Bu mimari gereksinimi karşılayan noktasal sabit cam sistemleri özellikle zemin girişlerinde veya toplu alanlarda popülerdir.Son teknolojik gelişmeler, camda delik açmaya gerek kalmadan bu büyük pomzaların aksesuarlara tutturulması için ultra yüksek mukavemetli yapıştırıcıların kullanılmasına olanak sağlamıştır.
Tipik zemin konumu, sistemin bina sakinleri için koruyucu bir katman görevi görmesi olasılığını artırır ve bu gereklilik, tipik rüzgar yükü gerekliliklerini aşar veya aşar.Delme için nokta sabitleme sistemi üzerinde bazı testler yapılmıştır ancak birleştirme yöntemi üzerinde yapılmamıştır.
Bu makalenin amacı, bir patlayıcı yükünün bağlı şeffaf bir bileşen üzerindeki etkisini simüle etmek amacıyla bir patlamayı simüle etmek için patlayıcı yüklü bir şok tüpü kullanan bir simülasyon testini kaydetmektir.Bu değişkenler, SGP iyonomer sandviçi ile ince bir plaka üzerinde gerçekleştirilen ASTM F2912 [1] tarafından tanımlanan patlama yükünü içerir.Bu araştırma, büyük ölçekli testler ve mimari tasarım için potansiyel patlayıcı performansını ilk kez ölçebiliyor.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 bir değere yüklenen dört bileşen, TSSA'ya ve cama zarar vermedi veya onları etkilemedi.Beş bileşen 62 kPa'nın (9 psi) üzerindeki basınç altında yüklendi ve beş bileşenden dördünde cam kırılması görüldü, bu da camın açıklıktan kaymasına neden oldu.Tüm durumlarda TSSA metal bağlantı parçalarına bağlı kaldı ve herhangi bir arıza, yapışma veya yapışma tespit edilmedi.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 oluşturulan veriler, TSSA sistemini belirtilen yükü karşılayacak şekilde tasarlamak 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 sektörü bilim insanıdır.
Cam panellerin yapısal silikonla tutturulması, modern binaların estetiğini ve performansını arttırmak için yaklaşık 50 yıldır kullanılmaktadır [2] [3] [4] [5].Sabitleme yöntemi, pürüzsüz sürekli dış duvarı yüksek şeffaflığa sahip hale getirebilir.Mimaride şeffaflığın arttırılması arzusu, kablo örgülü duvarların ve cıvata destekli dış duvarların geliştirilmesine ve kullanılmasına yol açtı.Mimari açıdan zorlu simge yapılar günümüzün modern teknolojisini içerecek ve yerel bina ve güvenlik kuralları ve standartlarına uygun olmalıdır.
Şeffaf yapısal silikon yapıştırıcı (TSSA) araştırılmış ve camın delik açmak yerine cıvata sabitleme parçalarıyla desteklenmesine yönelik bir yöntem önerilmiştir [6] [7].Mukavemet, yapışma ve dayanıklılığa sahip şeffaf tutkal teknolojisi, giydirme cephe tasarımcılarının bağlantı sistemini benzersiz ve yeni bir şekilde tasarlamalarına olanak tanıyan bir dizi fiziksel özelliğe sahiptir.
Estetiği ve yapısal performansı karşılayan yuvarlak, dikdörtgen ve üçgen aksesuarların tasarımı kolaydır.TSSA, lamine camın bir otoklavda işlenmesiyle birlikte kürlenir.Malzemenin otoklav döngüsünden çıkarılmasının ardından %100 doğrulama testi tamamlanabilir.Bu kalite güvence avantajı TSSA'ya özeldir çünkü montajın yapısal bütünlüğü hakkında anında geri bildirim sağlayabilir.
Geleneksel yapısal silikon malzemelerin darbe direnci [8] ve şok emme etkisi incelenmiştir [9].Wolf ve ark.Stuttgart Üniversitesi tarafından oluşturulan veriler sağlandı.Bu veriler, ASTM C1135'te belirtilen yarı statik gerinim hızıyla karşılaştırıldığında, yapısal silikon malzemenin gerilme mukavemetinin 5 m/s (197 inç/s) nihai gerinim hızında olduğunu göstermektedir.Mukavemet ve uzama artar.Gerinim ile fiziksel özellikler arasındaki ilişkiyi gösterir.
TSSA, yapısal silikondan daha yüksek modül ve mukavemete sahip oldukça elastik bir malzeme olduğundan, aynı genel performansı izlemesi beklenmektedir.Her ne kadar yüksek gerinim oranlarına sahip laboratuvar testleri yapılmamış olsa da patlamadaki yüksek gerinim oranının mukavemeti etkilememesi beklenebilir.
Cıvatalı cam test edilmiş, patlamayı azaltma standartlarını [11] karşılamış ve 2013 Cam Performans Günü'nde sergilenmiştir.Görsel sonuçlar, cam kırıldıktan sonra camın mekanik olarak sabitlenmesinin avantajlarını açıkça göstermektedir.Saf yapışkan bağlantıya sahip sistemler için bu bir zorluk olacaktır.
Çerçeve, genellikle C 6" x 8,2# yuva olarak adlandırılan, 151 mm derinlik x 48,8 mm genişlik x 5,08 mm web kalınlığı (6" x 1,92" x 0,20") boyutlarına sahip Amerikan standart çelik kanaldan yapılmıştır.C kanalları köşelerde birbirine kaynaklanmıştır ve çerçevenin yüzeyinden geride olacak şekilde köşelere 9 mm (0,375 inç) kalınlığında bir üçgen bölüm kaynaklanmıştır.Plakaya 18 mm'lik (0,71″) bir delik açıldı, böylece 14 mm (0,55″) çapındaki bir cıvata kolayca takılabilir.
60 mm (2,36 inç) çapındaki TSSA metal bağlantı parçalarının her köşeden mesafesi 50 mm'dir (2 inç).Her şeyi simetrik hale getirmek için her bir cam parçasına dört bağlantı parçası uygulayın.TSSA'nın benzersiz özelliği cam kenarına yakın yerleştirilebilmesidir.Camda mekanik sabitlemeye yönelik delme aksesuarlarının kenardan başlayarak tasarıma dahil edilmesi ve temperleme öncesinde delinmesi gereken belirli boyutları vardır.
Kenara yakın boyut, bitmiş sistemin şeffaflığını artırır ve aynı zamanda tipik yıldız bağlantıdaki daha düşük tork nedeniyle yıldız bağlantının yapışmasını azaltır.Bu proje için seçilen cam, Sentry Glass Plus (SGP) iyonomer ara filmi 1,52 mm (0,060) “ ile lamine edilmiş iki adet 6 mm (1/4 inç) temperli şeffaf 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) katmandır.
1 mm (0,040 inç) kalınlığında bir TSSA diski, 60 mm (2,36 inç) çapındaki astarlanmış paslanmaz çelik bağlantı parçasına uygulanır.Astar, paslanmaz çeliğe yapışmanın dayanıklılığını artırmak için tasarlanmıştır ve bir solvent içinde silan ve titanatın bir karışımıdır.Metal disk, ıslanma ve temasın sağlanması için bir dakika boyunca ölçülen 0,7 MPa (100 psi) kuvvetle cama doğru bastırılır.Bileşenleri 11,9 Bar'a (175 psi) ve 133 C°'ye (272°F) ulaşan bir otoklava yerleştirin, böylece TSSA, otoklavda kürleme ve bağlama için gereken 30 dakikalık ıslatma süresine ulaşabilir.
Otoklav tamamlandıktan ve soğuduktan sonra, her bir TSSA bağlantı parçasını inceleyin ve ardından 1,3 MPa'lık (190 psi) standart yükü göstermek için 55 Nm'ye (40,6 ft pound) sıkın.TSSA aksesuarları Sadev tarafından sağlanmaktadır ve R1006 TSSA aksesuarları olarak tanımlanmaktadır.
Aksesuarın ana gövdesini cam üzerindeki kürleme diskine monte edip çelik çerçeveye indirin.Dış cam çelik çerçevenin dış kısmı ile aynı hizada olacak şekilde cıvataların üzerindeki somunları ayarlayın ve sabitleyin.Cam çevreyi çevreleyen 13mm x 13mm (1/2″ x½”) bağlantı noktası iki parçalı silikon yapıyla kapatılmıştır, böylece basınç yükü testi ertesi gün başlayabilir.
Test, Kentucky Üniversitesi Patlayıcı Araştırma Laboratuvarı'nda bir şok tüpü kullanılarak gerçekleştirildi.Şok emici tüp, yüzeye 3,7 mx 3,7 m'ye kadar üniteler monte edebilen güçlendirilmiş çelik bir gövdeden oluşur.
Darbe tüpü, patlama olayının pozitif ve negatif aşamalarını simüle etmek için patlama tüpünün uzunluğu boyunca patlayıcılar yerleştirilerek tahrik edilir [12] [13].Şekil 4'te gösterildiği gibi tüm cam ve çelik çerçeve düzeneğini test için şok emici tüpün içine koyun.
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 kullanıldı.
Şok tüpünün dışındaki pencerenin yakınında bulunan MREL Ranger HR yüksek hızlı kamera, testi saniyede 500 kare hızla yakaladı.Pencerenin ortasındaki sapmayı ölçmek için pencerenin yakınına 20 kHz'lik bir sapma lazeri kaydı ayarlayın.
Dört çerçeve bileşeni toplamda dokuz kez test edildi.Cam açıklıktan çıkmıyorsa bileşeni daha yüksek basınç ve darbe altında yeniden test edin.Her durumda hedef basınç ve darbe ile cam deformasyon verileri kaydedilir.Daha sonra her test aynı zamanda AAMA 510-14'e (Patlama Tehlikesini Azaltma için Festival Sistemi Gönüllü Kılavuzları) göre derecelendirilir.
Yukarıda açıklandığı gibi, dört çerçeve düzeneği, cam patlama portunun açıklığından çıkarılıncaya kadar test edildi.İlk testin hedefi 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msn) darbeyle 69 kPa'ya ulaşmaktır.Uygulanan yükün altında cam pencere parçalandı ve çerçeveden ayrıldı.Sadev nokta bağlantı parçaları TSSA'nın kırık temperli camlara yapışmasını sağlar.Sertleştirilmiş cam parçalandığında, cam yaklaşık 100 mm'lik (4 inç) bir sapmanın ardından açıklıktan çıktı.
Artan sürekli yük koşullarında 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) basınçlar bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir.Ölçülen 62 kPa (9 psi) basınç altında, camın sapması kırılmaya neden oldu ve cam pencere açıkta kaldı.Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'deki gibi kırık temperli camla tutturulmuştur.
Artan sürekli yük koşullarında 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, test 3 ve çerçeve 4, test 7'deki sapmanın benzer olduğunu gösterdi.64 kPa'lık (9,28 psi) ölçüm basıncı altında, 190,5 mm'de (7,5″) ölçülen camın sapması kırılmaya neden oldu ve cam pencere açıkta kaldı.Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'deki gibi 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) basınçlar bileşenin bütünlüğünü etkilemeyecektir.Test #8'de camın 100 mm (4 inç) büküleceği ölçüldü.Bu yükün camın kırılmasına neden olması bekleniyor ancak başka veri noktaları da elde edilebilir.
Test #9'da ölçülen 65,9 kPa (9,56 psi) basınç, camı 190,5 mm (7,5″) saptırdı ve cam pencereyi açıkta bırakarak kırılmaya neden oldu.Tüm TSSA aksesuarları, Şekil 7'dekiyle aynı kırık temperli camla tutturulmuştur. Her durumda, aksesuarlar herhangi bir belirgin hasar olmadan çelik çerçeveden kolayca çıkarılabilir.
Her testin TSSA'sı değişmeden kalır.Test sonrasında cam sağlam kaldığında TSSA'da görsel bir değişiklik olmaz.Yüksek hızlı videoda, camın açıklığın orta noktasında kırıldığı ve ardından açıklıktan çıktığı görülüyor.
Şekil 8 ve Şekil 9'daki cam arızası ve hasarsızlık karşılaştırmasından, cam kırılma modunun bağlantı noktasından uzakta meydana geldiğini belirtmek ilginçtir; bu, camın bağlanmamış kısmının bükülme noktasına ulaştığını gösterir; hızla yaklaşıyor Camın kırılgan akma noktası bağlı kalan parçaya göredir.
Bu durum, test sırasında bu parçalardaki kırık plakaların kesme kuvvetleri altında hareket etme ihtimalinin yüksek olduğunu göstermektedir.Bu prensip ile başarısızlık modunun, yapışkan ara yüzeydeki cam kalınlığının gevrekleşmesi olduğu gözlemi bir araya getirildiğinde, öngörülen yük arttıkça performans, cam kalınlığının arttırılması veya sapmanın başka yollarla kontrol edilmesi yoluyla iyileştirilmelidir.
Çerçeve 4'ün Test 8'i, test tesisinde hoş bir sürpriz oldu.Çerçevenin tekrar test edilebilmesi için camın hasar görmemesine rağmen TSSA ve çevresindeki sızdırmazlık şeritleri bu büyük yükü hala taşıyabilir.TSSA sistemi, camı desteklemek için dört adet 60 mm'lik ataşman kullanır.Tasarım rüzgar yükleri, her ikisi de 2,5 kPa'da (50 psf) canlı ve kalıcı yüklerdir.Bu, ideal mimari şeffaflığa sahip orta düzeyde bir tasarımdır, son derece yüksek yükler sergiler ve TSSA sağlam kalır.
Bu çalışma, cam sisteminin yapışkan yapışmasının, kumlama performansı için düşük seviyeli gereksinimler açısından bazı doğal tehlikelere veya kusurlara sahip olup olmadığını belirlemek için yapılmıştır.Açıkçası, basit bir 60mm TSSA aksesuar sistemi camın kenarına yakın bir yere monte edilir ve cam kırılıncaya kadar performansa sahiptir.Cam kırılmaya karşı dayanıklı olacak şekilde tasarlandığında TSSA, binanın şeffaflık ve açıklık gereksinimlerini korurken belirli bir koruma derecesi sağlayabilen geçerli bir bağlantı yöntemidir.
ASTM F2912-17 standardına göre test edilen pencere bileşenleri C1 standart seviyesinde H1 tehlike seviyesine ulaşmaktadır.Çalışmada kullanılan Sadev R1006 aksesuarı etkilenmemiştir.
Bu çalışmada kullanılan temperli cam sistemin “zayıf halkası”dır.Cam kırıldığında TSSA ve çevresindeki sızdırmazlık şeridi büyük miktarda camı tutamaz çünkü silikon malzemenin üzerinde az miktarda cam parçası kalır.
Tasarım ve performans açısından bakıldığında, TSSA yapıştırma sisteminin, endüstri tarafından geniş çapta kabul gören patlayıcı performans göstergelerinin başlangıç ​​seviyesinde, patlayıcı sınıfı cephe bileşenlerinde 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.
Bununla birlikte, tehlike sınıflandırmasındaki farklılığın, tehlike eşikleri arasındaki yapıştırıcı ve cam parçalarının birleşik hasar modunun gösterdiği gibi, yapıştırıcı arızasına atfedilemeyeceği önemlidir.Gözlemlere göre, camın boyutu, performansta önemli bir faktör gibi görünen bükülme ve bağlantı ara yüzeyindeki artan kesme tepkisi nedeniyle kırılganlığı önlemek amacıyla sapmayı en aza indirecek şekilde uygun şekilde ayarlanmıştır.
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 Tabi Cam ve Cam Sistemleri, ASTM International, West Conshawken, Pensilvanya, 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, Pensilvanya, 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 Geçirmez 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”, Cam Performans Günü, Tampere Finlandiya, Haziran 2007, Konferans Bildirileri, sayfa 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD ve Takish, MS, "Silikon Yapısal Yapıştırıcıların Performansı", Cam Sistemi Bilimi ve Teknolojisi, ASTM STP1054, Paris CJ Üniversitesi, Amerikan Test ve Malzeme Derneği, Philadelphia, 1989 Years, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. ve Carbary L.D, “Sırlama Dağıtmayı Sabitlemek için Şeffaf Yapısal Silikon Yapıştırıcı (TSSA) Mekanik ön değerlendirme çeliğin özellikleri ve dayanıklılığı”, Dördüncü Uluslararası Dayanıklılık Sempozyumu “İnşaat Sızdırmazlık Malzemeleri ve Yapıştırıcılar”, ASTM Uluslararası Dergisi, çevrimiçi olarak yayınlandı, Ağustos 2011, Cilt 8, Sayı 10 (11 Kasım 2011 Ay), 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, Toplantı tutanakları, sayfa 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 Magazine, Sayı 1. 6. Makale No. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Yapısal Sızdırmazlık Malzemelerinin Çekme Yapışma Performansını Belirlemeye Yönelik Standart Test Yöntemi, ASTM International, West Conshohocken, Pensilvanya, 2015, https:// /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , “Patlamaya dayanıklı Cıvatayla Sabit Camda İlerleme”, Cam Performans Günü, Haziran 2103, 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, Pensilvanya, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad ve Braden T .Lusk."Patlama önleyici 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 Kılavuzlar” AAMA 510-14.