Els sistemes de vidre fixat puntualment que compleixen aquest requisit arquitectònic són especialment populars a les entrades a terra o zones públiques.Els avenços tecnològics recents han permès l'ús d'adhesius d'alta resistència per unir aquestes grans pedra tosca als accessoris sense necessitat de perforar el vidre.
La ubicació típica del sòl augmenta la probabilitat que el sistema hagi d'actuar com a capa protectora per als ocupants de l'edifici, i aquest requisit supera o supera els requisits típics de càrrega de vent.S'han fet algunes proves sobre el sistema de fixació de punts per a la perforació, però no sobre el mètode d'unió.
L'objectiu d'aquest article és registrar una prova de simulació utilitzant un tub de xoc amb càrregues explosives per simular una explosió per simular l'impacte d'una càrrega explosiva sobre un component transparent unit.Aquestes variables inclouen la càrrega d'explosió definida per ASTM F2912 [1], que es realitza sobre una placa fina amb un sandvitx d'ionòmers SGP.Aquesta investigació és la primera vegada que pot quantificar el rendiment explosiu potencial per a proves a gran escala i disseny arquitectònic.Connecteu quatre accessoris TSSA amb un diàmetre de 60 mm (2,36 polzades) a una placa de vidre que mesura 1524 x 1524 mm (60 polzades x 60 polzades).
Els quatre components carregats a 48,3 kPa (7 psi) o menys no van danyar ni van afectar TSSA i el vidre.Cinc components es van carregar sota pressió per sobre de 62 kPa (9 psi), i quatre dels cinc components van mostrar trencament de vidre, fent que el vidre es desplacés de l'obertura.En tots els casos, TSSA va romandre enganxat als accessoris metàl·lics i no es va trobar cap mal funcionament, adherència o unió.Les proves han demostrat que, d'acord amb els requisits de l'AAMA 510-14, el disseny TSSA provat pot proporcionar un sistema de seguretat eficaç sota una càrrega de 48,3 kPa (7 psi) o inferior.Les dades generades aquí es poden utilitzar per dissenyar el sistema TSSA per satisfer la càrrega especificada.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) és l'expert en aplicacions avançades de les silicones d'alt rendiment de Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) és un científic de la indústria de la construcció d'alt rendiment de Dow Corning que és investigador de silicona i ASTM de Dow Corning.
La fixació de silicona estructural dels panells de vidre s'ha utilitzat durant gairebé 50 anys per millorar l'estètica i el rendiment dels edificis moderns [2] [3] [4] [5].El mètode de fixació pot fer que la paret exterior llisa i contínua tingui una gran transparència.El desig d'augmentar la transparència en l'arquitectura va portar al desenvolupament i l'ús de parets de malla de cable i parets exteriors suportades per cargols.Els edificis emblemàtics arquitectònicament desafiants inclouran la tecnologia moderna actual i hauran de complir els codis i estàndards de seguretat i construcció locals.
S'ha estudiat l'adhesiu de silicona estructural transparent (TSSA) i s'ha proposat un mètode de suport del vidre amb peces de fixació de cargols en lloc de perforar forats [6] [7].La tecnologia de cola transparent amb força, adherència i durabilitat té una sèrie de propietats físiques que permeten als dissenyadors de murs cortina dissenyar el sistema de connexió d'una manera única i nova.
Els accessoris rodons, rectangulars i triangulars que compleixen l'estètica i el rendiment estructural són fàcils de dissenyar.TSSA es cura juntament amb el vidre laminat que es processa en un autoclau.Després de treure el material del cicle d'autoclau, es pot completar la prova de verificació del 100%.Aquest avantatge de garantia de qualitat és exclusiu de TSSA perquè pot proporcionar una retroalimentació immediata sobre la integritat estructural del conjunt.
S'ha estudiat la resistència a l'impacte [8] i l'efecte d'absorció de cops dels materials estructurals de silicona convencionals [9].Wolf et al.proporcionades dades generades per la Universitat de Stuttgart.Aquestes dades mostren que, en comparació amb la velocitat de tensió quasi estàtica especificada a ASTM C1135, la resistència a la tracció del material de silicona estructural és a una velocitat de tensió final de 5 m/s (197in/s).Augmenta la força i l'allargament.Indica la relació entre la tensió i les propietats físiques.
Com que TSSA és un material altament elàstic amb un mòdul i una resistència més elevats que la silicona estructural, s'espera que segueixi el mateix rendiment general.Tot i que no s'han realitzat proves de laboratori amb altes taxes de tensió, es pot esperar que l'alta velocitat de tensió de l'explosió no afecti la força.
El vidre cargolat s'ha provat, compleix els estàndards de mitigació d'explosions [11] i es va exhibir al Glass Performance Day de 2013.Els resultats visuals mostren clarament els avantatges de fixar el vidre mecànicament després de trencar-lo.Per als sistemes amb un adhesiu pur, això serà un repte.
El marc està fet d'un canal d'acer estàndard nord-americà amb unes dimensions de 151 mm de profunditat x 48,8 mm d'amplada x 5,08 mm de gruix de web (6 "x 1,92" x 0,20"), normalment anomenada ranura C 6" x 8,2 #.Els canals C es solden junts a les cantonades i una secció triangular de 9 mm (0,375 polzades) de gruix es solda a les cantonades, enrere de la superfície del marc.Es va perforar un forat de 18 mm (0,71 ") a la placa de manera que es pugui inserir fàcilment un cargol amb un diàmetre de 14 mm (0,55").
Els accessoris metàl·lics TSSA amb un diàmetre de 60 mm (2,36 polzades) es troben a 50 mm (2 polzades) de cada cantonada.Apliqueu quatre accessoris a cada tros de vidre perquè tot sigui simètric.La característica única de TSSA és que es pot col·locar a prop de la vora del vidre.Els accessoris de perforació per a la fixació mecànica en vidre tenen unes dimensions específiques a partir de la vora, que s'han d'incorporar al disseny i s'han de perforar abans del tremp.
La mida propera a la vora millora la transparència del sistema acabat i, al mateix temps, redueix l'adhesió de l'articulació en estrella a causa del parell més baix de l'articulació en estrella típica.El vidre seleccionat per a aquest projecte és de dues capes transparents temperades de 6 mm (1/4″) de 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) laminats amb pel·lícula intermèdia d'ionòmer Sentry Glass Plus (SGP) 1,52 mm (0,060) ").
S'aplica un disc TSSA d'1 mm (0,040 polzades) de gruix a un accessori d'acer inoxidable imprimat de 60 mm (2,36 polzades) de diàmetre.La imprimació està dissenyada per millorar la durabilitat de l'adhesió a l'acer inoxidable i és una barreja de silà i titanat en un dissolvent.El disc metàl·lic es pressiona contra el vidre amb una força mesurada de 0,7 MPa (100 psi) durant un minut per proporcionar humitat i contacte.Col·loqueu els components en un autoclau que arribi a 11,9 bar (175 psi) i 133 °C (272 °F) de manera que el TSSA pugui assolir els 30 minuts de temps de remull necessari per a la curació i l'adhesió a l'autoclau.
Un cop l'autoclau s'hagi completat i refredat, inspeccioneu cada accessori TSSA i apreneu-lo a 55 Nm (40,6 peus de lliures) per mostrar una càrrega estàndard d'1,3 MPa (190 psi).Els accessoris per a TSSA els proporciona Sadev i s'identifiquen com a accessoris R1006 TSSA.
Munteu el cos principal de l'accessori al disc de curat del vidre i baixeu-lo al marc d'acer.Ajusteu i fixeu les femelles als cargols de manera que el vidre extern estigui a ras amb l'exterior del marc d'acer.La junta de 13 mm x 13 mm (1/2 "x½") que envolta el perímetre de vidre està segellada amb una estructura de silicona de dues parts perquè la prova de càrrega de pressió pugui començar l'endemà.
La prova es va dur a terme amb un tub de xoc al Laboratori d'Investigació d'Explosius de la Universitat de Kentucky.El tub absorbidor de cops es compon d'un cos d'acer reforçat, que pot instal·lar unitats de fins a 3,7 mx 3,7 m a la cara.
El tub d'impacte s'acciona col·locant explosius al llarg del tub d'explosió per simular les fases positives i negatives de l'esdeveniment d'explosió [12] [13].Col·loqueu tot el conjunt de marc de vidre i acer al tub d'absorció de cops per a la prova, tal com es mostra a la figura 4.
Hi ha quatre sensors de pressió instal·lats dins del tub de xoc, de manera que la pressió i el pols es poden mesurar amb precisió.Es van utilitzar dues càmeres de vídeo digitals i una càmera digital SLR per gravar la prova.
La càmera d'alta velocitat MREL Ranger HR situada a prop de la finestra fora del tub de xoc va capturar la prova a 500 fotogrames per segon.Establiu un registre làser de deflexió de 20 kHz a prop de la finestra per mesurar la desviació al centre de la finestra.
Els quatre components del marc es van provar nou vegades en total.Si el vidre no surt de l'obertura, torneu a provar el component a més pressió i impacte.En cada cas, es registren les dades de pressió objectiu i d'impuls i deformació del vidre.A continuació, cada prova també es classifica segons AAMA 510-14 [Directrius Voluntaris del Sistema de Festes per a la Mitigació del Risc d'Explosió].
Tal com s'ha descrit anteriorment, es van provar quatre conjunts de marc fins que es va treure el vidre de l'obertura del port d'explosió.L'objectiu de la primera prova és arribar als 69 kPa a un pols de 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Sota la càrrega aplicada, la finestra de vidre es va trencar i es va alliberar del marc.Els accessoris de punt Sadev fan que TSSA s'adhereixi al vidre temperat trencat.Quan el vidre endurit es va trencar, el vidre va sortir de l'obertura després d'una deflexió d'aproximadament 100 mm (4 polzades).
Sota la condició d'augment de la càrrega contínua, el marc 2 es va provar 3 vegades.Els resultats van mostrar que la fallada no es va produir fins que la pressió va arribar als 69 kPa (10 psi).Les pressions mesurades de 44,3 kPa (6,42 psi) i 45,4 kPa (6,59 psi) no afectaran la integritat del component.Sota la pressió mesurada de 62 kPa (9 psi), la deflexió del vidre va provocar trencaments, deixant la finestra de vidre a l'obertura.Tots els accessoris TSSA estan connectats amb vidre temperat trencat, igual que a la figura 7.
Sota la condició d'augmentar la càrrega contínua, el marc 3 es va provar dues vegades.Els resultats van mostrar que la fallada no es va produir fins que la pressió va arribar a l'objectiu de 69 kPa (10 psi).La pressió mesurada de 48,4 kPa (7,03) psi no afectarà la integritat del component.La recollida de dades no va permetre la desviació, però l'observació visual del vídeo va mostrar que la desviació de la prova 3 del fotograma 2 i la prova 7 del fotograma 4 eren similars.Sota la pressió de mesura de 64 kPa (9,28 psi), la deflexió del vidre mesurada a 190,5 mm (7,5 ″) va provocar un trencament, deixant la finestra de vidre a l'obertura.Tots els accessoris TSSA estan connectats amb vidre temperat trencat, igual que a la figura 7.
Amb l'augment de la càrrega contínua, el marc 4 es va provar 3 vegades.Els resultats van mostrar que la fallada no es va produir fins que la pressió va arribar a l'objectiu de 10 psi per segona vegada.Les pressions mesurades de 46,8 kPa (6,79) i 64,9 kPa (9,42 psi) no afectaran la integritat del component.A la prova núm. 8, es va mesurar que el vidre es doblegués 100 mm (4 polzades).S'espera que aquesta càrrega faci que el vidre es trenqui, però es poden obtenir altres punts de dades.
A la prova núm. 9, la pressió mesurada de 65,9 kPa (9,56 psi) va desviar el vidre 190,5 mm (7,5″) i va provocar trencaments, deixant la finestra de vidre a l'obertura.Tots els accessoris TSSA s'uneixen amb el mateix vidre temperat trencat que a la figura 7. En tots els casos, els accessoris es poden treure fàcilment del marc d'acer sense cap dany evident.
La TSSA de cada prova es manté sense canvis.Després de la prova, quan el vidre roman intacte, no hi ha cap canvi visual en TSSA.El vídeo d'alta velocitat mostra el vidre trencant-se al punt mitjà de l'envergadura i després sortint de l'obertura.
A partir de la comparació de fallada del vidre i cap fallada a la figura 8 i la figura 9, és interessant assenyalar que el mode de fractura del vidre es produeix molt lluny del punt d'unió, la qual cosa indica que la part no unida del vidre ha arribat al punt de flexió, que s'acosta ràpidament. El punt de fluència fràgil del vidre és relatiu a la part que roman unida.
Això indica que durant la prova, és probable que les plaques trencades en aquestes parts es moguin sota forces de tall.Combinant aquest principi i l'observació que el mode de fallada sembla ser la fragilitat del gruix del vidre a la interfície adhesiva, a mesura que augmenta la càrrega prescrita, el rendiment s'ha de millorar augmentant el gruix del vidre o controlant la deflexió per altres mitjans.
La prova 8 del fotograma 4 és una sorpresa agradable a la instal·lació de prova.Tot i que el vidre no està danyat perquè el marc es pugui provar de nou, la TSSA i les tires de segellat circumdants encara poden mantenir aquesta gran càrrega.El sistema TSSA utilitza quatre accessoris de 60 mm per suportar el vidre.Les càrregues de vent de disseny són càrregues vives i permanents, ambdues a 2,5 kPa (50 psf).Es tracta d'un disseny moderat, amb una transparència arquitectònica ideal, presenta càrregues extremadament elevades i TSSA es manté intacte.
Aquest estudi es va dur a terme per determinar si l'adhesió adhesiva del sistema de vidre té alguns perills o defectes inherents en termes de requisits de baix nivell per al rendiment del sorra.Òbviament, un sistema d'accessoris TSSA senzill de 60 mm s'instal·la prop de la vora del vidre i té el rendiment fins que el vidre es trenca.Quan el vidre està dissenyat per resistir el trencament, TSSA és un mètode de connexió viable que pot proporcionar un cert grau de protecció mantenint els requisits de transparència i obertura de l'edifici.
Segons la norma ASTM F2912-17, els components de la finestra provats assoleixen el nivell de perill H1 al nivell estàndard C1.L'accessori Sadev R1006 utilitzat en l'estudi no es veu afectat.
El vidre temperat utilitzat en aquest estudi és l'"enllaç feble" del sistema.Un cop trencat el vidre, TSSA i la tira de segellat circumdant no poden retenir una gran quantitat de vidre, perquè queden una petita quantitat de fragments de vidre al material de silicona.
Des del punt de vista del disseny i el rendiment, s'ha demostrat que el sistema adhesiu TSSA proporciona un alt nivell de protecció en components de façana de grau explosiu al nivell inicial d'indicadors de rendiment explosiu, que ha estat àmpliament acceptat per la indústria.La façana provada mostra que quan el perill d'explosió està entre 41,4 kPa (6 psi) i 69 kPa (10 psi), el rendiment al nivell de perill és significativament diferent.
Tanmateix, és important que la diferència en la classificació del perill no sigui atribuïble a la fallada de l'adhesiu, tal com indica el mode de fallada cohesionada de l'adhesiu i els fragments de vidre entre els llindars de perill.Segons les observacions, la mida del vidre s'ajusta adequadament per minimitzar la deflexió per evitar la fragilitat a causa de l'augment de la resposta de cisalla a la interfície de flexió i fixació, que sembla ser un factor clau en el rendiment.
Els dissenys futurs poden reduir el nivell de perill sota càrregues més altes augmentant el gruix del vidre, fixant la posició del punt respecte a la vora i augmentant el diàmetre de contacte de l'adhesiu.
[1] ASTM F2912-17 Standard Glass Fiber Specification, Glass and Glass Systems Subject to High Altitude Loads, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ i Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, pàg.67-99 pàgines.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz i Gladstone, M., "Rendiment sísmic del vidre de sílice estructural", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, volum 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, pàgs. 46-59.[4] Carbary, LD, "Revisió de la durabilitat i el rendiment dels sistemes de finestres de vidre estructural de silicona", Glass Performance Day, Tampere Finlàndia, juny de 2007, Actes de la conferència, pàgines 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD i Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Filadèlfia, 1989 Years, pàgs. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. i Carbary L. D, “Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminary assessment of the mechanical propietats i durabilitat de l'acer”, The Fourth International Durability Symposium “Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, publicat en línia, agost de 2011, volum 8, número 10 (mes de l'11 de novembre de 2011), JAI 104084, disponible al següent lloc web : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Adhesiu de silicona d'estructura transparent, Glass Performance Day, Tampere, Finlàndia, juny de 2011, Actes de la reunió, pàgines 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., "New Generation Structural Silica Glass" Façade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf i Sigurd Sitte "Assessment of Silicone Rubber Sealants in the Design of Bulletproof Windows and Curtain Walls at High Moving Rates", ASTM International Magazine, número 1. 6. Paper No. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standard Test Method for Determining the Tensile Adhesion Performance of Structural Sealants, 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, juny de 2103, acta de la reunió, pàgs. , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad i Braden T .Lusk."Un mètode nou per determinar la resposta dels sistemes de vidre antiexplosius a les càrregues explosives".Mètrica 45,6 (2012): 1471-1479.[14] "Directrius voluntàries per a la mitigació del perill d'explosió dels sistemes de finestres verticals" AAMA 510-14.