تحظى أنظمة الزجاج الثابتة التي تلبي هذه المتطلبات المعمارية بشعبية خاصة في المداخل الأرضية أو المناطق العامة.سمحت التطورات التكنولوجية الحديثة باستخدام مواد لاصقة فائقة القوة لربط هذه الخفاف الكبيرة بالملحقات دون الحاجة إلى حفر ثقوب في الزجاج.
يزيد الموقع الأرضي النموذجي من احتمالية أن يعمل النظام كطبقة واقية لشاغلي المبنى، وهذا المطلب يتجاوز أو يتجاوز متطلبات حمل الرياح النموذجية.تم إجراء بعض الاختبارات على نظام تثبيت النقاط للحفر، ولكن ليس على طريقة الربط.
الغرض من هذه المقالة هو تسجيل اختبار محاكاة باستخدام أنبوب الصدمة مع الشحنات المتفجرة لمحاكاة انفجار لمحاكاة تأثير حمولة متفجرة على مكون شفاف مرتبط.تتضمن هذه المتغيرات حمل الانفجار المحدد بواسطة ASTM F2912 [1]، والذي يتم تنفيذه على صفيحة رقيقة مع ساندويتش أيونومر SGP.هذا البحث هو المرة الأولى التي يتمكن فيها من قياس الأداء المتفجر المحتمل للاختبارات واسعة النطاق والتصميم المعماري.إرفاق أربعة تجهيزات TSSA يبلغ قطرها 60 مم (2.36 بوصة) إلى لوحة زجاجية قياس 1524 × 1524 مم (60 بوصة × 60 بوصة).
المكونات الأربعة المحملة بـ 48.3 كيلو باسكال (7 رطل لكل بوصة مربعة) أو أقل لم تتسبب في إتلاف أو التأثير على TSSA والزجاج.تم تحميل خمسة مكونات تحت ضغط أعلى من 62 كيلو باسكال (9 رطل لكل بوصة مربعة)، وأظهرت أربعة من المكونات الخمسة كسر الزجاج، مما تسبب في تحرك الزجاج من الفتحة.وفي جميع الحالات، ظل TSSA ملتصقًا بالتركيبات المعدنية، ولم يتم العثور على أي خلل أو التصاق أو ترابط.أظهر الاختبار أنه وفقًا لمتطلبات AAMA 510-14، يمكن لتصميم TSSA الذي تم اختباره أن يوفر نظام أمان فعال تحت حمل يبلغ 48.3 كيلو باسكال (7 رطل لكل بوصة مربعة) أو أقل.يمكن استخدام البيانات التي تم إنشاؤها هنا لتصميم نظام TSSA لتلبية الحمل المحدد.
جون كيمبرلين (جون كيمبرلين) هو خبير التطبيقات المتقدمة لسيليكونات داو كورنينج عالية الأداء.لورانس د. كارباري (لورانس د. كارباري) هو عالم في صناعة البناء عالي الأداء في شركة داو كورنينج وهو باحث في شركة داو كورنينج للسيليكون وASTM.
تم استخدام ملحق السيليكون الهيكلي للألواح الزجاجية منذ ما يقرب من 50 عامًا لتعزيز جماليات وأداء المباني الحديثة [2] [3] [4] [5].يمكن لطريقة التثبيت أن تجعل الجدار الخارجي سلسًا ومستمرًا بشفافية عالية.أدت الرغبة في زيادة الشفافية في الهندسة المعمارية إلى تطوير واستخدام الجدران الشبكية للكابلات والجدران الخارجية المدعومة بالمسامير.ستشمل المباني التاريخية التي تمثل تحديًا معماريًا التكنولوجيا الحديثة الحالية ويجب أن تمتثل لقوانين ومعايير البناء والسلامة المحلية.
تمت دراسة لاصق السيليكون الهيكلي الشفاف (TSSA)، وتم اقتراح طريقة لدعم الزجاج بأجزاء تثبيت الترباس بدلاً من حفر الثقوب [6] [7].تتميز تقنية الغراء الشفاف بالقوة والالتصاق والمتانة بسلسلة من الخصائص الفيزيائية التي تسمح لمصممي الحوائط الساتر بتصميم نظام الاتصال بطريقة فريدة ومبتكرة.
من السهل تصميم الملحقات المستديرة والمستطيلة والمثلثة التي تلبي الأداء الجمالي والهيكلي.تتم معالجة TSSA مع الزجاج الرقائقي الذي تتم معالجته في الأوتوكلاف.بعد إزالة المادة من دورة الأوتوكلاف، يمكن إكمال اختبار التحقق بنسبة 100%.تعتبر ميزة ضمان الجودة هذه فريدة من نوعها بالنسبة لـ TSSA لأنها يمكن أن توفر تعليقات فورية حول السلامة الهيكلية للتجميع.
تمت دراسة مقاومة الصدمات [8] وتأثير امتصاص الصدمات لمواد السيليكون الإنشائية التقليدية [9].وولف وآخرون.البيانات المقدمة من جامعة شتوتغارت.تظهر هذه البيانات أنه، بالمقارنة مع معدل الإجهاد شبه الثابت المحدد في ASTM C1135، فإن قوة الشد لمادة السيليكون الهيكلية تبلغ معدل إجهاد نهائي يبلغ 5 م / ث (197 بوصة / ثانية).زيادة القوة والاستطالة.يشير إلى العلاقة بين الإجهاد والخصائص الفيزيائية.
نظرًا لأن TSSA عبارة عن مادة مرنة للغاية ذات معامل وقوة أعلى من السيليكون الهيكلي، فمن المتوقع أن تتبع نفس الأداء العام.على الرغم من عدم إجراء الاختبارات المعملية ذات معدلات الإجهاد العالية، فمن المتوقع أن معدل الإجهاد المرتفع في الانفجار لن يؤثر على القوة.
تم اختبار الزجاج المثبت بمسامير، وهو متوافق مع معايير تخفيف الانفجارات [11]، وتم عرضه في يوم الأداء الزجاجي لعام 2013.تظهر النتائج المرئية بوضوح مزايا التثبيت الميكانيكي للزجاج بعد كسر الزجاج.بالنسبة للأنظمة ذات الملحقات اللاصقة النقية، سيكون هذا تحديًا.
يتكون الإطار من قناة فولاذية قياسية أمريكية بأبعاد 151 مم عمق × 48.8 مم عرض × 5.08 مم سمك الويب (6 بوصة × 1.92 بوصة × 0.20 بوصة)، وعادة ما تسمى فتحة C 6 بوصة × 8.2#.يتم لحام قنوات C معًا عند الزوايا، ويتم لحام مقطع مثلثي بسمك 9 مم (0.375 بوصة) عند الزوايا، بعيدًا عن سطح الإطار.تم حفر فتحة مقاس 18 مم (0.71 بوصة) في اللوحة بحيث يمكن إدخال مسمار بقطر 14 مم (0.55 بوصة) بسهولة فيها.
تركيبات معدنية TSSA بقطر 60 مم (2.36 بوصة) على بعد 50 مم (2 بوصة) من كل زاوية.قم بتطبيق أربعة تركيبات على كل قطعة من الزجاج لجعل كل شيء متماثلًا.الميزة الفريدة لـ TSSA هي أنه يمكن وضعها بالقرب من حافة الزجاج.تتميز ملحقات الحفر للتثبيت الميكانيكي في الزجاج بأبعاد محددة تبدأ من الحافة، والتي يجب دمجها في التصميم ويجب حفرها قبل التقسية.
يعمل الحجم القريب من الحافة على تحسين شفافية النظام النهائي، وفي الوقت نفسه يقلل من التصاق المفصل النجمي بسبب انخفاض عزم الدوران على المفصل النجمي النموذجي.الزجاج المختار لهذا المشروع عبارة عن طبقتين شفافتين مقسىتين مقاس 6 مم (1/4 بوصة) مقاس 1524 مم × 1524 مم (5 × 5 بوصة) مغلفة بطبقة وسيطة أيونومر Sentry Glass Plus (SGP) مقاس 1.52 مم (0.060) بوصة).
يتم تطبيق قرص TSSA بسمك 1 مم (0.040 بوصة) على تركيبات من الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر 60 مم (2.36 بوصة).تم تصميم التمهيدي لتحسين متانة الالتصاق بالفولاذ المقاوم للصدأ وهو عبارة عن خليط من السيلان والتيتانات في مذيب.يتم ضغط القرص المعدني على الزجاج بقوة مقاسة تبلغ 0.7 ميجا باسكال (100 رطل لكل بوصة مربعة) لمدة دقيقة واحدة لتوفير الترطيب والاتصال.ضع المكونات في الأوتوكلاف الذي يصل إلى 11.9 بار (175 رطل لكل بوصة مربعة) و133 درجة مئوية (272 درجة فهرنهايت) حتى يتمكن TSSA من الوصول إلى وقت النقع البالغ 30 دقيقة المطلوب للمعالجة والترابط في الأوتوكلاف.
بعد اكتمال الأوتوكلاف وتبريده، قم بفحص كل تجهيزات TSSA ثم قم بإحكام ربطها إلى 55 نيوتن متر (40.6 رطل قدم) لإظهار حمل قياسي يبلغ 1.3 ميجا باسكال (190 رطل لكل بوصة مربعة).يتم توفير ملحقات TSSA بواسطة Sadev ويتم تحديدها على أنها ملحقات R1006 TSSA.
قم بتجميع الجسم الرئيسي للملحق على قرص المعالجة الموجود على الزجاج ثم قم بخفضه داخل الإطار الفولاذي.قم بضبط وتثبيت الصواميل على البراغي بحيث يكون الزجاج الخارجي متسقًا مع الجزء الخارجي من الإطار الفولاذي.يتم إغلاق المفصل مقاس 13 مم × 13 مم (1/2 × ½ بوصة) المحيط بالمحيط الزجاجي بهيكل من جزأين من السيليكون بحيث يمكن أن يبدأ اختبار حمل الضغط في اليوم التالي.
وتم إجراء الاختبار باستخدام أنبوب الصدمة في مختبر أبحاث المتفجرات بجامعة كنتاكي.يتكون أنبوب امتصاص الصدمات من جسم فولاذي مقوى، يمكنه تركيب وحدات تصل إلى 3.7 م × 3.7 م على الوجه.
يتم تشغيل أنبوب الصدم عن طريق وضع المتفجرات على طول أنبوب الانفجار لمحاكاة المرحلتين الإيجابية والسلبية لحدث الانفجار [12] [13].ضع مجموعة الإطار الزجاجي والفولاذي بالكامل في أنبوب امتصاص الصدمات للاختبار، كما هو موضح في الشكل 4.
تم تركيب أربعة أجهزة استشعار للضغط داخل أنبوب الصدمة، بحيث يمكن قياس الضغط والنبض بدقة.تم استخدام كاميرتي فيديو رقميتين وكاميرا SLR رقمية لتسجيل الاختبار.
التقطت كاميرا MREL Ranger HR عالية السرعة الموجودة بالقرب من النافذة خارج أنبوب الصدمات الاختبار بمعدل 500 إطار في الثانية.تعيين سجل ليزر انحراف 20 كيلو هرتز بالقرب من النافذة لقياس الانحراف في وسط النافذة.
تم اختبار مكونات الإطار الأربعة تسع مرات في المجموع.إذا لم يترك الزجاج الفتحة، فأعد اختبار المكون تحت ضغط وتأثير أعلى.في كل حالة، يتم تسجيل بيانات ضغط الهدف والنبض وتشوه الزجاج.بعد ذلك، يتم تصنيف كل اختبار أيضًا وفقًا لـ AAMA 510-14 [المبادئ التوجيهية التطوعية لنظام الاحتقان لتخفيف مخاطر الانفجار].
كما هو موضح أعلاه، تم اختبار أربع مجموعات إطارية حتى تمت إزالة الزجاج من فتحة منفذ الانفجار.الهدف من الاختبار الأول هو الوصول إلى 69 كيلو باسكال عند نبض قدره 614 كيلو باسكال مللي ثانية (10 رطل لكل بوصة مربعة 89 رطل لكل بوصة مربعة).تحت الحمل المطبق، تحطمت النافذة الزجاجية وتحررت من الإطار.تركيبات نقطة Sadev تجعل TSSA تلتصق بالزجاج المقسى المكسور.عندما تحطم الزجاج المقسى، ترك الزجاج الفتحة بعد انحراف قدره حوالي 100 ملم (4 بوصات).
في ظل ظروف زيادة الحمل المستمر، تم اختبار الإطار 2 3 مرات.وأظهرت النتائج أن الفشل لم يحدث حتى وصل الضغط إلى 69 كيلو باسكال (10 رطل لكل بوصة مربعة).لن تؤثر الضغوط المقاسة البالغة 44.3 كيلو باسكال (6.42 رطل لكل بوصة مربعة) و45.4 كيلو باسكال (6.59 رطل لكل بوصة مربعة) على سلامة المكون.تحت الضغط المقاس البالغ 62 كيلو باسكال (9 رطل لكل بوصة مربعة)، تسبب انحراف الزجاج في الكسر، مما أدى إلى ترك النافذة الزجاجية في الفتحة.جميع ملحقات TSSA مرفقة بزجاج مقسى مكسور، كما هو موضح في الشكل 7.
في ظل ظروف زيادة الحمل المستمر، تم اختبار الإطار 3 مرتين.أظهرت النتائج أن الفشل لم يحدث حتى وصل الضغط إلى الهدف وهو 69 كيلو باسكال (10 رطل لكل بوصة مربعة).لن يؤثر الضغط المقاس البالغ 48.4 كيلو باسكال (7.03) رطل لكل بوصة مربعة على سلامة المكون.فشل جمع البيانات في السماح بالانحراف، ولكن الملاحظة البصرية من الفيديو أظهرت أن انحراف الإطار 2 اختبار 3 والإطار 4 اختبار 7 كانت متشابهة.تحت ضغط القياس البالغ 64 كيلو باسكال (9.28 رطل لكل بوصة مربعة)، أدى انحراف الزجاج المقاس عند 190.5 ملم (7.5 بوصة) إلى الكسر، وترك النافذة الزجاجية في الفتحة.جميع ملحقات TSSA مرفقة بزجاج مقسى مكسور، كما هو موضح في الشكل 7.
مع زيادة الحمل المستمر، تم اختبار الإطار 4 3 مرات.وأظهرت النتائج أن الفشل لم يحدث حتى وصل الضغط إلى الهدف 10 رطل لكل بوصة مربعة للمرة الثانية.لن تؤثر الضغوط المقاسة البالغة 46.8 كيلو باسكال (6.79) و64.9 كيلو باسكال (9.42 رطل لكل بوصة مربعة) على سلامة المكون.في الاختبار رقم 8، تم قياس انحناء الزجاج بمقدار 100 ملم (4 بوصات).ومن المتوقع أن يؤدي هذا الحمل إلى كسر الزجاج، ولكن يمكن الحصول على نقاط بيانات أخرى.
في الاختبار رقم 9، أدى الضغط المقاس البالغ 65.9 كيلو باسكال (9.56 رطل لكل بوصة مربعة) إلى انحراف الزجاج بمقدار 190.5 ملم (7.5 بوصة) وتسبب في كسره، وترك النافذة الزجاجية في الفتحة.جميع ملحقات TSSA مرفقة بنفس الزجاج المقسى المكسور كما في الشكل 7. في جميع الحالات، يمكن إزالة الملحقات بسهولة من الإطار الفولاذي دون أي ضرر واضح.
يبقى TSSA لكل اختبار دون تغيير.بعد الاختبار، عندما يظل الزجاج سليمًا، لا يوجد أي تغيير بصري في TSSA.يُظهر الفيديو عالي السرعة الزجاج ينكسر عند منتصف الامتداد ثم يغادر الفتحة.
من مقارنة فشل الزجاج وعدم وجود فشل في الشكل 8 والشكل 9، من المثير للاهتمام ملاحظة أن وضع كسر الزجاج يحدث بعيدًا عن نقطة التعلق، مما يشير إلى أن الجزء غير المرتبط من الزجاج قد وصل إلى نقطة الانحناء، والتي يقترب بسرعة من نقطة الخضوع الهشة للزجاج بالنسبة للجزء الذي يظل مستعبدًا.
يشير هذا إلى أنه أثناء الاختبار، من المحتمل أن تتحرك الصفائح المكسورة في هذه الأجزاء تحت قوى القص.من خلال الجمع بين هذا المبدأ وملاحظة أن وضع الفشل يبدو أنه تقصف سماكة الزجاج عند الواجهة اللاصقة، مع زيادة الحمل الموصوف، يجب تحسين الأداء عن طريق زيادة سماكة الزجاج أو التحكم في الانحراف بوسائل أخرى.
يعد الاختبار 8 للإطار 4 بمثابة مفاجأة سارة في منشأة الاختبار.على الرغم من عدم تعرض الزجاج للتلف بحيث يمكن اختبار الإطار مرة أخرى، إلا أن TSSA وشرائط الختم المحيطة لا يزال بإمكانها الحفاظ على هذا الحمل الكبير.يستخدم نظام TSSA أربعة ملحقات مقاس 60 مم لدعم الزجاج.أحمال الرياح التصميمية هي أحمال حية ودائمة، كلاهما عند 2.5 كيلو باسكال (50 رطل لكل قدم مربع).وهذا تصميم معتدل، يتمتع بشفافية معمارية مثالية، ويعرض أحمالًا عالية للغاية، ويظل TSSA سليمًا.
أجريت هذه الدراسة لتحديد ما إذا كان الالتصاق اللاصق للنظام الزجاجي يحتوي على بعض المخاطر أو العيوب الكامنة من حيث المتطلبات ذات المستوى المنخفض لأداء السفع الرملي.من الواضح أنه يتم تثبيت نظام ملحق TSSA بسيط مقاس 60 مم بالقرب من حافة الزجاج ويتمتع بالأداء حتى ينكسر الزجاج.عندما يتم تصميم الزجاج لمقاومة الكسر، فإن TSSA هو وسيلة اتصال قابلة للتطبيق يمكنها توفير درجة معينة من الحماية مع الحفاظ على متطلبات المبنى من الشفافية والانفتاح.
وفقًا لمعيار ASTM F2912-17، تصل مكونات النافذة التي تم اختبارها إلى مستوى خطر H1 على المستوى القياسي C1.ولم يتأثر ملحق Sadev R1006 المستخدم في الدراسة.
الزجاج المقسى المستخدم في هذه الدراسة هو "الحلقة الضعيفة" في النظام.بمجرد كسر الزجاج، لا يمكن لـ TSSA وشريط الختم المحيط به الاحتفاظ بكمية كبيرة من الزجاج، لأن كمية صغيرة من شظايا الزجاج تبقى على مادة السيليكون.
من وجهة نظر التصميم والأداء، أثبت نظام اللاصق TSSA أنه يوفر مستوى عالٍ من الحماية لمكونات الواجهات القابلة للانفجار عند المستوى الأولي لمؤشرات الأداء المتفجر، وهو ما تم قبوله على نطاق واسع من قبل الصناعة.تظهر الواجهة التي تم اختبارها أنه عندما يكون خطر الانفجار بين 41.4 كيلو باسكال (6 رطل لكل بوصة مربعة) و69 كيلو باسكال (10 رطل لكل بوصة مربعة)، فإن الأداء على مستوى الخطر يختلف بشكل كبير.
ومع ذلك، من المهم ألا يعزى الاختلاف في تصنيف المخاطر إلى فشل المادة اللاصقة كما هو موضح في وضع الفشل المتماسك لشظايا المادة اللاصقة والزجاج بين عتبات الخطر.وفقا للملاحظات، يتم ضبط حجم الزجاج بشكل مناسب لتقليل الانحراف لمنع الهشاشة بسبب زيادة استجابة القص عند واجهة الانحناء والربط، والذي يبدو أنه عامل رئيسي في الأداء.
قد تكون التصاميم المستقبلية قادرة على تقليل مستوى الخطر تحت الأحمال العالية عن طريق زيادة سمك الزجاج، وتثبيت موضع النقطة بالنسبة للحافة، وزيادة قطر التلامس للمادة اللاصقة.
[1] مواصفات الألياف الزجاجية القياسية ASTM F2912-17، وأنظمة الزجاج والزجاج الخاضعة للأحمال على ارتفاعات عالية، ASTM International، ويست كونشاوكين، بنسلفانيا، 2017، https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] هيليارد، JR, Paris, CJ and Peterson, CO, Jr.، "الزجاج الهيكلي المانع للتسرب، تكنولوجيا المواد المانعة للتسرب لأنظمة الزجاج"، ASTM STP 638، ASTM International، West Conshooken، Pennsylvania، 1977، ص.67- 99 صفحة.[3] Zarghamee، MS، TA، Schwartz، and Gladstone، M.، "الأداء الزلزالي لزجاج السيليكا الإنشائي"، ختم المباني، مانع التسرب، الزجاج وتكنولوجيا مقاومة الماء، المجلد 1. 6. ASTM STP 1286، جي سي مايرز، محرر، ASTM الدولية، ويست كونشوهوكن، بنسلفانيا، 1996، الصفحات 46-59.[4] كارباري، إل دي، "مراجعة متانة وأداء أنظمة النوافذ الزجاجية الإنشائية المصنوعة من السيليكون"، يوم أداء الزجاج، تامبيري فنلندا، يونيو 2007، وقائع المؤتمر، الصفحات 190-193.[5] شميدت، سي إم، شوينهير، دبليو جيه، كارباري إل دي، وتاكيش، إم إس، "أداء المواد اللاصقة الإنشائية السيليكونية"، علوم وتكنولوجيا أنظمة الزجاج، ASTM STP1054، جامعة سي جيه في باريس، الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد، فيلادلفيا، 1989 سنوات، الصفحات 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. and Carbary L. D, "لاصق السيليكون الإنشائي الشفاف لتثبيت توزيع الزجاج (TSSA) التقييم الأولي للميكانيكية خصائص ومتانة الفولاذ"، الندوة الدولية الرابعة للمتانة "موانع التسرب والمواد اللاصقة في البناء"، مجلة ASTM الدولية، منشورة على الإنترنت، أغسطس 2011، المجلد 8، العدد 10 (شهر 11 نوفمبر 2011)، JAI 104084، متاح على الموقع الإلكتروني التالي : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD، لاصق السيليكون ذو الهيكل الشفاف، يوم الأداء الزجاجي، تامبيري، فنلندا، يونيو 2011، وقائع الاجتماع، الصفحات 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., "New Generation Structural Silica Glass" مجلة تصميم الواجهة والهندسة 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] كينيث ياروش وأندرياس تي وولف وسيجورد سيت "تقييم موانع التسرب المطاطية السيليكونية في تصميم النوافذ المضادة للرصاص والجدران الساترة بمعدلات حركة عالية"، مجلة ASTM الدولية، العدد 1. 6. الورقة رقم 2، معرف JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15، طريقة الاختبار القياسية لتحديد أداء التصاق الشد للمواد المانعة للتسرب الهيكلية، ASTM International، West Conshohocken، Pennsylvania، 2015، https:// /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. ، "التقدم في الزجاج المثبت بمسامير مقاومة للانفجار"، يوم أداء الزجاج، يونيو 2103، محضر الاجتماع، الصفحات 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 طريقة الاختبار القياسية لأنظمة الزجاج والزجاج المعرضة لأحمال الرياح العالية ، ASTM الدولية، ويست كونشوهوكن، بنسلفانيا، 2017، https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] حفل زفاف، ويليام تشاد وبرادن تي.لاسك."طريقة جديدة لتحديد استجابة أنظمة الزجاج المضادة للانفجار للأحمال المتفجرة."متري 45.6 (2012): 1471-1479.[14] "المبادئ التوجيهية الطوعية للتخفيف من خطر الانفجار في أنظمة النوافذ العمودية" AAMA 510-14.