Системите за стакло со фиксна точка што го исполнуваат овој архитектонски услов се особено популарни во влезовите на земја или јавните површини. Неодамнешните технолошки достигнувања овозможија употреба на лепила со ултра висока јачина за прицврстување на овие големи пемзи на додатоци без потреба од дупчење дупки во стаклото.
Типичната локација на земјата ја зголемува веројатноста дека системот мора да дејствува како заштитен слој за жителите на зградата, а ова барање ги надминува или ги надминува типичните барања за оптоварување на ветерот. Направени се некои тестови на системот за фиксирање со точки за дупчење, но не и на методот на лепење.
Целта на овој труд е да се сними симулациски тест со употреба на ударна цевка со експлозивни полнежи за симулирање на експлозија за да се симулира влијанието на експлозивно оптоварување врз врзана транспарентна компонента. Овие варијабли го вклучуваат експлозивното оптоварување дефинирано од ASTM F2912 [1], кое се спроведува на тенка плоча со SGP јономерен сендвич. Ова истражување е првпат да може да се квантифицира потенцијалната експлозивна изведба за тестирање на големи размери и архитектонски дизајн. Прикачете четири TSSA фитинзи со дијаметар од 60 mm (2,36 инчи) на стаклена плоча со димензии 1524 x 1524 mm (60 инчи x 60 инчи).
Четирите компоненти оптоварени со притисок од 48,3 kPa (7 psi) или пониско не ја оштетија ниту влијаеја на TSSA и стаклото. Пет компоненти беа оптоварени под притисок над 62 kPa (9 psi), а четири од петте компоненти покажаа кршење на стаклото, што предизвика стаклото да се помести од отворот. Во сите случаи, TSSA остана прицврстена на металните фитинзи и не е пронајдена неисправност, лепење или лепење. Тестирањето покажа дека, во согласност со барањата на AAMA 510-14, тестираниот дизајн на TSSA може да обезбеди ефикасен безбедносен систем под оптоварување од 48,3 kPa (7 psi) или пониско. Податоците генерирани овде може да се користат за проектирање на системот TSSA за да се задоволи одреденото оптоварување.
Џон Кимберлен (Џон Кимберлен) е експерт за напредна примена на високо-перформансните силикони на „Дау Корнинг“. Лоренс Д. Карбари (Лоренс Д. Карбари) е научник за високо-перформансна градежна индустрија на „Дау Корнинг“, кој е истражувач на силикони и ASTM на „Дау Корнинг“.
Структурното силиконско прицврстување на стаклените панели се користи речиси 50 години за подобрување на естетиката и перформансите на модерните згради [2] [3] [4] [5]. Методот на фиксирање може да го направи надворешниот ѕид мазен и континуиран со висока транспарентност. Желбата за зголемена транспарентност во архитектурата доведе до развој и употреба на ѕидови од кабелска мрежа и надворешни ѕидови потпрени на завртки. Архитектонски предизвикувачките знаменитости ќе ја вклучуваат денешната модерна технологија и мора да се усогласат со локалните градежни и безбедносни кодови и стандарди.
Проучен е транспарентниот структурен силиконски лепак (TSSA), а предложен е и метод за потпора на стаклото со делови за фиксирање со завртки наместо со дупчење дупки [6] [7]. Технологијата на транспарентен лепак со цврстина, адхезија и издржливост има низа физички својства што им овозможуваат на дизајнерите на завесни ѕидови да го дизајнираат системот за поврзување на уникатен и нов начин.
Тркалезните, правоаголните и триаголните додатоци што ги задоволуваат естетиките и структурните перформанси се лесни за дизајнирање. TSSA се стврднува заедно со ламинираното стакло што се обработува во автоклав. По отстранувањето на материјалот од циклусот на автоклав, може да се заврши тестот за 100% верификација. Оваа предност за обезбедување квалитет е единствена за TSSA бидејќи може да обезбеди непосредна повратна информација за структурниот интегритет на склопот.
Отпорноста на удар [8] и ефектот на апсорпција на удари кај конвенционалните структурни силиконски материјали се проучени [9]. Волф и сор. обезбедија податоци генерирани од Универзитетот во Штутгарт. Овие податоци покажуваат дека, во споредба со квазистатичката стапка на деформација наведена во ASTM C1135, затегнувачката цврстина на структурниот силиконски материјал е при крајна стапка на деформација од 5m/s (197in/s). Јачината и издолжувањето се зголемуваат. Укажува на врската помеѓу деформацијата и физичките својства.
Бидејќи TSSA е високо еластичен материјал со повисок модул и цврстина од структурниот силикон, се очекува да ги следи истите општи перформанси. Иако не се извршени лабораториски тестови со високи стапки на деформација, може да се очекува дека високата стапка на деформација при експлозијата нема да влијае на цврстината.
Зашрафеното стакло е тестирано, ги исполнува стандардите за ублажување на експлозии [11] и беше изложено на Денот на перформанси на стаклото во 2013 година. Визуелните резултати јасно ги покажуваат предностите од механичкото фиксирање на стаклото откако ќе се скрши. За системи со чисто лепливо прицврстување, ова ќе биде предизвик.
Рамката е изработена од американски стандарден челичен канал со димензии од 151 mm длабочина x 48,8 mm ширина x 5,08 mm дебелина на мрежата (6” x 1,92” x 0,20”), обично наречен C 6” x 8,2# жлеб. C каналите се заварени заедно на аглите, а триаголен пресек со дебелина од 9 mm (0,375 инчи) е заварен на аглите, поставен подалеку од површината на рамката. Во плочата е издупчена дупка од 18 mm (0,71″) така што во неа лесно може да се вметне завртка со дијаметар од 14 mm (0,55″).
Металните фитинзи TSSA со дијаметар од 60 mm (2,36 инчи) се оддалечени 50 mm (2 инчи) од секој агол. Нанесете четири фитинзи на секое парче стакло за да направите сè симетрично. Уникатната карактеристика на TSSA е тоа што може да се постави блиску до работ на стаклото. Додатоците за дупчење за механичко фиксирање во стакло имаат специфични димензии почнувајќи од работ, кои мора да се вклучат во дизајнот и мора да се дупчат пред калење.
Големината блиску до работ ја подобрува транспарентноста на готовиот систем, а во исто време ја намалува адхезијата на ѕвездестиот спој поради помалиот вртежен момент на типичниот ѕвездест спој. Стаклото избрано за овој проект е од два 6 mm (1/4″) калени транспарентни слоја од 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) ламинирани со Sentry Glass Plus (SGP) јономерен среден филм 1,52 mm (0,060) “).
Диск TSSA со дебелина од 1 mm (0,040 инчи) се нанесува на фитинг од не'рѓосувачки челик со дијаметар од 60 mm (2,36 инчи). Основата е дизајнирана да ја подобри издржливоста на адхезијата со не'рѓосувачки челик и е мешавина од силан и титанат во растворувач. Металниот диск се притиска врз стаклото со измерена сила од 0,7 MPa (100 psi) една минута за да се обезбеди навлажнување и контакт. Ставете ги компонентите во автоклав што достигнува 11,9 Bar (175 psi) и 133 C° (272°F), така што TSSA може да го достигне 30-минутното време на натопување потребно за стврднување и лепење во автоклавот.
Откако автоклавот ќе биде завршен и изладен, проверете го секој TSSA фитинг, а потоа затегнете го на 55 Nm (40,6 фунти на стапки) за да се покаже стандардно оптоварување од 1,3 MPa (190 psi). Додатоците за TSSA се обезбедени од Sadev и се идентификувани како додатоци за TSSA R1006.
Склопете го главното тело на додатокот на дискот за стврднување на стаклото и спуштете го во челичната рамка. Прилагодете ги и фиксирајте ги навртките на завртките така што надворешното стакло ќе биде во рамнина со надворешноста на челичната рамка. Спојката од 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) што го опкружува периметарот на стаклото е запечатена со дводелна структура од силикон, така што тестот за оптоварување со притисок може да започне следниот ден.
Тестот беше спроведен со употреба на шок цевка во Лабораторијата за истражување на експлозиви на Универзитетот во Кентаки. Цевката за апсорпција на удари е составена од армирано челично тело, на кое може да се инсталираат единици до 3,7 м x 3,7 м на предната страна.
Ударната цевка се движи со поставување експлозиви по должината на експлозивната цевка за да се симулираат позитивните и негативните фази на експлозијата [12] [13]. Ставете го целиот склоп од стакло и челик во цевката за апсорпција на удари за тестирање, како што е прикажано на Слика 4.
Четири сензори за притисок се инсталирани во внатрешноста на цевката за шок, така што притисокот и пулсот можат прецизно да се мерат. За снимање на тестот беа користени две дигитални видеокамери и една дигитална SLR камера.
Брзата камера MREL Ranger HR, сместена во близина на прозорецот надвор од амортизерската цевка, го сними тестот со 500 слики во секунда. Поставете ласерски запис за отклонување од 20 kHz во близина на прозорецот за да го измерите отклонувањето во центарот на прозорецот.
Четирите компоненти на рамката беа тестирани вкупно девет пати. Доколку стаклото не го напушти отворот, повторно тестирајте ја компонентата под поголем притисок и удар. Во секој случај, се евидентираат податоците за целниот притисок и импулсот и деформацијата на стаклото. Потоа, секој тест е оценет и според AAMA 510-14 [Доброволни упатства на системот за фестестрација за ублажување на опасноста од експлозија].
Како што е опишано погоре, беа тестирани четири склопови на рамката сè додека стаклото не се отстрани од отворот на отворот за експлозија. Целта на првиот тест е да се достигнат 69 kPa при пулс од 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec). Под применетото оптоварување, стаклениот прозорец се скрши и се ослободи од рамката. Фитинзите со точка Sadev овозможуваат TSSA да се залепи на скршено калено стакло. Кога каленото стакло се скрши, стаклото го напушти отворот по отклонување од приближно 100 mm (4 инчи).
Под услов на зголемување на континуираното оптоварување, рамката 2 беше тестирана 3 пати. Резултатите покажаа дека дефектот не се случил сè додека притисокот не достигнал 69 kPa (10 psi). Измерените притисоци од 44,3 kPa (6,42 psi) и 45,4 kPa (6,59 psi) нема да влијаат на интегритетот на компонентата. Под измерен притисок од 62 kPa (9 psi), отклонувањето на стаклото предизвикало кршење, оставајќи го стаклениот прозорец во отворот. Сите додатоци на TSSA се прикачени со скршено калено стакло, исто како на Слика 7.
Под услов на зголемување на континуираното оптоварување, рамката 3 беше тестирана двапати. Резултатите покажаа дека дефектот не се случил сè додека притисокот не ја достигнал целната вредност од 69 kPa (10 psi). Измерениот притисок од 48,4 kPa (7,03) psi нема да влијае на интегритетот на компонентата. Собирањето податоци не овозможи отклонување, но визуелното набљудување од видеото покажа дека отклонувањето на рамката 2 тест 3 и рамката 4 тест 7 беше слично. Под притисок за мерење од 64 kPa (9,28 psi), отклонувањето на стаклото измерено на 190,5 mm (7,5″) резултираше со кршење, оставајќи го стаклениот прозорец во отворот. Сите додатоци на TSSA се прикачени со скршено калено стакло, исто како на Слика 7.
Со зголемување на континуираното оптоварување, рамката 4 беше тестирана 3 пати. Резултатите покажаа дека дефектот не се случил сè додека притисокот не ја достигнал целната вредност од 10 psi по втор пат. Измерените притисоци од 46,8 kPa (6,79) и 64,9 kPa (9,42 psi) нема да влијаат на интегритетот на компонентата. Во тестот бр. 8, стаклото беше измерено да се свитка 100 mm (4 инчи). Се очекува дека ова оптоварување ќе предизвика кршење на стаклото, но може да се добијат и други податоци.
Во тестот бр. 9, измерениот притисок од 65,9 kPa (9,56 psi) го отклонил стаклото за 190,5 mm (7,5″) и предизвикал кршење, оставајќи го стаклениот прозорец во отворот. Сите додатоци на TSSA се прикачени со истото скршено калено стакло како на Слика 7. Во сите случаи, додатоците може лесно да се отстранат од челичната рамка без никакви очигледни оштетувања.
TSSA за секој тест останува непроменет. По тестот, кога стаклото останува недопрено, нема визуелна промена во TSSA. Видеото со голема брзина го прикажува кршењето на стаклото во средината на распонот, а потоа напуштањето на отворот.
Од споредбата на дефектот на стаклото и отсуството на дефект на стаклото на Слика 8 и Слика 9, интересно е да се забележи дека режимот на фрактура на стаклото се јавува далеку од точката на прицврстување, што укажува дека несврзаниот дел од стаклото ја достигнал точката на свиткување, која брзо се приближува. Точката на кршливост на стаклото е релативна во однос на делот што останува врзан.
Ова укажува дека за време на тестот, скршените плочи во овие делови веројатно ќе се движат под дејство на сили на смолкнување. Комбинирајќи го овој принцип и набљудувањето дека начинот на дефект се чини дека е кршливоста на дебелината на стаклото на лепливата површина, како што се зголемува пропишаното оптоварување, перформансите треба да се подобрат со зголемување на дебелината на стаклото или контролирање на деформацијата со други средства.
Тестот 8 од Рамка 4 е пријатно изненадување во тест-погонот. Иако стаклото не е оштетено за рамката да може повторно да се тестира, TSSA и околните ленти за запечатување сè уште можат да го издржат ова големо оптоварување. Системот TSSA користи четири додатоци од 60 mm за поддршка на стаклото. Дизајнерските оптоварувања на ветерот се активни и трајни оптоварувања, обете од 2,5 kPa (50 psf). Ова е умерен дизајн, со идеална архитектонска транспарентност, покажува екстремно високи оптоварувања, а TSSA останува недопрена.
Оваа студија беше спроведена за да се утврди дали адхезијата на стаклениот систем има некои вродени опасности или дефекти во однос на барањата на ниско ниво за перформанси на пескарење. Очигледно, едноставен систем за додатоци TSSA од 60 mm се инсталира близу до работ на стаклото и ги има перформансите сè додека стаклото не се скрши. Кога стаклото е дизајнирано да се спротивстави на кршење, TSSA е одржлив метод на поврзување што може да обезбеди одреден степен на заштита, а воедно да ги одржува барањата на зградата за транспарентност и отвореност.
Според стандардот ASTM F2912-17, тестираните компоненти на прозорците го достигнуваат нивото на опасност H1 на стандардното ниво C1. Додатокот Sadev R1006 што се користи во студијата не е засегнат.
Каленото стакло што се користи во оваа студија е „слабата алка“ во системот. Откако стаклото ќе се скрши, TSSA и околната лента за запечатување не можат да задржат голема количина стакло, бидејќи мала количина фрагменти од стакло остануваат на силиконскиот материјал.
Од гледна точка на дизајнот и перформансите, докажано е дека лепливиот систем TSSA обезбедува високо ниво на заштита кај компонентите на фасадата со експлозивна способност на почетното ниво на индикатори за експлозивни перформанси, што е широко прифатено од индустријата. Тестираната фасада покажува дека кога опасноста од експлозија е помеѓу 41,4 kPa (6 psi) и 69 kPa (10 psi), перформансите на ниво на опасност се значително различни.
Сепак, важно е разликата во класификацијата на опасност да не се должи на дефект на лепилото, како што е индицирано од начинот на кохезивно дефектирање на лепилото и стаклените фрагменти помеѓу праговите на опасност. Според набљудувањата, големината на стаклото е соодветно прилагодена за да се минимизира отклонувањето и да се спречи кршливоста поради зголемениот одговор на смолкнување на интерфејсот на свиткување и прицврстување, што се чини дека е клучен фактор во перформансите.
Идните дизајни би можеле да го намалат нивото на опасност под поголеми оптоварувања со зголемување на дебелината на стаклото, фиксирање на положбата на врвот во однос на работ и зголемување на контактниот дијаметар на лепилото.
[1] ASTM F2912-17 Стандардна спецификација за стаклени влакна, Стакло и стаклени системи подложени на големи оптоварувања на надморска височина, ASTM International, Вест Коншокен, Пенсилванија, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Хилијард, ЏР, Париз, ЦЈ и Петерсон, КО, Џуниор, „Структурно стакло за заптивање, технологија на заптивање за стаклени системи“, ASTM STP 638, ASTM International, Вест Коншокен, Пенсилванија, 1977, стр. 67-99 страници. [3] Заргами, МС, ТА, Шварц и Гладстон, М., „Сеизмички перформанси на структурно силициумско стакло“, Заптивање на згради, заптивање, стакло и водоотпорност, Том 1. 6. ASTM STP 1286, ЏЦ Мајерс, уредник, ASTM International, Вест Коншокен, Пенсилванија, 1996, стр. 46-59. [4] Карбари, ЛД, „Преглед на издржливоста и перформансите на силиконските структурни стаклени прозорски системи“, Glass Performance Day, Тампере, Финска, јуни 2007 година, Зборник на трудови од конференцијата, страници 190-193. [5] Шмит, ЦМ, Шенхер, ВЈ, Карбари ЛД и Такиш, МС, „Перформанси на силиконски структурни лепила“, Наука и технологија на стаклени системи, ASTM STP1054, Универзитет ЦЈ во Париз, Американско друштво за тестирање и материјали, Филаделфија, 1989 година, стр. 22-45 [6] Волф, АТ, Сите, С., Брасер, М., Ј. и Карбари Л. Д, „Транспарентно структурно силиконско лепило за фиксирање на стаклени материјали (TSSA) Прелиминарна проценка на механичките својства и издржливоста на челикот“, Четвртиот меѓународен симпозиум за издржливост „Градежни заптивни средства и лепила“, ASTM International Magazine, објавено онлајн, август 2011 година, том 8, број 10 (11 ноември 2011 година месец), JAI 104084, достапно од следната веб-страница: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Клифт, К., Хатли, П., Карбари, ЛД, Силиконски лепак со проѕирна структура, Ден на стаклени перформанси, Тампере, Финска, јуни 2011 година, Зборник на трудови од состанокот, страници 650-653. [8] Клифт, К., Карбари, ЛД, Хатли, П., Кимберлен, Ј., „Структурно силициумско стакло од нова генерација“ Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Кенет Јарош, Андреас Т. Волф и Сигурд Сите „Проценка на силиконски гумени заптивки во дизајнот на непробојни прозорци и завесни ѕидови при високи брзини на движење“, ASTM International Magazine, Број 1. 6. Труд бр. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Стандарден метод на тестирање за одредување на перформансите на затегнувачка адхезија на структурни заптивки, ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсилванија, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Морган, Т., „Напредок во „Стакло отпорно на експлозија, фиксирано со завртки“, Ден на перформанси на стакло, јуни 2013 година, записник од состанокот, стр. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Стандарден метод за тестирање на стакло и стаклени системи подложени на големи оптоварувања од ветер, ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсилванија, 2017 година, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Вединг, Вилијам Чед и Брејден Т. Ласк. „Нов метод за одредување на одговорот на антиексплозивните стаклени системи на експлозивни оптоварувања“. Metric 45.6 (2012): 1471-1479. [14] „Доброволни упатства за ублажување на опасноста од експлозија кај вертикални прозорски системи“ AAMA 510-14.