Punktfest Glassystemer, déi dësen architektoneschen Ufuerderungen erfëllen, si besonnesch populär an Entréeën am Rez-de-Chaussée oder ëffentleche Beräicher. Rezent technologesch Fortschrëtter hunn et erméiglecht, ultra-héichfest Klebstoffer ze benotzen, fir dës grouss Bimssteen un Accessoiren ze befestigen, ouni datt Lächer am Glas musse gebiert ginn.
Déi typesch Buedemlag erhéicht d'Wahrscheinlechkeet, datt de System als Schutzschicht fir d'Awunner vum Gebai muss déngen, an dës Ufuerderung iwwerschreit oder iwwerschreit typesch Wandbelaaschtungsufuerderungen. E puer Tester goufen um Punktbefestigungssystem fir Buerungen duerchgefouert, awer net op der Verbindungsmethod.
Den Zweck vun dësem Artikel ass et, en Simulatiounstest mat engem Schockröhrchen mat Sprengladungen opzehuelen, fir eng Explosioun ze simuléieren, fir den Impakt vun enger explosiver Belaaschtung op eng gebonnen transparent Komponent ze simuléieren. Dës Variabelen enthalen d'Explosiounsbelaaschtung, déi vun der ASTM F2912 [1] definéiert ass, déi op enger dënner Plack mat engem SGP-Ionomer-Sandwich duerchgefouert gëtt. Dës Fuerschung ass dat éischt Mol, datt se déi potenziell explosiv Leeschtung fir grouss Tester an architektonescht Design quantifizéiere kann. Befestegt véier TSSA-Fittings mat engem Duerchmiesser vu 60 mm (2,36 Zoll) un eng Glasplack mat der Gréisst 1524 x 1524 mm (60 Zoll x 60 Zoll).
Déi véier Komponenten, déi mat 48,3 kPa (7 psi) oder manner belaascht goufen, hunn den TSSA an d'Glas net beschiedegt oder beaflosst. Fënnef Komponenten goufen ënner Drock iwwer 62 kPa (9 psi) belaascht, a véier vun de fënnef Komponenten hunn e Glasbroch gewisen, wouduerch d'Glas aus der Ouverture geréckelt ass. An alle Fäll ass den TSSA un de Metallfittings befestegt bliwwen, an et gouf keng Feelfunktioun, Haftung oder Bindung festgestallt. Tester hunn gewisen, datt den getesteten TSSA-Design, am Aklang mat den Ufuerderunge vun der AAMA 510-14, en effektivt Sécherheetssystem ënner enger Belaaschtung vu 48,3 kPa (7 psi) oder manner ka bidden. D'Donnéeën, déi hei generéiert ginn, kënne benotzt ginn, fir den TSSA-System sou ze konfiguréieren, datt en der spezifizéierter Belaaschtung gerecht gëtt.
De Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) ass den fortgeschrattene Applikatiounsexpert vun Dow Corning senge performante Silikonen. De Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) ass e Wëssenschaftler am Beräich vun der performanter Bauindustrie bei Dow Corning, deen och Silikon- a ASTM-Fuerscher bei Dow Corning ass.
Déi strukturell Silikonbefestigung vu Glaspanneauen gëtt zënter bal 50 Joer benotzt fir d'Ästhetik an d'Performance vu modernen Gebaier ze verbesseren [2] [3] [4] [5]. D'Befestigungsmethod kann eng glat kontinuéierlech Aussenmauer mat héijer Transparenz maachen. De Wonsch no méi grousser Transparenz an der Architektur huet zur Entwécklung a Benotzung vu Kabelgitterwänn a Bolzen-ënnerstëtzte Aussenmaueren gefouert. Architektonesch usprochsvoll Landmarkgebaier enthalen déi modern Technologie vun haut a mussen de lokale Bau- a Sécherheetscoden a Standarden entspriechen.
Den transparenten strukturellen Silikonklebstoff (TSSA) gouf ënnersicht, an eng Method fir d'Glas mat Bolzenbefestigungsdeeler ze ënnerstëtzen amplaz vu Lächer ze bueren gouf proposéiert [6] [7]. Déi transparent Klebtechnologie mat Stäerkt, Haftung an Haltbarkeet huet eng Rei vu physikalesche Eegeschaften, déi et Designer vun Rideauen erlaben, de Verbindungssystem op eng eenzegaarteg an nei Manéier ze designen.
Ronn, rechteckeg an dräieckeg Accessoiren, déi Ästhetik a strukturell Leeschtung erfëllen, sinn einfach ze designen. TSSA gëtt zesumme mam laminéierte Glas an engem Autoklav gehärtet. Nodeems d'Material aus dem Autoklavzyklus erausgeholl gouf, kann den 100% Verifizéierungstest ofgeschloss ginn. Dëse Qualitéitssécherungsvirdeel ass eenzegaarteg fir TSSA, well et direkt Feedback iwwer d'strukturell Integritéit vun der Baugrupp ka ginn.
D'Schlagfestigkeit [8] an den Effekt vun der Stossabsorptioun vu konventionelle strukturelle Silikonmaterialien goufen ënnersicht [9]. De Wolf et al. huet Daten vun der Universitéit Stuttgart geliwwert. Dës Donnéeë weisen, datt am Verglach mat der quasi-statescher Dehnungsquote, déi an der ASTM C1135 spezifizéiert ass, d'Zuchfestigkeit vum strukturelle Silikonmaterial bei enger maximaler Dehnungsquote vu 5 m/s (197 Zoll/s) läit. Festigkeit an Dehnung huelen zou. Weist d'Bezéiung tëscht Dehnung a physikaleschen Eegeschaften un.
Well TSSA en héichelastescht Material mat engem méi héije Modul a Stäerkt ass wéi strukturellt Silikon, gëtt erwaart, datt et déiselwecht allgemeng Leeschtung huet. Och wann keng Labortester mat héije Verformungsraten duerchgefouert goufen, kann een erwaarden, datt déi héich Verformungsrate bei der Explosioun d'Stäerkt net beaflosst.
Dat verschraubt Glas gouf getest, entsprécht den Explosiounsschutznormen [11] a gouf um Glass Performance Day 2013 ausgestallt. Déi visuell Resultater weisen däitlech d'Virdeeler vun der mechanescher Befestigung vum Glas nodeems et gebrach ass. Fir Systemer mat renger Haftung wäert dat eng Erausfuerderung sinn.
De Kader besteet aus engem amerikanesche Standard-Stolkanal mat Dimensiounen vun 151 mm Déift x 48,8 mm Breet x 5,08 mm Netzdicke (6” x 1,92” x 0,20”), normalerweis als C 6” x 8,2# Schlitz bezeechent. D'C-Kanäl sinn un den Ecker zesummegeschweesst, an en dräieckege Profil vun 9 mm (0,375 Zoll) déckt ass un den Ecker geschweesst, deen vun der Uewerfläch vum Kader zréckgeet. E Lach vun 18 mm (0,71 Zoll) gouf an d'Plack gebuert, sou datt eng Schraube mat engem Duerchmiesser vun 14 mm (0,55 Zoll) einfach dran agesat ka ginn.
TSSA Metallfittings mat engem Duerchmiesser vu 60 mm (2,36 Zoll) sinn 50 mm (2 Zoll) vun all Eck ewech. Benotzt véier Fittings op all Stéck Glas fir alles symmetresch ze maachen. Déi eenzegaarteg Eegeschaft vun TSSA ass, datt et no beim Rand vum Glas placéiert ka ginn. Bueraccessoiren fir mechanesch Befestigung a Glas hunn spezifesch Dimensiounen, déi vum Rand ufänken, an den Design integréiert musse ginn a virum Härten gebuert musse ginn.
D'Gréisst no beim Rand verbessert d'Transparenz vum fäerdege System a reduzéiert gläichzäiteg d'Adhäsioun vun der Stärverbindung wéinst dem méi niddrege Dréimoment op der typescher Stärverbindung. D'Glas, dat fir dëst Projet gewielt gouf, besteet aus zwou 6 mm (1/4 Zoll) gehärte transparenten 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′), déi mat Sentry Glass Plus (SGP) Ionomer-Zwëschenfolie 1,52 mm (0,060 Zoll) laminéiert sinn.
Eng TSSA-Scheif mat enger Déckt vun 1 mm (0,040 Zoll) gëtt op eng geprimert Edelstahlfitting mat engem Duerchmiesser vu 60 mm (2,36 Zoll) opgedroen. De Primer ass entwéckelt fir d'Haltbarkeet vun der Haftung op Edelstahl ze verbesseren an ass eng Mëschung aus Silan an Titanat an engem Léisungsmëttel. D'Metallscheif gëtt mat enger gemoossener Kraaft vun 0,7 MPa (100 psi) fir eng Minutt géint d'Glas gedréckt, fir d'Befeuchtung an de Kontakt ze garantéieren. Setzt d'Komponenten an en Autoklav, deen 11,9 Bar (175 psi) an 133 °C (272 °F) erreecht, sou datt den TSSA déi 30-Minutte-Wäichzäit erreecht, déi fir d'Aushärtung an d'Verbindung am Autoklav erfuerderlech ass.
Nodeems den Autoklav fäerdeg ass a gekillt ass, kontrolléiert all TSSA-Fitting a spannt se dann op 55 Nm (40,6 Fousspond) un, fir eng Standardbelaaschtung vun 1,3 MPa (190 psi) unzeweisen. Accessoiren fir TSSA ginn vu Sadev geliwwert a sinn als R1006 TSSA Accessoiren identifizéiert.
Montéiert den Haaptkierper vum Accessoire op d'Härtscheif um Glas a senkt en an de Stolrahmen. Ajustéiert a fixéiert d'Mutteren op de Bolzen, sou datt d'äussert Glas gläichméisseg mat der Äussewelt vum Stolrahmen läit. D'13mm x 13mm (1/2″ x½”) Verbindung ronderëm de Glasperimeter gëtt mat enger zweedeeleger Silikonstruktur versiegelt, sou datt den Drockbelaaschtungstest den nächsten Dag ufänke kann.
Den Test gouf mat engem Schockdämpfer am Explosives Research Laboratory vun der University of Kentucky duerchgefouert. D'Schockdämpfer besteet aus engem verstäerkte Stolkierper, op deem Eenheeten bis zu 3,7m x 3,7m op der Front installéiert kënne ginn.
D'Schlagröhre gëtt ugedriwwen andeems Sprengstoff laanscht d'Längt vum Explosiounsröhre placéiert gëtt fir déi positiv an negativ Phasen vum Explosiounsereignis ze simuléieren [12] [13]. Setzt de ganze Glas- a Stolrahmen an d'Schockdämpferröhre fir d'Tester, wéi an der Figur 4 gewisen.
Véier Drocksensore sinn am Schockröhrchen installéiert, sou datt den Drock an de Puls genee gemooss kënne ginn. Zwee digital Videokameraen an eng digital SLR-Kamera goufen benotzt fir den Test opzehuelen.
D'MREL Ranger HR Héichgeschwindegkeetskamera, déi bei der Fënster baussent dem Schockröhrchen placéiert war, huet den Test mat 500 Biller pro Sekonn opgeholl. Installéiert en 20 kHz Oflenkungslaseropnam bei der Fënster fir d'Oflenkung an der Mëtt vun der Fënster ze moossen.
Déi véier Komponente vum Rahmen goufen am Ganzen néng Mol getest. Wann d'Glas d'Ouverture net verléisst, muss d'Komponent ënner méi héijem Drock an Impakt nei getest ginn. An all Fall ginn den Zildrock an d'Impulsdaten an d'Glasdeformatiounsdaten opgeholl. Duerno gëtt all Test och no AAMA 510-14 [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation] bewäert.
Wéi uewe beschriwwen, goufen véier Kaderbaugruppen getest, bis d'Glas aus der Ouverture vum Sprengport erausgeholl gouf. D'Zil vum éischten Test ass et, 69 kPa bei engem Impuls vu 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms) z'erreechen. Ënner der ugewandter Belaaschtung ass d'Glasfënster zerbrach a vum Kader lassgaangen. Sadev-Punkt-Befestigungen suergen dofir, datt TSSA op gebrachent gehärtet Glas hält. Wéi dat gehärtet Glas zerbrach ass, huet d'Glas d'Ouverture no enger Oflenkung vu ronn 100 mm (4 Zoll) verlooss.
Ënnert der Bedingung vun zouhuelender kontinuéierlecher Belaaschtung gouf de Frame 2 3-mol getest. D'Resultater hunn gewisen, datt de Feeler eréischt opgetrueden ass, wéi den Drock 69 kPa (10 psi) erreecht huet. Déi gemoossen Drock vun 44,3 kPa (6,42 psi) an 45,4 kPa (6,59 psi) beaflossen d'Integritéit vun der Komponent net. Ënnert dem gemoossenen Drock vun 62 kPa (9 psi) huet d'Oflenkung vum Glas e Broch verursaacht, wouduerch d'Glasfënster an der Ouverture bliwwen ass. All TSSA-Accessoiren sinn mat gebrachenem gehärtetem Glas befestegt, d'selwecht wéi an der Figur 7.
Ënnert der Bedingung vun zouhuelender kontinuéierlecher Belaaschtung gouf de Frame 3 zweemol getest. D'Resultater hunn gewisen, datt de Feeler eréischt opgetrueden ass, wéi den Drock d'Zilwäert vun 69 kPa (10 psi) erreecht huet. Den gemoossenen Drock vu 48,4 kPa (7,03) psi beaflosst d'Integritéit vum Baudeel net. D'Datenerfassung konnt keng Auslenkung zouloossen, awer eng visuell Observatioun vum Video huet gewisen, datt d'Auslenkung vum Frame 2, Test 3, an dem Frame 4, Test 7, ähnlech war. Ënnert dem Miessdrock vu 64 kPa (9,28 psi) huet d'Auslenkung vum Glas, gemooss bei 190,5 mm (7,5 Zoll), zu engem Broch gefouert, wouduerch d'Glasfënster an der Ouverture bliwwen ass. All TSSA-Accessoiren sinn mat gebrachenem gehärtetem Glas befestegt, genee wéi an der Figur 7.
Mat zouhuelender kontinuéierlecher Belaaschtung gouf de Kader 4 dräimol getest. D'Resultater hunn gewisen, datt de Feeler eréischt opgetrueden ass, wéi den Drock fir d'zweet Kéier d'Zil vun 10 psi erreecht huet. Déi gemoossen Drock vun 46,8 kPa (6,79 psi) an 64,9 kPa (9,42 psi) beaflossen d'Integritéit vum Baudeel net. Am Test #8 gouf gemooss, datt d'Glas 100 mm (4 Zoll) gebéit ass. Et gëtt erwaart, datt dës Belaaschtung d'Glas zum Broch bréngt, awer aner Datepunkte kënnen och kritt ginn.
Am Test Nr. 9 huet den gemoossenen Drock vu 65,9 kPa (9,56 psi) d'Glas ëm 190,5 mm (7,5 Zoll) ofgelenkt an e Broch verursaacht, wouduerch d'Glasfënster an der Ëffnung bliwwen ass. All TSSA-Accessoiren sinn mat dem selwechte gebrachenen gehärtete Glas wéi an der Figur 7 befestegt. An alle Fäll kënnen d'Accessoiren einfach vum Stolrahmen erausgeholl ginn, ouni offensichtleche Schued.
Den TSSA fir all Test bleift onverännert. Nom Test, wann d'Glas intakt bleift, gëtt et keng visuell Ännerung vum TSSA. D'High-Speed-Video weist d'Glas, wéi et an der Mëtt vun der Spann brécht an dann d'Ouverture verléisst.
Aus dem Verglach vum Glasbroch a kee Broch an der Figur 8 an der Figur 9 ass et interessant ze bemierken, datt de Glasbroch wäit ewech vum Befestigungspunkt geschitt, wat drop hiweist, datt den ongebonnenen Deel vum Glas de Biegepunkt erreecht huet, deen sech séier dem Stréimpunkt néierléisst. D'Brochgrenz vum Glas ass relativ zum Deel, deen verbonne bleift.
Dëst weist drop hin, datt während dem Test déi gebrach Placken an dësen Deeler wahrscheinlech ënner Schéierkräfte beweegen. Wann een dëse Prinzip an d'Observatioun kombinéiert, datt de Feelermodus d'Versprëdegung vun der Glasdicke op der Haftfläche schéngt ze sinn, wann déi virgeschriwwen Belaaschtung eropgeet, sollt d'Leeschtung verbessert ginn, andeems d'Glasdicke erhéicht oder d'Oflenkung mat anere Mëttele kontrolléiert gëtt.
Den Test 8 vum Frame 4 ass eng agreabel Iwwerraschung an der Testanlag. Och wann d'Glas net beschiedegt ass, sou datt de Frame nach eng Kéier getest ka ginn, kënnen den TSSA an déi ëmleiend Dichtungsstreifen dës grouss Belaaschtung trotzdem aushalen. Den TSSA-System benotzt véier 60 mm Befestigungen fir d'Glas z'ënnerstëtzen. Déi geplangte Wandbelaaschtungen si lieweg a permanent Belaaschtungen, béid bei 2,5 kPa (50 psf). Dëst ass e mëttelméissegen Design, mat idealer architektonescher Transparenz, weist extrem héich Belaaschtungen op, an den TSSA bleift intakt.
Dës Studie gouf duerchgefouert fir festzestellen, ob d'Klebstoffhaftung vum Glassystem inherent Geforen oder Mängel huet wat d'Ufuerderunge fir d'Sandstrahlleistung ugeet. Natierlech gëtt en einfacht 60mm TSSA-Accessoiresystem no beim Rand vum Glas installéiert an huet déi selwecht Leeschtung, bis d'Glas brécht. Wann d'Glas sou konzipéiert ass, datt et géint Broch resistent ass, ass TSSA eng machbar Verbindungsmethod, déi e gewësse Schutz bitt a gläichzäiteg d'Ufuerderunge vum Gebai un Transparenz an Offenheet erfëllt.
Geméiss der ASTM F2912-17 Norm erreechen déi geteste Fënsterkomponenten den H1 Geforniveau um C1 Standardniveau. Den Accessoire Sadev R1006, deen an der Studie benotzt gouf, ass net betraff.
Dat gehärte Glas, dat an dëser Studie benotzt gouf, ass dat "schwaacht Glied" am System. Soubal d'Glas gebrach ass, kënnen den TSSA an den ëmleienden Dichtungsstreifen keng grouss Quantitéit u Glas festhalen, well eng kleng Quantitéit u Glasfragmenter um Silikonmaterial bleiwen.
Vun Design- a Leistungssicht aus huet sech den TSSA-Klebstoffsystem als e bewährte Schutz fir explosiv Fassadenkomponenten um initialen Niveau vun den explosive Leistungsindikatoren erwisen, wat vun der Industrie wäit akzeptéiert gouf. Déi geteste Fassad weist, datt wann d'Explosiounsgefor tëscht 41,4 kPa (6 psi) an 69 kPa (10 psi) läit, d'Leeschtung um Geforniveau wesentlech anescht ass.
Et ass awer wichteg, datt den Ënnerscheed an der Geforklassifikatioun net op Haftungsversagen zréckzeféieren ass, wéi duerch de kohäsiven Versoenmodus vum Haftstoff a Glasfragmenter tëscht de Geforschwellen ugedeit gëtt. No Observatioune gëtt d'Gréisst vum Glas entspriechend ugepasst, fir d'Oflenkung ze minimiséieren an domat Bréchegkeet ze vermeiden, déi duerch eng erhéicht Scherreaktioun op der Grenzfläche tëscht Biegen an Uschloss verursaacht gëtt, wat e Schlësselfaktor fir d'Leeschtung schéngt ze sinn.
Zukünfteg Entwërf kéinten de Geforniveau ënner méi héije Belaaschtungen reduzéieren, andeems d'Déckt vum Glas erhéicht gëtt, d'Positioun vum Punkt relativ zum Rand fixéiert gëtt an den Kontaktduerchmiesser vum Klebstoff erhéicht gëtt.
[1] ASTM F2912-17 Standard Glasfaser Spezifikatioun, Glas a Glassystemer ënnerworf héijen Héichtenlasten, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ a Peterson, CO, Jr., „Strukturell Dichtstoffglas, Dichtstofftechnologie fir Glassystemer“, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, S. 67-99 Säiten. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, a Gladstone, M., „Seismesch Leeschtung vu strukturellem Kieselerdeglas“, Building Sealing, Dichtstoff, Glas a Waasserdicht Technologie, Band 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, Editeur, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, S. 46-59. [4] Carbary, LD, „Iwwerpréiwung vun der Haltbarkeet a Leeschtung vu Silikonstrukturglasfënstersystemer“, Glass Performance Day, Tampere Finnland, Juni 2007, Konferenzprozeduren, Säiten 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, an Takish, MS, „Performance of Silicone Structural Adhesives“, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Universitéit vu Paräis, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Joer, S. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. a Carbary L. D, „Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminary Assessment of the mechanical properties and durability of the steel“, The Fourth International Durability Symposium „Construction Sealants and Adhesives“, ASTM International Magazine, online publizéiert, August 2011, Band 8, Nummer 10 (11. November 2011 Mount), JAI 104084, verfügbar op der folgender Websäit: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Silikonklebstoff mat transparenter Struktur, Glass Performance Day, Tampere, Finnland, Juni 2011, Protokoll vun der Versammlung, Säiten 650-653. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., „Nei Generatioun vu Strukturkiseldioxidglas“ Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf, a Sigurd Sitte „Bewäertung vu Silikonkautschuk-Dichtmëttel am Design vu kugelséchere Fënsteren a Gardinenwänn mat héije Beweegungsraten“, ASTM International Magazine, Ausgab 1. 6. Pabeier Nr. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Standard Testmethod fir d'Zuchhaftungsleistung vu Strukturdichtmëttel ze bestëmmen, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., „Fortschrëtter an „Explosiounsséchert, mat Bolzen fixéiert Glas“, Glass Performance Day, Juni 2103, Protokoll vun der Versammlung, S. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standard-Testmethod fir Glas a Glassystemer, déi héije Wandbelaaschtungen ausgesat sinn, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad a Braden T. Lusk. „Eng nei Method fir d'Reaktioun vun explosiven Glassystemer op explosiv Belaaschtungen ze bestëmmen.“ Metric 45.6 (2012): 1471-1479. [14] „Fräiwëlleg Richtlinne fir d'Explosiounsgefor vu vertikale Fënstersystemer ze reduzéieren“ AAMA 510-14.