann eftir í opnuninni. Allir TSSA fylgihlutir eru festir með brotnu hertu gleri, eins og á mynd 7.
Með vaxandi samfelldu álagi var rammi 4 prófaður þrisvar sinnum. Niðurstöðurnar sýndu að bilunin kom ekki upp fyrr en þrýstingurinn náði markþrýstingnum 10 psi í annað sinn. Mældur þrýstingur, 46,8 kPa (6,79) og 64,9 kPa (9,42 psi), mun ekki hafa áhrif á heilleika íhlutsins. Í prófun #8 var mælt með því að glerið beygðist um 100 mm (4 tommur). Búist er við að þetta álag valdi því að glerið brotni, en hægt er að fá önnur gögn.
Í prófun #9 sveigði mældur þrýstingur upp á 65,9 kPa (9,56 psi) glerið um 190,5 mm (7,5″) og olli broti, sem leiddi til þess að glerglugginn sat eftir í opnuninni. Allir TSSA fylgihlutir eru festir með sama brotna herða glerinu og á mynd 7. Í öllum tilvikum er auðvelt að fjarlægja fylgihlutina af stálgrindinni án þess að nokkur sjáanleg skemmd sé á þeim.
TSSA gildið fyrir hvert próf helst óbreytt. Eftir prófunina, þegar glerið er óskemmd, eru engar sjónrænar breytingar á TSSA gildinu. Háhraðamyndbandið sýnir glerið brotna í miðjum víddinni og síðan fara út úr opnuninni.
Af samanburði á glerbrotum og engum brotum á mynd 8 og mynd 9 er áhugavert að taka eftir því að glerbrotið á sér stað langt frá festingarpunktinum, sem bendir til þess að óbundni hluti glersins hafi náð beygjupunktinum, sem nálgast hratt. Brothættisstreymi glersins er miðað við þann hluta sem er enn bundinn.
Þetta bendir til þess að brotnu plöturnar í þessum hlutum séu líklegri til að hreyfast undir áhrifum skerkrafta meðan á prófun stendur. Með því að sameina þessa meginreglu og þá athugun að bilunarháttur virðist vera sprunga í glerþykktinni við límfletið, þegar ávísað álag eykst, ætti að bæta afköstin með því að auka glerþykktina eða stjórna sveigjunni með öðrum hætti.
Prófun 8 af ramma 4 kom skemmtilega á óvart í prófunaraðstöðunni. Þó að glerið sé ekki skemmt svo hægt sé að prófa rammann aftur, þá geta TSSA og þéttirendur í kring samt sem áður þolað þetta mikla álag. TSSA kerfið notar fjórar 60 mm festingar til að styðja við glerið. Hönnunarvindálagið er lifandi og varanlegt álag, bæði 2,5 kPa (50 psf). Þetta er miðlungs hönnun, með kjörinn byggingarlistarlegan gegnsæi, sýnir afar mikið álag og TSSA helst óbreytt.
Þessi rannsókn var gerð til að ákvarða hvort límviðloðun glerkerfisins hafi einhverjar íbúnar hættur eða galla hvað varðar lágkröfur um sandblástursgetu. Augljóslega er einfalt 60 mm TSSA aukabúnaðarkerfi sett upp nálægt brún glersins og heldur virkni þar til glerið brotnar. Þegar glerið er hannað til að standast brot er TSSA nothæf tengingaraðferð sem getur veitt ákveðna vernd en jafnframt viðhaldið kröfum byggingarinnar um gegnsæi og opnun.
Samkvæmt ASTM F2912-17 staðlinum ná prófaðir gluggaíhlutir H1 hættustigi á C1 staðalstigi. Sadev R1006 aukabúnaðurinn sem notaður var í rannsókninni er ekki fyrir áhrifum.
Herða glerið sem notað var í þessari rannsókn er „veiki hlekkurinn“ í kerfinu. Þegar glerið er brotið getur TSSA og þéttiröndin í kring ekki haldið í mikið magn af gleri, því lítið magn af glerbrotum situr eftir á sílikonefninu.
Hvað varðar hönnun og afköst hefur TSSA límkerfið reynst veita mikla vörn í sprengifimum framhliðarhlutum á upphafsstigi sprengifimra afkastavísa, sem hefur verið almennt viðurkennt í greininni. Prófaða framhliðan sýnir að þegar sprengihætta er á milli 41,4 kPa (6 psi) og 69 kPa (10 psi) er afköstin á hættustiginu marktækt frábrugðin.
Hins vegar er mikilvægt að munurinn á hættuflokkun sé ekki rakinn til límbilunar eins og sést af samloðunarbilunarháttur líms og glerbrota milli hættumarka. Samkvæmt athugunum er stærð glersins stillt á viðeigandi hátt til að lágmarka sveigju og koma í veg fyrir brothættni vegna aukinnar skerviðbragða á snertifleti beygju og festingar, sem virðist vera lykilþáttur í afköstum.
Í framtíðarhönnun gæti verið hægt að draga úr hættustigi við meira álagi með því að auka þykkt glersins, festa staðsetningu punktsins miðað við brúnina og auka snertiþvermál límsins.
[1] ASTM F2912-17 Staðlaðar glerþráðarforskriftir, Gler og glerkerfi sem verða fyrir mikilli hæðarálagi, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvaníu, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ og Peterson, CO, Jr., „Byggingarglerþéttiefni, þéttitækni fyrir glerkerfi“, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvaníu, 1977, bls. 67-99. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz og Gladstone, M., „Skjálftaárangur kísilglers í byggingariðnaði“, Byggingarþéttiefni, þéttiefni, gler og vatnsheld tækni, 1. bindi. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, ritstjóri, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvaníu, 1996, bls. 46-59. [4] Carbary, LD, „Yfirlit yfir endingu og afköst gluggakerfa úr sílikoni úr burðargleri“, Glass Performance Day, Tampere, Finnland, júní 2007, ráðstefnuritgerðir, bls. 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, og ​​Takish, MS, „Afköst kísillbyggingarlíma“, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Háskólinn í París, American Society for Testing and Materials, Fíladelfía, 1989, bls. 22-45. [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. og Carbary L. D, „Gegnsætt byggingarlím fyrir festingu glerjunar (TSSA) Format á vélrænum eiginleikum og endingu stálsins“, Fjórða alþjóðlega endingarráðstefnan „Byggingarþéttiefni og lím“, ASTM International Magazine, gefið út á netinu, ágúst 2011, 8. bindi, 10. tölublað (11. nóvember 2011), JAI 104084, aðgengilegt á eftirfarandi vefsíðu: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Gagnsætt sílikonlím, Glass Performance Day, Tampere, Finnlandi, júní 2011, Fundargerðir, bls. 650-653. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., „Ný kynslóð kísilglers í byggingarlist“ Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf og Sigurd Sitte „Mat á kísilgúmmíþéttiefnum við hönnun skotheldra glugga og gluggatjalda við mikla hreyfingarhraða“, ASTM International Magazine, 1. tölublað. 6. Grein nr. 2, auðkenni JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Staðlað prófunaraðferð til að ákvarða togþol þéttiefna í byggingarlist, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvaníu, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., „Framfarir í „Sprengifest gler með boltafestingu“, Glass Performance Day, júní 2103, fundargerð, bls. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Staðlað prófunaraðferð fyrir gler og glerkerfi sem verða fyrir miklu vindálagi, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvaníu, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad og Braden T. Lusk. „Ný aðferð til að ákvarða viðbrögð sprengivarnarglerkerfa við sprengiálagi.“ Metric 45.6 (2012): 1471-1479. [14] „Sjálfboðaliðaleiðbeiningar til að draga úr sprengihættu í lóðréttum gluggakerfum“ AAMA 510-14.