Systémy bodového upevnění skla, které splňují tento architektonický požadavek, jsou oblíbené zejména u vchodů do země nebo veřejných prostor.Nedávný technologický pokrok umožnil použití ultravysokopevnostních lepidel k připevnění těchto velkých pemz k příslušenství bez nutnosti vrtání otvorů do skla.
Typické umístění na zemi zvyšuje pravděpodobnost, že systém musí fungovat jako ochranná vrstva pro obyvatele budovy a tento požadavek překračuje nebo překračuje typické požadavky na zatížení větrem.Některé testy byly provedeny na systému bodového upevnění pro vrtání, ale ne na metodě lepení.
Účelem tohoto článku je zaznamenat simulační test s použitím rázové trubice s výbušnými náplněmi pro simulaci výbuchu pro simulaci dopadu výbušné zátěže na lepenou průhlednou součást.Tyto proměnné zahrnují výbuchové zatížení definované ASTM F2912 [1], které se provádí na tenké desce s ionomerním sendvičem SGP.Tento výzkum je poprvé, kdy může kvantifikovat potenciální výbušný výkon pro testování ve velkém měřítku a architektonický návrh.Připojte čtyři tvarovky TSSA o průměru 60 mm (2,36 palce) ke skleněné desce o rozměrech 1524 x 1524 mm (60 palců x 60 palců).
Čtyři komponenty zatížené na 48,3 kPa (7 psi) nebo nižší nepoškodily ani neovlivnily TSSA a sklo.Pět komponent bylo naloženo pod tlakem nad 62 kPa (9 psi) a čtyři z pěti komponent vykazovaly rozbití skla, což způsobilo posunutí skla z otvoru.Ve všech případech zůstaly TSSA připevněny ke kovovým armaturám a nebyla zjištěna žádná porucha, přilnavost nebo lepení.Testování ukázalo, že v souladu s požadavky AAMA 510-14 může testovaná konstrukce TSSA poskytnout účinný bezpečnostní systém při zatížení 48,3 kPa (7 psi) nebo nižším.Zde vygenerovaná data lze použít k sestrojení systému TSSA tak, aby vyhovoval specifikované zátěži.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) je odborníkem na pokročilé aplikace vysoce výkonných silikonů Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) je vědec z vysoce výkonného stavebního průmyslu Dow Corning, který se zabývá silikony a ASTM v Dow Corning.
Konstrukční silikonové upevnění skleněných panelů se používá již téměř 50 let ke zvýšení estetiky a výkonu moderních budov [2] [3] [4] [5].Způsob upevnění může vytvořit hladkou souvislou vnější stěnu s vysokou průhledností.Touha po větší transparentnosti v architektuře vedla k vývoji a použití stěn z kabelové sítě a vnějších stěn podepřených šrouby.Architektonicky náročné významné budovy budou zahrnovat dnešní moderní technologie a musí splňovat místní stavební a bezpečnostní předpisy a normy.
Bylo studováno transparentní strukturální silikonové lepidlo (TSSA) a byl navržen způsob podepření skla částmi pro upevnění šroubů namísto vrtání otvorů [6] [7].Technologie transparentního lepidla s pevností, přilnavostí a odolností má řadu fyzikálních vlastností, které umožňují návrhářům závěsných stěn navrhnout spojovací systém jedinečným a neotřelým způsobem.
Kulaté, obdélníkové a trojúhelníkové doplňky, které splňují estetiku a konstrukční vlastnosti, se snadno navrhují.TSSA se vytvrzuje společně s vrstveným sklem, které se zpracovává v autoklávu.Po vyjmutí materiálu z autoklávového cyklu lze dokončit 100% ověřovací test.Tato výhoda zajištění kvality je pro TSSA jedinečná, protože může poskytnout okamžitou zpětnou vazbu o strukturální integritě sestavy.
Byla studována odolnost proti nárazu [8] a účinek tlumení nárazů konvenčních konstrukčních silikonových materiálů [9].Wolf a kol.poskytla data generovaná Univerzitou ve Stuttgartu.Tato data ukazují, že ve srovnání s kvazistatickým poměrem deformace specifikovaným v ASTM C1135 je pevnost v tahu konstrukčního silikonového materiálu při maximální deformační rychlosti 5 m/s (197 in/s).Zvyšuje se pevnost a prodloužení.Označuje vztah mezi deformací a fyzikálními vlastnostmi.
Protože TSSA je vysoce elastický materiál s vyšším modulem a pevností než strukturální silikon, očekává se, že bude mít stejné obecné vlastnosti.Přestože nebyly provedeny laboratorní zkoušky s vysokou rychlostí deformace, lze očekávat, že vysoká rychlost deformace při výbuchu neovlivní pevnost.
Šroubované sklo bylo testováno, splňuje standardy pro zmírnění výbuchu [11] a bylo vystaveno na Glass Performance Day 2013.Vizuální výsledky jasně ukazují výhody mechanického upevnění skla po rozbití skla.Pro systémy s čistě adhezivním upevněním to bude výzva.
Rám je vyroben z amerického standardního ocelového kanálu o rozměrech 151 mm hloubka x 48,8 mm šířka x 5,08 mm tloušťka pásu (6” x 1,92” x 0,20”), obvykle nazývané C 6” x 8,2# slot.C kanály jsou svařeny dohromady v rozích a 9 mm (0,375 palce) tlustý trojúhelníkový úsek je svařen v rozích, odsazených od povrchu rámu.Do desky byl vyvrtán otvor o průměru 18 mm (0,71″), do kterého lze snadno vložit šroub o průměru 14 mm (0,55″).
Kovové kování TSSA o průměru 60 mm (2,36 palce) je 50 mm (2 palce) od každého rohu.Aplikujte čtyři tvarovky na každý kousek skla, aby bylo vše symetrické.Jedinečnou vlastností TSSA je, že jej lze umístit blízko okraje skla.Vrtací příslušenství pro mechanické upevnění do skla má specifické rozměry počínaje okrajem, které musí být zapracováno do návrhu a musí být před kalením navrtáno.
Velikost blízko okraje zlepšuje průhlednost hotového systému a zároveň snižuje přilnavost hvězdicového spoje v důsledku nižšího krouticího momentu na typickém hvězdicovém spoji.Sklo vybrané pro tento projekt jsou dvě 6mm (1/4″) temperované průhledné 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) vrstvy laminované ionomerní mezivrstvou Sentry Glass Plus (SGP) 1,52 mm (0,060) “.
Kotouč TSSA o tloušťce 1 mm (0,040 palce) je aplikován na 60 mm (2,36 palce) průměr natřené nerezové armatury.Základní nátěr je určen ke zlepšení trvanlivosti přilnavosti k nerezové oceli a je směsí silanu a titanátu v rozpouštědle.Kovový kotouč je přitlačován ke sklu měřenou silou 0,7 MPa (100 psi) po dobu jedné minuty, aby se zajistilo smáčení a kontakt.Umístěte komponenty do autoklávu, který dosahuje 11,9 bar (175 psi) a 133 C° (272 °F), aby TSSA mohl dosáhnout 30minutového namáčení potřebného pro vytvrzení a lepení v autoklávu.
Po dokončení a ochlazení autoklávu zkontrolujte každou armaturu TSSA a poté ji utáhněte momentem 55 Nm (40,6 stop liber), aby se ukázalo standardní zatížení 1,3 MPa (190 psi).Příslušenství pro TSSA poskytuje Sadev a je označeno jako R1006 TSSA příslušenství.
Namontujte hlavní tělo příslušenství k vytvrzovacímu kotouči na skle a spusťte jej do ocelového rámu.Nastavte a upevněte matice na šroubech tak, aby vnější sklo lícovalo s vnější stranou ocelového rámu.Spoj o rozměrech 13 mm x 13 mm (1/2″ x ½”) obklopující obvod skla je utěsněn dvoudílnou silikonovou strukturou, takže test tlakového zatížení může začít následující den.
Test byl proveden pomocí šokové trubice v Explosives Research Laboratory na University of Kentucky.Trubice tlumící nárazy se skládá z vyztuženého ocelového těla, které může instalovat jednotky až do 3,7 m x 3,7 m na čelo.
Nárazová trubice je poháněna umístěním výbušnin po délce výbušné trubky k simulaci pozitivní a negativní fáze výbuchu [12] [13].Vložte celou sestavu skla a ocelového rámu do trubice tlumící nárazy pro testování, jak je znázorněno na obrázku 4.
Uvnitř rázové trubky jsou instalovány čtyři tlakové senzory, takže tlak a puls lze přesně měřit.Pro záznam testu byly použity dvě digitální videokamery a digitální zrcadlovka.
Vysokorychlostní kamera MREL Ranger HR umístěná poblíž okna mimo tlumicí trubici zachytila ​​test rychlostí 500 snímků za sekundu.Nastavte záznam vychylovacího laseru 20 kHz poblíž okna, abyste změřili vychýlení ve středu okna.
Čtyři komponenty rámce byly testovány celkem devětkrát.Pokud sklo neopustí otvor, znovu otestujte součást pod vyšším tlakem a nárazem.V každém případě jsou zaznamenávány cílový tlak a impulsy a údaje o deformaci skla.Poté je každý test také hodnocen podle AAMA 510-14 [Dobrovolné pokyny pro zmírnění nebezpečí výbuchu systému Festestration].
Jak je popsáno výše, byly testovány čtyři rámové sestavy, dokud nebylo sklo odstraněno z otvoru tryskacího otvoru.Cílem prvního testu je dosáhnout 69 kPa při pulzu 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms).Pod aplikovaným zatížením se skleněné okno rozbilo a uvolnilo z rámu.Bodové kování Sadev zajišťuje přilnavost TSSA k rozbitému tvrzenému sklu.Když se tvrzené sklo rozbilo, sklo opustilo otvor po prohnutí přibližně 100 mm (4 palce).
Za podmínek zvyšujícího se trvalého zatížení byl rám 2 testován 3x.Výsledky ukázaly, že porucha nenastala, dokud tlak nedosáhl 69 kPa (10 psi).Naměřené tlaky 44,3 kPa (6,42 psi) a 45,4 kPa (6,59 psi) neovlivní integritu součásti.Při naměřeném tlaku 62 kPa (9 psi) způsobil průhyb skla rozbití a ponechání skleněného okna v otvoru.Veškeré příslušenství TSSA je připevněno rozbitým tvrzeným sklem, stejně jako na obrázku 7.
Za podmínek zvyšujícího se trvalého zatížení byl rám 3 testován dvakrát.Výsledky ukázaly, že porucha nenastala, dokud tlak nedosáhl cílové hodnoty 69 kPa (10 psi).Naměřený tlak 48,4 kPa (7,03) psi neovlivní integritu součásti.Sběr dat neumožnil vychýlení, ale vizuální pozorování z videa ukázalo, že vychýlení snímku 2 testu 3 a snímku 4 testu 7 bylo podobné.Při měřicím tlaku 64 kPa (9,28 psi) vedl průhyb skla naměřený na 190,5 mm (7,5″) k rozbití a ponechání skleněného okna v otvoru.Veškeré příslušenství TSSA je připevněno rozbitým tvrzeným sklem, stejně jako na obrázku 7 .
S rostoucím trvalým zatížením byl rám 4 testován 3krát.Výsledky ukázaly, že k selhání nedošlo, dokud tlak podruhé nedosáhl cílové hodnoty 10 psi.Naměřené tlaky 46,8 kPa (6,79) a 64,9 kPa (9,42 psi) neovlivní integritu součásti.V testu č. 8 bylo změřeno ohnutí skla 100 mm (4 palce).Očekává se, že toto zatížení způsobí rozbití skla, ale lze získat další datové body.
V testu č. 9 naměřený tlak 65,9 kPa (9,56 psi) vychýlil sklo o 190,5 mm (7,5″) a způsobil rozbití, přičemž skleněné okno zůstalo v otvoru.Veškeré příslušenství TSSA je připevněno stejným rozbitým tvrzeným sklem jako na obrázku 7. Ve všech případech lze příslušenství snadno vyjmout z ocelového rámu bez zjevného poškození.
TSSA pro každý test zůstává nezměněn.Po testu, kdy sklo zůstane neporušené, nedochází k žádné vizuální změně TSSA.Vysokorychlostní video ukazuje rozbití skla ve středu rozpětí a poté opuštění otvoru.
Z porovnání selhání skla a žádného porušení na obrázku 8 a obrázku 9 je zajímavé poznamenat, že režim lomu skla nastává daleko od bodu připojení, což naznačuje, že nespojená část skla dosáhla bodu ohybu, který se rychle blíží Křehká mez průtažnosti skla je relativní k části, která zůstává lepená.
To naznačuje, že během testu se rozbité desky v těchto částech pravděpodobně budou pohybovat působením smykových sil.Kombinací tohoto principu a pozorování, že způsob porušení se zdá být křehnutím tloušťky skla na rozhraní lepidla, jak se předepsané zatížení zvyšuje, by se výkon měl zlepšit zvýšením tloušťky skla nebo řízením průhybu jinými prostředky.
Test 8 snímku 4 je příjemným překvapením v testovacím zařízení.Sklo sice není poškozeno, aby bylo možné rám znovu otestovat, ale TSSA a okolní těsnící lišty stále dokážou udržet tuto velkou zátěž.Systém TSSA využívá čtyři 60mm nástavce pro podepření skla.Návrhové zatížení větrem je živé a trvalé zatížení, obojí při 2,5 kPa (50 psf).Jedná se o mírný design s ideální architektonickou průhledností, vykazuje extrémně vysoké zatížení a TSSA zůstává nedotčen.
Tato studie byla provedena s cílem zjistit, zda adheze lepidla na skleněném systému má nějaká vlastní rizika nebo vady ve smyslu nízkých požadavků na výkon pískování.Je zřejmé, že jednoduchý 60mm systém příslušenství TSSA je instalován blízko okraje skla a má výkon, dokud se sklo nerozbije.Když je sklo navrženo tak, aby odolávalo rozbití, je TSSA životaschopnou metodou spojení, která může poskytnout určitý stupeň ochrany při zachování požadavků budovy na průhlednost a otevřenost.
Podle normy ASTM F2912-17 dosahují testované okenní komponenty úrovně nebezpečnosti H1 na úrovni normy C1.Příslušenství Sadev R1006 použité ve studii není ovlivněno.
Tvrzené sklo použité v této studii je „slabým článkem“ systému.Jakmile je sklo rozbito, TSSA a okolní těsnící pásek nemohou udržet velké množství skla, protože na silikonovém materiálu zůstává malé množství skleněných úlomků.
Z hlediska designu a výkonu bylo prokázáno, že lepicí systém TSSA poskytuje vysokou úroveň ochrany fasádních komponentů výbušných vlastností na počáteční úrovni ukazatelů výbušného výkonu, což je průmyslem široce akceptováno.Testovaná fasáda ukazuje, že když je nebezpečí výbuchu mezi 41,4 kPa (6 psi) a 69 kPa (10 psi), výkon na úrovni nebezpečí je výrazně odlišný.
Je však důležité, aby rozdíl v klasifikaci nebezpečnosti nebyl způsoben porušením lepidla, jak je indikováno kohezivním způsobem porušení lepidla a úlomků skla mezi prahovými hodnotami nebezpečnosti.Podle pozorování je velikost skla vhodně upravena tak, aby se minimalizoval průhyb, aby se zabránilo křehkosti v důsledku zvýšené smykové odezvy na rozhraní ohybu a připevnění, což se zdá být klíčovým faktorem výkonu.
Budoucí návrhy mohou být schopny snížit úroveň nebezpečí při vyšším zatížení zvětšením tloušťky skla, upevněním polohy bodu vzhledem k okraji a zvětšením kontaktního průměru lepidla.
[1] Standardní specifikace skleněných vláken ASTM F2912-17, sklo a skleněné systémy vystavené zatížení ve vysoké nadmořské výšce, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ and Peterson, CO, Jr., “Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, str.67-99 stran.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz a Gladstone, M., “Seismic Performance of Structural Silica Glass”, Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, str. 46-59.[4] Carbary, LD, „Review of Durability and Performance of Silicon Structural Glass Window Systems“, Glass Performance Day, Tampere Finland, červen 2007, sborník z konference, strany 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD a Takish, MS, „Výkon silikonových strukturálních lepidel“, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, Univerzita CJ v Paříži, Americká společnost pro testování a materiály, Philadelphia, 1989 Years, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. a Carbary L. D., „Transparentní strukturní silikonové lepidlo pro fixaci vytlačování zasklení (TSSA) Předběžné posouzení mechanického vlastnosti a trvanlivost oceli“, The Fourth International Durability Symposium „Construction Sealants and Adhesives“, ASTM International Magazine, publikovaný online, srpen 2011, svazek 8, číslo 10 (11. listopadu 2011 měsíc), JAI 104084, dostupné z následující webové stránky : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Silikonové lepidlo s průhlednou strukturou, Glass Performance Day, Tampere, Finsko, červen 2011, Sborník z jednání, strany 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., „New Generation Structural Silica Glass“ Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9 [ 10] ASTM C1135-15, Standardní zkušební metoda pro stanovení tahové adheze strukturálních tmelů, 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, červen 2103, zápis z jednání, str. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standardní zkušební metoda pro skla a skleněné systémy vystavené vysokému zatížení větrem , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad a Braden T .Lusk."Nová metoda pro stanovení odezvy protivýbušných skleněných systémů na výbušné zátěže."Metrika 45,6 (2012): 1471-1479.[14] „Dobrovolné pokyny pro zmírnění nebezpečí výbuchu vertikálních okenních systémů“ AAMA 510-14.