Punktfaste glassystemer, der opfylder dette arkitektoniske krav, er især populære i jordindgange eller offentlige områder.Nylige teknologiske fremskridt har gjort det muligt at bruge ultra-højstyrke klæbemidler til at fastgøre disse store pimpsten til tilbehør uden behov for at bore huller i glasset.
Den typiske jordplacering øger sandsynligheden for, at systemet skal fungere som et beskyttende lag for bygningens beboere, og dette krav overstiger eller overstiger typiske vindlastkrav.Nogle test er udført på punktfikseringssystemet til boring, men ikke på limningsmetoden.
Formålet med denne artikel er at optage en simuleringstest ved hjælp af et stødrør med eksplosive ladninger til at simulere en eksplosion for at simulere virkningen af ​​en eksplosiv belastning på en bundet gennemsigtig komponent.Disse variabler inkluderer eksplosionsbelastningen defineret af ASTM F2912 [1], som udføres på en tynd plade med en SGP ionomer sandwich.Denne forskning er første gang, at den kan kvantificere den potentielle eksplosive ydeevne til storskala test og arkitektonisk design.Fastgør fire TSSA-fittings med en diameter på 60 mm (2,36 tommer) til en glasplade, der måler 1524 x 1524 mm (60 tommer x 60 tommer).
De fire komponenter belastet til 48,3 kPa (7 psi) eller lavere beskadigede eller påvirkede ikke TSSA og glas.Fem komponenter blev belastet under tryk over 62 kPa (9 psi), og fire af de fem komponenter viste glasbrud, hvilket fik glasset til at flytte sig fra åbningen.I alle tilfælde forblev TSSA fastgjort til metalbeslagene, og der blev ikke fundet fejlfunktion, vedhæftning eller binding.Test har vist, at i overensstemmelse med kravene i AAMA 510-14 kan det testede TSSA-design give et effektivt sikkerhedssystem under en belastning på 48,3 kPa (7 psi) eller lavere.De data, der genereres her, kan bruges til at konstruere TSSA-systemet til at opfylde den specificerede belastning.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) er den avancerede påføringsekspert af Dow Cornings højtydende silikoner.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) er en Dow Corning højtydende byggeindustriforsker, som er en Dow Corning silikone- og ASTM-forsker.
Den strukturelle silikonefastgørelse af glaspaneler har været brugt i næsten 50 år for at forbedre æstetikken og ydeevnen af ​​moderne bygninger [2] [3] [4] [5].Fastgørelsesmetoden kan gøre den glatte kontinuerlige ydervæg med høj gennemsigtighed.Ønsket om øget gennemsigtighed i arkitekturen førte til udvikling og anvendelse af kabelnetvægge og boltstøttede ydervægge.Arkitektonisk udfordrende skelsættende bygninger vil omfatte nutidens moderne teknologi og skal overholde lokale bygnings- og sikkerhedskoder og standarder.
Den gennemsigtige strukturelle silikoneklæber (TSSA) er blevet undersøgt, og en metode til at understøtte glasset med boltfastgørelsesdele i stedet for at bore huller er blevet foreslået [6] [7].Den transparente limteknologi med styrke, vedhæftning og holdbarhed har en række fysiske egenskaber, der gør det muligt for gardinvægdesignere at designe forbindelsessystemet på en unik og ny måde.
Runde, rektangulære og trekantede tilbehør, der opfylder æstetik og strukturel ydeevne, er nemme at designe.TSSA hærdes sammen med det laminerede glas, der behandles i en autoklave.Efter fjernelse af materialet fra autoklavecyklussen kan 100 % verifikationstesten fuldføres.Denne kvalitetssikringsfordel er unik for TSSA, fordi den kan give øjeblikkelig feedback om samlingens strukturelle integritet.
Slagmodstanden [8] og stødabsorberingseffekten af ​​konventionelle strukturelle silikonematerialer er blevet undersøgt [9].Wolf et al.leveret data genereret af universitetet i Stuttgart.Disse data viser, at sammenlignet med den kvasistatiske belastningshastighed specificeret i ASTM C1135, er trækstyrken af ​​det strukturelle silikonemateriale ved en ultimativ belastningshastighed på 5m/s (197in/s).Styrke og forlængelse øges.Angiver forholdet mellem belastning og fysiske egenskaber.
Da TSSA er et meget elastisk materiale med højere modul og styrke end strukturel silikone, forventes det at følge den samme generelle ydeevne.Selvom der ikke er udført laboratorieforsøg med høje strain rates, kan det forventes, at den høje strain rate i eksplosionen ikke vil påvirke styrken.
Det boltede glas er blevet testet, opfylder eksplosionsbegrænsende standarder [11] og blev udstillet på 2013 Glass Performance Day.De visuelle resultater viser tydeligt fordelene ved mekanisk at fiksere glasset efter glasset er knust.For systemer med ren klæbemiddel vil dette være en udfordring.
Rammen er lavet af amerikansk standard stålkanal med dimensioner på 151 mm dybde x 48,8 mm bredde x 5,08 mm banetykkelse (6” x 1,92” x 0,20”), normalt kaldet C 6” x 8,2# slot.C-kanalerne er svejset sammen i hjørnerne, og en 9 mm (0,375 tommer) tyk trekantet sektion er svejset i hjørnerne, sat tilbage fra rammens overflade.Der blev boret et 18 mm (0,71″) hul i pladen, så en bolt med en diameter på 14 mm (0,55″) nemt kan indsættes i den.
TSSA metalfittings med en diameter på 60 mm (2,36 tommer) er 50 mm (2 tommer) fra hvert hjørne.Sæt fire beslag på hvert stykke glas for at gøre alt symmetrisk.Det unikke ved TSSA er, at det kan placeres tæt på kanten af ​​glasset.Boretilbehør til mekanisk fastgørelse i glas har specifikke dimensioner startende fra kanten, som skal indarbejdes i designet og skal bores før hærdning.
Størrelsen tæt på kanten forbedrer gennemsigtigheden af ​​det færdige system, og reducerer samtidig vedhæftningen af ​​stjernefugen på grund af det lavere drejningsmoment på den typiske stjernefuge.Det valgte glas til dette projekt er to 6 mm (1/4″) hærdet transparente 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lag lamineret med Sentry Glass Plus (SGP) ionomer mellemfilm 1,52 mm (0,060) “).
En 1 mm (0,040 tommer) tyk TSSA-skive påføres en 60 mm (2,36 tommer) diameter grundet rustfri stålfitting.Primeren er designet til at forbedre holdbarheden af ​​vedhæftning til rustfrit stål og er en blanding af silan og titanat i et opløsningsmiddel.Metalskiven presses mod glasset med en målt kraft på 0,7 MPa (100 psi) i et minut for at give befugtning og kontakt.Anbring komponenterne i en autoklave, der når 11,9 bar (175 psi) og 133 C° (272°F), så TSSA kan nå den 30-minutters iblødsætningstid, der kræves til hærdning og limning i autoklaven.
Efter at autoklaven er færdig og afkølet, inspicer hver TSSA-fitting og stram den derefter til 55Nm (40,6 foot pounds) for at vise en standardbelastning på 1,3 MPa (190 psi).Tilbehør til TSSA leveres af Sadev og er identificeret som R1006 TSSA-tilbehør.
Saml tilbehørets hoveddel til hærdeskiven på glasset og sænk den ned i stålrammen.Juster og fastgør møtrikkerne på boltene, så det udvendige glas flugter med ydersiden af ​​stålrammen.Den 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) samling, der omgiver glasomkredsen, er forseglet med en todelt struktur af silikone, så trykbelastningstesten kan begynde næste dag.
Testen blev udført ved hjælp af et stødrør på Explosives Research Laboratory ved University of Kentucky.Det stødabsorberende rør er sammensat af en forstærket stålkrop, som kan installere enheder op til 3,7m x 3,7m på forsiden.
Anslagsrøret drives ved at placere sprængstoffer i længden af ​​eksplosionsrøret for at simulere de positive og negative faser af eksplosionsbegivenheden [12] [13].Sæt hele glas- og stålrammen i det stødabsorberende rør til test, som vist i figur 4.
Fire tryksensorer er installeret inde i stødrøret, så trykket og pulsen kan måles nøjagtigt.To digitale videokameraer og et digitalt spejlreflekskamera blev brugt til at optage testen.
MREL Ranger HR højhastighedskameraet placeret nær vinduet uden for stødrøret fangede testen med 500 billeder i sekundet.Indstil en 20 kHz afbøjningslaser-record nær vinduet for at måle afbøjningen i midten af ​​vinduet.
De fire rammekomponenter blev i alt testet ni gange.Hvis glasset ikke forlader åbningen, test komponenten igen under højere tryk og slag.I hvert tilfælde registreres måltryk og impuls- og glasdeformationsdata.Derefter vurderes hver test også i overensstemmelse med AAMA 510-14 [Festration Systems frivillige retningslinjer for eksplosionsfarebegrænsning].
Som beskrevet ovenfor blev fire rammesamlinger testet, indtil glasset blev fjernet fra åbningen af ​​blæseåbningen.Målet med den første test er at nå 69 kPa ved en puls på 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Under den påførte belastning knuste glasruden og frigjorde sig fra rammen.Sadev-punktbeslag får TSSA til at klæbe til knust hærdet glas.Da det hærdede glas gik i stykker, forlod glasset åbningen efter en afbøjning på ca. 100 mm (4 tommer).
Under betingelse af stigende kontinuerlig belastning blev rammen 2 testet 3 gange.Resultaterne viste, at fejlen ikke opstod, før trykket nåede 69 kPa (10 psi).De målte tryk på 44,3 kPa (6,42 psi) og 45,4 kPa (6,59 psi) vil ikke påvirke komponentens integritet.Under det målte tryk på 62 kPa (9 psi) forårsagede afbøjningen af ​​glasset brud, hvilket efterlod glasvinduet i åbningen.Alt TSSA tilbehør er fastgjort med knust hærdet glas, det samme som i figur 7.
Under betingelse af stigende kontinuerlig belastning blev rammen 3 testet to gange.Resultaterne viste, at fejlen ikke opstod, før trykket nåede målet 69 kPa (10 psi).Det målte tryk på 48,4 kPa (7,03) psi vil ikke påvirke komponentens integritet.Dataindsamlingen tillod ikke afbøjning, men visuel observation fra videoen viste, at afbøjningen af ​​frame 2 test 3 og frame 4 test 7 var ens.Under måletrykket på 64 kPa (9,28 psi) resulterede afbøjningen af ​​glasset målt ved 190,5 mm (7,5″) i brud, hvilket efterlod glasvinduet i åbningen.Alt TSSA tilbehør er fastgjort med knust hærdet glas, det samme som figur 7.
Med stigende kontinuerlig belastning blev rammen 4 testet 3 gange.Resultaterne viste, at fejlen ikke opstod, før trykket nåede målet 10 psi for anden gang.De målte tryk på 46,8 kPa (6,79) og 64,9 kPa (9,42 psi) vil ikke påvirke komponentens integritet.I test #8 blev glasset målt til at bøje 100 mm (4 tommer).Det forventes, at denne belastning vil få glasset til at knække, men andre datapunkter kan opnås.
I test #9 afbøjede det målte tryk på 65,9 kPa (9,56 psi) glasset med 190,5 mm (7,5″) og forårsagede brud, hvilket efterlod glasvinduet i åbningen.Alt TSSA-tilbehør er fastgjort med det samme knuste hærdede glas som i figur 7. I alle tilfælde kan tilbehøret nemt fjernes fra stålrammen uden synlige skader.
TSSA for hver test forbliver uændret.Efter testen, når glasset forbliver intakt, er der ingen visuel ændring i TSSA.Højhastighedsvideoen viser glasset, der knuses ved midtpunktet af spændet og derefter forlader åbningen.
Fra sammenligningen af ​​glasfejl og ingen fejl i figur 8 og figur 9 er det interessant at bemærke, at glasbrudstilstanden forekommer langt væk fra fastgørelsespunktet, hvilket indikerer, at den ubundne del af glasset har nået bøjningspunktet, hvilket nærmer sig hastigt. Glass skøre flydegrænse er i forhold til den del, der forbliver bundet.
Dette indikerer, at de knækkede plader i disse dele under testen sandsynligvis vil bevæge sig under forskydningskræfter.Ved at kombinere dette princip og observationen af, at fejltilstanden ser ud til at være skørhed af glastykkelsen ved klæbemiddelgrænsefladen, efterhånden som den foreskrevne belastning øges, bør ydeevnen forbedres ved at øge glastykkelsen eller kontrollere afbøjningen på anden måde.
Test 8 af Frame 4 er en behagelig overraskelse i testfaciliteten.Selvom glasset ikke er beskadiget, så rammen kan testes igen, kan TSSA og omgivende tætningslister stadig opretholde denne store belastning.TSSA-systemet bruger fire 60 mm fastgørelser til at understøtte glasset.Designvindbelastningerne er strømførende og permanente belastninger, begge ved 2,5 kPa (50 psf).Dette er et moderat design, med ideel arkitektonisk gennemsigtighed, udviser ekstremt høje belastninger, og TSSA forbliver intakt.
Denne undersøgelse blev udført for at afgøre, om den klæbende vedhæftning af glassystemet har nogle iboende farer eller defekter i form af lave krav til sandblæsningsydelse.Det er klart, at et simpelt 60 mm TSSA tilbehørssystem er installeret nær kanten af ​​glasset og har ydeevnen, indtil glasset går i stykker.Når glasset er designet til at modstå brud, er TSSA en brugbar forbindelsesmetode, der kan give en vis grad af beskyttelse og samtidig opretholde bygningens krav til gennemsigtighed og åbenhed.
I henhold til ASTM F2912-17-standarden når de testede vindueskomponenter H1-fareniveauet på C1-standardniveauet.Sadev R1006-tilbehøret, der blev brugt i undersøgelsen, påvirkes ikke.
Det hærdede glas brugt i denne undersøgelse er det "svage led" i systemet.Når først glasset er knust, kan TSSA og den omgivende tætningsliste ikke tilbageholde en stor mængde glas, fordi en lille mængde glasfragmenter forbliver på silikonematerialet.
Fra et design- og ydeevnesynspunkt har TSSA-klæbesystemet vist sig at give et højt beskyttelsesniveau i facadekomponenter af eksplosiv kvalitet på det indledende niveau af eksplosive ydeevneindikatorer, som er blevet bredt accepteret af industrien.Den testede facade viser, at når eksplosionsfaren er mellem 41,4 kPa (6 psi) og 69 kPa (10 psi), er ydeevnen på fareniveauet væsentligt anderledes.
Det er dog vigtigt, at forskellen i fareklassificering ikke kan tilskrives klæbemiddelsvigt som indikeret af den sammenhængende svigttilstand for klæbemiddel og glasfragmenter mellem faretærsklerne.Ifølge observationer er størrelsen af ​​glasset passende justeret for at minimere afbøjning for at forhindre skørhed på grund af øget forskydningsrespons ved grænsefladen mellem bøjning og fastgørelse, hvilket synes at være en nøglefaktor i ydeevnen.
Fremtidige designs kan muligvis reducere fareniveauet under højere belastninger ved at øge tykkelsen af ​​glasset, fiksere punktets position i forhold til kanten og øge klæbemidlets kontaktdiameter.
[1] ASTM F2912-17 standard glasfiberspecifikation, glas- og glassystemer underlagt højhøjdebelastninger, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ og Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, s.67-99 sider.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz og Gladstone, M., "Seismic Performance of Structural Silica Glass", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, bind 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redaktør, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, s. 46-59.[4] Carbary, LD, "Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems", Glass Performance Day, Tampere Finland, juni 2007, Conference Proceedings, side 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD og Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glas System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Years, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. og Carbary L. D, "Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Foreløbig vurdering af den mekaniske stålets egenskaber og holdbarhed", The Fourth International Durability Symposium "Construction Sealants and Adhesives", ASTM International Magazine, offentliggjort online, august 2011, bind 8, udgave 10 (11. november 2011 måned), JAI 104084, tilgængelig fra følgende websted : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Transparent struktur silikoneklæber, Glass Performance Day, Tampere, Finland, juni 2011, Proceedings of the meeting, side 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] ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf og Sigurd Sitte "Vurdering af silikonegummiforseglingsmidler i design af skudsikre vinduer og gardinvægge til høje bevægelige priser", ASTM International Magazine, udgave 1. 6. Papir nr. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, standardtestmetode til bestemmelse af strukturelle tætningsmidlers trækadhæsionsevne, 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, juni 2103, mødereferat, s. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standard testmetode for glas- og glassystemer udsat for høje vindbelastninger , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad og Braden T.Lusk."En ny metode til at bestemme anti-eksplosive glassystemers respons på eksplosive belastninger."Metrisk 45,6 (2012): 1471-1479.[14] "Frivillige retningslinjer for begrænsning af eksplosionsfaren ved vertikale vinduessystemer" AAMA 510-14.