Puntvaste glasstelsels wat aan hierdie argitektoniese vereiste voldoen, is veral gewild in grondingange of openbare areas.Onlangse tegnologiese vooruitgang het die gebruik van ultra-hoësterkte kleefmiddels moontlik gemaak om hierdie groot puimsteentjies aan bykomstighede te heg sonder om gate in die glas te boor.
Die tipiese grondligging verhoog die waarskynlikheid dat die stelsel as 'n beskermende laag vir geboubewoners moet optree, en hierdie vereiste oorskry of oorskry tipiese windlasvereistes.Sommige toetse is op die punthegstelsel vir boor gedoen, maar nie op die hegmetode nie.
Die doel van hierdie artikel is om 'n simulasietoets aan te teken deur 'n skokbuis met plofstofladings te gebruik om 'n ontploffing te simuleer om die impak van 'n plofstoflading op 'n vasgebind deursigtige komponent te simuleer.Hierdie veranderlikes sluit in die ontploffingslading gedefinieer deur ASTM F2912 [1], wat uitgevoer word op 'n dun plaat met 'n SGP ionomeer toebroodjie.Hierdie navorsing is die eerste keer dat dit die potensiële plofbare werkverrigting vir grootskaalse toetsing en argitektoniese ontwerp kan kwantifiseer.Heg vier TSSA-toebehore met 'n deursnee van 60 mm (2.36 duim) aan 'n glasplaat wat 1524 x 1524 mm (60 duim x 60 duim) meet.
Die vier komponente wat tot 48.3 kPa (7 psi) of laer gelaai is, het nie TSSA en glas beskadig of beïnvloed nie.Vyf komponente is onder druk bo 62 kPa (9 psi) gelaai, en vier van die vyf komponente het glasbreuk getoon, wat veroorsaak het dat die glas van die opening af skuif.In alle gevalle het TSSA aan die metaal toebehore gebly, en geen wanfunksie, adhesie of binding is gevind nie.Toetsing het getoon dat, in ooreenstemming met die vereistes van AAMA 510-14, die getoetste TSSA-ontwerp 'n effektiewe veiligheidstelsel kan verskaf onder 'n las van 48,3 kPa (7 psi) of laer.Die data wat hier gegenereer word, kan gebruik word om die TSSA-stelsel te ontwerp om aan die gespesifiseerde las te voldoen.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) is die gevorderde toepassingskenner van Dow Corning se hoëprestasie-silikone.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) is 'n Dow Corning hoëprestasie konstruksiebedryf wetenskaplike wat 'n Dow Corning silikoon en ASTM navorser is.
Die strukturele silikoonaanhegting van glaspanele word al byna 50 jaar lank gebruik om die estetika en werkverrigting van moderne geboue te verbeter [2] [3] [4] [5].Die bevestigingsmetode kan die gladde deurlopende buitemuur met hoë deursigtigheid maak.Die begeerte vir verhoogde deursigtigheid in argitektuur het gelei tot die ontwikkeling en gebruik van kabelmaasmure en boutgesteunde buitemure.Argitektonies uitdagende landmerkgeboue sal vandag se moderne tegnologie insluit en moet aan plaaslike gebou- en veiligheidskodes en -standaarde voldoen.
Die deursigtige strukturele silikoonkleefmiddel (TSSA) is bestudeer, en 'n metode om die glas te ondersteun met boutbevestigingsdele in plaas van gate te boor, is voorgestel [6] [7].Die deursigtige gomtegnologie met sterkte, adhesie en duursaamheid het 'n reeks fisiese eienskappe wat gordynmuurontwerpers in staat stel om die verbindingstelsel op 'n unieke en nuwe manier te ontwerp.
Ronde, reghoekige en driehoekige bykomstighede wat aan estetika en strukturele werkverrigting voldoen, is maklik om te ontwerp.TSSA word saam met die gelamineerde glas genees wat in 'n outoklaaf verwerk word.Nadat die materiaal uit die outoklaafsiklus verwyder is, kan die 100% verifikasietoets voltooi word.Hierdie gehalteversekeringsvoordeel is uniek aan TSSA omdat dit onmiddellike terugvoer oor die strukturele integriteit van die samestelling kan gee.
Die impakweerstand [8] en skokabsorpsie-effek van konvensionele strukturele silikoonmateriale is bestudeer [9].Wolf et al.data verskaf wat deur die Universiteit van Stuttgart gegenereer is.Hierdie data toon dat, in vergelyking met die kwasi-statiese vervormingstempo gespesifiseer in ASTM C1135, die treksterkte van die strukturele silikoonmateriaal teen 'n uiteindelike vervormingstempo van 5m/s (197in/s) is.Krag en verlenging neem toe.Dui die verband tussen spanning en fisiese eienskappe aan.
Aangesien TSSA 'n hoogs elastiese materiaal met 'n hoër modulus en sterkte as strukturele silikoon is, word verwag dat dit dieselfde algemene werkverrigting sal volg.Alhoewel laboratoriumtoetse met hoë vervormingstempo nie uitgevoer is nie, kan daar verwag word dat die hoë vervormingstempo in die ontploffing nie die sterkte sal beïnvloed nie.
Die vasgeboude glas is getoets, voldoen aan ontploffingsversagtende standaarde [11], en is by die 2013 Glasprestasiedag uitgestal.Die visuele resultate toon duidelik die voordele om die glas meganies vas te maak nadat die glas gebreek is.Vir stelsels met suiwer kleefmiddel, sal dit 'n uitdaging wees.
Die raam is gemaak van Amerikaanse standaard staalkanaal met afmetings van 151 mm diepte x 48,8 mm breedte x 5,08 mm webdikte (6” x 1,92” x 0,20”), gewoonlik genoem C 6” x 8,2# gleuf.Die C-kanale is by die hoeke aanmekaar gesweis, en 'n 9 mm (0,375 duim) dik driehoekige gedeelte word aan die hoeke gesweis, terug van die oppervlak van die raam.’n Gat van 18 mm (0.71”) is in die plaat geboor sodat ’n bout met ’n deursnee van 14 mm (0.55”) maklik daarin gesteek kan word.
TSSA-metaaltoebehore met 'n deursnee van 60 mm (2,36 duim) is 50 mm (2 duim) van elke hoek af.Pas vier passtukke op elke stuk glas aan om alles simmetries te maak.Die unieke kenmerk van TSSA is dat dit naby die rand van die glas geplaas kan word.Boortoebehore vir meganiese bevestiging in glas het spesifieke afmetings vanaf die rand, wat in die ontwerp ingewerk moet word en voor tempering geboor moet word.
Die grootte naby die rand verbeter die deursigtigheid van die voltooide stelsel, en verminder terselfdertyd die adhesie van die sterlas as gevolg van die laer wringkrag op die tipiese sterlas.Die glas wat vir hierdie projek gekies is, is twee 6mm (1/4″) geharde deursigtige 1524mm x 1524mm (5′x 5′) lae wat met Sentry Glass Plus (SGP) ionomeer intermediêre film 1.52mm (0.060) gelamineer is.
'n 1 mm (0.040 duim) dik TSSA-skyf word op 'n 60 mm (2.36 duim) deursnee geprimeerde vlekvrye staal passtuk aangebring.Die onderlaag is ontwerp om die duursaamheid van adhesie aan vlekvrye staal te verbeter en is 'n mengsel van silaan en titanaat in 'n oplosmiddel.Die metaalskyf word teen die glas gedruk met 'n gemete krag van 0,7 MPa (100 psi) vir een minuut om benatting en kontak te verskaf.Plaas die komponente in 'n outoklaaf wat 11.9 Bar (175 psi) en 133 C° (272 ° F) bereik sodat die TSSA die 30 minute weektyd kan bereik wat benodig word vir genesing en binding in die outoklaaf.
Nadat die outoklaaf voltooi en afgekoel is, inspekteer elke TSSA-passtuk en draai dit dan vas tot 55Nm (40,6 voet pond) om 'n standaardlading van 1,3 MPa (190 psi) te toon.Bykomstighede vir TSSA word deur Sadev verskaf en word geïdentifiseer as R1006 TSSA-bykomstighede.
Sit die hoofliggaam van die bykomstigheid by die uithardingsskyf op die glas bymekaar en laat sak dit in die staalraam.Verstel en maak die moere op die boute vas sodat die eksterne glas gelyk is met die buitekant van die staalraam.Die 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) voeg wat die glasomtrek omring, is verseël met 'n tweedelige struktuur van silikoon sodat die drukladingstoets die volgende dag kan begin.
Die toets is uitgevoer met behulp van 'n skokbuis by die Plofstofnavorsingslaboratorium aan die Universiteit van Kentucky.Die skokabsorberende buis is saamgestel uit 'n versterkte staalliggaam, wat eenhede tot 3,7 mx 3,7 m op die gesig kan installeer.
Die impakbuis word aangedryf deur plofstof langs die lengte van die ontploffingsbuis te plaas om die positiewe en negatiewe fases van die ontploffingsgebeurtenis te simuleer [12] [13].Plaas die hele glas- en staalraamsamestelling in die skokabsorberende buis vir toetsing, soos in Figuur 4 getoon.
Vier druksensors is binne die skokbuis geïnstalleer, sodat die druk en polsslag akkuraat gemeet kan word.Twee digitale videokameras en 'n digitale SLR-kamera is gebruik om die toets op te neem.
Die MREL Ranger HR-hoëspoedkamera wat naby die venster buite die skokbuis geleë is, het die toets teen 500 rame per sekonde vasgelê.Stel 'n 20 kHz defleksie laser rekord naby die venster om die defleksie in die middel van die venster te meet.
Die vier raamwerkkomponente is altesaam nege keer getoets.As die glas nie die opening verlaat nie, toets die komponent weer onder hoër druk en impak.In elke geval word teikendruk- en impuls- en glasvervormingsdata aangeteken.Dan word elke toets ook gegradeer volgens AAMA 510-14 [Vrywillige riglyne vir die vermindering van ontploffingsgevaar].
Soos hierbo beskryf, is vier raamsamestellings getoets totdat die glas uit die opening van die blaaspoort verwyder is.Die doel van die eerste toets is om 69 kPa teen 'n polsslag van 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec) te bereik.Onder die toegepaste las het die glasvenster gebreek en van die raam losgelaat.Sadev-punttoebehore maak dat TSSA aan gebreekte gehard glas kleef.Toe die geharde glas gebreek het, het die glas die opening verlaat na 'n defleksie van ongeveer 100 mm (4 duim).
Onder die toestand van toenemende deurlopende las, is die raam 2 3 keer getoets.Die resultate het getoon dat die mislukking nie plaasgevind het voordat die druk 69 kPa (10 psi) bereik het nie.Die gemete druk van 44,3 kPa (6,42 psi) en 45,4 kPa (6,59 psi) sal nie die integriteit van die komponent beïnvloed nie.Onder die gemete druk van 62 kPa (9 psi) het die defleksie van die glas breek veroorsaak, wat die glasvenster in die opening laat.Alle TSSA-bykomstighede word met gebreekte gehard glas geheg, dieselfde as in Figuur 7.
Onder die toestand van toenemende deurlopende las, is die raam 3 twee keer getoets.Die resultate het getoon dat die mislukking nie plaasgevind het voordat die druk die teiken van 69 kPa (10 psi) bereik het nie.Die gemete druk van 48,4 kPa (7,03) psi sal nie die integriteit van die komponent beïnvloed nie.Data-insameling kon nie defleksie toelaat nie, maar visuele waarneming van die video het getoon dat die defleksie van raam 2 toets 3 en raam 4 toets 7 soortgelyk was.Onder die meetdruk van 64 kPa (9.28 psi) het die defleksie van die glas gemeet op 190.5 mm (7.5″) gelei tot breek, wat die glasvenster in die opening gelaat het.Alle TSSA-bykomstighede word met gebreekte gehard glas geheg, dieselfde as Figuur 7.
Met toenemende aaneenlopende las is die raam 4 3 keer getoets.Die resultate het getoon dat die mislukking nie plaasgevind het voordat die druk die teiken 10 psi vir die tweede keer bereik het nie.Die gemete druk van 46,8 kPa (6,79) en 64,9 kPa (9,42 psi) sal nie die integriteit van die komponent beïnvloed nie.In toets #8 is die glas gemeet om 100 mm (4 duim) te buig.Daar word verwag dat hierdie vrag die glas sal laat breek, maar ander datapunte kan verkry word.
In toets #9 het die gemete druk van 65.9 kPa (9.56 psi) die glas met 190.5 mm (7.5″) gebuig en breek veroorsaak, wat die glasvenster in die opening laat.Alle TSSA-bykomstighede word met dieselfde gebreekte geharde glas as in Figuur 7 geheg. In alle gevalle kan die bykomstighede maklik van die staalraam verwyder word sonder enige ooglopende skade.
Die TSSA vir elke toets bly onveranderd.Na die toets, wanneer die glas ongeskonde bly, is daar geen visuele verandering in TSSA nie.Die hoëspoedvideo wys hoe die glas by die middelpunt van die span breek en dan die opening verlaat.
Uit die vergelyking van glasbreuk en geen mislukking in Figuur 8 en Figuur 9, is dit interessant om daarop te let dat die glasbreukmodus ver weg van die hegpunt plaasvind, wat aandui dat die ongebonde deel van die glas die buigpunt bereik het, wat kom vinnig nader Die bros vloeipunt van glas is relatief tot die deel wat gebind bly.
Dit dui daarop dat die gebreekte plate in hierdie dele waarskynlik onder skuifkragte sal beweeg tydens die toets.Deur hierdie beginsel te kombineer en die waarneming dat die mislukkingsmodus blykbaar die brosheid van die glasdikte by die kleefvlak is, soos die voorgeskrewe las toeneem, moet die werkverrigting verbeter word deur die glasdikte te verhoog of die defleksie op ander maniere te beheer.
Toets 8 van Raam 4 is 'n aangename verrassing in die toetsfasiliteit.Alhoewel die glas nie beskadig is sodat die raam weer getoets kan word nie, kan die TSSA en omliggende seëlstroke steeds hierdie groot vrag handhaaf.Die TSSA-stelsel gebruik vier 60 mm-aanhegsels om die glas te ondersteun.Die ontwerp windvragte is lewendige en permanente vragte, beide teen 2,5 kPa (50 psf).Dit is 'n matige ontwerp, met ideale argitektoniese deursigtigheid, toon uiters hoë vragte, en TSSA bly ongeskonde.
Hierdie studie is uitgevoer om te bepaal of die kleefmiddel van die glasstelsel 'n paar inherente gevare of defekte het in terme van lae-vlak vereistes vir sandblaas prestasie.Natuurlik word 'n eenvoudige 60 mm TSSA-bykomstigheidstelsel naby die rand van die glas geïnstalleer en het die werkverrigting totdat die glas breek.Wanneer die glas ontwerp is om breek te weerstaan, is TSSA 'n lewensvatbare verbindingsmetode wat 'n sekere mate van beskerming kan bied terwyl die gebou se vereistes vir deursigtigheid en openheid gehandhaaf word.
Volgens die ASTM F2912-17-standaard bereik die getoetste vensterkomponente die H1-gevaarvlak op die C1-standaardvlak.Die Sadev R1006-bykomstigheid wat in die studie gebruik is, word nie geraak nie.
Die geharde glas wat in hierdie studie gebruik is, is die "swak skakel" in die stelsel.Sodra die glas gebreek is, kan TSSA en die omliggende seëlstrook nie 'n groot hoeveelheid glas behou nie, omdat 'n klein hoeveelheid glasfragmente op die silikoonmateriaal agterbly.
Vanuit 'n ontwerp- en werkverrigting-oogpunt is bewys dat die TSSA-kleefstelsel 'n hoë vlak van beskerming bied in plofstof-graad fasade-komponente op die aanvanklike vlak van plofbare prestasie-aanwysers, wat wyd deur die industrie aanvaar is.Die getoetste fasade toon dat wanneer die ontploffingsgevaar tussen 41,4 kPa (6 psi) en 69 kPa (10 psi) is, die prestasie op die gevaarvlak aansienlik verskil.
Dit is egter belangrik dat die verskil in gevaarklassifikasie nie toegeskryf kan word aan gomversaking soos aangedui deur die kohesiewe faalmodus van gom en glasfragmente tussen die gevaardrempels nie.Volgens waarnemings is die grootte van die glas gepas aangepas om defleksie te minimaliseer om brosheid te voorkom as gevolg van verhoogde skuifreaksie by die koppelvlak van buiging en hegting, wat blykbaar 'n sleutelfaktor in werkverrigting is.
Toekomstige ontwerpe kan moontlik die gevaarvlak onder hoër vragte verminder deur die dikte van die glas te vergroot, die posisie van die punt relatief tot die rand vas te maak en die kontakdiameter van die gom te vergroot.
[1] ASTM F2912-17 Standaard glasveselspesifikasie, glas- en glasstelsels onderhewig aan hoëhoogtebelasting, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ en Peterson, CO, Jr., "Struktuurseëlglas, seëlmiddeltegnologie vir glasstelsels", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p.67- 99 bladsye.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, en Gladstone, M., "Seismic Performance of Structural Silica Glass", Building Sealing, Sealant, Glas and Waterproof Technology, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redakteur, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, pp. 46-59.[4] Carbary, LD, "Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems", Glass Performance Day, Tampere Finland, Junie 2007, Conference Proceedings, bladsye 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, en Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glasstelselwetenskap en -tegnologie, ASTM STP1054, CJ Universiteit van Parys, Amerikaanse Vereniging vir Toetsing en Materiale, Philadelphia, 1989 Years, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. en Carbary L. D, “Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Voorlopige assessering van die meganiese eienskappe en duursaamheid van die staal”, The Fourth International Durability Simposium “Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, aanlyn gepubliseer, Augustus 2011, Volume 8, Uitgawe 10 (11 November 2011 Maand), JAI 104084, beskikbaar vanaf die volgende webwerf : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Deursigtige struktuur silikoon kleefmiddel, Glass Performance Day, Tampere, Finland, Junie 2011, Proceedings of the meeting, bladsye 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “New Generation Structural Silica Glass” Fasadeontwerp en Ingenieursjoernaal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf, en Sigurd Sitte “Assessering van silikoonrubber seëlmiddels in die ontwerp van koeëlvaste vensters en gordynmure teen hoë bewegende tariewe”, ASTM International Magazine, Uitgawe 1. 6. Vraestel No. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standaardtoetsmetode vir die bepaling van die trekadhesieprestasie van strukturele seëlmiddels, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https:///doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , "Progress in Explosion-proof Bolt-Fixed Glass", Glass Performance Day, Junie 2103, vergaderingsnotule, pp. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standaardtoetsmetode vir glas- en glasstelsels wat aan hoë windladings onderwerp word , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad en Braden T.Lusk."'n Nuwe metode om die reaksie van anti-plofbare glasstelsels op plofbare vragte te bepaal."Metrieke 45,6 (2012): 1471-1479.[14] "Vrywillige riglyne vir die vermindering van die ontploffingsgevaar van vertikale vensterstelsels" AAMA 510-14.