Bu mimari gereksinimi karşılayan nokta sabitli 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 tabaka görevi görmesi olasılığını artırır ve bu gereklilik tipik rüzgar yükü gerekliliklerini aşar veya aşar. Delme için nokta sabitleme sistemi üzerinde bazı testler yapılmıştır, ancak bağlama yöntemi üzerinde yapılmamıştır.
Bu makalenin amacı, patlayıcı bir yükün yapıştırılmış şeffaf bir bileşen üzerindeki etkisini simüle etmek için patlayıcı yüklerle bir şok tüpü kullanarak bir patlamayı simüle eden bir simülasyon testini kaydetmektir. Bu değişkenler, SGP iyonomer sandviçli ince bir plaka üzerinde gerçekleştirilen ASTM F2912 [1] tarafından tanımlanan patlama yükünü içerir. Bu araştırma, büyük ölçekli test ve mimari tasarım için potansiyel patlayıcı performansının ilk kez ölçülebilmesidir. 1524 x 1524 mm (60 inç x 60 inç) ölçülerindeki bir cam plakaya 60 mm (2,36 inç) çapında dört TSSA bağlantı parçası takın.
48,3 kPa (7 psi) veya daha düşük bir basınçla yüklenen dört bileşen TSSA'ya ve cama zarar vermedi veya etkilemedi. Beş bileşen 62 kPa'nın (9 psi) üzerinde bir basınç altında yüklendi ve beş bileşenden dördünde cam kırılması görüldü ve camın açıklıktan kaymasına neden oldu. Tüm durumlarda, TSSA metal bağlantı parçalarına bağlı kaldı ve herhangi bir arıza, yapışma veya bağlanma bulunmadı. Testler, AAMA 510-14 gereksinimlerine uygun olarak, test edilen TSSA tasarımının 48,3 kPa (7 psi) veya daha düşük bir yük altında etkili bir güvenlik sistemi sağlayabileceğini göstermiştir. Burada üretilen 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 silikon bağlantısı, modern binaların estetiğini ve performansını artırmak için yaklaşık 50 yıldır kullanılmaktadır [2] [3] [4] [5]. Sabitleme yöntemi, yüksek şeffaflığa sahip pürüzsüz, sürekli dış duvarlar oluşturabilir. Mimaride daha fazla şeffaflık arzusu, kablo örgü duvarların ve cıvata destekli dış duvarların geliştirilmesine ve kullanılmasına yol açmıştır. Mimari açıdan zorlu simgesel binalar, günümüzün modern teknolojisini içerecek ve yerel bina ve güvenlik kodlarına ve standartlarına uymak zorundadır.
Şeffaf yapısal silikon yapıştırıcı (TSSA) incelendi ve delikler açmak yerine camı cıvata sabitleme parçalarıyla destekleme yöntemi önerildi [6] [7]. Dayanıklılık, yapışma ve dayanıklılığa sahip şeffaf yapıştırıcı teknolojisi, perde duvar tasarımcılarının bağlantı sistemini benzersiz ve yeni bir şekilde tasarlamalarına olanak tanıyan bir dizi fiziksel özelliğe sahiptir.
Estetik ve yapısal performansı karşılayan yuvarlak, dikdörtgen ve üçgen aksesuarlar tasarlamak kolaydır. TSSA, lamine camın bir otoklavda işlenmesiyle birlikte kürlenir. Malzemeyi otoklav döngüsünden çıkardıktan 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 diğerleri, Stuttgart Üniversitesi tarafından üretilen verileri sağlamıştır. Bu veriler, ASTM C1135'te belirtilen yarı statik gerinim oranıyla karşılaştırıldığında, yapısal silikon malzemenin çekme mukavemetinin 5 m/s'lik (197 inç/s) nihai gerinim oranında 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 beklenir. Yüksek gerilme oranlarına sahip laboratuvar testleri yapılmamış olsa da, patlamadaki yüksek gerilme oranının mukavemeti etkilemeyeceği beklenebilir.
Cıvatalı cam test edildi, patlama azaltma standartlarını karşıladı [11] ve 2013 Cam Performans Günü'nde sergilendi. Görsel sonuçlar, cam kırıldıktan sonra camı mekanik olarak sabitlemenin avantajlarını açıkça gösteriyor. Saf yapıştırıcı tutturma sistemleri için bu bir zorluk olacaktır.
Çerçeve, 151 mm derinlik x 48,8 mm genişlik x 5,08 mm ağ kalınlığı (6” x 1,92” x 0,20”) boyutlarında Amerikan standart çelik kanaldan yapılmıştır ve genellikle C 6” x 8,2# yuvası olarak adlandırılır. C kanalları köşelerde birbirine kaynaklanır ve köşelere, çerçevenin yüzeyinden geriye doğru ayarlanmış 9 mm (0,375 inç) kalınlığında üçgen bir bölüm kaynaklanır. Plakaya 18 mm (0,71 inç) delik açılmıştır, böylece 14 mm (0,55 inç) çapında bir cıvata kolayca takılabilir.
Çapı 60 mm (2,36 inç) olan TSSA metal bağlantı parçaları her köşeden 50 mm'dir (2 inç). Her cam parçasına dört bağlantı parçası uygulayarak her şeyi simetrik hale getirin. TSSA'nın benzersiz özelliği camın kenarına yakın yerleştirilebilmesidir. Camda mekanik sabitleme için delme aksesuarlarının kenardan başlayan belirli boyutları vardır, bunlar tasarıma dahil edilmeli ve temperlemeden önce delinmelidir.
Kenara yakın boyut, bitmiş sistemin şeffaflığını artırır ve aynı zamanda tipik yıldız eklemindeki daha düşük tork nedeniyle yıldız ekleminin yapışmasını azaltır. Bu proje için seçilen cam, Sentry Glass Plus (SGP) ionomer ara film 1,52 mm (0,060) ") ile lamine edilmiş iki adet 6 mm (1/4") temperli şeffaf 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) katmandır.
60 mm (2,36 inç) çapında astarlanmış paslanmaz çelik bağlantı parçasına 1 mm (0,040 inç) kalınlığında bir TSSA diski uygulanır. Astar, paslanmaz çeliğe yapışma dayanıklılığını artırmak için tasarlanmıştır ve bir çözücüde silan ve titanat karışımıdır. Metal disk, ıslatma ve temas sağlamak için bir dakika boyunca 0,7 MPa (100 psi) ölçülü bir kuvvetle cama bastırılır. Bileşenleri 11,9 Bar'a (175 psi) ve 133 C°'ye (272 ° F) ulaşan bir otoklava yerleştirin, böylece TSSA, otoklavda kürlenme ve bağlanma için gereken 30 dakikalık ıslatma süresine ulaşabilir.
Otoklav tamamlandıktan ve soğutulduktan sonra, her TSSA bağlantısını inceleyin ve ardından 1,3 MPa (190 psi) standart yükü göstermek için 55 Nm (40,6 fit pound) sıkın. TSSA aksesuarları Sadev tarafından sağlanır ve R1006 TSSA aksesuarları olarak tanımlanır.
Aksesuarın ana gövdesini camdaki kürleme diskine monte edin ve çelik çerçeveye indirin. Cıvatalardaki somunları ayarlayın ve sabitleyin, böylece dış cam çelik çerçevenin dışıyla aynı hizada olsun. Cam çevresini çevreleyen 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) bağlantı, basınç yük testinin ertesi gün başlayabilmesi için iki parçalı bir silikon yapı ile kapatılır.
Test, Kentucky Üniversitesi Patlayıcı Araştırma Laboratuvarı'nda bir şok tüpü kullanılarak gerçekleştirildi. Şok emici tüp, yüzeye 3,7mx 3,7m'ye kadar üniteler yerleştirebilen güçlendirilmiş bir çelik gövdeden oluşur.
Darbe 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 yerleştirilmiştir, böylece basınç ve nabız doğru bir şekilde ölçülebilir. Testi kaydetmek için iki dijital video kamera ve bir dijital SLR kamera kullanılmıştır.
Şok tüpünün dışındaki pencerenin yakınında bulunan MREL Ranger HR yüksek hızlı kamera, testi saniyede 500 kare hızında yakaladı. Pencerenin merkezindeki sapmayı ölçmek için pencerenin yakınına 20 kHz'lik bir sapma lazer kaydı yerleştirin.
Dört çerçeve bileşeni toplamda dokuz kez test edildi. Cam açıklıktan çıkmazsa, bileşeni daha yüksek basınç ve darbe altında tekrar test edin. Her durumda, hedef basınç ve darbe ve cam deformasyonu verileri kaydedilir. Daha sonra, her test ayrıca AAMA 510-14'e [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation] göre derecelendirilir.
Yukarıda açıklandığı gibi, cam patlama portunun açıklığından çıkarılana kadar dört çerçeve tertibatı test edildi. İlk testin amacı 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec) darbede 69 kPa'ya ulaşmaktır. Uygulanan yük altında, cam pencere parçalandı ve çerçeveden ayrıldı. Sadev nokta bağlantı parçaları, TSSA'nın kırık temperli cama yapışmasını sağlar. Sertleştirilmiş cam parçalandığında, cam yaklaşık 100 mm'lik (4 inç) bir sapmadan sonra açıklığı terk etti.
Sürekli yükün arttığı koşullar altında, çerçeve 2 3 kez test edildi. Sonuçlar, basınç 69 kPa'ya (10 psi) ulaşana kadar arızanın meydana gelmediğini gösterdi. Ölçülen 44,3 kPa (6,42 psi) ve 45,4 kPa (6,59 psi) basınçları, bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir. Ölçülen 62 kPa (9 psi) basınç altında, camın sapması kırılmaya neden oldu ve cam pencereyi açıklıkta bıraktı. Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'deki gibi kırık temperli camla tutturulmuştur.
Sürekli yükün artırıldığı koşulda, 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") ölçülen camın sapması kırılmaya neden oldu ve cam pencereyi açıklıkta bıraktı. Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7 ile aynı şekilde kırık temperli camla tutturulmuştur.
Artan sürekli yük ile, çerçeve 4 3 kez test edildi. Sonuçlar, basınç ikinci kez hedef 10 psi'ye ulaşana kadar arızanın meydana gelmediğini gösterdi. Ölçülen 46,8 kPa (6,79) ve 64,9 kPa (9,42 psi) basınçları, bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir. Test #8'de, camın 100 mm (4 inç) bükülmesi 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) saptırdı ve kırılmaya neden olarak cam pencereyi açıklıkta bıraktı. Tüm TSSA aksesuarları Şekil 7'dekiyle aynı kırık temperli camla tutturulmuştur. Tüm durumlarda aksesuarlar çelik çerçeveden belirgin bir hasar olmadan kolayca çıkarılabilir.
Her test için TSSA değişmeden kalır. Testten sonra, cam sağlam kaldığında TSSA'da görsel bir değişiklik olmaz. Yüksek hızlı video, camın açıklığın orta noktasında kırıldığını ve ardından açıklıktan çıktığını gösterir.
Şekil 8 ve Şekil 9'daki cam kırılması ve kırılmama durumunun 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 gösterir. Bu ilke ve arıza modunun yapıştırıcı arayüzünde cam kalınlığının kırılganlaşması olduğu gözlemi birleştirildiğinde, öngörülen yük arttıkça, cam kalınlığını artırarak veya sapmayı başka yollarla kontrol ederek performans iyileştirilmelidir.
Çerçeve 4'ün 8. Testi test tesisinde hoş bir sürprizdir. Cam, çerçevenin tekrar test edilebilmesi için hasar görmemiş olsa da, TSSA ve çevresindeki sızdırmazlık şeritleri bu büyük yükü hala koruyabilir. TSSA sistemi camı desteklemek için dört adet 60 mm'lik bağlantı kullanır. Tasarım rüzgar yükleri, ikisi de 2,5 kPa'da (50 psf) olmak üzere canlı ve kalıcı yüklerdir. Bu, ideal mimari şeffaflığa sahip, son derece yüksek yükler sergileyen ve TSSA'nın bozulmadan kaldığı orta düzeyde bir tasarımdır.
Bu çalışma, cam sisteminin yapıştırıcı yapışmasının kumlama performansı için düşük seviyeli gereklilikler açısından bazı içsel tehlikelere veya kusurlara sahip olup olmadığını belirlemek için yürütülmüştür. Açıkçası, basit bir 60 mm TSSA aksesuar sistemi camın kenarına yakın bir yere yerleştirilir ve cam kırılıncaya kadar performans gösterir. Cam kırılmaya karşı dayanıklı olacak şekilde tasarlandığında, TSSA binanın şeffaflık ve açıklık gerekliliklerini korurken belirli bir koruma derecesi sağlayabilen uygulanabilir 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, sistemdeki "zayıf halka"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 performans göstergelerinin başlangıç ​​seviyesinde patlayıcı sınıf cephe bileşenlerinde yüksek seviyede koruma sağladığı kanıtlanmıştır ve bu da endüstri tarafından yaygın olarak kabul görmüştür. 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 arıza moduyla gösterildiği gibi yapıştırıcı arızasına atfedilmemesi önemlidir. Gözlemlere göre, camın boyutu, bükülme ve bağlanma arayüzünde artan kesme tepkisi nedeniyle kırılganlığı önlemek için sapmayı en aza indirecek şekilde uygun şekilde ayarlanmıştır ve bu, performansta önemli bir faktör gibi görünmektedir.
Gelecekteki tasarımlar, camın kalınlığını artırarak, uç kısmının 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 Sızdırmazlığı, Sızdırmazlık Malzemesi, Cam ve Su Geçirmezlik Teknolojisi, Cilt 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editör, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, s. 46-59. [4] Carbary, LD, “Silikon Yapısal Cam Pencere Sistemlerinin Dayanıklılığı ve Performansının İncelenmesi”, Cam Performans Günü, 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 Topluluğu, Philadelphia, 1989 Yılları, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. ve Carbary L. D, “Camlama Sabitleme İçin Şeffaf Yapısal Silikon Yapıştırıcı (TSSA) Çeliklerin 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” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf ve Sigurd Sitte “Yüksek Hareket Oranlarında Kurşun Geçirmez Pencere ve Perde Duvar 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, Pennsylvania, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., “Patlamaya Dayanıklı Cıvata Sabitli Camda İlerleme”, Cam Performans Günü, 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.