Os sistemas de vidro de punto fixo que cumpren este requisito arquitectónico son especialmente populares nas entradas ao chan ou en áreas públicas.Os avances tecnolóxicos recentes permitiron o uso de adhesivos de ultra alta resistencia para unir estas grandes pedras pómez aos accesorios sen necesidade de perforar o vidro.
A localización típica do chan aumenta a probabilidade de que o sistema deba actuar como unha capa protectora para os ocupantes do edificio, e este requisito supera ou supera os requisitos típicos de carga de vento.Realizáronse algunhas probas sobre o sistema de fixación de puntos para a perforación, pero non sobre o método de unión.
O obxectivo deste artigo é gravar unha proba de simulación utilizando un tubo de choque con cargas explosivas para simular unha explosión para simular o impacto dunha carga explosiva sobre un compoñente transparente unido.Estas variables inclúen a carga de explosión definida pola ASTM F2912 [1], que se realiza nunha placa delgada cun sándwich de ionómero SGP.Esta investigación é a primeira vez que pode cuantificar o rendemento explosivo potencial para probas a gran escala e deseño arquitectónico.Coloque catro accesorios TSSA cun diámetro de 60 mm (2,36 polgadas) a unha placa de vidro de 1524 x 1524 mm (60 polgadas x 60 polgadas).
Os catro compoñentes cargados a 48,3 kPa (7 psi) ou menos non danaron nin afectaron a TSSA e o vidro.Cinco compoñentes cargáronse a unha presión superior a 62 kPa (9 psi), e catro dos cinco compoñentes mostraron roturas de vidro, o que provocou que o vidro se movese da abertura.En todos os casos, TSSA permaneceu unido aos accesorios metálicos e non se atopou ningún mal funcionamento, adhesión ou adhesión.As probas demostraron que, de acordo cos requisitos da AAMA 510-14, o deseño TSSA probado pode proporcionar un sistema de seguridade eficaz baixo unha carga de 48,3 kPa (7 psi) ou inferior.Os datos xerados aquí poden usarse para deseñar o sistema TSSA para cumprir coa carga especificada.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) é o experto en aplicacións avanzadas das siliconas de alto rendemento de Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) é un científico do sector da construción de alto rendemento de Dow Corning que é investigador de silicona e ASTM de Dow Corning.
A fixación estrutural de silicona dos paneis de vidro utilizouse durante case 50 anos para mellorar a estética e o rendemento dos edificios modernos [2] [3] [4] [5].O método de fixación pode facer que a parede exterior lisa continua con alta transparencia.O desexo de aumentar a transparencia na arquitectura levou ao desenvolvemento e uso de muros de malla de cables e muros exteriores apoiados por parafusos.Os edificios emblemáticos arquitectónicamente desafiantes incluirán a tecnoloxía moderna actual e deberán cumprir os códigos e normas de construción e seguridade locais.
Estudou o adhesivo de silicona estrutural transparente (TSSA) e propúxose un método para apoiar o vidro con pezas de fixación de parafusos en lugar de perforar buratos [6] [7].A tecnoloxía de cola transparente con resistencia, adherencia e durabilidade ten unha serie de propiedades físicas que permiten aos deseñadores de muros cortina deseñar o sistema de conexión dun xeito único e innovador.
Os accesorios redondos, rectangulares e triangulares que cumpren a estética e o rendemento estrutural son fáciles de deseñar.TSSA cura xunto co vidro laminado que se procesa nun autoclave.Despois de eliminar o material do ciclo de autoclave, pódese completar a proba de verificación do 100%.Esta vantaxe de garantía de calidade é exclusiva de TSSA porque pode proporcionar comentarios inmediatos sobre a integridade estrutural do conxunto.
Estudou a resistencia ao impacto [8] e o efecto de absorción de impactos dos materiais estruturais de silicona convencionais [9].Wolf et al.proporcionados datos xerados pola Universidade de Stuttgart.Estes datos mostran que, en comparación coa taxa de deformación cuasi estática especificada na ASTM C1135, a resistencia á tracción do material de silicona estrutural é a unha taxa de deformación final de 5 m/s (197 polgadas/s).Aumenta a resistencia e o alongamento.Indica a relación entre a tensión e as propiedades físicas.
Dado que TSSA é un material altamente elástico con maior módulo e resistencia que a silicona estrutural, espérase que siga o mesmo rendemento xeral.Aínda que non se realizaron probas de laboratorio con altas taxas de tensión, pódese esperar que a alta taxa de tensión na explosión non afecte á forza.
O vidro aparafusado foi probado, cumpre as normas de mitigación de explosións [11] e foi exhibido no Glass Performance Day de 2013.Os resultados visuais mostran claramente as vantaxes de fixar mecánicamente o vidro despois de que este se rompa.Para sistemas con adhesivo puro, este será un desafío.
O cadro está feito de canle de aceiro estándar americano cunhas dimensións de 151 mm de profundidade x 48,8 mm de ancho x 5,08 mm de grosor da web (6 "x 1,92" x 0,20"), normalmente chamada ranura C 6" x 8,2 #.As canles C están soldadas nas esquinas e unha sección triangular de 9 mm (0,375 polgadas) de espesor está soldada nas esquinas, afastada da superficie do cadro.Perforouse na placa un burato de 18 mm (0,71") para que se poida inserir facilmente nela un parafuso cun diámetro de 14 mm (0,55").
Os accesorios metálicos TSSA cun diámetro de 60 mm (2,36 polgadas) están a 50 mm (2 polgadas) de cada esquina.Aplique catro accesorios a cada peza de vidro para que todo sexa simétrico.A característica única de TSSA é que se pode colocar preto do bordo do vidro.Os accesorios de perforación para a fixación mecánica en vidro teñen unhas dimensións específicas a partir do bordo, que deben ser incorporados ao deseño e deben ser perforados antes do revenido.
O tamaño próximo ao bordo mellora a transparencia do sistema acabado e, ao mesmo tempo, reduce a adhesión da unión en estrela debido ao menor torque na unión en estrela típica.O vidro seleccionado para este proxecto é de dúas capas transparentes templadas de 6 mm (1/4″) de 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) laminadas con película intermedia de ionómero Sentry Glass Plus (SGP) de 1,52 mm (0,060)”.
Aplícase un disco TSSA de 1 mm (0,040 polgadas) de espesor a un accesorio de aceiro inoxidable imprimado de 60 mm (2,36 polgadas) de diámetro.A imprimación está deseñada para mellorar a durabilidade da adhesión ao aceiro inoxidable e é unha mestura de silano e titanato nun disolvente.O disco metálico é presionado contra o vidro cunha forza medida de 0,7 MPa (100 psi) durante un minuto para proporcionar humectación e contacto.Coloque os compoñentes nun autoclave que alcance 11,9 bar (175 psi) e 133 °C (272 °F) para que o TSSA poida alcanzar o tempo de inmersión de 30 minutos necesario para o curado e a unión no autoclave.
Despois de completar e arrefriar o autoclave, inspeccione cada accesorio TSSA e, a continuación, axuste a 55 Nm (40,6 pés libras) para mostrar unha carga estándar de 1,3 MPa (190 psi).Os accesorios para TSSA son proporcionados por Sadev e identifícanse como accesorios TSSA R1006.
Monta o corpo principal do accesorio no disco de curado do vidro e báixao no marco de aceiro.Axuste e fixa as porcas dos parafusos para que o vidro externo quede ao ras do exterior do marco de aceiro.A xunta de 13 mm x 13 mm (1/2 "x½") que rodea o perímetro de vidro está selada cunha estrutura de silicona de dúas partes para que a proba de carga de presión poida comezar ao día seguinte.
A proba realizouse mediante un tubo de choque no Laboratorio de Investigación de Explosivos da Universidade de Kentucky.O tubo amortiguador está composto por un corpo de aceiro reforzado, que pode instalar unidades de ata 3,7 mx 3,7 m na cara.
O tubo de impacto é impulsado colocando explosivos ao longo do tubo de explosión para simular as fases positiva e negativa do evento de explosión [12] [13].Coloque todo o conxunto de cadros de vidro e aceiro no tubo de absorción de choques para a proba, como se mostra na Figura 4.
No interior do tubo de choque están instalados catro sensores de presión, polo que a presión e o pulso poden medirse con precisión.Para gravar a proba utilizáronse dúas cámaras de vídeo dixitais e unha cámara réflex dixital.
A cámara de alta velocidade MREL Ranger HR situada preto da xanela fóra do tubo de choque capturou a proba a 500 cadros por segundo.Establece un rexistro láser de deflexión de 20 kHz preto da xanela para medir a desviación no centro da xanela.
Os catro compoñentes do marco foron probados nove veces en total.Se o vidro non sae da abertura, volva probar o compoñente a maior presión e impacto.En cada caso, rexístranse os datos de presión obxectivo e de impulso e deformación do vidro.Entón, cada proba tamén se valora segundo a AAMA 510-14 [Directrices voluntarias do sistema de festas para a mitigación do risco de explosión].
Como se describe anteriormente, probáronse catro conxuntos de cadros ata que se retirou o vidro da abertura do porto de explosión.O obxectivo da primeira proba é alcanzar 69 kPa a un pulso de 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-mseg).Baixo a carga aplicada, a fiestra de vidro rompeuse e soltouse do marco.Os accesorios de punta Sadev fan que TSSA se adhira ao vidro temperado roto.Cando o vidro endurecido rompeu, o vidro saíu da abertura despois dunha desviación de aproximadamente 100 mm (4 polgadas).
Baixo a condición de aumentar a carga continua, o cadro 2 probouse 3 veces.Os resultados mostraron que a falla non se produciu ata que a presión alcanzou 69 kPa (10 psi).As presións medidas de 44,3 kPa (6,42 psi) e 45,4 kPa (6,59 psi) non afectarán á integridade do compoñente.Baixo a presión medida de 62 kPa (9 psi), a desviación do vidro provocou a rotura, deixando a fiestra de vidro na abertura.Todos os accesorios TSSA están unidos con vidro temperado roto, o mesmo que na Figura 7.
Baixo a condición de aumentar a carga continua, o cadro 3 probouse dúas veces.Os resultados mostraron que a falla non se produciu ata que a presión alcanzou o obxectivo de 69 kPa (10 psi).A presión medida de 48,4 kPa (7,03) psi non afectará á integridade do compoñente.A recollida de datos non permitiu a desviación, pero a observación visual do vídeo mostrou que a desviación da proba 3 do cadro 2 e da proba 7 do cadro 4 eran similares.Baixo a presión de medición de 64 kPa (9,28 psi), a deflexión do vidro medida a 190,5 mm (7,5″) provocou a rotura, deixando a fiestra de vidro na abertura.Todos os accesorios TSSA están unidos con vidro temperado roto, o mesmo que na Figura 7.
Co aumento da carga continua, o cadro 4 probouse 3 veces.Os resultados mostraron que o fallo non se produciu ata que a presión alcanzou o obxectivo de 10 psi por segunda vez.As presións medidas de 46,8 kPa (6,79) e 64,9 kPa (9,42 psi) non afectarán á integridade do compoñente.Na proba #8, mediuse que o vidro se dobraba 100 mm (4 polgadas).Espérase que esta carga faga que se rompa o cristal, pero pódense obter outros datos.
Na proba #9, a presión medida de 65,9 kPa (9,56 psi) desviou o vidro 190,5 mm (7,5") e provocou a rotura, deixando a fiestra de vidro na abertura.Todos os accesorios TSSA están unidos co mesmo vidro temperado roto que na Figura 7. En todos os casos, os accesorios pódense retirar facilmente do marco de aceiro sen danos evidentes.
O TSSA para cada proba permanece sen cambios.Despois da proba, cando o vidro permanece intacto, non hai ningún cambio visual na TSSA.O vídeo de alta velocidade mostra o vidro rompendo no punto medio do tramo e despois abandonando a abertura.
A partir da comparación da falla do vidro e ningunha falla na Figura 8 e na Figura 9, é interesante notar que o modo de fractura do vidro ocorre moi lonxe do punto de unión, o que indica que a parte non unida do vidro alcanzou o punto de flexión, o que achégase rapidamente O límite de fluencia fráxil do vidro é relativo á parte que permanece unida.
Isto indica que durante a proba, é probable que as placas rotas destas partes se movan baixo forzas de cizallamento.Combinando este principio e a observación de que o modo de falla parece ser a fragilidade do espesor do vidro na interface adhesiva, a medida que aumenta a carga prescrita, o rendemento debería mellorarse aumentando o espesor do vidro ou controlando a deflexión por outros medios.
A proba 8 do cadro 4 é unha agradable sorpresa nas instalacións de proba.Aínda que o vidro non está danado para que o marco poida ser probado de novo, a TSSA e as tiras de selado circundantes aínda poden manter esta gran carga.O sistema TSSA utiliza catro accesorios de 60 mm para soportar o vidro.As cargas de vento de deseño son cargas vivas e permanentes, ambas a 2,5 kPa (50 psf).Este é un deseño moderado, cunha transparencia arquitectónica ideal, presenta cargas extremadamente altas e TSSA permanece intacta.
Este estudo realizouse para determinar se a adhesión adhesiva do sistema de vidro ten algúns perigos ou defectos inherentes en canto aos requisitos de baixo nivel para o rendemento do chorro de area.Obviamente, un simple sistema de accesorios TSSA de 60 mm está instalado preto do bordo do vidro e ten o rendemento ata que o cristal rompe.Cando o vidro está deseñado para resistir a rotura, TSSA é un método de conexión viable que pode proporcionar un certo grao de protección mantendo os requisitos de transparencia e apertura do edificio.
Segundo a norma ASTM F2912-17, os compoñentes da fiestra probados alcanzan o nivel de perigo H1 no nivel estándar C1.O accesorio Sadev R1006 utilizado no estudo non se ve afectado.
O vidro temperado empregado neste estudo é o "eslabón débil" do sistema.Unha vez que se rompe o vidro, a TSSA e a tira de selado circundante non poden reter unha gran cantidade de vidro, porque quedan unha pequena cantidade de fragmentos de vidro no material de silicona.
Desde o punto de vista do deseño e do rendemento, comprobouse que o sistema adhesivo TSSA proporciona un alto nivel de protección en compoñentes de fachada de grao explosivo no nivel inicial dos indicadores de rendemento explosivo, que foi amplamente aceptado pola industria.A fachada probada mostra que cando o risco de explosión está entre 41,4 kPa (6 psi) e 69 kPa (10 psi), o rendemento no nivel de perigo é significativamente diferente.
Non obstante, é importante que a diferenza na clasificación do perigo non sexa atribuíble ao fallo do adhesivo como indica o modo de falla cohesiva do adhesivo e dos fragmentos de vidro entre os limiares de perigo.Segundo as observacións, o tamaño do vidro axústase adecuadamente para minimizar a deflexión e evitar a fraxilidade debido ao aumento da resposta ao cizallamento na interface de flexión e adhesión, que parece ser un factor clave no rendemento.
Os deseños futuros poden reducir o nivel de perigo baixo cargas máis altas aumentando o espesor do vidro, fixando a posición do punto en relación ao bordo e aumentando o diámetro de contacto do adhesivo.
[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 e Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p.67-99 páxinas.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz e Gladstone, M., "Rendemento sísmico do vidro de sílice estrutural", Selado de edificios, selado, vidro e tecnoloxía impermeable, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, páxinas 46-59.[4] Carbary, LD, “Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems”, Glass Performance Day, Tampere Finlandia, xuño de 2007, Actas da conferencia, páxinas 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD e Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Filadelfia, 1989 Years, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. e Carbary L. D, “Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminary assessment of the mechanical propiedades e durabilidade do aceiro”, The Fourth International Durability Symposium “Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, publicado en liña, agosto de 2011, Volume 8, Issue 10 (11 November 2011 Mes), JAI 104084, dispoñible no seguinte sitio web : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Transparent structure silicone adhesive, Glass Performance Day, Tampere, Finlandia, xuño de 2011, Proceedings of the meeting, páxinas 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 e Sigurd Sitte "Avaliación dos selantes de caucho de silicona no deseño de fiestras e muros cortina a proba de balas a altas taxas de movemento", ASTM International Magazine, número 1. 6. Documento n.o 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, xuño de 2103, acta da reunión, pp. , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad e Braden T.Lusk."Un método novedoso para determinar a resposta dos sistemas de vidro antiexplosivos ás cargas explosivas".Métrica 45.6 (2012): 1471-1479.[14] "Directrices voluntarias para mitigar o perigo de explosión dos sistemas de ventás verticais" AAMA 510-14.