Sistem kaca yang dipasang pada titik tertentu yang memenuhi persyaratan arsitektur ini sangat populer di pintu masuk bawah tanah atau area publik. Kemajuan teknologi terkini telah memungkinkan penggunaan perekat berkekuatan sangat tinggi untuk menempelkan batu apung besar ini ke aksesori tanpa perlu mengebor lubang di kaca.
Lokasi tanah yang umum meningkatkan kemungkinan bahwa sistem harus bertindak sebagai lapisan pelindung bagi penghuni bangunan, dan persyaratan ini melebihi atau melampaui persyaratan beban angin yang umum. Beberapa pengujian telah dilakukan pada sistem pemasangan titik untuk pengeboran, tetapi tidak pada metode pengikatan.
Tujuan dari artikel ini adalah untuk merekam uji simulasi menggunakan tabung kejut dengan muatan peledak untuk mensimulasikan ledakan guna mensimulasikan dampak beban peledak pada komponen transparan yang terikat. Variabel-variabel ini mencakup beban ledakan yang ditetapkan oleh ASTM F2912 [1], yang dilakukan pada pelat tipis dengan sandwich ionomer SGP. Penelitian ini adalah pertama kalinya yang dapat mengukur kinerja peledakan potensial untuk pengujian skala besar dan desain arsitektur. Pasang empat fitting TSSA dengan diameter 60 mm (2,36 inci) ke pelat kaca berukuran 1524 x 1524 mm (60 inci x 60 inci).
Keempat komponen yang diberi beban hingga 48,3 kPa (7 psi) atau lebih rendah tidak merusak atau memengaruhi TSSA dan kaca. Lima komponen diberi beban di bawah tekanan di atas 62 kPa (9 psi), dan empat dari lima komponen menunjukkan pecahnya kaca, yang menyebabkan kaca bergeser dari bukaan. Dalam semua kasus, TSSA tetap menempel pada fitting logam, dan tidak ditemukan malfungsi, adhesi, atau ikatan. Pengujian telah menunjukkan bahwa, sesuai dengan persyaratan AAMA 510-14, desain TSSA yang diuji dapat memberikan sistem keselamatan yang efektif di bawah beban 48,3 kPa (7 psi) atau lebih rendah. Data yang dihasilkan di sini dapat digunakan untuk merekayasa sistem TSSA agar memenuhi beban yang ditentukan.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) adalah pakar aplikasi canggih silikon berkinerja tinggi Dow Corning. Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) adalah ilmuwan industri konstruksi berkinerja tinggi Dow Corning yang merupakan peneliti silikon Dow Corning dan ASTM.
Pemasangan silikon struktural pada panel kaca telah digunakan selama hampir 50 tahun untuk meningkatkan estetika dan kinerja bangunan modern [2] [3] [4] [5]. Metode pemasangan ini dapat menghasilkan dinding eksterior yang halus dan berkesinambungan dengan transparansi yang tinggi. Keinginan untuk meningkatkan transparansi dalam arsitektur menyebabkan pengembangan dan penggunaan dinding kasa kabel dan dinding eksterior yang ditopang baut. Bangunan penting yang menantang secara arsitektur akan mencakup teknologi modern saat ini dan harus mematuhi kode dan standar bangunan dan keselamatan setempat.
Perekat silikon struktural transparan (TSSA) telah dipelajari, dan metode untuk mendukung kaca dengan bagian pemasangan baut alih-alih mengebor lubang telah diusulkan [6] [7]. Teknologi lem transparan dengan kekuatan, daya rekat, dan daya tahan memiliki serangkaian sifat fisik yang memungkinkan perancang dinding gorden untuk merancang sistem sambungan dengan cara yang unik dan baru.
Aksesori berbentuk bulat, persegi panjang, dan segitiga yang memenuhi estetika dan kinerja struktural mudah dirancang. TSSA diawetkan bersama dengan kaca laminasi yang diproses dalam autoklaf. Setelah material dikeluarkan dari siklus autoklaf, uji verifikasi 100% dapat diselesaikan. Keunggulan jaminan kualitas ini unik bagi TSSA karena dapat memberikan umpan balik langsung pada integritas struktural rakitan.
Ketahanan terhadap benturan [8] dan efek penyerapan guncangan dari bahan silikon struktural konvensional telah dipelajari [9]. Wolf dkk. menyediakan data yang dihasilkan oleh Universitas Stuttgart. Data ini menunjukkan bahwa, dibandingkan dengan laju regangan kuasi-statis yang ditentukan dalam ASTM C1135, kekuatan tarik bahan silikon struktural berada pada laju regangan akhir 5m/s (197in/s). Kekuatan dan perpanjangan meningkat. Menunjukkan hubungan antara regangan dan sifat fisik.
Karena TSSA merupakan material yang sangat elastis dengan modulus dan kekuatan yang lebih tinggi daripada silikon struktural, diharapkan akan memiliki kinerja umum yang sama. Meskipun uji laboratorium dengan laju regangan tinggi belum dilakukan, dapat diharapkan bahwa laju regangan tinggi dalam ledakan tidak akan memengaruhi kekuatan.
Kaca yang dibaut telah diuji, memenuhi standar mitigasi ledakan [11], dan dipamerkan di Glass Performance Day 2013. Hasil visual dengan jelas menunjukkan keuntungan dari pemasangan kaca secara mekanis setelah kaca pecah. Untuk sistem dengan perekat murni, ini akan menjadi tantangan.
Rangkanya terbuat dari baja saluran standar Amerika dengan dimensi kedalaman 151 mm x lebar 48,8 mm x tebal web 5,08 mm (6” x 1,92” x 0,20”), yang biasanya disebut slot C 6” x 8,2#. Saluran C dilas bersama-sama di sudut-sudutnya, dan bagian segitiga setebal 9 mm (0,375 inci) dilas di sudut-sudutnya, yang dipasang mundur dari permukaan rangka. Sebuah lubang berukuran 18 mm (0,71”) dibor di pelat tersebut sehingga baut dengan diameter 14 mm (0,55”) dapat dengan mudah dimasukkan ke dalamnya.
Sambungan logam TSSA dengan diameter 60 mm (2,36 inci) berjarak 50 mm (2 inci) dari setiap sudut. Pasang empat sambungan pada setiap bagian kaca agar semuanya simetris. Fitur unik TSSA adalah dapat ditempatkan dekat dengan tepi kaca. Aksesori pengeboran untuk pemasangan mekanis pada kaca memiliki dimensi khusus mulai dari tepi, yang harus dimasukkan ke dalam desain dan harus dibor sebelum ditempa.
Ukuran yang mendekati tepi meningkatkan transparansi sistem yang telah selesai, dan pada saat yang sama mengurangi daya rekat sambungan bintang karena torsi yang lebih rendah pada sambungan bintang yang umum. Kaca yang dipilih untuk proyek ini adalah dua lapisan transparan tempered 6mm (1/4″) berukuran 1524mm x 1524mm (5′x 5′) yang dilaminasi dengan film perantara ionomer Sentry Glass Plus (SGP) berukuran 1,52mm (0,060) “).
Cakram TSSA setebal 1 mm (0,040 inci) diaplikasikan pada fitting baja tahan karat berdiameter 60 mm (2,36 inci). Primer dirancang untuk meningkatkan daya tahan adhesi pada baja tahan karat dan merupakan campuran silana dan titanat dalam pelarut. Cakram logam ditekan ke kaca dengan gaya terukur sebesar 0,7 MPa (100 psi) selama satu menit untuk memberikan pembasahan dan kontak. Tempatkan komponen dalam autoklaf yang mencapai 11,9 Bar (175 psi) dan 133 C° (272°F) sehingga TSSA dapat mencapai waktu perendaman 30 menit yang diperlukan untuk pengerasan dan pengikatan dalam autoklaf.
Setelah autoklaf selesai dan dingin, periksa setiap sambungan TSSA lalu kencangkan hingga 55 Nm (40,6 kaki pon) untuk menunjukkan beban standar 1,3 MPa (190 psi). Aksesori untuk TSSA disediakan oleh Sadev dan diidentifikasi sebagai aksesori TSSA R1006.
Pasang badan utama aksesori ke cakram pengeras pada kaca dan turunkan ke rangka baja. Sesuaikan dan kencangkan mur pada baut sehingga kaca luar sejajar dengan bagian luar rangka baja. Sambungan berukuran 13mm x 13mm (1/2″ x½”) yang mengelilingi perimeter kaca disegel dengan struktur silikon dua bagian sehingga uji beban tekanan dapat dimulai keesokan harinya.
Pengujian dilakukan menggunakan tabung kejut di Laboratorium Penelitian Bahan Peledak di Universitas Kentucky. Tabung penyerap kejut terdiri dari rangka baja bertulang, yang dapat memasang unit hingga 3,7mx 3,7m di permukaan.
Tabung dampak digerakkan dengan menempatkan bahan peledak di sepanjang tabung ledakan untuk mensimulasikan fase positif dan negatif dari peristiwa ledakan [12] [13]. Letakkan seluruh rakitan rangka kaca dan baja ke dalam tabung penyerap guncangan untuk pengujian, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Empat sensor tekanan dipasang di dalam tabung kejut, sehingga tekanan dan denyut nadi dapat diukur secara akurat. Dua kamera video digital dan satu kamera SLR digital digunakan untuk merekam pengujian.
Kamera kecepatan tinggi MREL Ranger HR yang terletak di dekat jendela di luar tabung kejut merekam pengujian pada 500 bingkai per detik. Pasang rekaman laser defleksi 20 kHz di dekat jendela untuk mengukur defleksi di bagian tengah jendela.
Keempat komponen rangka diuji total sembilan kali. Jika kaca tidak keluar dari lubang, uji ulang komponen di bawah tekanan dan benturan yang lebih tinggi. Dalam setiap kasus, tekanan target dan impuls serta data deformasi kaca dicatat. Kemudian, setiap pengujian juga dinilai menurut AAMA 510-14 [Pedoman Sukarela Sistem Festestration untuk Mitigasi Bahaya Ledakan].
Seperti dijelaskan di atas, empat rakitan rangka diuji hingga kaca terlepas dari lubang lubang ledakan. Sasaran pengujian pertama adalah mencapai 69 kPa pada denyut 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec). Di bawah beban yang diberikan, kaca jendela pecah dan terlepas dari rangka. Sambungan titik Sadev membuat TSSA melekat pada kaca temper yang pecah. Ketika kaca temper pecah, kaca meninggalkan lubang setelah defleksi sekitar 100 mm (4 inci).
Dalam kondisi beban kontinu yang meningkat, rangka 2 diuji sebanyak 3 kali. Hasil menunjukkan bahwa kegagalan tidak terjadi hingga tekanan mencapai 69 kPa (10 psi). Tekanan terukur sebesar 44,3 kPa (6,42 psi) dan 45,4 kPa (6,59 psi) tidak akan memengaruhi integritas komponen. Dalam tekanan terukur sebesar 62 kPa (9 psi), defleksi kaca menyebabkan pecah, meninggalkan jendela kaca di bukaan. Semua aksesori TSSA dipasang dengan kaca temper yang pecah, sama seperti pada Gambar 7.
Dalam kondisi peningkatan beban terus-menerus, rangka 3 diuji dua kali. Hasil menunjukkan bahwa kegagalan tidak terjadi hingga tekanan mencapai target 69 kPa (10 psi). Tekanan terukur sebesar 48,4 kPa (7,03) psi tidak akan memengaruhi integritas komponen. Pengumpulan data gagal untuk memungkinkan terjadinya defleksi, tetapi pengamatan visual dari video menunjukkan bahwa defleksi rangka 2 uji 3 dan rangka 4 uji 7 serupa. Di bawah tekanan pengukuran 64 kPa (9,28 psi), defleksi kaca yang diukur pada 190,5 mm (7,5″) mengakibatkan pecah, meninggalkan jendela kaca di bukaan. Semua aksesori TSSA dipasang dengan kaca temper yang pecah, sama seperti Gambar 7.
Dengan peningkatan beban berkelanjutan, rangka 4 diuji 3 kali. Hasil menunjukkan bahwa kegagalan tidak terjadi hingga tekanan mencapai target 10 psi untuk kedua kalinya. Tekanan terukur sebesar 46,8 kPa (6,79) dan 64,9 kPa (9,42 psi) tidak akan memengaruhi integritas komponen. Pada pengujian #8, kaca diukur menekuk 100 mm (4 inci). Diperkirakan beban ini akan menyebabkan kaca pecah, tetapi titik data lainnya dapat diperoleh.
Pada pengujian #9, tekanan terukur sebesar 65,9 kPa (9,56 psi) membelokkan kaca hingga 190,5 mm (7,5″) dan menyebabkan kaca pecah, meninggalkan jendela kaca di bukaan. Semua aksesori TSSA dipasang dengan kaca tempered pecah yang sama seperti pada Gambar 7. Dalam semua kasus, aksesori dapat dengan mudah dilepaskan dari rangka baja tanpa kerusakan yang terlihat.
TSSA untuk setiap pengujian tetap tidak berubah. Setelah pengujian, saat kaca tetap utuh, tidak ada perubahan visual pada TSSA. Video kecepatan tinggi menunjukkan kaca pecah di titik tengah bentangan dan kemudian meninggalkan bukaan.
Dari perbandingan antara kaca yang mengalami kegagalan dan tidak mengalami kegagalan pada Gambar 8 dan Gambar 9, menarik untuk dicatat bahwa mode fraktur kaca terjadi jauh dari titik penempelan, yang mengindikasikan bahwa bagian kaca yang tidak terikat telah mencapai titik tekuk, yang dengan cepat mendekati titik luluh getas kaca relatif terhadap bagian yang tetap terikat.
Hal ini menunjukkan bahwa selama pengujian, pelat yang pecah di bagian ini cenderung bergerak karena gaya geser. Dengan menggabungkan prinsip ini dan pengamatan bahwa mode kegagalan tampaknya adalah kerapuhan ketebalan kaca pada antarmuka perekat, saat beban yang ditentukan meningkat, kinerja harus ditingkatkan dengan meningkatkan ketebalan kaca atau mengendalikan defleksi dengan cara lain.
Uji 8 dari Rangka 4 merupakan kejutan yang menyenangkan di fasilitas pengujian. Meskipun kaca tidak rusak sehingga rangka dapat diuji lagi, TSSA dan strip penyegel di sekitarnya masih dapat menahan beban besar ini. Sistem TSSA menggunakan empat sambungan 60 mm untuk menopang kaca. Beban angin desain adalah beban hidup dan permanen, keduanya pada 2,5 kPa (50 psf). Ini adalah desain sedang, dengan transparansi arsitektur yang ideal, menunjukkan beban yang sangat tinggi, dan TSSA tetap utuh.
Studi ini dilakukan untuk menentukan apakah daya rekat perekat sistem kaca memiliki beberapa bahaya atau cacat bawaan dalam hal persyaratan tingkat rendah untuk kinerja sandblasting. Jelas, sistem aksesori TSSA 60 mm sederhana dipasang di dekat tepi kaca dan memiliki kinerja hingga kaca pecah. Ketika kaca dirancang untuk menahan pecah, TSSA merupakan metode penyambungan yang layak yang dapat memberikan tingkat perlindungan tertentu sambil mempertahankan persyaratan bangunan untuk transparansi dan keterbukaan.
Menurut standar ASTM F2912-17, komponen jendela yang diuji mencapai tingkat bahaya H1 pada tingkat standar C1. Aksesori Sadev R1006 yang digunakan dalam penelitian ini tidak terpengaruh.
Kaca temper yang digunakan dalam penelitian ini merupakan "mata rantai lemah" dalam sistem. Setelah kaca pecah, TSSA dan strip penyegel di sekitarnya tidak dapat menahan sejumlah besar kaca, karena sejumlah kecil pecahan kaca masih menempel pada bahan silikon.
Dari sudut pandang desain dan kinerja, sistem perekat TSSA telah terbukti memberikan tingkat perlindungan yang tinggi pada komponen fasad kelas peledak pada tingkat awal indikator kinerja peledakan, yang telah diterima secara luas oleh industri. Fasad yang diuji menunjukkan bahwa ketika bahaya ledakan berada di antara 41,4 kPa (6 psi) dan 69 kPa (10 psi), kinerja pada tingkat bahaya tersebut berbeda secara signifikan.
Namun, penting untuk diingat bahwa perbedaan dalam klasifikasi bahaya tidak disebabkan oleh kegagalan perekat seperti yang ditunjukkan oleh mode kegagalan kohesif dari perekat dan pecahan kaca antara ambang batas bahaya. Menurut pengamatan, ukuran kaca disesuaikan dengan tepat untuk meminimalkan defleksi guna mencegah kerapuhan akibat peningkatan respons geser pada antarmuka pembengkokan dan pemasangan, yang tampaknya menjadi faktor utama dalam kinerja.
Desain masa depan mungkin dapat mengurangi tingkat bahaya pada beban yang lebih tinggi dengan meningkatkan ketebalan kaca, memperbaiki posisi titik relatif terhadap tepi, dan meningkatkan diameter kontak perekat.
[1] Spesifikasi Serat Kaca Standar ASTM F2912-17, Kaca dan Sistem Kaca yang Menghadapi Beban Ketinggian Tinggi, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ dan Peterson, CO, Jr., “Kaca Sealant Struktural, Teknologi Sealant untuk Sistem Kaca”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, hlm. 67-99 halaman. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, dan Gladstone, M., “Kinerja Seismik Kaca Silika Struktural”, Penyegelan Bangunan, Sealant, Kaca dan Teknologi Kedap Air, Volume 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, hlm. [4] Carbary, LD, “Tinjauan Daya Tahan dan Kinerja Sistem Jendela Kaca Struktural Silikon”, Glass Performance Day, Tampere Finlandia, Juni 2007, Prosiding Konferensi, halaman 190-193. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, dan Takish, MS, “Kinerja Perekat Struktural Silikon”, Ilmu dan Teknologi Sistem Kaca, ASTM STP1054, CJ Universitas Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Tahun 1989, hlm. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. dan Carbary L. D, “Perekat Silikon Struktural Transparan untuk Pemasangan Kaca (TSSA) Penilaian awal sifat mekanis dan daya tahan baja”, Simposium Daya Tahan Internasional Keempat “Sealant dan Perekat Konstruksi”, Majalah Internasional ASTM, diterbitkan daring, Agustus 2011, Volume 8, Edisi 10 (Bulan 11 November 2011), JAI 104084, tersedia dari situs web berikut: [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Perekat silikon struktur transparan, Hari Kinerja Kaca, Tampere, Finlandia, Juni 2011, Prosiding pertemuan, halaman 650-653. Bahasa Indonesia: [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “Kaca Silika Struktural Generasi Baru” Jurnal Desain dan Rekayasa Fasad 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf, dan Sigurd Sitte “Penilaian Sealant Karet Silikon dalam Desain Jendela Antipeluru dan Dinding Tirai pada Kecepatan Bergerak Tinggi”, Majalah ASTM International, Edisi 1. 6. Makalah No. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Metode Uji Standar untuk Menentukan Kinerja Adhesi Tarik Sealant Struktural, 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, notulen rapat, hlm. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Metode uji standar untuk kaca dan sistem kaca yang mengalami beban angin tinggi, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad dan Braden T. Lusk. “Metode baru untuk menentukan respons sistem kaca antiledakan terhadap beban ledakan.” Metrik 45.6 (2012): 1471-1479. [14] “Pedoman Sukarela untuk Mitigasi Bahaya Ledakan Sistem Jendela Vertikal” AAMA 510-14.