Točkasto fiksirani stakleni sustavi koji ispunjavaju ovaj arhitektonski zahtjev posebno su popularni na prizemnim ulazima ili javnim površinama.Nedavni tehnološki napredak omogućio je upotrebu ljepila ultra-visoke čvrstoće za pričvršćivanje ovih velikih plovućaca na pribor bez potrebe za bušenjem rupa u staklu.
Tipična lokacija na tlu povećava vjerojatnost da sustav mora djelovati kao zaštitni sloj za stanare zgrade, a ovaj zahtjev premašuje ili premašuje tipične zahtjeve za opterećenje vjetrom.Neki testovi su napravljeni na sustavu točkastog pričvršćivanja za bušenje, ali ne i na metodi lijepljenja.
Svrha ovog članka je snimiti test simulacije pomoću udarne cijevi s eksplozivnim nabojima za simulaciju eksplozije kako bi se simulirao udar eksplozivnog opterećenja na spojenu prozirnu komponentu.Ove varijable uključuju eksplozivno opterećenje definirano ASTM F2912 [1], koje se provodi na tankoj ploči sa SGP ionomernim sendvičem.Ovo istraživanje je prvi put da može kvantificirati potencijalnu eksplozivnu izvedbu za testiranje velikih razmjera i arhitektonski dizajn.Pričvrstite četiri TSSA priključka promjera 60 mm (2,36 inča) na staklenu ploču dimenzija 1524 x 1524 mm (60 inča x 60 inča).
Četiri komponente opterećene do 48,3 kPa (7 psi) ili niže nisu oštetile niti utjecale na TSSA i staklo.Pet komponenti je bilo opterećeno pod tlakom iznad 62 kPa (9 psi), a četiri od pet komponenti su pokazale lom stakla, uzrokujući pomicanje stakla iz otvora.U svim slučajevima, TSSA je ostao pričvršćen za metalne armature i nije pronađen nikakav kvar, prianjanje ili spajanje.Testiranje je pokazalo da, u skladu sa zahtjevima AAMA 510-14, ispitani dizajn TSSA može pružiti učinkovit sigurnosni sustav pod opterećenjem od 48,3 kPa (7 psi) ili nižim.Ovdje generirani podaci mogu se koristiti za projektiranje TSSA sustava kako bi zadovoljio navedeno opterećenje.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) je napredni stručnjak za primjenu Dow Corningovih silikona visokih performansi.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) je znanstvenik Dow Corning visoke performanse građevinske industrije koji je Dow Corning silikon i ASTM istraživač.
Strukturno silikonsko pričvršćivanje staklenih ploča koristi se gotovo 50 godina za poboljšanje estetike i izvedbe modernih zgrada [2] [3] [4] [5].Metoda pričvršćivanja može napraviti glatki kontinuirani vanjski zid s visokom prozirnošću.Želja za povećanom transparentnošću u arhitekturi dovela je do razvoja i upotrebe zidova od kabelske mreže i vanjskih zidova poduprtih vijcima.Arhitektonski izazovne znamenite zgrade uključivat će današnju modernu tehnologiju i moraju biti u skladu s lokalnim građevinskim i sigurnosnim kodovima i standardima.
Proučavano je prozirno strukturno silikonsko ljepilo (TSSA) te je predložena metoda podupirača stakla dijelovima za pričvršćivanje vijcima umjesto bušenja rupa [6] [7].Tehnologija prozirnog ljepila sa snagom, prionjivošću i izdržljivošću ima niz fizičkih svojstava koja dizajnerima zidnih zavjesa omogućuju dizajn spojnog sustava na jedinstven i nov način.
Okrugli, pravokutni i trokutasti dodaci koji zadovoljavaju estetiku i strukturnu izvedbu lako se dizajniraju.TSSA se stvrdnjava zajedno s laminiranim staklom koje se obrađuje u autoklavu.Nakon uklanjanja materijala iz ciklusa autoklava, može se dovršiti test 100% provjere.Ova prednost osiguranja kvalitete jedinstvena je za TSSA jer može pružiti trenutnu povratnu informaciju o strukturnom integritetu sklopa.
Proučavana je otpornost na udarce [8] i učinak apsorpcije udaraca konvencionalnih konstrukcijskih silikonskih materijala [9].Wolf i sur.pružio podatke koje je generiralo Sveučilište u Stuttgartu.Ovi podaci pokazuju da je, u usporedbi s kvazistatičkom brzinom deformacije navedenom u ASTM C1135, vlačna čvrstoća strukturnog silikonskog materijala krajnja brzina deformacije 5 m/s (197 in/s).Povećava se čvrstoća i istezanje.Označava odnos između naprezanja i fizičkih svojstava.
Budući da je TSSA vrlo elastičan materijal s višim modulom i čvrstoćom od strukturnog silikona, očekuje se da će imati iste općenite performanse.Iako nisu provedena laboratorijska ispitivanja s visokim brzinama deformacije, može se očekivati ​​da velika brzina deformacije u eksploziji neće utjecati na čvrstoću.
Staklo pričvršćeno vijcima je testirano, zadovoljava standarde za ublažavanje eksplozije [11] i bilo je izloženo na Danu performansi stakla 2013.Vizualni rezultati jasno pokazuju prednosti mehaničkog fiksiranja stakla nakon što se staklo razbije.Za sustave s čistim pričvršćivanjem ljepilom, to će biti izazov.
Okvir je izrađen od američkog standardnog čeličnog kanala s dimenzijama 151 mm dubine x 48,8 mm širine x 5,08 mm debljine mreže (6” x 1,92” x 0,20”), obično se naziva C 6” x 8,2# utor.C kanali su zavareni zajedno na kutovima, a trokutasti dio debljine 9 mm (0,375 inča) zavaren je na kutovima, odmaknut od površine okvira.U ploči je izbušena rupa od 18 mm (0,71 inča) tako da se vijak promjera 14 mm (0,55 inča) može lako umetnuti u nju.
TSSA metalni spojevi promjera 60 mm (2,36 inča) udaljeni su 50 mm (2 inča) od svakog kuta.Stavite četiri okova na svaki komad stakla kako bi sve bilo simetrično.Jedinstvena značajka TSSA je da se može postaviti blizu ruba stakla.Pribor za bušenje za mehaničko učvršćivanje u staklu ima određene dimenzije počevši od ruba, koje moraju biti ugrađene u dizajn i moraju se izbušiti prije kaljenja.
Veličina blizu ruba poboljšava prozirnost gotovog sustava, a istovremeno smanjuje prianjanje zvjezdastog spoja zbog nižeg zakretnog momenta na tipičnom zvjezdastom spoju.Staklo odabrano za ovaj projekt dva su kaljena prozirna sloja od 6 mm (1/4″) 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) laminirana sa Sentry Glass Plus (SGP) ionomernim međufilmom 1,52 mm (0,060) “).
TSSA disk debljine 1 mm (0,040 inča) postavlja se na fiting od nehrđajućeg čelika s temeljnim premazom promjera 60 mm (2,36 inča).Primer je dizajniran za poboljšanje trajnosti prianjanja na nehrđajući čelik i mješavina je silana i titanata u otapalu.Metalni disk se pritišće na staklo izmjerenom silom od 0,7 MPa (100 psi) jednu minutu kako bi se omogućilo vlaženje i kontakt.Stavite komponente u autoklav koji doseže 11,9 bara (175 psi) i 133 C° (272°F) tako da TSSA može postići 30-minutno vrijeme namakanja potrebno za stvrdnjavanje i spajanje u autoklavu.
Nakon što je autoklav dovršen i ohlađen, pregledajte svaki TSSA priključak i zatim ga zategnite na 55 Nm (40,6 stopa funti) kako biste pokazali standardno opterećenje od 1,3 MPa (190 psi).Pribor za TSSA isporučuje Sadev i označen je kao R1006 TSSA pribor.
Sastavite glavno tijelo dodatka na disk za stvrdnjavanje na staklu i spustite ga u čelični okvir.Podesite i pričvrstite matice na vijke tako da vanjsko staklo bude u ravnini s vanjskom stranom čeličnog okvira.Spoj od 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) koji okružuje stakleni perimetar zapečaćen je dvodijelnom strukturom od silikona tako da ispitivanje tlačnim opterećenjem može započeti sljedeći dan.
Ispitivanje je provedeno pomoću udarne cijevi u Laboratoriju za istraživanje eksploziva na Sveučilištu Kentucky.Cijev za prigušivanje udara sastoji se od ojačanog čeličnog tijela, koje može instalirati jedinice do 3,7m x 3,7m na prednjoj strani.
Udarna cijev se pokreće postavljanjem eksploziva duž duljine eksplozivne cijevi kako bi se simulirala pozitivna i negativna faza događaja eksplozije [12] [13].Stavite cijeli sklop staklenog i čeličnog okvira u cijev za prigušivanje udaraca radi ispitivanja, kao što je prikazano na slici 4.
Unutar šok cijevi ugrađena su četiri senzora tlaka, tako da se tlak i puls mogu točno izmjeriti.Za snimanje testa korištene su dvije digitalne video kamere i digitalni SLR fotoaparat.
Brza kamera MREL Ranger HR smještena blizu prozora izvan udarne cijevi snimila je test brzinom od 500 sličica u sekundi.Postavite laserski zapis otklona od 20 kHz blizu prozora kako biste izmjerili otklon u središtu prozora.
Četiri komponente okvira ispitane su ukupno devet puta.Ako staklo ne izlazi iz otvora, ponovno ispitajte komponentu pod većim pritiskom i udarom.U svakom slučaju, ciljni tlak i podaci o impulsu i deformaciji stakla se bilježe.Zatim se svaki test također ocjenjuje prema AAMA 510-14 [Dobrovoljne smjernice za sustav gnojenja za smanjenje opasnosti od eksplozije].
Kao što je gore opisano, testirana su četiri sklopa okvira dok se staklo nije uklonilo s otvora otvora za pjeskarenje.Cilj prvog testa je postići 69 kPa pri pulsu od 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Pod primijenjenim opterećenjem staklo se razbilo i oslobodilo okvira.Sadev točkasti okovi čine da TSSA prianja na slomljeno kaljeno staklo.Kad se kaljeno staklo razbilo, staklo je napustilo otvor nakon otklona od otprilike 100 mm (4 inča).
U uvjetima kontinuiranog povećanja opterećenja, okvir 2 je ispitan 3 puta.Rezultati su pokazali da se kvar nije dogodio sve dok tlak nije dosegao 69 kPa (10 psi).Izmjereni tlakovi od 44,3 kPa (6,42 psi) i 45,4 kPa (6,59 psi) neće utjecati na cjelovitost komponente.Pod izmjerenim tlakom od 62 kPa (9 psi), otklon stakla uzrokovao je lom, ostavljajući stakleni prozor u otvoru.Svi TSSA dodaci pričvršćeni su slomljenim kaljenim staklom, isto kao na slici 7.
U uvjetima rastućeg kontinuiranog opterećenja, okvir 3 je testiran dva puta.Rezultati su pokazali da se kvar nije dogodio sve dok tlak nije dosegao ciljanih 69 kPa (10 psi).Izmjereni tlak od 48,4 kPa (7,03) psi neće utjecati na cjelovitost komponente.Prikupljanje podataka nije omogućilo otklon, ali vizualno promatranje iz videa pokazalo je da su otklon okvira 2 test 3 i okvira 4 test 7 slični.Pod mjernim tlakom od 64 kPa (9,28 psi), otklon stakla izmjeren na 190,5 mm (7,5″) rezultirao je lomom, ostavljajući stakleni prozor u otvoru.Svi dodaci TSSA pričvršćeni su razbijenim kaljenim staklom, isto kao na slici 7.
S povećanjem kontinuiranog opterećenja, okvir 4 je testiran 3 puta.Rezultati su pokazali da se kvar nije dogodio sve dok tlak nije dostigao ciljanih 10 psi po drugi put.Izmjereni tlakovi od 46,8 kPa (6,79) i 64,9 kPa (9,42 psi) neće utjecati na cjelovitost komponente.U testu #8, izmjereno je da se staklo savija 100 mm (4 inča).Očekuje se da će ovo opterećenje uzrokovati pucanje stakla, ali mogu se dobiti i drugi podaci.
U testu br. 9, izmjereni tlak od 65,9 kPa (9,56 psi) skrenuo je staklo za 190,5 mm (7,5″) i izazvao lom, ostavljajući stakleni prozor u otvoru.Svi TSSA dodaci pričvršćeni su istim razbijenim kaljenim staklom kao na slici 7. U svim slučajevima, dodaci se mogu lako ukloniti iz čeličnog okvira bez ikakvih očitih oštećenja.
TSSA za svaki test ostaje nepromijenjen.Nakon testa, kada staklo ostane netaknuto, nema vizualne promjene u TSSA.Brzi video prikazuje kako se staklo lomi na sredini raspona i zatim napušta otvor.
Iz usporedbe sloma stakla i bez sloma na slici 8 i slici 9, zanimljivo je primijetiti da se način loma stakla događa daleko od točke pričvršćenja, što ukazuje da je nepovezani dio stakla dosegao točku savijanja, što se brzo približava. Krhka granica tečenja stakla je u odnosu na dio koji ostaje zalijepljen.
To ukazuje da će se tijekom ispitivanja slomljene ploče u tim dijelovima vjerojatno pomicati pod silama smicanja.Kombinirajući ovo načelo i zapažanje da se čini da je način kvara krtost debljine stakla na ljepljivoj površini, kako se propisano opterećenje povećava, izvedba bi se trebala poboljšati povećanjem debljine stakla ili kontrolom otklona drugim sredstvima.
Test 8 okvira 4 je ugodno iznenađenje u testnoj ustanovi.Iako staklo nije oštećeno tako da se okvir može ponovno testirati, TSSA i okolne brtvene trake još uvijek mogu izdržati ovo veliko opterećenje.TSSA sustav koristi četiri dodatka od 60 mm za podupiranje stakla.Projektirana opterećenja vjetrom su živa i trajna opterećenja, oba pri 2,5 kPa (50 psf).Ovo je umjeren dizajn, s idealnom arhitektonskom transparentnošću, pokazuje izuzetno velika opterećenja, a TSSA ostaje netaknut.
Ova je studija provedena kako bi se utvrdilo ima li adhezivna adhezija staklenog sustava neke inherentne opasnosti ili nedostatke u smislu niskih zahtjeva za performanse pjeskarenja.Očito je da je jednostavan 60 mm TSSA dodatni sustav instaliran blizu ruba stakla i ima performanse dok se staklo ne slomi.Kada je staklo dizajnirano tako da bude otporno na lomljenje, TSSA je održiva metoda povezivanja koja može pružiti određeni stupanj zaštite dok istovremeno održava zahtjeve zgrade za transparentnošću i otvorenošću.
Prema standardu ASTM F2912-17 ispitane komponente prozora dostižu razinu opasnosti H1 na razini standarda C1.Dodatak Sadev R1006 korišten u studiji nije zahvaćen.
Kaljeno staklo korišteno u ovoj studiji "slaba je karika" u sustavu.Nakon što se staklo razbije, TSSA i okolna brtvena traka ne mogu zadržati veliku količinu stakla, jer mala količina fragmenata stakla ostaje na silikonskom materijalu.
Sa stajališta dizajna i performansi, dokazano je da sustav ljepila TSSA pruža visoku razinu zaštite u eksplozivnim komponentama fasade na početnoj razini pokazatelja eksplozivne učinkovitosti, što je široko prihvaćeno u industriji.Ispitana fasada pokazuje da kada je opasnost od eksplozije između 41,4 kPa (6 psi) i 69 kPa (10 psi), izvedba na razini opasnosti je značajno drugačija.
Međutim, važno je da se razlika u klasifikaciji opasnosti ne može pripisati kvaru ljepila kao što je naznačeno načinom kohezivnog kvara fragmenata ljepila i stakla između pragova opasnosti.Prema opažanjima, veličina stakla je prikladno prilagođena kako bi se smanjio otklon kako bi se spriječila lomljivost zbog povećanog odziva na smicanje na granici savijanja i pričvršćivanja, što se čini ključnim čimbenikom u izvedbi.
Budući dizajni mogli bi smanjiti razinu opasnosti pod većim opterećenjima povećanjem debljine stakla, fiksiranjem položaja točke u odnosu na rub i povećanjem kontaktnog promjera ljepila.
[1] ASTM F2912-17 standardna specifikacija staklenih vlakana, staklo i stakleni sustavi podložni opterećenjima na velikim visinama, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017., https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ i Peterson, CO, Jr., "Staklo za brtvljenje konstrukcija, tehnologija brtvila za staklene sustave", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977., str.67- 99 stranica.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz i Gladstone, M., "Seizmička izvedba strukturalnog silikatnog stakla", Tehnologija brtvljenja zgrada, brtvila, stakla i vodootpornosti, svezak 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, urednik, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996., str. 46-59.[4] Carbary, LD, “Pregled trajnosti i performansi prozorskih sustava od silikonskog strukturalnog stakla”, Dan performansi stakla, Tampere Finska, lipanj 2007., Zbornik radova s ​​konferencije, stranice 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD i Takish, MS, "Performanse silikonskih strukturalnih ljepila", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Sveučilište u Parizu, Američko društvo za ispitivanje i materijale, Philadelphia, 1989 Years, str. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. i Carbary L. D, „Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminarna procjena mehaničkog svojstva i trajnost čelika”, Četvrti međunarodni simpozij o trajnosti “Građevinska brtvila i ljepila”, ASTM International Magazine, objavljeno online, kolovoz 2011., svezak 8, broj 10 (11. studeni 2011. mjesec), JAI 104084, dostupno na sljedećoj web stranici : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Prozirno strukturno silikonsko ljepilo, Glass Performance Day, Tampere, Finska, lipanj 2011., Zbornik radova sa sastanka, stranice 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 i Sigurd Sitte “Procjena brtvila od silikonske gume u dizajnu neprobojnih prozora i zavjesa pri visokim brzinama pomicanja”, ASTM International Magazine, izdanje 1. 6. Rad br. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standardna ispitna metoda za određivanje performansi vlačne adhezije strukturnih brtvila, 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, lipanj 2103., zapisnik sa sastanka, str. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standardna metoda ispitivanja za staklo i staklene sustave izložene velikim opterećenjima vjetrom , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017., https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad i Braden T.Lusk."Nova metoda za određivanje odgovora protueksplozivnih staklenih sustava na eksplozivna opterećenja."Metrički 45.6 (2012): 1471-1479.[14] “Dobrovoljne smjernice za smanjenje opasnosti od eksplozije okomitih prozorskih sustava” AAMA 510-14.