Системи тачкастог стакла који испуњавају овај архитектонски захтев посебно су популарни код улаза у приземље или јавних простора. Недавни технолошки напредак омогућио је употребу лепкова ултра високе чврстоће за причвршћивање ових великих плочица за додатке без потребе за бушењем рупа у стаклу.
Типична локација на тлу повећава вероватноћу да систем мора да делује као заштитни слој за станаре зграде, а овај захтев превазилази типичне захтеве за оптерећење ветром. Неки тестови су спроведени на систему тачкастог фиксирања за бушење, али не и на методи лепљења.
Сврха овог чланка је да се сними симулациони тест коришћењем ударне цеви са експлозивним пуњењем за симулацију експлозије како би се симулирао удар експлозивног оптерећења на лепљену провидну компоненту. Ове променљиве укључују експлозивно оптерећење дефинисано стандардом ASTM F2912 [1], које се спроводи на танкој плочи са SGP јономерним сендвичем. Ово истраживање је први пут да може квантификовати потенцијалне експлозивне перформансе за тестирање великих размера и архитектонски дизајн. Причврстити четири TSSA фитинга пречника 60 мм (2,36 инча) на стаклену плочу димензија 1524 x 1524 мм (60 инча x 60 инча).
Четири компоненте оптерећене на 48,3 kPa (7 psi) или ниже нису оштетиле нити утицале на TSSA и стакло. Пет компоненти је оптерећено под притиском изнад 62 kPa (9 psi), а четири од пет компоненти су показале ломљење стакла, што је довело до померања стакла из отвора. У свим случајевима, TSSA је остао причвршћен за металне фитинге и није пронађен квар, адхезија или лепљење. Тестирање је показало да, у складу са захтевима AAMA 510-14, тестирани TSSA дизајн може да обезбеди ефикасан безбедносни систем под оптерећењем од 48,3 kPa (7 psi) или ниже. Подаци генерисани овде могу се користити за пројектовање TSSA система како би се испунило наведено оптерећење.
Џон Кимберлен (Jon Kimberlain) је напредни стручњак за примену високо ефикасних силикона компаније Dow Corning. Лоренс Д. Карбари (Lawrence D. Carbary) је научник компаније Dow Corning за високо ефикасне грађевинске производе, истраживач силикона и ASTM стандарда у компанији Dow Corning.
Структурно силиконско причвршћивање стаклених панела користи се скоро 50 година за побољшање естетике и перформанси модерних зграда [2] [3] [4] [5]. Метода причвршћивања може направити глатки континуирани спољашњи зид са високом транспарентношћу. Жеља за повећаном транспарентношћу у архитектури довела је до развоја и употребе зидова од кабловске мреже и спољашњих зидова ослоњених вијцима. Архитектонски захтевне знаменитости зграда укључиваће данашњу модерну технологију и морају бити у складу са локалним грађевинским и безбедносним прописима и стандардима.
Проучаван је транспарентни структурни силиконски лепак (TSSA) и предложен је метод ослонцања стакла деловима за причвршћивање вијцима уместо бушења рупа [6] [7]. Технологија транспарентног лепка са чврстоћом, адхезијом и издржљивошћу има низ физичких својстава која омогућавају дизајнерима зидова за завесе да дизајнирају систем повезивања на јединствен и нов начин.
Округли, правоугаони и троугласти додаци који задовољавају естетске и структурне перформансе лако се пројектују. TSSA се очвршћава заједно са ламинираним стаклом које се обрађује у аутоклаву. Након уклањања материјала из циклуса аутоклава, може се завршити тест 100% верификације. Ова предност у осигурању квалитета је јединствена за TSSA јер може да пружи тренутну повратну информацију о структурном интегритету склопа.
Отпорност на удар [8] и ефекат апсорпције удара конвенционалних структурних силиконских материјала су проучавани [9]. Волф и др. су пружили податке које је генерисао Универзитет у Штутгарту. Ови подаци показују да је, у поређењу са квазистатичким степеном деформације наведеним у ASTM C1135, затезна чврстоћа структурног силиконског материјала на граничној брзини деформације од 5 м/с (197 инча/с). Чврстоћа и издужење се повећавају. Указује на везу између деформације и физичких својстава.
Пошто је TSSA високо еластичан материјал са већим модулом и чврстоћом од структурног силикона, очекује се да ће пратити исте опште перформансе. Иако нису спроведена лабораторијска испитивања са високим брзинама деформације, може се очекивати да висока брзина деформације при експлозији неће утицати на чврстоћу.
Стакло са вијцима је тестирано, испуњава стандарде за ублажавање експлозије [11] и изложено је на Дану перформанси стакла 2013. године. Визуелни резултати јасно показују предности механичког фиксирања стакла након што је стакло разбијено. За системе са чистим лепљењем, ово ће бити изазов.
Рам је направљен од америчког стандардног челичног канала димензија 151 мм дубине x 48,8 мм ширине x 5,08 мм дебљине мреже (6” x 1,92” x 0,20”), обично названог C 6” x 8,2# слот. C канали су заварени заједно на угловима, а троугласти део дебљине 9 мм (0,375 инча) је заварен на угловима, повучен од површине рама. У плочи је избушена рупа од 18 мм (0,71″) тако да се у њу може лако уметнути вијак пречника 14 мм (0,55″).
Метални фитинги TSSA пречника 60 мм (2,36 инча) налазе се 50 мм (2 инча) од сваког угла. На сваки комад стакла поставите четири фитинга како бисте све учинили симетричним. Јединствена карактеристика TSSA је то што се може поставити близу ивице стакла. Прибор за бушење за механичко причвршћивање у стаклу има специфичне димензије почевши од ивице, које морају бити укључене у дизајн и морају се избушити пре каљења.
Величина близу ивице побољшава транспарентност готовог система, а истовремено смањује приањање звездастог споја због мањег обртног момента на типичном звездастом споју. Стакло одабрано за овај пројекат су два слоја каљеног провидног стакла дебљине 6 мм (1/4″) димензија 1524 мм x 1524 мм (5′x 5′), ламинирана Sentry Glass Plus (SGP) јономерским међуфилмом дебљине 1,52 мм (0,060)″).
Диск од TSSA материјала дебљине 1 мм (0,040 инча) се наноси на спојницу од нерђајућег челика пречника 60 мм (2,36 инча). Прајмер је дизајниран да побољша трајност пријањања на нерђајући челик и представља мешавину силана и титаната у растварачу. Метални диск се притиска на стакло измереном силом од 0,7 MPa (100 psi) током једног минута како би се обезбедило влажење и контакт. Компоненте се ставе у аутоклав који достиже 11,9 бара (175 psi) и 133 °C (272 °F) тако да TSSA материјал може да достигне време намакања од 30 минута потребно за очвршћавање и лепљење у аутоклаву.
Након што је аутоклав завршен и охлађен, прегледајте сваки TSSA фитинг, а затим га затегните на 55 Nm (40,6 стопа-фунти) да бисте показали стандардно оптерећење од 1,3 MPa (190 psi). Додатке за TSSA обезбеђује Sadev и означени су као R1006 TSSA додаци.
Саставите главно тело додатка на диск за стврдњавање на стаклу и спустите га у челични оквир. Подесите и причврстите навртке на вијцима тако да спољашње стакло буде у равни са спољном страном челичног оквира. Спој од 13 мм x 13 мм (1/2″ x½”) који окружује обод стакла је запечаћен дводелном структуром силикона тако да тест оптерећења притиском може почети следећег дана.
Тест је спроведен коришћењем ударне цеви у Лабораторији за истраживање експлозива на Универзитету у Кентакију. Цев за апсорпцију удара састоји се од армираног челичног тела, које може да инсталира јединице до 3,7 м x 3,7 м на површини.
Ударна цев се покреће постављањем експлозива дуж њене дужине како би се симулирале позитивне и негативне фазе експлозивног догађаја [12] [13]. Ставите цео склоп стакленог и челичног оквира у цев за апсорпцију удара ради тестирања, као што је приказано на слици 4.
Четири сензора притиска су инсталирана унутар цеви за удар, тако да се притисак и пулс могу прецизно измерити. За снимање теста коришћене су две дигиталне видео камере и дигитални SLR фотоапарат.
Брза MREL Ranger HR камера која се налази близу прозора изван цеви за ударну струју снимала је тест брзином од 500 слика у секунди. Поставите ласерски снимак од 20 kHz за одбијање близу прозора да бисте измерили отклон у центру прозора.
Четири компоненте оквира су тестиране укупно девет пута. Ако стакло не изађе из отвора, поново тестирајте компоненту под већим притиском и ударом. У сваком случају, бележе се подаци о циљном притиску, импулсу и деформацији стакла. Затим се сваки тест оцењује и према AAMA 510-14 [Добровољне смернице система за ублажавање опасности од експлозије].
Као што је горе описано, тестирана су четири склопа рама док стакло није уклоњено из отвора отвора за експлозију. Циљ првог теста је да се достигне 69 kPa при импулсу од 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec). Под примењеним оптерећењем, стаклени прозор се разбио и отпустио из рама. Садев тачкасти спојни елементи омогућавају да TSSA приања на разбијено каљено стакло. Када се каљено стакло разбило, стакло је напустило отвор након отклона од приближно 100 mm (4 инча).
Под условима повећања континуираног оптерећења, оквир 2 је тестиран 3 пута. Резултати су показали да до квара није дошло све док притисак није достигао 69 kPa (10 psi). Измерени притисци од 44,3 kPa (6,42 psi) и 45,4 kPa (6,59 psi) неће утицати на интегритет компоненте. Под измереним притиском од 62 kPa (9 psi), отклон стакла је изазвао лом, остављајући стаклени прозор у отвору. Сви TSSA додаци су причвршћени разбијеним каљеним стаклом, исто као на слици 7.
Под условима повећања континуираног оптерећења, оквир 3 је тестиран два пута. Резултати су показали да до квара није дошло све док притисак није достигао циљних 69 kPa (10 psi). Измерени притисак од 48,4 kPa (7,03 psi) неће утицати на интегритет компоненте. Прикупљање података није омогућило деформацију, али визуелно посматрање са видеа је показало да је деформација оквира 2 у тесту 3 и оквира 4 у тесту 7 била слична. Под мерним притиском од 64 kPa (9,28 psi), деформација стакла измерена на 190,5 mm (7,5″) довела је до лома, остављајући стаклени прозор у отвору. Сви TSSA додаци су причвршћени разбијеним каљеним стаклом, исто као на слици 7.
Са повећањем континуираног оптерећења, оквир 4 је тестиран 3 пута. Резултати су показали да до квара није дошло све док притисак није достигао циљних 10 psi по други пут. Измерени притисци од 46,8 kPa (6,79) и 64,9 kPa (9,42 psi) неће утицати на интегритет компоненте. У тесту бр. 8, измерено је савијање стакла од 100 mm (4 инча). Очекује се да ће ово оптерећење проузроковати ломљење стакла, али се могу добити и други подаци.
У тесту бр. 9, измерени притисак од 65,9 kPa (9,56 psi) скренуо је стакло за 190,5 mm (7,5″) и изазвао лом, остављајући стаклени прозор у отвору. Сви TSSA додаци су причвршћени истим разбијеним каљеним стаклом као на слици 7. У свим случајевима, додаци се могу лако уклонити са челичног оквира без икаквих видљивих оштећења.
TSSA за сваки тест остаје непромењен. Након теста, када стакло остане нетакнуто, нема визуелне промене у TSSA. Видео велике брзине приказује како се стакло ломи на средини распона, а затим излази из отвора.
Из поређења лома стакла и без лома на слици 8 и слици 9, занимљиво је приметити да се режим лома стакла јавља далеко од тачке спајања, што указује да је невезани део стакла достигао тачку савијања, која се брзо приближава. Граница кртости течења стакла је релативна у односу на део који остаје везан.
Ово указује да ће се током испитивања поломљене плоче у овим деловима вероватно померати под дејством сила смицања. Комбинујући овај принцип и запажање да је начин отказа изгледа кртост дебљине стакла на адхезивном споју, како се прописано оптерећење повећава, перформансе би требало побољшати повећањем дебљине стакла или контролом угиба на друге начине.
Тест 8 оквира 4 је пријатно изненађење у тестном објекту. Иако стакло није оштећено тако да се оквир може поново тестирати, TSSA и околне заптивне траке и даље могу да издрже ово велико оптерећење. TSSA систем користи четири додатка од 60 мм за подупирање стакла. Пројектована оптерећења ветром су корисна и стална оптерећења, оба на 2,5 kPa (50 psf). Ово је умерен дизајн, са идеалном архитектонском транспарентношћу, показује изузетно висока оптерећења, а TSSA остаје нетакнут.
Ова студија је спроведена како би се утврдило да ли адхезија стакленог система има неке инхерентне опасности или недостатке у смислу захтева ниског нивоа за перформансе пескарења. Очигледно је да се једноставан TSSA систем додатне опреме од 60 мм инсталира близу ивице стакла и има перформансе док се стакло не разбије. Када је стакло дизајнирано да се одупре ломљењу, TSSA је одржива метода повезивања која може пружити одређени степен заштите, а да притом задржи захтеве зграде за транспарентност и отвореност.
Према стандарду ASTM F2912-17, тестиране компоненте прозора достижу ниво опасности H1 на нивоу стандарда C1. Додатна опрема Sadev R1006 која је коришћена у студији није погођена.
Каљено стакло које се користи у овој студији је „слаба карика“ у систему. Када се стакло разбије, TSSA и околна заптивна трака не могу задржати велику количину стакла, јер мала количина фрагмената стакла остаје на силиконском материјалу.
Са становишта дизајна и перформанси, доказано је да TSSA систем лепљења пружа висок ниво заштите код фасадних компоненти експлозивног квалитета на почетном нивоу индикатора експлозивних перформанси, што је широко прихваћено у индустрији. Тестирана фасада показује да када је опасност од експлозије између 41,4 kPa (6 psi) и 69 kPa (10 psi), перформансе на нивоу опасности су значајно другачије.
Међутим, важно је да разлика у класификацији опасности није последица адхезивног отказа, што је назначено кохезивним начином отказа лепка и фрагмената стакла између прагова опасности. Према запажањима, величина стакла је одговарајуће подешена како би се минимизирао отклон и спречила кртост услед повећаног смицајног одговора на граници савијања и причвршћивања, што изгледа као кључни фактор у перформансама.
Будући дизајни би могли смањити ниво опасности под већим оптерећењима повећањем дебљине стакла, фиксирањем положаја врха у односу на ивицу и повећањем контактног пречника лепка.
[1] ASTM F2912-17 Стандардна спецификација за стаклена влакна, Стакло и стаклени системи изложени оптерећењима на великим надморским висинама, ASTM International, Вест Коншокен, Пенсилванија, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Хилијард, ЈР, Парис, ЦЈ и Петерсон, ЦО, Јр., „Структурно заптивачко стакло, технологија заптивача за стаклене системе“, ASTM STP 638, ASTM International, Вест Коншокен, Пенсилванија, 1977, стр. 67-99 страница. [3] Заргами, М.С., Т.А., Шварц и Гледстон, М., „Сеизмичке перформансе структурног силицијумског стакла“, Заптивање зграда, заптивач, технологија стакла и водоотпорности, том 1. 6. ASTM STP 1286, Ј.Ц. Мајерс, уредник, ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсилванија, 1996, стр. 46-59. [4] Карбари, Л.Д., „Преглед издржљивости и перформанси силиконских стаклених прозорских система“, Дан перформанси стакла, Тампере, Финска, јун 2007, Зборник радова са конференције, странице 190–193. [5] Шмит, ЦМ, Шенхер, ВЈ, Карбари ЛД и Такиш, МС, „Перформансе силиконских структурних лепкова“, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Универзитет у Паризу, Америчко друштво за тестирање и материјале, Филаделфија, 1989. године, стр. 22-45 [6] Волф, АТ, Сите, С., Брасер, М., Ј. и Карбари Л. Д, „Транспарентни структурни силиконски лепак за фиксирање и дозирање застакљивања (TSSA) Прелиминарна процена механичких својстава и издржљивости челика“, Четврти међународни симпозијум о издржљивости „Грађевински заптивачи и лепкови“, ASTM International Magazine, објављено онлајн, август 2011, том 8, број 10 (11. новембар 2011. месец), JAI 104084, доступно на следећој веб страници: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Клифт, К., Хатли, П., Карбари, Л.Д., Транспарентни структурни силиконски лепак, Дан перформанси стакла, Тампере, Финска, јун 2011, Зборник радова са састанка, странице 650-653. [8] Клифт, К., Карбари, Л.Д., Хатли, П., Кимберлен, Ј., „Структурно силицијумско стакло нове генерације“, Часопис за дизајн и инжењеринг фасада 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Кенет Јарош, Андреас Т. Волф и Сигурд Сите „Процена силиконских гумених заптивача у пројектовању непробојних прозора и завесних зидова при великим брзинама кретања“, Часопис ASTM International, број 1. 6. Рад бр. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Стандардна метода испитивања за одређивање перформанси затезне адхезије структурних заптивача, ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсилванија, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Морган, Т., „Напредак у „Стакло отпорно на експлозију причвршћено вијцима“, Дан перформанси стакла, јун 2013, записник са састанка, стр. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Стандардна метода испитивања за стакло и стаклене системе изложене великим оптерећењима ветра, ASTM International, Вест Коншохокен, Пенсилванија, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Веддинг, Вилијам Чед и Брејден Т. Ласк. „Нова метода за одређивање одговора антиексплозивних стаклених система на експлозивна оптерећења.“ Метрички стандард 45.6 (2012): 1471-1479. [14] „Добровољне смернице за ублажавање опасности од експлозије вертикалних прозорских система“ AAMA 510-14.