Sellele arhitektuursele nõudele vastavad punktfikseeritud klaasisüsteemid on eriti populaarsed maapealsetes sissepääsudes või avalikes kohtades.Hiljutised tehnoloogilised edusammud on võimaldanud kasutada ülitugevaid liime, et kinnitada need suured pimsskivid tarvikutele ilma, et oleks vaja klaasi auke puurida.
Tüüpiline maapinna asukoht suurendab tõenäosust, et süsteem peab toimima hoone elanike kaitsekihina ning see nõue ületab või ületab tüüpilisi tuulekoormuse nõudeid.Mõned katsed on tehtud puurimispunkti kinnitussüsteemiga, kuid mitte sidumismeetodiga.
Selle artikli eesmärk on salvestada simulatsioonikatse, milles kasutatakse plahvatuslaengutega löögitoru, et simuleerida plahvatust, et simuleerida plahvatusliku koormuse mõju ühendatud läbipaistvale komponendile.Need muutujad hõlmavad ASTM F2912 [1] defineeritud plahvatuskoormust, mis viiakse läbi õhukesel plaadil SGP ionomeerkihiga.See uuring on esimene kord, kui see suudab kvantifitseerida potentsiaalset plahvatuslikku jõudlust suuremahuliste katsete ja arhitektuurse projekteerimise jaoks.Kinnitage neli TSSA liitmikku läbimõõduga 60 mm (2,36 tolli) klaasplaadile, mille mõõtmed on 1524 x 1524 mm (60 tolli x 60 tolli).
Neli komponenti, mille rõhk oli 48,3 kPa (7 psi) või madalam, ei kahjustanud ega mõjutanud TSSA-d ja klaasi.Viis komponenti laaditi rõhu all üle 62 kPa (9 psi) ja neljal viiest komponendist ilmnes klaasi purunemine, mis põhjustas klaasi nihkumise avast.Kõigil juhtudel jäi TSSA metallliitmike külge kinni ning talitlushäireid, nakkumist ega liimimist ei leitud.Testimine on näidanud, et vastavalt AAMA 510-14 nõuetele suudab testitud TSSA konstruktsioon pakkuda tõhusat ohutussüsteemi 48,3 kPa (7 psi) või madalama koormuse korral.Siin loodud andmeid saab kasutada TSSA süsteemi kavandamiseks, et see vastaks määratud koormusele.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) on Dow Corningi suure jõudlusega silikoonide täiustatud rakendusekspert.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) on Dow Corningi suure jõudlusega ehitustööstuse teadlane, kes on Dow Corningi silikooni- ja ASTM-i uurija.
Klaaspaneelide struktuurseid silikoonkinnitusi on kasutatud ligi 50 aastat, et parandada kaasaegsete hoonete esteetikat ja toimivust [2] [3] [4] [5].Kinnitusmeetodi abil saab sujuva pideva välisseina teha suure läbipaistvusega.Soov suurema läbipaistvuse järele arhitektuuris tõi kaasa kaabelvõrkseinte ja polttoega välisseinte väljatöötamise ja kasutamise.Arhitektuuriliselt väljakutseid pakkuvad maamärgiga hooned hõlmavad tänapäevast kaasaegset tehnoloogiat ning peavad vastama kohalikele ehitus- ja ohutusnormidele ja standarditele.
Uuritud on läbipaistvat struktuurset silikoonliimi (TSSA) ning pakutud on meetodit klaasi toetamiseks aukude puurimise asemel poltkinnitusdetailidega [6] [7].Tugevuse, nakkuvuse ja vastupidavusega läbipaistval liimitehnoloogial on rida füüsikalisi omadusi, mis võimaldavad kardina seinte projekteerijatel kujundada ühendussüsteemi ainulaadsel ja uudsel viisil.
Ümmargusi, ristküliku- ja kolmnurkseid tarvikuid, mis vastavad esteetikale ja konstruktsioonile, on lihtne kujundada.TSSA kõveneb koos lamineeritud klaasiga, mida töödeldakse autoklaavis.Pärast materjali eemaldamist autoklaavitsüklist saab 100% kontrollimise testi lõpule viia.See kvaliteedi tagamise eelis on TSSA jaoks ainulaadne, kuna see võib anda kohest tagasisidet koostu struktuurilise terviklikkuse kohta.
Uuritud on tavapäraste struktuursete silikoonmaterjalide löögikindlust [8] ja lööke summutavat toimet [9].Wolf et al.andis Stuttgarti ülikooli loodud andmed.Need andmed näitavad, et võrreldes ASTM C1135-s määratletud kvaasistaatilise deformatsioonikiirusega on konstruktsiooni silikoonmaterjali tõmbetugevus maksimaalsel deformatsioonikiirusel 5 m/s (197 tolli/s).Tugevus ja venivus suurenevad.Näitab seost pinge ja füüsikaliste omaduste vahel.
Kuna TSSA on väga elastne materjal, millel on suurem moodul ja tugevus kui struktuurne silikoon, eeldatakse, et see järgib sama üldist jõudlust.Kuigi laboratoorseid katseid suure deformatsioonikiirusega ei ole tehtud, võib eeldada, et plahvatuse suur deformatsioon ei mõjuta tugevust.
Poltklaasi on testitud, see vastab plahvatuse leevendamise standarditele [11] ja seda eksponeeriti 2013. aasta Glass Performance Day'l.Visuaalsed tulemused näitavad selgelt klaasi mehaanilise kinnitamise eeliseid pärast klaasi purunemist.Puhtalt kleepuva kinnitusega süsteemide puhul on see väljakutse.
Raam on valmistatud Ameerika standardsest teraskanalist, mille mõõtmed on 151 mm sügavus x 48,8 mm laius x 5,08 mm paksus (6” x 1,92” x 0,20”), mida tavaliselt nimetatakse C 6” x 8,2# pesaks.C-kanalid on nurkadest kokku keevitatud ja 9 mm (0,375 tolli) paksune kolmnurkne osa on keevitatud nurkadesse, mis on raami pinnast eemal.Plaadi sisse puuriti 18 mm (0,71 tolli) auk, nii et sellesse saab hõlpsasti sisestada 14 mm (0,55 tolli) läbimõõduga poldi.
TSSA metallist liitmikud läbimõõduga 60 mm (2,36 tolli) on igast nurgast 50 mm (2 tolli) kaugusel.Kandke igale klaasitükile neli liitmikku, et kõik oleks sümmeetriline.TSSA ainulaadne omadus on see, et seda saab asetada klaasi serva lähedale.Klaasi mehaanilise kinnitamise puurimistarvikud on kindlate mõõtmetega alates servast, mis tuleb konstruktsiooni sisse lülitada ja puurida enne karastamist.
Äärelähedane suurus parandab valmis süsteemi läbipaistvust ja samal ajal vähendab tähtühenduse nakkumist tänu väiksemale pöördemomendile tüüpilisel tähtliigendil.Selle projekti jaoks valitud klaas on kaks 6 mm (1/4") karastatud läbipaistvat 1524 mm x 1524 mm (5" x 5") kihti, mis on lamineeritud Sentry Glass Plus (SGP) ionomeeri vahekilega 1,52 mm (0,060) ".
1 mm (0,040 tolli) paksune TSSA ketas kantakse 60 mm (2,36 tolli) läbimõõduga krunditud roostevabast terasest liitmikule.Kruntvärv on mõeldud roostevaba terase nakkuvuse parandamiseks ning on silaani ja titanaadi segu lahustis.Metallketast surutakse vastu klaasi mõõdetud jõuga 0,7 MPa (100 psi) üheks minutiks, et tagada märgumine ja kontakt.Asetage komponendid autoklaavi, mille rõhk on 11,9 baari (175 psi) ja 133 C° (272 °F), nii et TSSA jõuaks autoklaavis kõvenemiseks ja sidumiseks vajaliku 30-minutilise leotamisajani.
Pärast autoklaavi valmimist ja jahutamist kontrollige iga TSSA liitmikku ja pingutage see 55 Nm (40,6 jala naela), et näidata standardkoormust 1,3 MPa (190 psi).TSSA tarvikuid pakub Sadev ja need on identifitseeritud kui R1006 TSSA tarvikud.
Paigaldage tarviku põhikorpus klaasil oleva kõvendusketta külge ja langetage see terasraami sisse.Reguleerige ja kinnitage poltide mutrid nii, et väline klaas oleks terasraami välispinnaga samal tasapinnal.Klaasi perimeetrit ümbritsev 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) liitekoht on tihendatud kaheosalise silikoonstruktuuriga, nii et järgmisel päeval saab survekoormuse katset alustada.
Katse viidi läbi põrutustoru abil Kentucky ülikooli lõhkeainete uurimislaboris.Lööke summutav toru koosneb tugevdatud terasest korpusest, mille külge saab paigaldada kuni 3,7 m x 3,7 m suurused üksused.
Löögitoru juhitakse, asetades lõhkeaine piki plahvatustoru pikkust, et simuleerida plahvatussündmuse positiivset ja negatiivset faasi [12] [13].Pange kogu klaasist ja terasest raami koost testimiseks lööke neelavasse torusse, nagu on näidatud joonisel 4.
Löögitoru sisse on paigaldatud neli rõhuandurit, nii et rõhku ja pulssi saab täpselt mõõta.Testi salvestamiseks kasutati kahte digitaalset videokaamerat ja digitaalset peegelkaamerat.
MREL Ranger HR kiirkaamera, mis asus akna lähedal väljaspool põrutustoru, jäädvustas testi 500 kaadrit sekundis.Seadistage akna lähedale 20 kHz läbipainde lasersalvestus, et mõõta läbipainde akna keskel.
Nelja raamistiku komponenti testiti kokku üheksa korda.Kui klaas ei välju avast, katsetage komponenti uuesti suurema rõhu ja löögi all.Igal juhul registreeritakse sihtrõhu ja impulsi ning klaasi deformatsiooni andmed.Seejärel hinnatakse iga katse vastavalt standardile AAMA 510-14 [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation].
Nagu ülalpool kirjeldatud, testiti nelja raamikomplekti, kuni klaas eemaldati lööklaine avast.Esimese katse eesmärk on jõuda 69 kPa-ni impulsi 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msek) juures.Rakendatud koormuse all purunes klaasaken ja vabanes raami küljest.Sadevi punktliitmikud panevad TSSA kinni purustatud karastatud klaasile.Kui karastatud klaas purunes, lahkus klaas avast umbes 100 mm (4 tolli) läbipainde järel.
Pideva koormuse suurenemise tingimustes testiti raami 2 3 korda.Tulemused näitasid, et rike ei ilmnenud enne, kui rõhk saavutas 69 kPa (10 psi).Mõõdetud rõhud 44,3 kPa (6,42 psi) ja 45,4 kPa (6,59 psi) ei mõjuta komponendi terviklikkust.Mõõdetud rõhul 62 kPa (9 psi) põhjustas klaasi läbipaine purunemise, jättes klaasakna avasse.Kõik TSSA tarvikud on kinnitatud katkise karastatud klaasiga, nagu joonisel 7.
Pideva koormuse suurenemise tingimustes testiti raami 3 kaks korda.Tulemused näitasid, et rike ei ilmnenud enne, kui rõhk saavutas sihttaseme 69 kPa (10 psi).Mõõdetud rõhk 48,4 kPa (7,03) psi ei mõjuta komponendi terviklikkust.Andmete kogumine ei võimaldanud kõrvalekallet, kuid video visuaalne vaatlus näitas, et kaadri 2 katse 3 ja kaadri 4 katse 7 läbipaine olid sarnased.Mõõtmisrõhul 64 kPa (9,28 psi) põhjustas 190,5 mm (7,5 tolli) mõõdetud klaasi läbipaine purunemise, jättes klaasakna avasse.Kõik TSSA tarvikud on kinnitatud katkise karastatud klaasiga, nagu joonisel 7.
Pideva koormuse suurenemisega testiti raami 4 3 korda.Tulemused näitasid, et rike ei ilmnenud enne, kui rõhk jõudis teist korda sihttasemeni 10 psi.Mõõdetud rõhud 46,8 kPa (6,79) ja 64,9 kPa (9,42 psi) ei mõjuta komponendi terviklikkust.Katses nr 8 mõõdeti, et klaas paindus 100 mm (4 tolli).Eeldatakse, et see koormus põhjustab klaasi purunemise, kuid on võimalik saada muid andmepunkte.
Katses nr 9 painutas mõõdetud rõhk 65,9 kPa (9,56 psi) klaasi 190,5 mm (7,5 tolli) ja põhjustas purunemise, jättes klaasakna avasse.Kõik TSSA tarvikud on kinnitatud samasuguse katkise karastatud klaasiga nagu joonisel 7. Kõikidel juhtudel saab tarvikuid terasraami küljest kergesti eemaldada ilma ilmsete kahjustusteta.
Iga testi TSSA jääb muutumatuks.Pärast katset, kui klaas jääb terveks, ei ole TSSA-s visuaalset muutust.Kiirel videol on näha, kuidas klaas avause keskpunktis puruneb ja seejärel avausest lahkub.
Klaasi purunemise ja rikke puudumise võrdlusest joonisel 8 ja 9 on huvitav märkida, et klaasi purunemise režiim toimub kinnituskohast kaugel, mis näitab, et klaasi sidumata osa on jõudnud paindepunkti, mis läheneb kiiresti Klaasi hapra voolavuspiir on seotud selle osaga, mis jääb seotuks.
See näitab, et katse ajal liiguvad nendes osades purunenud plaadid tõenäoliselt nihkejõudude mõjul.Kombineerides seda põhimõtet ja tähelepanekut, et tõrkerežiim näib olevat klaasi paksuse murenemine liimipinnal, kui ettenähtud koormus suureneb, tuleks jõudlust parandada, suurendades klaasi paksust või reguleerides läbipainde muul viisil.
4. kaadri test 8 on katseasutuses meeldiv üllatus.Kuigi klaas ei ole kahjustatud, nii et raami saab uuesti katsetada, suudavad TSSA ja ümbritsevad tihendusribad seda suurt koormust siiski säilitada.TSSA süsteem kasutab klaasi toetamiseks nelja 60 mm kinnitust.Arvestuslikud tuulekoormused on pingelised ja püsivad koormused, mõlemad 2,5 kPa (50 psf).See on mõõdukas disain, ideaalse arhitektuurse läbipaistvusega, sellel on äärmiselt suured koormused ja TSSA jääb puutumata.
See uuring viidi läbi selleks, et teha kindlaks, kas klaasisüsteemi kleepuval adhesioonil on mõningaid loomupäraseid ohte või defekte, mis puudutavad madalaid nõudeid liivapritsi töövõimele.Ilmselgelt paigaldatakse klaasi serva lähedale lihtne 60 mm TSSA tarvikusüsteem ja see toimib kuni klaasi purunemiseni.Kui klaas on konstrueeritud purunemiskindlaks, on TSSA elujõuline ühendusmeetod, mis suudab pakkuda teatud kaitset, säilitades samal ajal hoone läbipaistvuse ja avatuse nõuded.
Vastavalt ASTM F2912-17 standardile saavutavad testitud aknakomponendid C1 standardtasemel H1 ohutaseme.Uuringus kasutatud lisatarvikut Sadev R1006 see ei mõjuta.
Selles uuringus kasutatud karastatud klaas on süsteemi "nõrk lüli".Kui klaas on purunenud, ei suuda TSSA ja seda ümbritsev tihendusriba hoida suurt kogust klaasi, sest silikoonmaterjalile jääb väike kogus klaasikilde.
Disaini ja toimivuse seisukohast on tõestatud, et TSSA liimisüsteem tagab plahvatusohtlike fassaadikomponentide kõrgetasemelise kaitse plahvatusohtlikkuse näitajate esialgsel tasemel, mis on tööstuses laialdaselt aktsepteeritud.Testitud fassaad näitab, et kui plahvatusoht on vahemikus 41,4 kPa (6 psi) kuni 69 kPa (10 psi), on toimivus ohutasemel oluliselt erinev.
Siiski on oluline, et erinevus ohuklassifikatsioonis ei oleks tingitud liimi purunemisest, nagu näitab liimi ja klaasikildude ühtlane purunemisviis ohulävede vahel.Vaatluste kohaselt on klaasi suurust kohandatud, et minimeerida läbipainet, et vältida rabedust, mis on tingitud suurenenud nihkereaktsioonist painde ja kinnituse liidesel, mis näib olevat jõudluse võtmetegur.
Tulevased konstruktsioonid võivad olla võimelised vähendama ohutaset suuremate koormuste korral, suurendades klaasi paksust, fikseerides punkti asendi serva suhtes ja suurendades liimi kontaktläbimõõtu.
[1] ASTM F2912-17 standardne klaaskiu spetsifikatsioon, suure kõrgusega koormustele alluvad klaas ja klaassüsteemid, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ ja Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, lk.67-99 lk.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz ja Gladstone, M., "Seismic Performance of Structural Silica Glass", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, 1. köide. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, toimetaja, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, lk 46-59.[4] Carbary, LD, “Silikoonist konstruktsiooniklaasisüsteemide vastupidavuse ja toimivuse ülevaade”, Glass Performance Day, Tampere, Soome, juuni 2007, konverentsi materjalid, lk 190–193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD ja Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Years, lk 22–45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. ja Carbary L. D, „Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminary assessment of the mehaaniline terase omadused ja vastupidavus”, The Fourth International Durability Symposium “Construction Hermeetikud ja liimid”, ASTM International Magazine, avaldatud veebis, august 2011, 8. köide, 10. number (11. november 2011 kuu), JAI 104084, saadaval järgmiselt veebisaidilt : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, läbipaistva struktuuriga silikoonliim, Glass Performance Day, Tampere, Soome, juuni 2011, koosoleku materjalid, lk 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 ja Sigurd Sitte „Silikoonkummist hermeetikute hindamine kuulikindlate akende ja kardinate seinte kujundamisel suurel liikumiskiirusel”, ASTM International Magazine, 1. väljaanne. 6. Paber nr 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, juuni 2103, koosoleku protokollid, lk 181–182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standardne katsemeetod suurele tuulekoormusele allutatud klaasile ja klaasisüsteemidele , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Pulmad, William Chad ja Braden T.Lusk."Uudne meetod plahvatusvastaste klaasisüsteemide reageerimise määramiseks plahvatusohtlikele koormustele."Mõõdik 45,6 (2012): 1471–1479.[14] „Vabatahtlikud juhised vertikaalsete aknasüsteemide plahvatusohu vähendamiseks” AAMA 510-14.