Точково фиксираните стъклени системи, които отговарят на това архитектурно изискване, са особено популярни при партерни входове или обществени зони.Последните технологични постижения позволиха използването на лепила с ултра висока якост за закрепване на тези големи пемзи към аксесоари, без да е необходимо да се пробиват дупки в стъклото.
Типичното местоположение на земята увеличава вероятността системата да действа като защитен слой за обитателите на сградата и това изискване надхвърля или надвишава типичните изисквания за натоварване от вятър.Направени са някои тестове на системата за точково фиксиране за пробиване, но не и на метода на свързване.
Целта на тази статия е да запише симулационен тест с използване на ударна тръба с експлозивни заряди за симулиране на експлозия за симулиране на въздействието на експлозивен товар върху свързан прозрачен компонент.Тези променливи включват експлозивното натоварване, определено от ASTM F2912 [1], което се извършва върху тънка плоча със SGP йономерен сандвич.Това изследване е първият път, когато може да определи количествено потенциалната експлозивна производителност за широкомащабни тестове и архитектурен дизайн.Прикрепете четири фитинга TSSA с диаметър 60 mm (2,36 инча) към стъклена плоча с размери 1524 x 1524 mm (60 инча x 60 инча).
Четирите компонента, натоварени до 48,3 kPa (7 psi) или по-ниско, не повредиха или засегнаха TSSA и стъклото.Пет компонента бяха натоварени под налягане над 62 kPa (9 psi) и четири от петте компонента показаха счупване на стъклото, което доведе до изместване на стъклото от отвора.Във всички случаи TSSA остана прикрепен към металните фитинги и не беше открита неизправност, адхезия или свързване.Тестването показа, че в съответствие с изискванията на AAMA 510-14, тестваният дизайн на TSSA може да осигури ефективна система за безопасност при натоварване от 48,3 kPa (7 psi) или по-ниско.Генерираните тук данни могат да се използват за проектиране на системата TSSA, за да отговори на определеното натоварване.
Джон Кимбърлейн (Jon Kimberlain) е усъвършенстван експерт по прилагането на високоефективните силикони на Dow Corning.Лорънс Д. Карбари (Lawrence D. Carbary) е учен от високопроизводителната строителна индустрия на Dow Corning, който е изследовател на Dow Corning силикон и ASTM.
Структурното силиконово закрепване на стъклени панели се използва от близо 50 години за подобряване на естетиката и ефективността на съвременните сгради [2] [3] [4] [5].Методът на фиксиране може да направи гладката непрекъсната външна стена с висока прозрачност.Желанието за по-голяма прозрачност в архитектурата доведе до разработването и използването на стени от кабелна мрежа и външни стени, поддържани с болтове.Архитектурно предизвикателните забележителни сгради ще включват днешната модерна технология и трябва да отговарят на местните кодове и стандарти за строителство и безопасност.
Изследвано е прозрачното структурно силиконово лепило (TSSA) и е предложен метод за поддържане на стъклото с части за фиксиране на болтове вместо пробиване на отвори [6] [7].Технологията за прозрачно лепило със сила, адхезия и издръжливост има серия от физически свойства, които позволяват на дизайнерите на фасадни стени да проектират системата за свързване по уникален и нов начин.
Кръгли, правоъгълни и триъгълни аксесоари, които отговарят на естетиката и конструктивните характеристики, са лесни за проектиране.TSSA се втвърдява заедно с ламинираното стъкло, което се обработва в автоклав.След отстраняване на материала от цикъла на автоклав, тестът за 100% проверка може да бъде завършен.Това предимство за осигуряване на качеството е уникално за TSSA, защото може да осигури незабавна обратна връзка за структурната цялост на сглобката.
Изследвани са устойчивостта на удар [8] и ударопоглъщащият ефект на конвенционалните структурни силиконови материали [9].Wolf и др.предоставени данни, генерирани от университета в Щутгарт.Тези данни показват, че в сравнение с квазистатичната скорост на деформация, определена в ASTM C1135, якостта на опън на структурния силиконов материал е при максимална скорост на деформация от 5 m/s (197 in/s).Увеличава се якостта и удължението.Показва връзката между деформация и физични свойства.
Тъй като TSSA е силно еластичен материал с по-висок модул и якост от структурния силикон, се очаква да следва същото общо представяне.Въпреки че не са провеждани лабораторни тестове с високи скорости на деформация, може да се очаква, че високата скорост на деформация при експлозията няма да повлияе на якостта.
Закрепеното стъкло е тествано, отговаря на стандартите за смекчаване на експлозията [11] и беше изложено на Деня на ефективността на стъклото през 2013 г.Визуалните резултати ясно показват предимствата на механичното фиксиране на стъклото след счупване на стъклото.За системи с чисто адхезивно закрепване това ще бъде предизвикателство.
Рамката е изработена от американски стандартен стоманен канал с размери 151 mm дълбочина x 48,8 mm ширина x 5,08 mm дебелина на лентата (6” x 1,92” x 0,20”), обикновено наричан C 6” x 8,2# слот.Каналите C са заварени заедно в ъглите и триъгълна секция с дебелина 9 mm (0,375 инча) е заварена в ъглите, отдалечена от повърхността на рамката.В плочата е пробит отвор от 18 мм (0,71 инча), така че болт с диаметър 14 мм (0,55 инча) може лесно да бъде вкаран в него.
Металните фитинги TSSA с диаметър 60 mm (2,36 инча) са на 50 mm (2 инча) от всеки ъгъл.Приложете четири фитинга към всяко парче стъкло, за да направите всичко симетрично.Уникалната характеристика на TSSA е, че може да се постави близо до ръба на стъклото.Аксесоарите за пробиване за механично фиксиране в стъкло имат специфични размери, започващи от ръба, които трябва да бъдат включени в дизайна и трябва да бъдат пробити преди темпериране.
Размерът близо до ръба подобрява прозрачността на готовата система и в същото време намалява адхезията на звездообразната връзка поради по-ниския въртящ момент върху типичната звездообразна връзка.Стъклото, избрано за този проект, е два 6 mm (1/4″) темперирани прозрачни слоя 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′), ламинирани с йономерен междинен филм Sentry Glass Plus (SGP) 1,52 mm (0,060) “).
Диск TSSA с дебелина 1 mm (0,040 инча) се поставя върху грундиран фитинг от неръждаема стомана с диаметър 60 mm (2,36 инча).Грундът е предназначен да подобри издръжливостта на адхезия към неръждаема стомана и представлява смес от силан и титанат в разтворител.Металният диск се притиска към стъклото с измерена сила от 0,7 MPa (100 psi) за една минута, за да се осигури намокряне и контакт.Поставете компонентите в автоклав, който достига 11,9 бара (175 psi) и 133 C° (272°F), така че TSSA да може да достигне 30-минутното време на накисване, необходимо за втвърдяване и свързване в автоклава.
След като автоклавът е завършен и охладен, проверете всеки TSSA фитинг и след това го затегнете до 55 Nm (40,6 фута паунда), за да покажете стандартно натоварване от 1,3 MPa (190 psi).Аксесоарите за TSSA се предоставят от Sadev и се идентифицират като аксесоари R1006 TSSA.
Сглобете основното тяло на аксесоара към втвърдяващия диск върху стъклото и го спуснете в стоманената рамка.Регулирайте и фиксирайте гайките на болтовете, така че външното стъкло да е наравно с външната страна на стоманената рамка.Съединението с размери 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) около периметъра на стъклото е запечатано със структура от две части от силикон, така че тестът за натоварване под налягане да може да започне на следващия ден.
Тестът е извършен с помощта на ударна тръба в лабораторията за изследване на експлозиви към университета в Кентъки.Амортисьорната тръба е съставена от подсилено стоманено тяло, което може да монтира модули до 3,7mx 3,7m на лицето.
Ударната тръба се задвижва чрез поставяне на експлозиви по дължината на тръбата за експлозия, за да се симулират положителните и отрицателните фази на експлозивното събитие [12] [13].Поставете целия комплект от стъкло и стоманена рамка в амортисьорната тръба за тестване, както е показано на фигура 4.
Четири сензора за налягане са монтирани вътре в ударната тръба, така че налягането и пулсът могат да бъдат точно измерени.За запис на теста бяха използвани две цифрови видеокамери и цифров SLR фотоапарат.
Високоскоростната камера MREL Ranger HR, разположена близо до прозореца извън ударната тръба, засне теста при 500 кадъра в секунда.Задайте лазерен запис на отклонение от 20 kHz близо до прозореца, за да измерите отклонението в центъра на прозореца.
Четирите компонента на рамката бяха тествани общо девет пъти.Ако стъклото не излиза от отвора, тествайте отново компонента при по-високо налягане и удар.Във всеки случай се записват целевото налягане и данните за импулса и деформацията на стъклото.След това всеки тест също се оценява според AAMA 510-14 [Доброволни насоки за система за нагнояване за намаляване на опасността от експлозия].
Както е описано по-горе, бяха тествани четири комплекта рамки, докато стъклото беше отстранено от отвора на взривния отвор.Целта на първия тест е да се достигне 69 kPa при импулс от 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Под приложеното натоварване стъклото на витрината се счупи и се освободи от рамката.Точковите фитинги Sadev карат TSSA да прилепва към счупено закалено стъкло.Когато закаленото стъкло се счупи, стъклото напусна отвора след деформация от приблизително 100 mm (4 инча).
При условие на нарастващо непрекъснато натоварване рамката 2 беше тествана 3 пъти.Резултатите показват, че повредата не е настъпила, докато налягането не достигне 69 kPa (10 psi).Измерените налягания от 44,3 kPa (6,42 psi) и 45,4 kPa (6,59 psi) няма да повлияят на целостта на компонента.Под измереното налягане от 62 kPa (9 psi), деформацията на стъклото причини счупване, оставяйки стъкления прозорец в отвора.Всички аксесоари на TSSA са прикрепени със счупено закалено стъкло, същото като на фигура 7.
При условие на нарастващо непрекъснато натоварване рамката 3 беше тествана два пъти.Резултатите показаха, че повредата не е настъпила, докато налягането не достигне целта от 69 kPa (10 psi).Измереното налягане от 48,4 kPa (7,03) psi няма да повлияе на целостта на компонента.Събирането на данни не успя да позволи отклонение, но визуалното наблюдение от видеото показа, че отклонението на рамка 2 тест 3 и рамка 4 тест 7 са подобни.При налягане на измерване от 64 kPa (9,28 psi), деформацията на стъклото, измерена на 190,5 mm (7,5″), доведе до счупване, оставяйки стъкления прозорец в отвора.Всички аксесоари на TSSA са прикрепени със счупено закалено стъкло, същото като Фигура 7 .
При нарастващо непрекъснато натоварване рамката 4 беше тествана 3 пъти.Резултатите показаха, че повредата не е настъпила, докато налягането не достигне целта от 10 psi за втори път.Измерените налягания от 46,8 kPa (6,79) и 64,9 kPa (9,42 psi) няма да повлияят на целостта на компонента.В тест #8 стъклото беше измерено да се огъва на 100 mm (4 инча).Очаква се, че това натоварване ще доведе до счупване на стъклото, но могат да бъдат получени други точки от данни.
При тест #9 измереното налягане от 65,9 kPa (9,56 psi) отклони стъклото с 190,5 mm (7,5″) и причини счупване, оставяйки стъкления прозорец в отвора.Всички аксесоари TSSA са прикрепени със същото счупено закалено стъкло, както на Фигура 7. Във всички случаи аксесоарите могат лесно да бъдат отстранени от стоманената рамка без видими повреди.
TSSA за всеки тест остава непроменен.След теста, когато стъклото остава непокътнато, няма визуална промяна в TSSA.Високоскоростното видео показва как стъклото се счупва в средата на участъка и след това напуска отвора.
От сравнението на повредата на стъклото и липсата на повреда на Фигура 8 и Фигура 9 е интересно да се отбележи, че режимът на счупване на стъклото се появява далеч от точката на закрепване, което показва, че несвързаната част на стъклото е достигнала точката на огъване, което се приближава бързо Точката на крехко провлачане на стъклото е спрямо частта, която остава залепена.
Това показва, че по време на теста е вероятно счупените плочи в тези части да се движат под силата на срязване.Комбинирайки този принцип и наблюдението, че начинът на повреда изглежда е крехкостта на дебелината на стъклото на адхезивния интерфейс, тъй като предписаното натоварване се увеличава, производителността трябва да се подобри чрез увеличаване на дебелината на стъклото или контролиране на деформацията с други средства.
Тест 8 от рамка 4 е приятна изненада в тестовото съоръжение.Въпреки че стъклото не е повредено, така че рамката да може да бъде тествана отново, TSSA и околните уплътнителни ленти все още могат да издържат това голямо натоварване.Системата TSSA използва четири 60 мм приставки за поддържане на стъклото.Проектните натоварвания от вятър са активни и постоянни натоварвания, и двете при 2,5 kPa (50 psf).Това е умерен дизайн, с идеална архитектурна прозрачност, показва изключително високи натоварвания и TSSA остава непокътнат.
Това проучване беше проведено, за да се определи дали адхезионната адхезия на стъклената система има някои присъщи опасности или дефекти по отношение на изискванията на ниско ниво за производителност на пясъкоструене.Очевидно проста 60-милиметрова система за аксесоари TSSA е инсталирана близо до ръба на стъклото и има ефективност, докато стъклото се счупи.Когато стъклото е проектирано да устои на счупване, TSSA е жизнеспособен метод за свързване, който може да осигури определена степен на защита, като същевременно поддържа изискванията на сградата за прозрачност и отвореност.
Съгласно стандарта ASTM F2912-17, тестваните компоненти на прозореца достигат ниво на опасност H1 на стандартно ниво C1.Аксесоарът Sadev R1006, използван в изследването, не е засегнат.
Закаленото стъкло, използвано в това изследване, е „слабото звено“ в системата.След като стъклото се счупи, TSSA и заобикалящата уплътнителна лента не могат да задържат голямо количество стъкло, тъй като върху силиконовия материал остава малко количество стъклени фрагменти.
От гледна точка на дизайна и ефективността е доказано, че адхезивната система TSSA осигурява високо ниво на защита във фасадни компоненти с експлозивен клас при първоначалното ниво на показатели за експлозивна ефективност, което е широко прието от индустрията.Тестваната фасада показва, че когато опасността от експлозия е между 41,4 kPa (6 psi) и 69 kPa (10 psi), ефективността на нивото на опасност е значително различна.
Въпреки това е важно разликата в класификацията на опасност да не се дължи на повреда на лепилото, както е посочено от кохезионния режим на повреда на лепило и стъклени фрагменти между праговете на опасност.Според наблюденията, размерът на стъклото е подходящо регулиран, за да се сведе до минимум деформацията, за да се предотврати чупливост поради повишена реакция на срязване на границата на огъване и закрепване, което изглежда е ключов фактор за производителността.
Бъдещите проекти могат да намалят нивото на опасност при по-високи натоварвания чрез увеличаване на дебелината на стъклото, фиксиране на позицията на точката спрямо ръба и увеличаване на контактния диаметър на лепилото.
[1] ASTM F2912-17 Стандартна спецификация за стъклени влакна, Стъкло и стъклени системи, подложени на натоварване от голяма надморска височина, ASTM International, West Conshawken, Пенсилвания, 2017 г., https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Париж, CJ и Peterson, CO, Jr., „Стъкло за структурно уплътнение, технология за уплътняване за стъклени системи“, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Пенсилвания, 1977 г., стр.67-99 стр.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz и Gladstone, M., „Сеизмични характеристики на структурно силициево стъкло“, Уплътняване на сгради, уплътнител, стъкло и водоустойчива технология, том 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, редактор, ASTM International, West Conshohocken, Пенсилвания, 1996 г., стр. 46-59.[4] Carbary, LD, „Преглед на издръжливостта и производителността на системите за прозорци от силиконово структурно стъкло“, Ден на ефективността на стъклата, Тампере Финландия, юни 2007 г., сборник от конференции, страници 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD и Takish, MS, „Ефективност на силиконовите структурни лепила“, Наука и технологии за стъклени системи, ASTM STP1054, CJ University of Paris, Американско дружество за изпитване и материали, Филаделфия, 1989 години, стр. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. и Carbary L. D, „Прозрачно структурно силиконово лепило за фиксиране на остъкляване (TSSA) Предварителна оценка на механичното свойства и издръжливост на стоманата“, Четвъртият международен симпозиум по дълготрайност „Строителни уплътнители и лепила“, международно списание ASTM, публикувано онлайн, август 2011 г., том 8, брой 10 (11 ноември 2011 г.), JAI 104084, достъпно от следния уебсайт : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Прозрачно структурно силиконово лепило, Glass Performance Day, Тампере, Финландия, юни 2011 г., Протоколи от срещата, страници 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., „Ново поколение структурно силициево стъкло“ Фасаден дизайн и инженерен журнал 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 ] Кенет Ярош, Андреас Т. Волф и Сигурд Сите „Оценка на силиконови каучукови уплътнители при проектирането на бронирани прозорци и пердета при високи скорости на движение“, ASTM International Magazine, брой 1. 6. Документ № 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Стандартен метод за изпитване за определяне на характеристиките на адхезия при опън на структурни уплътнители, ASTM International, West Conshohocken, Пенсилвания, 2015 г., https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , „Напредък във взривоустойчивото стъкло, фиксирано с болтове“, Glass Performance Day, юни 2103 г., протокол от срещата, стр. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Стандартен метод за изпитване на стъкло и стъклени системи, подложени на големи натоварвания от вятър , ASTM International, West Conshohocken, Пенсилвания, 2017 г., https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, Уилям Чад и Брейдън Т.Луск.„Нов метод за определяне на реакцията на антиексплозивни стъклени системи към експлозивни товари.“Метрика 45.6 (2012): 1471-1479.[14] „Доброволни насоки за намаляване на опасността от експлозия на системи с вертикални прозорци“ AAMA 510-14.