Systemy szkła mocowanego punktowo, spełniające ten wymóg architektoniczny, są szczególnie popularne w wejściach naziemnych lub obszarach publicznych.Najnowsze osiągnięcia technologiczne umożliwiły zastosowanie klejów o ultrawysokiej wytrzymałości do mocowania tych dużych pumeksów do akcesoriów bez konieczności wiercenia otworów w szkle.
Typowe położenie na ziemi zwiększa prawdopodobieństwo, że system będzie musiał działać jako warstwa ochronna dla mieszkańców budynku, a wymaganie to przekracza lub przekracza typowe wymagania dotyczące obciążenia wiatrem.Przeprowadzono pewne testy systemu mocowania punktowego do wiercenia, ale nie przeprowadzono testów metody klejenia.
Celem artykułu jest zarejestrowanie testu symulacyjnego z wykorzystaniem rury uderzeniowej z ładunkami wybuchowymi w celu symulacji eksplozji w celu symulacji wpływu ładunku wybuchowego na klejony przezroczysty element.Zmienne te obejmują obciążenie wybuchem określone w normie ASTM F2912 [1], które przeprowadza się na cienkiej płycie z warstwą jonomeru SGP.To badanie po raz pierwszy pozwala określić ilościowo potencjalną skuteczność materiałów wybuchowych na potrzeby testów na dużą skalę i projektów architektonicznych.Przymocuj cztery złączki TSSA o średnicy 60 mm (2,36 cala) do szklanej płyty o wymiarach 1524 x 1524 mm (60 cali x 60 cali).
Cztery elementy obciążone do ciśnienia 48,3 kPa (7 psi) lub niższego nie uszkodziły ani nie miały wpływu na TSSA i szkło.Pięć elementów zostało obciążonych pod ciśnieniem powyżej 62 kPa (9 psi), a w czterech z pięciu elementów stwierdzono pęknięcie szkła, co spowodowało wysunięcie się szkła z otworu.We wszystkich przypadkach TSSA pozostała przyczepiona do metalowych łączników i nie stwierdzono żadnych usterek, przyczepności ani wiązania.Testy wykazały, że zgodnie z wymaganiami normy AAMA 510-14, testowana konstrukcja TSSA może zapewnić skuteczny system bezpieczeństwa pod obciążeniem 48,3 kPa (7 psi) lub niższym.Wygenerowane tutaj dane można wykorzystać do zaprojektowania systemu TSSA tak, aby spełniał określone obciążenie.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) jest ekspertem w dziedzinie zaawansowanych zastosowań wysokowydajnych silikonów firmy Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) jest wysokowydajnym naukowcem w firmie Dow Corning zajmującym się branżą budowlaną oraz badaczem Dow Corning zajmującym się silikonem i ASTM.
Konstrukcyjne mocowanie paneli szklanych za pomocą silikonu jest stosowane od prawie 50 lat w celu poprawy estetyki i parametrów użytkowych nowoczesnych budynków [2] [3] [4] [5].Metoda mocowania może sprawić, że gładka, ciągła ściana zewnętrzna będzie miała wysoką przezroczystość.Pragnienie większej przejrzystości w architekturze doprowadziło do opracowania i zastosowania ścian z siatki kablowej i ścian zewnętrznych wzmocnionych śrubami.Charakterystyczne budynki stanowiące wyzwanie architektoniczne będą wyposażone w dzisiejszą nowoczesną technologię i muszą być zgodne z lokalnymi przepisami i normami budowlanymi oraz bezpieczeństwa.
Zbadano przezroczysty strukturalny klej silikonowy (TSSA) i zaproponowano sposób mocowania szkła za pomocą śrubowych elementów mocujących zamiast wiercenia otworów [6] [7].Technologia przezroczystego kleju charakteryzująca się wytrzymałością, przyczepnością i trwałością posiada szereg właściwości fizycznych, które pozwalają projektantom ścian osłonowych zaprojektować system połączeń w unikalny i nowatorski sposób.
Akcesoria okrągłe, prostokątne i trójkątne, które spełniają estetykę i parametry konstrukcyjne, są łatwe w projektowaniu.TSSA utwardza ​​się razem ze szkłem laminowanym i przetwarza w autoklawie.Po usunięciu materiału z cyklu autoklawu można przeprowadzić test sprawdzający 100%.Ta zaleta zapewnienia jakości jest unikalna dla TSSA, ponieważ może zapewnić natychmiastową informację zwrotną na temat integralności strukturalnej zespołu.
Badano odporność na uderzenia [8] i efekt pochłaniania wstrząsów przez konwencjonalne konstrukcyjne materiały silikonowe [9].Wolf i in.dostarczył dane wygenerowane przez Uniwersytet w Stuttgarcie.Dane te pokazują, że w porównaniu z quasi-statyczną szybkością odkształcenia określoną w normie ASTM C1135, wytrzymałość na rozciąganie konstrukcyjnego materiału silikonowego wynosi przy ostatecznej szybkości odkształcania wynoszącej 5 m/s (197 cali/s).Zwiększa się siła i wydłużenie.Wskazuje związek pomiędzy odkształceniem a właściwościami fizycznymi.
Ponieważ TSSA jest materiałem wysoce elastycznym o wyższym module sprężystości i wytrzymałości niż silikon strukturalny, oczekuje się, że będzie miał te same ogólne właściwości.Chociaż nie przeprowadzono badań laboratoryjnych z dużą szybkością odkształcenia, można oczekiwać, że duża prędkość odkształcenia podczas eksplozji nie będzie miała wpływu na wytrzymałość.
Szkło skręcane zostało przetestowane, spełnia normy łagodzenia wybuchu [11] i zostało zaprezentowane podczas Glass Performance Day 2013.Wyniki wizualne wyraźnie pokazują zalety mechanicznego mocowania szkła po stłuczeniu.W przypadku systemów z mocowaniem wyłącznie klejem będzie to wyzwanie.
Rama wykonana jest z amerykańskiego standardowego ceownika stalowego o wymiarach 151 mm głębokość x 48,8 mm szerokość x 5,08 mm grubość środnika (6” x 1,92” x 0,20”), zwykle zwanego szczeliną C 6” x 8,2#.Ceowniki są zespawane ze sobą w rogach, a w rogach zespawany jest trójkątny odcinek o grubości 9 mm (0,375 cala), odsunięty od powierzchni ramy.W płytce wywiercono otwór o średnicy 18 mm (0,71 cala), dzięki czemu można w nią łatwo włożyć śrubę o średnicy 14 mm (0,55 cala).
Metalowe złączki TSSA o średnicy 60 mm (2,36 cala) znajdują się w odległości 50 mm (2 cale) od każdego narożnika.Zastosuj cztery łączniki do każdego kawałka szkła, aby wszystko było symetryczne.Unikalną cechą TSSA jest to, że można go umieścić blisko krawędzi szkła.Akcesoria do wiercenia do mechanicznego mocowania w szkle mają określone wymiary, zaczynając od krawędzi, które należy uwzględnić w projekcie i które należy nawiercić przed hartowaniem.
Rozmiar zbliżony do krawędzi poprawia przezroczystość gotowego systemu, a jednocześnie zmniejsza przyczepność połączenia gwiaździstego ze względu na niższy moment obrotowy na typowym połączeniu gwiaździstym.Szkło wybrane do tego projektu to dwie przezroczyste, hartowane warstwy o grubości 6 mm (1/4 cala) o wymiarach 1524 mm x 1524 mm (5 stóp x 5 stóp), laminowane jonomerową folią pośrednią Sentry Glass Plus (SGP) o grubości 1,52 mm (0,060) „).
Krążek TSSA o grubości 1 mm (0,040 cala) nakłada się na zagruntowaną złączkę ze stali nierdzewnej o średnicy 60 mm (2,36 cala).Podkład ma za zadanie poprawić trwałość przyczepności do stali nierdzewnej i jest mieszaniną silanu i tytanianu w rozpuszczalniku.Metalowy krążek dociska się do szkła ze zmierzoną siłą 0,7 MPa (100 psi) przez jedną minutę, aby zapewnić zwilżenie i kontakt.Umieścić komponenty w autoklawie, w którym ciśnienie osiąga 11,9 bara (175 psi) i temperatura 133 C° (272°F), tak aby TSSA mógł osiągnąć 30-minutowy czas namaczania wymagany do utwardzenia i związania w autoklawie.
Po ukończeniu i ochłodzeniu autoklawu sprawdź każdą złączkę TSSA, a następnie dokręć ją momentem 55 Nm (40,6 funtów stóp), aby wykazać standardowe obciążenie 1,3 MPa (190 psi).Akcesoria do TSSA są dostarczane przez Sadev i są oznaczone jako akcesoria R1006 TSSA.
Zamontuj główny korpus akcesorium na dysku utwardzającym na szkle i opuść go na stalową ramę.Wyreguluj i zamocuj nakrętki na śrubach tak, aby zewnętrzna szyba zlicowała się z zewnętrzną częścią stalowej ramy.Złącze o wymiarach 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) otaczające obwód szkła jest uszczelnione dwuczęściową strukturą silikonu, dzięki czemu test obciążenia ciśnieniowego może rozpocząć się następnego dnia.
Test przeprowadzono przy użyciu rurki uderzeniowej w Laboratorium Badań nad Materiałami Wybuchowymi na Uniwersytecie Kentucky.Rura amortyzująca składa się ze wzmocnionego stalowego korpusu, w którym można zainstalować jednostki o wymiarach do 3,7 mx 3,7 m na ścianie czołowej.
Rura uderzeniowa napędzana jest poprzez umieszczenie materiałów wybuchowych wzdłuż rury wybuchowej w celu symulacji dodatniej i ujemnej fazy zdarzenia wybuchowego [12] [13].Umieść cały zespół ramy ze szkła i stali w rurze amortyzującej w celu przetestowania, jak pokazano na rysunku 4.
Wewnątrz rury amortyzatora zamontowane są cztery czujniki ciśnienia, dzięki czemu można dokładnie zmierzyć ciśnienie i puls.Do rejestracji badania wykorzystano dwie cyfrowe kamery wideo i cyfrową lustrzankę.
Szybka kamera MREL Ranger HR umieszczona w pobliżu okna na zewnątrz rury uderzeniowej zarejestrowała test z szybkością 500 klatek na sekundę.Ustaw zapis lasera odchylającego o częstotliwości 20 kHz w pobliżu okna, aby zmierzyć ugięcie w środku okna.
W sumie cztery komponenty szkieletu przetestowano dziewięć razy.Jeśli szkło nie opuszcza otworu, przetestuj element ponownie pod większym ciśnieniem i uderzeniem.W każdym przypadku rejestrowane są dane dotyczące ciśnienia docelowego oraz impulsu i odkształcenia szkła.Następnie każdy test jest również oceniany zgodnie z AAMA 510-14 [Dobrowolne wytyczne dotyczące systemu festestacji dotyczące łagodzenia zagrożenia wybuchem].
Jak opisano powyżej, przetestowano cztery zespoły ramowe do momentu usunięcia szkła z otworu otworu strzałowego.Celem pierwszego testu jest osiągnięcie 69 kPa przy impulsie 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms).Pod przyłożonym obciążeniem szyba rozbiła się i wypadł z ramy.Okucia punktowe Sadev sprawiają, że TSSA przylega do stłuczonego szkła hartowanego.Kiedy szkło hartowane uległo rozbiciu, opuściło otwór po odkształceniu o około 100 mm (4 cale).
W warunkach rosnącego obciążenia ciągłego ramę 2 poddano 3-krotnym badaniom.Wyniki wykazały, że awaria wystąpiła dopiero, gdy ciśnienie osiągnęło 69 kPa (10 psi).Zmierzone ciśnienia 44,3 kPa (6,42 psi) i 45,4 kPa (6,59 psi) nie będą miały wpływu na integralność elementu.Pod zmierzonym ciśnieniem 62 kPa (9 psi) ugięcie szkła spowodowało pęknięcie, pozostawiając szklane okno w otworze.Wszystkie akcesoria TSSA mocowane są za pomocą potłuczonego szkła hartowanego, takiego samego jak na rysunku 7.
W warunkach rosnącego obciążenia ciągłego ramę 3 poddano dwukrotnie badaniom.Wyniki pokazały, że awaria wystąpiła dopiero, gdy ciśnienie osiągnęło docelowe 69 kPa (10 psi).Zmierzone ciśnienie wynoszące 48,4 kPa (7,03) psi nie będzie miało wpływu na integralność elementu.Zbieranie danych nie pozwoliło na ugięcie, ale obserwacja wizualna z filmu wykazała, że ​​ugięcie klatki 2 w teście 3 i klatki 4 w teście 7 było podobne.Pod ciśnieniem pomiarowym 64 kPa (9,28 psi) ugięcie szkła zmierzone przy 190,5 mm (7,5 cala) spowodowało pęknięcie, pozostawiając szklane okno w otworze.Wszystkie akcesoria TSSA są przymocowane za pomocą potłuczonego szkła hartowanego, tak samo jak na rysunku 7.
Wraz ze wzrostem obciążenia ciągłego ramę 4 poddano 3-krotnym testom.Wyniki wykazały, że awaria wystąpiła dopiero po osiągnięciu docelowego ciśnienia 10 psi po raz drugi.Zmierzone ciśnienia 46,8 kPa (6,79) i 64,9 kPa (9,42 psi) nie będą miały wpływu na integralność elementu.W teście nr 8 zmierzono, że szkło ugięło się o 100 mm (4 cale).Oczekuje się, że obciążenie to spowoduje pęknięcie szkła, ale można uzyskać inne dane.
W teście nr 9 zmierzone ciśnienie 65,9 kPa (9,56 psi) odbiło szkło o 190,5 mm (7,5 cala) i spowodowało pęknięcie, pozostawiając szklane okno w otworze.Wszystkie akcesoria TSSA są mocowane przy użyciu tego samego potłuczonego szkła hartowanego, co na rysunku 7. We wszystkich przypadkach akcesoria można łatwo zdjąć ze stalowej ramy bez żadnych widocznych uszkodzeń.
TSSA dla każdego testu pozostaje niezmieniona.Po teście, gdy szkło pozostaje nienaruszone, w TSSA nie widać żadnych zmian wizualnych.Na szybkim filmie widać pęknięcie szkła w połowie rozpiętości, a następnie wydostanie się z otworu.
Z porównania zniszczenia i braku uszkodzenia szkła na rysunkach 8 i 9 warto zauważyć, że tryb pękania szkła występuje daleko od punktu mocowania, co wskazuje, że niezwiązana część szkła osiągnęła punkt zgięcia, co szybko się zbliża. Krucha granica plastyczności szkła zależy od części, która pozostaje związana.
Oznacza to, że podczas badania pęknięte płyty w tych częściach prawdopodobnie będą się przemieszczać pod wpływem sił ścinających.Łącząc tę ​​zasadę z obserwacją, że przyczyną uszkodzenia jest kruchość grubości szkła na styku kleju, w miarę wzrostu zalecanego obciążenia, należy poprawić wydajność poprzez zwiększenie grubości szkła lub kontrolowanie ugięcia w inny sposób.
Test 8 klatki 4 jest miłą niespodzianką w ośrodku testowym.Chociaż szkło nie jest uszkodzone, więc rama może zostać ponownie przetestowana, TSSA i otaczające ją paski uszczelniające mogą nadal wytrzymać tak duże obciążenie.System TSSA wykorzystuje cztery mocowania 60 mm do podparcia szkła.Projektowe obciążenia wiatrem obejmują obciążenia czynne i stałe, oba przy ciśnieniu 2,5 kPa (50 psf).Jest to projekt umiarkowany, o idealnej przejrzystości architektonicznej, wykazujący wyjątkowo duże obciążenia, a TSSA pozostaje nienaruszony.
Badanie to przeprowadzono w celu ustalenia, czy przyczepność kleju systemu szklanego wiąże się z pewnymi nieodłącznymi zagrożeniami lub wadami w zakresie niskich wymagań dotyczących wydajności piaskowania.Oczywiście prosty system akcesoriów TSSA 60 mm jest instalowany w pobliżu krawędzi szyby i działa aż do stłuczenia szkła.Jeśli szkło jest zaprojektowane tak, aby było odporne na stłuczenie, TSSA jest realną metodą łączenia, która może zapewnić pewien stopień ochrony, zachowując jednocześnie wymagania budynku dotyczące przejrzystości i otwartości.
Według normy ASTM F2912-17 badane elementy okienne osiągają poziom zagrożenia H1 na poziomie normy C1.Nie ma to wpływu na akcesorium Sadev R1006 użyte w badaniu.
Szkło hartowane użyte w tym badaniu jest „słabym ogniwem” systemu.Po stłuczeniu szkła TSSA i otaczający pasek uszczelniający nie mogą zatrzymać dużej ilości szkła, ponieważ na materiale silikonowym pozostaje niewielka ilość fragmentów szkła.
Z punktu widzenia projektu i wydajności udowodniono, że system klejowy TSSA zapewnia wysoki poziom ochrony elementów fasad o klasie wybuchowej na początkowym poziomie wskaźników właściwości wybuchowych, co zostało powszechnie zaakceptowane w branży.Badana fasada pokazuje, że gdy zagrożenie wybuchem mieści się w przedziale od 41,4 kPa (6 psi) do 69 kPa (10 psi), działanie na poziomie zagrożenia znacznie się różni.
Jednakże ważne jest, aby różnica w klasyfikacji zagrożenia nie była związana z uszkodzeniem kleju, na co wskazuje tryb zniszczenia kohezyjnego kleju i fragmentów szkła pomiędzy progami zagrożenia.Z obserwacji wynika, że ​​rozmiar szkła jest odpowiednio dostosowany, aby zminimalizować ugięcie i zapobiec kruchości w wyniku zwiększonej reakcji na ścinanie na styku zginania i mocowania, co wydaje się być kluczowym czynnikiem wydajności.
Przyszłe projekty mogą zmniejszyć poziom zagrożenia przy większych obciążeniach poprzez zwiększenie grubości szkła, ustalenie położenia punktu względem krawędzi i zwiększenie średnicy styku kleju.
[1] ASTM F2912-17 Standardowa specyfikacja włókna szklanego, Szkło i systemy szklane podlegają obciążeniom na dużych wysokościach, ASTM International, West Conshawken, Pensylwania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ i Peterson, CO, Jr., „Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pensylwania, 1977, s. 15.67-99 stron.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz i Gladstone, M., „Seismic Performance of Structural Silica Glass”, Building Sealing, Sealant, Glass and wodoodporna technologia, tom 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redaktor, ASTM International, West Conshohocken, Pensylwania, 1996, s. 46-59.[4] Carbary, LD, „Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems”, Glass Performance Day, Tampere Finlandia, czerwiec 2007, materiały konferencyjne, strony 190–193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD i Takish, MS, „Performance of Silicone Strukturalne kleje”, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Filadelfia, 1989 Years, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. i Carbary L. D, „Przezroczysty strukturalny klej silikonowy do mocowania glazury dozującej (TSSA) Wstępna ocena właściwości mechanicznych właściwości i trwałość stali”, Czwarte Międzynarodowe Sympozjum Trwałości „Construction Sealants and Mbps”, ASTM International Magazine, publikacja internetowa, sierpień 2011, tom 8, wydanie 10 (11 listopada 2011 miesiąc), JAI 104084, dostępne na następującej stronie internetowej : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Klej silikonowy o przezroczystej strukturze, Glass Performance Day, Tampere, Finlandia, czerwiec 2011 r., Protokoły spotkania, strony 650–653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., „Nowa generacja strukturalnego szkła krzemionkowego” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf i Sigurd Sitte „Assessment of Silicone Rubber Sealants in the Design of Bulletproof Windows and Curtain Walls at High Moving Rates”, ASTM International Magazine, wydanie 1. 6. Artykuł nr 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standard Test Method for Determining the Tensile Adhesion Performance of Structural Sealants, ASTM International, West Conshohocken, Pensylwania, 2015, https://doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , „Progress in Explosion-proof Bolt-Fixed Glass”, Glass Performance Day, czerwiec 2103, protokoły posiedzeń, s. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standardowa metoda testowania szkła i systemów szklanych poddawanych dużym obciążeniom wiatrem , ASTM International, West Conshohocken, Pensylwania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad i Braden T.Lusk.„Nowatorska metoda określania reakcji szyb przeciwwybuchowych na ładunki wybuchowe.”Metryczne 45,6 (2012): 1471-1479.[14] „Dobrowolne wytyczne dotyczące ograniczania zagrożenia wybuchem w pionowych systemach okiennych” AAMA 510-14.