Az ennek az építészeti követelménynek megfelelő pontrögzített üvegrendszerek különösen népszerűek a földi bejáratoknál vagy a közterületeken.A legújabb technológiai fejlesztések lehetővé tették az ultra-nagy szilárdságú ragasztók használatát, amelyekkel ezeket a nagy horzsakőket a tartozékokhoz rögzítik anélkül, hogy lyukakat kellett volna fúrni az üvegbe.
A tipikus talajhelyzet növeli annak valószínűségét, hogy a rendszernek védőrétegként kell működnie az épületben tartózkodók számára, és ez a követelmény meghaladja vagy meghaladja a tipikus szélterhelési követelményeket.Néhány tesztet végeztek a fúrás pontrögzítő rendszerén, de nem a ragasztási módszerrel.
Ennek a cikknek az a célja, hogy rögzítsen egy szimulációs tesztet robbanótöltetekkel ellátott lökéscső segítségével, hogy szimuláljon egy robbanást, és szimulálja a robbanóterhelésnek a ragasztott átlátszó alkatrészre gyakorolt ​​hatását.Ezek a változók magukban foglalják az ASTM F2912 [1] által meghatározott robbanási terhelést, amelyet vékony lemezen SGP ionomer szendvics segítségével hajtanak végre.Ez a kutatás az első alkalom, hogy számszerűsíteni tudja a potenciális robbanásszerű teljesítményt a nagyszabású tesztelés és az építészeti tervezés során.Rögzítsen négy 60 mm (2,36 hüvelyk) átmérőjű TSSA-szerelvényt egy 1524 x 1524 mm (60 hüvelyk x 60 hüvelyk) méretű üveglapra.
A 48,3 kPa (7 psi) vagy alacsonyabb nyomású négy alkatrész nem károsította vagy befolyásolta a TSSA-t és az üveget.Öt alkatrészt 62 kPa (9 psi) feletti nyomás alatt töltöttek be, és az öt komponens közül négynél az üveg eltört, ami miatt az üveg elmozdult a nyílástól.A TSSA minden esetben a fémszerelvényeken maradt, és nem találtak meghibásodást, tapadást vagy ragasztást.A tesztelés kimutatta, hogy az AAMA 510-14 követelményeinek megfelelően a tesztelt TSSA-konstrukció hatékony biztonsági rendszert tud biztosítani 48,3 kPa (7 psi) vagy annál kisebb terhelés mellett.Az itt generált adatok felhasználhatók a TSSA rendszer megtervezésére, hogy megfeleljen a megadott terhelésnek.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) a Dow Corning nagy teljesítményű szilikonjainak haladó alkalmazási szakértője.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) a Dow Corning nagy teljesítményű építőipari tudósa, a Dow Corning szilikon és ASTM kutatója.
Az üvegtáblák szerkezeti szilikon rögzítését közel 50 éve használják a modern épületek esztétikájának és teljesítményének javítására [2] [3] [4] [5].A rögzítési módszerrel a sima, folytonos külső fal nagy átlátszósággal készülhet.Az építészet fokozott átláthatósága iránti vágy a kábelhálós falak és csavarokkal alátámasztott külső falak kifejlesztéséhez és használatához vezetett.Az építészetileg kihívást jelentő mérföldkőnek számító épületek tartalmazzák a mai modern technológiát, és meg kell felelniük a helyi építési és biztonsági előírásoknak és szabványoknak.
Az átlátszó szerkezeti szilikon ragasztót (TSSA) tanulmányozták, és javasoltak egy módszert az üveg rögzítésére csavaros rögzítő részekkel a lyukak fúrása helyett [6] [7].A szilárd, tapadó és tartós átlátszó ragasztótechnológia számos olyan fizikai tulajdonsággal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a függönyfal tervezők számára, hogy egyedi és újszerű módon tervezzék meg a csatlakozási rendszert.
Könnyen megtervezhetők a kerek, téglalap és háromszög alakú tartozékok, amelyek megfelelnek az esztétikának és a szerkezeti teljesítménynek.A TSSA-t a laminált üveggel együtt egy autoklávban dolgozzák fel.Az anyagnak az autokláv ciklusból való eltávolítása után a 100%-os ellenőrzési teszt befejezhető.Ez a minőségbiztosítási előny egyedülálló a TSSA számára, mert azonnali visszajelzést tud adni az összeállítás szerkezeti integritására vonatkozóan.
A hagyományos szerkezeti szilikon anyagok ütésállóságát [8] és ütéselnyelő hatását tanulmányozták [9].Wolf és mtsai.a Stuttgarti Egyetem által generált adatok.Ezek az adatok azt mutatják, hogy az ASTM C1135 szabványban meghatározott kvázistatikus alakváltozási sebességgel összehasonlítva a szerkezeti szilikon anyag szakítószilárdsága 5 m/s (197 in/s) végső nyúlási sebesség mellett van.Növekszik a szilárdság és a nyúlás.Az alakváltozás és a fizikai tulajdonságok közötti kapcsolatot jelzi.
Mivel a TSSA egy rendkívül rugalmas anyag, nagyobb modulussal és szilárdsággal, mint a szerkezeti szilikon, várhatóan ugyanazt az általános teljesítményt fogja követni.Bár nagy nyúlási sebességű laboratóriumi vizsgálatokat nem végeztek, várható, hogy a robbanás során tapasztalható nagy nyúlási sebesség nem befolyásolja a szilárdságot.
A csavarozott üveget tesztelték, megfelel a robbanásmérséklési szabványoknak [11], és a 2013-as Glass Performance Day kiállításon is bemutatták.A vizuális eredmények egyértelműen mutatják az üveg mechanikai rögzítésének előnyeit az üveg törése után.A tisztán ragasztós rögzítéssel rendelkező rendszerek esetében ez kihívást jelent.
A keret amerikai szabványú acélcsatornából készül, méretei: 151 mm mélység x 48,8 mm szélesség x 5,08 mm szalagvastagság (6” x 1,92” x 0,20”), amelyet általában C 6” x 8,2# nyílásnak neveznek.A C csatornák a sarkoknál össze vannak hegesztve, a sarkoknál pedig egy 9 mm (0,375 hüvelyk) vastagságú háromszög alakú szakasz van hegesztve, a keret felületétől visszafelé.A lemezbe egy 18 mm-es (0,71 hüvelykes) lyukat fúrtak, hogy egy 14 mm (0,55 hüvelyk) átmérőjű csavart könnyen be lehessen helyezni.
A 60 mm (2,36 hüvelyk) átmérőjű TSSA fém szerelvények 50 mm-re (2 hüvelyk) vannak az egyes sarkoktól.Helyezzen négy szerelvényt minden üvegdarabra, hogy minden szimmetrikus legyen.A TSSA egyedülálló tulajdonsága, hogy az üveg széléhez közel helyezhető el.Az üvegbe mechanikus rögzítéshez használt fúrótartozékok a peremtől kezdve meghatározott méretekkel rendelkeznek, amelyeket be kell építeni a konstrukcióba és meg kell fúrni az edzés előtt.
A szélhez közeli méret javítja a kész rendszer átlátszóságát, és egyben csökkenti a csillagkötés tapadását a tipikus csillagkötésen jelentkező kisebb nyomaték miatt.A projekthez kiválasztott üveg két 6 mm-es (1/4 hüvelykes) edzett átlátszó, 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) rétegből áll, amelyek Sentry Glass Plus (SGP) ionomer közbenső fóliával vannak laminálva, 1,52 mm (0,060”).
Egy 1 mm (0,040 hüvelyk) vastag TSSA tárcsát egy 60 mm (2,36 hüvelyk) átmérőjű alapozott rozsdamentes acél szerelvényre helyeznek.Az alapozót úgy tervezték, hogy javítsa a rozsdamentes acél tapadásának tartósságát, és szilán és titanát oldószeres keveréke.A fémkorongot 0,7 MPa (100 psi) mért erővel egy percig az üveghez nyomják, hogy nedvesedést és érintkezést biztosítsanak.Helyezze az alkatrészeket egy autoklávba, amely eléri a 11,9 Bar (175 psi) és a 133 C° (272 °F) hőmérsékletet, hogy a TSSA elérje az autoklávban történő kikeményítéshez és ragasztáshoz szükséges 30 perces áztatási időt.
Miután az autokláv elkészült és lehűlt, ellenőrizze az egyes TSSA szerelvényeket, majd húzza meg 55 Nm (40,6 lábfont) nyomatékkal, hogy 1,3 MPa (190 psi) szabványos terhelést mutasson.A TSSA-tartozékokat a Sadev biztosítja, és R1006 TSSA-tartozékként azonosítják.
Szerelje össze a tartozék fő testét az üvegen lévő keményítőtárcsára, és engedje le az acélkeretbe.Állítsa be és rögzítse az anyákat a csavarokon úgy, hogy a külső üveg egy síkban legyen az acélkeret külső felületével.Az üveg kerületét körülvevő 13 mm x 13 mm-es (1/2″ x½”) hézag kétrészes szilikon szerkezettel van lezárva, így a nyomásterhelési teszt másnap megkezdődhet.
A tesztet lökéscső segítségével végezték a Kentucky Egyetem Robbanóanyag Kutatólaboratóriumában.A lengéscsillapító cső megerősített acél testből áll, amely akár 3,7mx3,7m-es egységeket is felszerelhet az arcra.
Az ütközőcsövet úgy hajtják meg, hogy robbanóanyagokat helyeznek el a robbanócső hosszában, hogy szimulálják a robbanási esemény pozitív és negatív fázisait [12] [13].Tegye a teljes üveg- és acélkeret-szerelvényt a lengéscsillapító csőbe a teszteléshez, ahogy az a 4. ábrán látható.
A lökéscső belsejében négy nyomásérzékelő található, így a nyomás és az impulzus pontosan mérhető.A teszt rögzítéséhez két digitális videokamerát és egy digitális tükörreflexes fényképezőgépet használtak.
Az MREL Ranger HR nagy sebességű kamera, amely az ablak közelében, a lökéscső mellett található, 500 képkocka/másodperc sebességgel rögzítette a tesztet.Állítson be egy 20 kHz-es eltérítési lézerrekordot az ablak közelében, hogy megmérje az eltérítést az ablak közepén.
A négy keretösszetevőt összesen kilenc alkalommal tesztelték.Ha az üveg nem hagyja el a nyílást, tesztelje újra az alkatrészt nagyobb nyomás és ütés hatására.Minden esetben rögzítésre kerülnek a célnyomás és az impulzus és az üveg deformáció adatai.Ezután minden tesztet az AAMA 510-14 [Festestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation] szerint minősítenek.
A fent leírtak szerint négy keretszerelvényt teszteltek, amíg az üveget eltávolították a robbantónyílás nyílásából.Az első teszt célja a 69 kPa elérése 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec) impulzus mellett.Az alkalmazott terhelés hatására az üvegablak betört és kiszabadult a keretből.A Sadev pontszerelvényeknek köszönhetően a TSSA tapad a törött edzett üveghez.Amikor az edzett üveg összetört, az üveg körülbelül 100 mm-es (4 hüvelyk) elhajlás után elhagyta a nyílást.
Növekvő folyamatos terhelés mellett a 2. keretet háromszor teszteltük.Az eredmények azt mutatták, hogy a hiba csak akkor következett be, amíg a nyomás el nem érte a 69 kPa-t (10 psi).A mért 44,3 kPa (6,42 psi) és 45,4 kPa (6,59 psi) nyomás nem befolyásolja az alkatrész integritását.A mért 62 kPa (9 psi) nyomás alatt az üveg elhajlása törést okozott, így az üvegablak a nyílásban maradt.Minden TSSA tartozék törött edzett üveggel van rögzítve, ugyanúgy, mint a 7. ábrán.
Növekvő folyamatos terhelés mellett a 3 keretet kétszer teszteltük.Az eredmények azt mutatták, hogy a hiba csak akkor következett be, amíg a nyomás el nem érte a 69 kPa (10 psi) célértéket.A mért 48,4 kPa (7,03 psi) nyomás nem befolyásolja az alkatrész integritását.Az adatgyűjtés nem tette lehetővé az elhajlást, de a videó vizuális megfigyelése azt mutatta, hogy a 2. képkocka 3. tesztjének és a 4. képkocka 7. tesztjének elhajlása hasonló volt.A 64 kPa (9,28 psi) mérési nyomás alatt az üveg 190,5 mm-nél (7,5 hüvelyk) mért kihajlása töréshez vezetett, így az üvegablak a nyílásban maradt.Minden TSSA tartozék törött edzett üveggel van rögzítve, ugyanúgy, mint a 7. ábrán.
Növekvő folyamatos terhelés mellett a 4 keretet háromszor teszteltük.Az eredmények azt mutatták, hogy a hiba csak akkor következett be, amíg a nyomás másodszor is el nem érte a cél 10 psi értéket.A mért 46,8 kPa (6,79) és 64,9 kPa (9,42 psi) nyomás nem befolyásolja az alkatrész integritását.A 8. tesztben az üveg 100 mm-re (4 hüvelyk) meghajlott.Ez a terhelés várhatóan az üveg eltörését okozza, de más adatpontok is elérhetők.
A 9. számú tesztben a mért 65,9 kPa (9,56 psi) nyomás 190,5 mm-rel (7,5 hüvelyk) eltérítette az üveget és eltörte, így az üvegablak a nyílásban maradt.Minden TSSA tartozék ugyanazzal a törött edzett üveggel van rögzítve, mint a 7. ábrán. A tartozékok minden esetben könnyen eltávolíthatók az acélkeretről, nyilvánvaló sérülés nélkül.
A TSSA az egyes teszteknél változatlan marad.A teszt után, amikor az üveg sértetlen marad, a TSSA-ban nincs vizuális változás.A nagy sebességű videó azt mutatja, hogy az üveg a fesztáv felezőpontjában betörik, majd elhagyja a nyílást.
A 8. és 9. ábrán látható üvegtörés és tönkremenetel összehasonlításából érdekes, hogy az üvegtörés mód a rögzítési ponttól távol történik, ami azt jelzi, hogy az üveg nem ragasztott része elérte a hajlítási pontot, ami rohamosan közeledik Az üveg rideg folyáshatára a ragasztva maradó részhez viszonyítva.
Ez azt jelzi, hogy a vizsgálat során ezekben a részekben a törött lemezek nyíróerő hatására valószínűleg elmozdulnak.Ezt az elvet és azt a megfigyelést, hogy a meghibásodási mód az üvegvastagság ridegségének tűnik a ragasztófelületen, az előírt terhelés növekedésével az üvegvastagság növelésével vagy az elhajlás egyéb módon történő szabályozásával javítani kell a teljesítményt.
A 4. keret 8. tesztje kellemes meglepetés a tesztüzemben.Bár az üveg nem sérül meg, így a keretet újra lehet tesztelni, a TSSA és a környező tömítőcsíkok továbbra is fenntartják ezt a nagy terhelést.A TSSA rendszer négy 60 mm-es rögzítést használ az üveg alátámasztására.A tervezési szélterhelések élő és állandó terhelések, mindkettő 2,5 kPa (50 psf).Ez egy mérsékelt kialakítás, ideális építészeti átlátszósággal, rendkívül nagy terhelést mutat, és a TSSA érintetlen marad.
Ezt a vizsgálatot annak megállapítására végezték el, hogy az üvegrendszer ragasztós tapadása tartalmaz-e valamilyen eredendő veszélyt vagy hiányosságot a homokfúvás teljesítményének alacsony szintű követelményei tekintetében.Nyilvánvaló, hogy egy egyszerű 60 mm-es TSSA tartozékrendszert szerelnek fel az üveg széléhez közel, és az üveg eltöréséig működik.Ha az üveget úgy tervezték, hogy ellenálljon a törésnek, a TSSA egy életképes csatlakozási módszer, amely bizonyos fokú védelmet biztosít, miközben fenntartja az épület átláthatóságra és nyitottságra vonatkozó követelményeit.
Az ASTM F2912-17 szabvány szerint a vizsgált ablakelemek a C1 szabvány szintjén elérik a H1 veszélyességi szintet.A vizsgálatban használt Sadev R1006 tartozékot ez nem érinti.
A tanulmányban használt edzett üveg a „gyenge láncszem” a rendszerben.Ha az üveg eltörik, a TSSA és a környező tömítőcsík nem tud nagy mennyiségű üveget visszatartani, mert kis mennyiségű üvegszilánk marad a szilikon anyagon.
Tervezési és teljesítményi szempontból a TSSA ragasztórendszer bizonyítottan magas szintű védelmet biztosít a robbanásveszélyes minőségű homlokzati alkatrészekben a robbanásveszélyes teljesítménymutatók kezdeti szintjén, amit az iparág széles körben elfogadott.A tesztelt homlokzat azt mutatja, hogy ha a robbanásveszély 41,4 kPa (6 psi) és 69 kPa (10 psi) között van, a veszélyszinten a teljesítmény jelentősen eltér.
Fontos azonban, hogy a veszélyességi besorolás különbsége ne a ragasztó tönkremenetelének tulajdonítható, amint azt a ragasztó és az üvegszilánkok kohéziós tönkremeneteli módja jelzi a veszélyességi küszöbök között.A megfigyelések szerint az üveg mérete megfelelően be van állítva, hogy minimalizálja az elhajlást, hogy megakadályozza a törékenységet a hajlítás és a rögzítés határfelületén megnövekedett nyírási reakció miatt, ami a teljesítmény kulcstényezőjének tűnik.
A jövőbeli tervek nagyobb terhelés esetén csökkenthetik a veszélyt az üveg vastagságának növelésével, a pont élhez viszonyított helyzetének rögzítésével és a ragasztó érintkezési átmérőjének növelésével.
[1] ASTM F2912-17 szabványos üvegszál-specifikáció, nagy magassági terhelésnek kitett üvegek és üvegrendszerek, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ és Peterson, CO, Jr., „Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p.67-99 oldal.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, and Gladstone, M., „Seismic Performance of Structural Silica Glass”, Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, 1. kötet. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, szerkesztő, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, 46-59.[4] Carbary, LD, „Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems”, Glass Performance Day, Tampere Finnország, 2007. június, Konferencia kiadványok, 190–193. oldal.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, és 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, 22-45. o. [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. és Carbary L. D, „Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) A mechanikus előzetes értékelése az acél tulajdonságai és tartóssága”, The Fourth International Durability Symposium „Construction Sealants and Hesives”, ASTM International Magazine, online közzététel, 2011. augusztus, 8. kötet, 10. szám (2011. november 11. hónap), JAI 104084, elérhető a következő webhelyről : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Átlátszó szerkezetű szilikon ragasztó, Glass Performance Day, Tampere, Finnország, 2011. június, Proceedings of the meeting, 650–653. oldal.[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 és Sigurd Sitte „A szilikon gumi tömítőanyagok értékelése golyóálló ablakok és függönyfalak tervezésében nagy mozgási sebességgel”, ASTM International Magazine, 1. szám. 6. Papír No. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Szabványos vizsgálati módszer a szerkezeti tömítőanyagok húzási tapadási teljesítményének meghatározására, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https://doi.org/10.1520/C1135-15, T. [11] Morgan , „Progress in Explosion-proof Bolt-Fixed Glass”, Glass Performance Day, 2103. június, ülés jegyzőkönyve, 181-182. o. [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Szabványos vizsgálati módszer nagy szélterhelésnek kitett üvegekhez és üvegrendszerekhez , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Esküvő, William Chad és Braden T.Lusk."Új módszer a robbanásgátló üvegrendszerek robbanásveszélyes terhelésekre adott válaszának meghatározására."Metrika 45,6 (2012): 1471-1479.[14] „Önkéntes iránymutatások a függőleges ablakrendszerek robbanásveszélyének csökkentésére”, AAMA 510-14.