Bu mimari gereksinimi karşılayan noktasal sabitlemeli cam sistemleri, özellikle zemin girişlerinde veya halka açık alanlarda popülerdir. Son teknolojik gelişmeler, bu büyük pomzaların camda delik açmaya gerek kalmadan aksesuarlara tutturulması için ultra yüksek mukavemetli yapıştırıcıların kullanılmasına olanak sağlamıştır.
Tipik zemin konumu, sistemin bina sakinleri için koruyucu bir katman görevi görme olasılığını artırır ve bu gereklilik, tipik rüzgar yükü gerekliliklerini fazlasıyla aşar. Delme için nokta sabitleme sistemi üzerinde bazı testler yapılmış, ancak bağlama yöntemi üzerinde herhangi bir test yapılmamıştır.
Bu makalenin amacı, patlayıcı yükün yapıştırılmış şeffaf bir bileşen üzerindeki etkisini simüle etmek için patlayıcı yüklü bir şok tüpü kullanarak bir patlama simülasyonu testi kaydetmektir. Bu değişkenler, ASTM F2912 [1] tarafından tanımlanan ve SGP iyonomer sandviçli ince bir plaka üzerinde gerçekleştirilen patlama yükünü içerir. Bu araştırma, büyük ölçekli testler ve mimari tasarım için potansiyel patlayıcı performansının ilk kez ölçülebilmesini sağlamaktadır. 60 mm (2,36 inç) çapında dört TSSA bağlantı parçasını 1524 x 1524 mm (60 inç x 60 inç) ölçülerindeki bir cam plakaya takın.
48,3 kPa (7 psi) veya daha düşük basınçlara maruz kalan dört bileşen, TSSA ve cama zarar vermedi veya etkilemedi. Beş bileşen 62 kPa'nın (9 psi) üzerinde basınç altında yüklendi ve bu bileşenlerden dördünde cam kırılması meydana geldi ve camın açıklıktan kaymasına neden oldu. Tüm durumlarda, TSSA metal bağlantı parçalarına bağlı kaldı ve herhangi bir arıza, yapışma veya yapışma tespit edilmedi. Yapılan testler, AAMA 510-14 gerekliliklerine uygun olarak, test edilen TSSA tasarımının 48,3 kPa (7 psi) veya daha düşük bir yük altında etkili bir güvenlik sistemi sağlayabileceğini göstermiştir. Burada elde edilen veriler, TSSA sisteminin belirtilen yükü karşılayacak şekilde tasarlanması için kullanılabilir.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain), Dow Corning'in yüksek performanslı silikonlarının ileri düzey uygulama uzmanıdır. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary), Dow Corning silikon ve ASTM araştırmacısı olan Dow Corning yüksek performanslı inşaat endüstrisi bilim insanıdır.
Cam panellerin yapısal silikonla sabitlenmesi, modern binaların estetiğini ve performansını artırmak için yaklaşık 50 yıldır kullanılmaktadır [2] [3] [4] [5]. Bu sabitleme yöntemi, yüksek şeffaflığa sahip pürüzsüz ve kesintisiz bir dış duvar oluşturabilir. Mimaride şeffaflığın artırılması arzusu, kablo örgülü duvarların ve cıvata destekli dış duvarların geliştirilmesine ve kullanılmasına yol açmıştır. Mimari açıdan zorlu simge yapılar, günümüzün modern teknolojisini içerecek ve yerel yapı ve güvenlik yönetmeliklerine ve standartlarına uymak zorundadır.
Şeffaf yapısal silikon yapıştırıcı (TSSA) üzerinde çalışılmış ve camı delik delmek yerine cıvata sabitleme parçalarıyla destekleme yöntemi önerilmiştir [6] [7]. Dayanıklılık, yapışma ve sağlamlığa sahip şeffaf yapıştırıcı teknolojisi, perde duvar tasarımcılarının bağlantı sistemini benzersiz ve yenilikçi bir şekilde tasarlamalarına olanak tanıyan bir dizi fiziksel özelliğe sahiptir.
Estetik ve yapısal performansı karşılayan yuvarlak, dikdörtgen ve üçgen aksesuarların tasarımı kolaydır. TSSA, lamine camla birlikte otoklavda işlenerek kürlenir. Malzeme otoklav döngüsünden çıkarıldıktan sonra %100 doğrulama testi tamamlanabilir. Bu kalite güvence avantajı, TSSA'ya özgüdür çünkü montajın yapısal bütünlüğü hakkında anında geri bildirim sağlayabilir.
Geleneksel yapısal silikon malzemelerin darbe direnci [8] ve şok emme etkisi incelenmiştir [9]. Wolf ve arkadaşları, Stuttgart Üniversitesi tarafından üretilen verileri sağlamıştır. Bu veriler, ASTM C1135'te belirtilen yarı statik gerinim hızıyla karşılaştırıldığında, yapısal silikon malzemenin çekme dayanımının 5 m/s (197 inç/s) nihai gerinim hızında olduğunu göstermektedir. Mukavemet ve uzama artışı. Gerinim ve fiziksel özellikler arasındaki ilişkiyi gösterir.
TSSA, yapısal silikondan daha yüksek modül ve mukavemete sahip oldukça elastik bir malzeme olduğundan, aynı genel performansı göstermesi beklenmektedir. Yüksek gerinim oranlarıyla laboratuvar testleri yapılmamış olsa da, patlamadaki yüksek gerinim oranının mukavemeti etkilemeyeceği tahmin edilebilir.
Cıvatalı cam test edildi, patlama azaltma standartlarını karşıladı [11] ve 2013 Cam Performans Günü'nde sergilendi. Görsel sonuçlar, cam kırıldıktan sonra mekanik olarak sabitlemenin avantajlarını açıkça göstermektedir. Tamamen yapıştırıcıyla tutturulan sistemlerde bu durum zorlu olacaktır.
Çerçeve, 151 mm derinlik x 48,8 mm genişlik x 5,08 mm ağ kalınlığı (6” x 1,92” x 0,20”) ölçülerinde Amerikan standart çelik kanaldan yapılmıştır ve genellikle C 6” x 8,2# yuvası olarak adlandırılır. C kanalları köşelerden birbirine kaynaklanır ve köşelere, çerçevenin yüzeyinden geriye doğru yerleştirilmiş 9 mm (0,375 inç) kalınlığında üçgen bir bölüm kaynaklanır. Plakaya, 14 mm (0,55 inç) çapında bir cıvatanın kolayca yerleştirilebilmesi için 18 mm (0,71 inç) çapında bir delik açılmıştır.
Çapı 60 mm (2,36 inç) olan TSSA metal bağlantı parçaları, her köşeden 50 mm (2 inç) uzaklıktadır. Her cam parçasına dört bağlantı parçası uygulayarak her parçanın simetrik olmasını sağlayın. TSSA'nın benzersiz özelliği, camın kenarına yakın yerleştirilebilmesidir. Camda mekanik sabitleme için kullanılan delme aksesuarlarının kenardan başlayan belirli boyutları vardır ve bu boyutlar tasarıma dahil edilmeli ve temperlemeden önce delinmelidir.
Kenara yakın boyut, bitmiş sistemin şeffaflığını artırırken, aynı zamanda tipik yıldız bağlantılarındaki daha düşük tork sayesinde yıldız bağlantının yapışmasını da azaltır. Bu proje için seçilen cam, Sentry Glass Plus (SGP) iyonomer ara film 1,52 mm (0,060 inç) ile lamine edilmiş iki adet 6 mm (1/4 inç) temperli şeffaf 1524 mm x 1524 mm (5'x 5') katmandan oluşmaktadır.
60 mm (2,36 inç) çapında astarlanmış paslanmaz çelik bir bağlantı parçasına 1 mm (0,040 inç) kalınlığında bir TSSA diski uygulanır. Astar, paslanmaz çeliğe yapışma dayanıklılığını artırmak üzere tasarlanmıştır ve bir çözücü içinde silan ve titanat karışımıdır. Metal disk, ıslatma ve temas sağlamak için cama 0,7 MPa (100 psi) ölçülü bir kuvvetle bir dakika boyunca bastırılır. Bileşenleri, TSSA'nın otoklavda kürlenmesi ve bağlanması için gereken 30 dakikalık bekleme süresine ulaşabilmesi için 11,9 Bar (175 psi) basınç ve 133 °C (272 °F) sıcaklığa ulaşan bir otoklava yerleştirin.
Otoklav tamamlandıktan ve soğutulduktan sonra, her bir TSSA bağlantısını inceleyin ve ardından 1,3 MPa (190 psi) standart yükü gösterecek şekilde 55 Nm (40,6 fit pound) sıkın. TSSA aksesuarları Sadev tarafından sağlanır ve R1006 TSSA aksesuarları olarak tanımlanır.
Aksesuarın ana gövdesini cam üzerindeki kürleme diskine monte edin ve çelik çerçeveye yerleştirin. Cıvatalardaki somunları, dış cam çelik çerçevenin dışıyla aynı hizada olacak şekilde ayarlayıp sabitleyin. Cam çevresini çevreleyen 13 mm x 13 mm (1/2″ x ½ inç) bağlantı noktası, basınç yükü testinin ertesi gün başlayabilmesi için iki parçalı bir silikon yapı ile kapatılmıştır.
Test, Kentucky Üniversitesi Patlayıcı Araştırma Laboratuvarı'nda bulunan bir şok tüpü kullanılarak gerçekleştirildi. Şok emici tüp, yüzeye 3,7 mx 3,7 m boyutlarına kadar üniteler monte edebilen güçlendirilmiş çelik bir gövdeden oluşuyor.
Çarpma tüpü, patlama olayının pozitif ve negatif fazlarını simüle etmek için patlama tüpünün uzunluğu boyunca patlayıcılar yerleştirilerek çalıştırılır [12] [13]. Şekil 4'te gösterildiği gibi, tüm cam ve çelik çerçeve tertibatını test için şok emici tüpe yerleştirin.
Şok tüpünün içine dört basınç sensörü yerleştirilerek basınç ve nabız doğru bir şekilde ölçülebildi. Test, iki dijital video kamera ve bir dijital SLR kamera kullanılarak kaydedildi.
Şok tüpünün dışındaki pencerenin yakınında bulunan MREL Ranger HR yüksek hızlı kamera, testi saniyede 500 kare hızında kaydetti. Pencerenin merkezindeki sapmayı ölçmek için pencerenin yakınına 20 kHz'lik bir sapma lazer kaydı yerleştirin.
Dört çerçeve bileşeni toplam dokuz kez test edildi. Cam açıklıktan çıkmazsa, bileşeni daha yüksek basınç ve darbe altında tekrar test edin. Her durumda, hedef basınç, darbe ve cam deformasyon verileri kaydedilir. Ardından, her test AAMA 510-14 [Festestration Sistemi Patlama Tehlikesini Azaltma Gönüllü Yönergeleri] uyarınca da derecelendirilir.
Yukarıda açıklandığı gibi, cam patlama deliği açıklığından çıkarılana kadar dört çerçeve düzeneği test edildi. İlk testin amacı, 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms) darbede 69 kPa'ya ulaşmaktır. Uygulanan yük altında cam pencere parçalanarak çerçeveden ayrılmıştır. Sadev nokta bağlantı parçaları, TSSA'nın kırık temperli cama yapışmasını sağlar. Temperli cam parçalandığında, cam yaklaşık 100 mm (4 inç) sapmanın ardından açıklıktan çıkmıştır.
Sürekli yük artışı koşulu altında, 2 numaralı çerçeve 3 kez test edildi. Sonuçlar, arızanın basınç 69 kPa'ya (10 psi) ulaşana kadar meydana gelmediğini gösterdi. Ölçülen 44,3 kPa (6,42 psi) ve 45,4 kPa (6,59 psi) basınçlar, bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir. Ölçülen 62 kPa (9 psi) basınç altında, camın sapması kırılmaya neden olmuş ve cam pencere açıklıkta kalmıştır. Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'deki gibi kırık temperli camla tutturulmuştur.
Sürekli artan yük koşulu altında, çerçeve 3 iki kez test edildi. Sonuçlar, basınç hedef 69 kPa'ya (10 psi) ulaşana kadar arızanın meydana gelmediğini gösterdi. Ölçülen 48,4 kPa (7,03) psi basınç, bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir. Veri toplama sapmaya izin vermedi, ancak videodan yapılan görsel gözlem, çerçeve 2 testi 3 ve çerçeve 4 testi 7'nin sapmasının benzer olduğunu gösterdi. 64 kPa (9,28 psi) ölçüm basıncı altında, 190,5 mm'de (7,5 inç) ölçülen cam sapması kırılmaya neden oldu ve cam pencereyi açıklıkta bıraktı. Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'dekiyle aynı şekilde kırık temperli camla tutturulmuştur.
Sürekli yük artışıyla, 4 numaralı çerçeve 3 kez test edildi. Sonuçlar, basınç hedef 10 psi'ye ikinci kez ulaşana kadar arızanın meydana gelmediğini gösterdi. Ölçülen 46,8 kPa (6,79) ve 64,9 kPa (9,42 psi) basınçlar, bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir. 8 numaralı testte, camın 100 mm (4 inç) büküldüğü ölçüldü. Bu yükün camın kırılmasına neden olması beklenir, ancak başka veri noktaları da elde edilebilir.
9 numaralı testte ölçülen 65,9 kPa (9,56 psi) basınç, camı 190,5 mm (7,5 inç) saptırarak kırılmaya neden olmuş ve cam pencere açıkta kalmıştır. Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'dekiyle aynı kırık temperli camla tutturulmuştur. Her durumda, aksesuarlar çelik çerçeveden herhangi bir belirgin hasar olmadan kolayca çıkarılabilir.
Her test için TSSA değeri değişmeden kalır. Testten sonra, cam sağlam kaldığında TSSA değerinde görsel bir değişiklik olmaz. Yüksek hızlı video, camın açıklığın orta noktasında kırılıp ardından açıklıktan çıktığını göstermektedir.
Şekil 8 ve Şekil 9'daki cam kırılması ve kırılmama durumlarının karşılaştırılmasından, cam kırılma modunun bağlanma noktasından çok uzakta meydana geldiği ve bunun camın bağlanmamış kısmının bükülme noktasına hızla yaklaştığını gösterdiği ilginçtir. Camın kırılgan akma noktası, bağlı kalan kısma göredir.
Bu, test sırasında bu parçalardaki kırık plakaların kesme kuvvetleri altında hareket etme olasılığının yüksek olduğunu göstermektedir. Bu ilke ve hasar modunun yapıştırıcı ara yüzündeki cam kalınlığının kırılganlaşması olduğu gözlemi birleştirildiğinde, öngörülen yük arttıkça, cam kalınlığı artırılarak veya sapma başka yöntemlerle kontrol edilerek performans artırılmalıdır.
Çerçeve 4'ün 8. testi, test tesisinde hoş bir sürpriz oldu. Cam, çerçevenin tekrar test edilebilmesi için hasar görmemiş olsa da, TSSA ve çevresindeki sızdırmazlık şeritleri bu büyük yükü taşıyabiliyor. TSSA sistemi, camı desteklemek için dört adet 60 mm bağlantı elemanı kullanıyor. Tasarım rüzgar yükleri, her ikisi de 2,5 kPa (50 psf) olan canlı ve kalıcı yüklerdir. Bu, ideal mimari şeffaflığa sahip, son derece yüksek yükler sergileyen ve TSSA'nın bozulmadığı orta düzeyde bir tasarımdır.
Bu çalışma, cam sisteminin yapışkan yapışmasının, kumlama performansı için düşük seviyeli gereklilikler açısından bazı doğal tehlikeler veya kusurlar taşıyıp taşımadığını belirlemek amacıyla yürütülmüştür. Açıkçası, camın kenarına yakın bir yere monte edilen basit bir 60 mm TSSA aksesuar sistemi, cam kırılıncaya kadar performansını korur. Cam kırılmaya dayanıklı olacak şekilde tasarlandığında, TSSA, binanın şeffaflık ve açıklık gerekliliklerini korurken belirli bir koruma derecesi sağlayabilen uygun bir bağlantı yöntemidir.
ASTM F2912-17 standardına göre, test edilen pencere bileşenleri C1 standart seviyesinde H1 tehlike seviyesine ulaşmaktadır. Çalışmada kullanılan Sadev R1006 aksesuarı etkilenmemektedir.
Bu çalışmada kullanılan temperli cam, sistemin "zayıf halkası"dır. Cam kırıldığında, TSSA ve çevresindeki sızdırmazlık şeridi büyük miktarda camı tutamaz, çünkü silikon malzeme üzerinde az miktarda cam parçası kalır.
Tasarım ve performans açısından, TSSA yapıştırıcı sisteminin, patlayıcı sınıf cephe bileşenlerinde, endüstri tarafından yaygın olarak kabul gören başlangıç ​​seviyesindeki patlayıcı performans göstergeleriyle yüksek düzeyde koruma sağladığı kanıtlanmıştır. Test edilen cephe, patlama tehlikesi 41,4 kPa (6 psi) ile 69 kPa (10 psi) arasında olduğunda, tehlike seviyesindeki performansın önemli ölçüde farklı olduğunu göstermektedir.
Ancak, tehlike sınıflandırmasındaki farkın, yapıştırıcı ve cam parçalarının tehlike eşikleri arasındaki kohezif bozulma modunun gösterdiği gibi yapıştırıcı bozulmasına atfedilmemesi önemlidir. Gözlemlere göre, camın boyutu, bükülme ve bağlanma ara yüzündeki artan kesme tepkisi nedeniyle kırılganlığı önlemek için sapmayı en aza indirecek şekilde uygun şekilde ayarlanmıştır ve bu durum performansta önemli bir faktör gibi görünmektedir.
Gelecekteki tasarımlar, camın kalınlığını artırarak, ucun kenara göre konumunu sabitleyerek ve yapıştırıcının temas çapını artırarak daha yüksek yükler altında tehlike seviyesini azaltabilir.
[1] ASTM F2912-17 Standart Cam Elyaf Spesifikasyonu, Yüksek İrtifa Yüklerine Maruz Kalan Cam ve Cam Sistemleri, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ ve Peterson, CO, Jr., “Yapısal Sızdırmazlık Camı, Cam Sistemleri için Sızdırmazlık Teknolojisi”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, s. 67-99 sayfa. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz ve Gladstone, M., “Yapısal Silika Camın Sismik Performansı”, Bina Sızdırmazlık, Sızdırmazlık Malzemesi, Cam ve Su Geçirmezlik Teknolojisi, Cilt 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editör, ASTM International, West Conshohocken, Pensilvanya, 1996, s. 46-59. [4] Carbary, LD, “Silikon Yapısal Cam Pencere Sistemlerinin Dayanıklılığı ve Performansının İncelenmesi”, Glass Performance Day, Tampere Finlandiya, Haziran 2007, Konferans Bildirileri, sayfalar 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD ve Takish, MS, “Silikon Yapısal Yapıştırıcıların Performansı”, Cam Sistem Bilimi ve Teknolojisi, ASTM STP1054, CJ Paris Üniversitesi, Amerikan Test ve Malzeme Derneği, Philadelphia, 1989 Yılları, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. ve Carbary L. D, “Cam Sabitleme İçin Şeffaf Yapısal Silikon Yapıştırıcı Dağıtımı (TSSA) Çeliğin mekanik özellikleri ve dayanıklılığının ön değerlendirmesi”, Dördüncü Uluslararası Dayanıklılık Sempozyumu “İnşaat Sızdırmazlık Malzemeleri ve Yapıştırıcıları”, ASTM International Dergisi, çevrimiçi olarak yayınlanmıştır, Ağustos 2011, Cilt 8, Sayı 10 (11 Kasım 2011 Ayı), JAI 104084, aşağıdaki web sitesinden edinilebilir: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Şeffaf yapı silikon yapıştırıcısı, Cam Performans Günü, Tampere, Finlandiya, Haziran 2011, Toplantının tutanakları, sayfalar 650-653. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “Yeni Nesil Yapısal Silika Cam” Cephe Tasarımı ve Mühendislik Dergisi 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf ve Sigurd Sitte “Yüksek Hareket Hızlarında Kurşun Geçirmez Pencereler ve Perde Duvarların Tasarımında Silikon Kauçuk Sızdırmazlık Maddelerinin Değerlendirilmesi”, ASTM International Dergisi, Sayı 1. 6. Makale No. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Yapısal Sızdırmazlık Maddelerinin Çekme Yapışma Performansını Belirlemek İçin Standart Test Yöntemi, ASTM International, West Conshohocken, Pensilvanya, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., “Patlamaya Dayanıklı Cıvata Sabitli Camda İlerleme”, Glass Performance Day, 21 Haziran 2013, toplantı tutanakları, s. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Yüksek rüzgar yüklerine maruz kalan cam ve cam sistemleri için standart test yöntemi, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad ve Braden T . Lusk. “Patlamaya dayanıklı cam sistemlerinin patlayıcı yüklere tepkisini belirlemek için yeni bir yöntem.” Metrik 45.6 (2012): 1471-1479. [14] “Dikey Pencere Sistemlerinin Patlama Tehlikesini Azaltmaya Yönelik Gönüllü Yönergeler” AAMA 510-14.