I sistemi di vetro a fissaggio puntuale che soddisfano questo requisito architettonico sono particolarmente apprezzati negli ingressi da terra o nelle aree pubbliche.I recenti progressi tecnologici hanno consentito l'uso di adesivi ad altissima resistenza per fissare queste grandi pomici agli accessori senza la necessità di praticare fori nel vetro.
La tipica posizione al suolo aumenta la probabilità che il sistema debba fungere da strato protettivo per gli occupanti dell'edificio e questo requisito supera o eccede i requisiti tipici del carico del vento.Sono stati fatti alcuni test sul sistema di fissaggio puntuale per la foratura, ma non sul metodo di incollaggio.
Lo scopo di questo articolo è registrare un test di simulazione utilizzando un tubo d'urto con cariche esplosive per simulare un'esplosione per simulare l'impatto di un carico esplosivo su un componente trasparente incollato.Queste variabili includono il carico di esplosione definito da ASTM F2912 [1], che viene effettuato su una piastra sottile con un sandwich di ionomero SGP.Questa ricerca è la prima volta che riesce a quantificare le potenziali prestazioni esplosive per test su larga scala e progettazione architettonica.Collegare quattro raccordi TSSA con un diametro di 60 mm (2,36 pollici) a una lastra di vetro che misura 1524 x 1524 mm (60 pollici x 60 pollici).
I quattro componenti caricati a 48,3 kPa (7 psi) o meno non hanno danneggiato né influenzato il TSSA e il vetro.Cinque componenti sono stati caricati sotto una pressione superiore a 62 kPa (9 psi) e quattro dei cinque componenti hanno mostrato la rottura del vetro, causando lo spostamento del vetro dall'apertura.In tutti i casi, il TSSA è rimasto attaccato ai raccordi metallici e non è stato riscontrato alcun malfunzionamento, adesione o incollaggio.I test hanno dimostrato che, in conformità con i requisiti AAMA 510-14, il design TSSA testato può fornire un sistema di sicurezza efficace sotto un carico di 48,3 kPa (7 psi) o inferiore.I dati qui generati possono essere utilizzati per progettare il sistema TSSA in modo che soddisfi il carico specificato.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) è l'esperto di applicazioni avanzate dei siliconi ad alte prestazioni di Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) è uno scienziato del settore edile ad alte prestazioni della Dow Corning, ricercatore Dow Corning sul silicone e ASTM.
Il fissaggio strutturale in silicone dei pannelli di vetro è stato utilizzato da quasi 50 anni per migliorare l'estetica e le prestazioni degli edifici moderni [2] [3] [4] [5].Il metodo di fissaggio può rendere la parete esterna continua e liscia con elevata trasparenza.Il desiderio di una maggiore trasparenza in architettura ha portato allo sviluppo e all'utilizzo di pareti in rete di cavi e pareti esterne supportate da bulloni.Gli edifici storici dal punto di vista architettonico impegnativo includeranno la tecnologia moderna di oggi e dovranno essere conformi ai codici e agli standard edilizi e di sicurezza locali.
È stato studiato l'adesivo siliconico strutturale trasparente (TSSA) ed è stato proposto un metodo per supportare il vetro con parti di fissaggio con bulloni invece di praticare fori [6] [7].La tecnologia della colla trasparente con resistenza, adesione e durata ha una serie di proprietà fisiche che consentono ai progettisti di facciate continue di progettare il sistema di connessione in un modo unico e innovativo.
Gli accessori rotondi, rettangolari e triangolari che soddisfano estetica e prestazioni strutturali sono facili da progettare.Il TSSA viene polimerizzato insieme al vetro laminato che viene lavorato in un'autoclave.Dopo aver rimosso il materiale dal ciclo dell'autoclave è possibile completare il test di verifica al 100%.Questo vantaggio in termini di garanzia della qualità è esclusivo di TSSA perché può fornire un feedback immediato sull'integrità strutturale dell'assieme.
Sono stati studiati la resistenza agli urti [8] e l'effetto di assorbimento degli urti dei materiali siliconici strutturali convenzionali [9].Lupo et al.dati forniti generati dall'Università di Stoccarda.Questi dati mostrano che, rispetto alla velocità di deformazione quasi statica specificata nella norma ASTM C1135, la resistenza alla trazione del materiale siliconico strutturale è ad una velocità di deformazione ultima di 5 m/s (197 pollici/s).Aumentano la forza e l'allungamento.Indica la relazione tra deformazione e proprietà fisiche.
Poiché il TSSA è un materiale altamente elastico con modulo e resistenza più elevati rispetto al silicone strutturale, si prevede che abbia le stesse prestazioni generali.Sebbene non siano stati eseguiti test di laboratorio con velocità di deformazione elevate, si può prevedere che l'elevata velocità di deformazione nell'esplosione non influirà sulla resistenza.
Il vetro imbullonato è stato testato, soddisfa gli standard di mitigazione delle esplosioni [11] ed è stato esposto al Glass Performance Day 2013.I risultati visivi mostrano chiaramente i vantaggi del fissaggio meccanico del vetro dopo la rottura del vetro.Per i sistemi con attacco adesivo puro, questa sarà una sfida.
Il telaio è realizzato con canali in acciaio standard americano con dimensioni di 151 mm di profondità x 48,8 mm di larghezza x 5,08 mm di spessore del nastro (6” x 1,92” x 0,20”), solitamente chiamato slot C 6” x 8,2#.I canali a C sono saldati tra loro agli angoli, e una sezione triangolare spessa 9 mm (0,375 pollici) è saldata agli angoli, arretrata rispetto alla superficie del telaio.Nella piastra è stato praticato un foro da 18 mm (0,71″) in modo che un bullone con un diametro di 14 mm (0,55″) possa essere facilmente inserito al suo interno.
I raccordi metallici TSSA con un diametro di 60 mm (2,36 pollici) sono a 50 mm (2 pollici) da ciascun angolo.Applicare quattro raccordi su ciascun pezzo di vetro per rendere tutto simmetrico.La caratteristica unica di TSSA è che può essere posizionato vicino al bordo del vetro.Gli accessori di foratura per il fissaggio meccanico nel vetro hanno dimensioni specifiche a partire dal bordo, che deve essere incorporato nel disegno e deve essere forato prima della tempera.
La dimensione vicino al bordo migliora la trasparenza del sistema finito, e allo stesso tempo riduce l'adesione del giunto a stella a causa della minore coppia sul tipico giunto a stella.Il vetro selezionato per questo progetto è costituito da due strati trasparenti temperati da 6 mm (1/4″) da 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) laminati con pellicola intermedia ionomerica Sentry Glass Plus (SGP) da 1,52 mm (0,060) “).
Un disco TSSA spesso 1 mm (0,040 pollici) viene applicato a un raccordo in acciaio inossidabile primerizzato con diametro di 60 mm (2,36 pollici).Il primer è progettato per migliorare la durabilità dell'adesione all'acciaio inossidabile ed è una miscela di silano e titanato in un solvente.Il disco metallico viene premuto contro il vetro con una forza misurata di 0,7 MPa (100 psi) per un minuto per garantire bagnatura e contatto.Posizionare i componenti in un'autoclave che raggiunga 11,9 Bar (175 psi) e 133 C° (272°F) in modo che il TSSA possa raggiungere il tempo di immersione di 30 minuti necessario per la polimerizzazione e l'incollaggio nell'autoclave.
Dopo che l'autoclave è stata completata e raffreddata, ispezionare ciascun raccordo TSSA e quindi serrarlo a 55 Nm (40,6 piedi libbre) per mostrare un carico standard di 1,3 MPa (190 psi).Gli accessori per TSSA sono forniti da Sadev e sono identificati come accessori TSSA R1006.
Assemblare il corpo principale dell'accessorio al disco di polimerizzazione sul vetro e abbassarlo nel telaio in acciaio.Regolare e fissare i dadi sui bulloni in modo che il vetro esterno sia a filo con l'esterno del telaio in acciaio.Il giunto da 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) che circonda il perimetro del vetro è sigillato con una struttura in due parti di silicone in modo che il test di carico di pressione possa iniziare il giorno successivo.
Il test è stato effettuato utilizzando un tubo d'urto presso il Laboratorio di ricerca sugli esplosivi dell'Università del Kentucky.Il tubo ammortizzante è composto da un corpo in acciaio rinforzato, che può installare unità fino a 3,7 mx 3,7 m sulla facciata.
Il tubo d'impatto viene guidato posizionando esplosivi lungo la lunghezza del tubo di esplosione per simulare le fasi positiva e negativa dell'evento di esplosione [12] [13].Inserire l'intero gruppo del telaio in vetro e acciaio nel tubo ammortizzante per il test, come mostrato nella Figura 4.
All'interno del tubo dell'ammortizzatore sono installati quattro sensori di pressione, in modo che la pressione e le pulsazioni possano essere misurate con precisione.Per registrare il test sono state utilizzate due videocamere digitali e una fotocamera reflex digitale.
La telecamera ad alta velocità MREL Ranger HR, situata vicino alla finestra all'esterno del tubo dell'ammortizzatore, ha catturato il test a 500 fotogrammi al secondo.Impostare un record laser di deflessione da 20 kHz vicino alla finestra per misurare la deflessione al centro della finestra.
I quattro componenti della struttura sono stati testati complessivamente nove volte.Se il vetro non esce dall'apertura, testare nuovamente il componente sotto pressione e impatto maggiori.In ciascun caso vengono registrati i dati relativi alla pressione target, all'impulso e alla deformazione del vetro.Quindi, ogni test viene valutato anche secondo AAMA 510-14 [Linee guida volontarie del sistema Festestration per la mitigazione del rischio di esplosione].
Come descritto sopra, sono stati testati quattro gruppi di telaio finché il vetro non è stato rimosso dall'apertura della porta di scoppio.L'obiettivo del primo test è raggiungere 69 kPa con un impulso di 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Sotto il carico applicato, la finestra di vetro si è frantumata e si è staccata dal telaio.I raccordi puntuali Sadev fanno aderire TSSA al vetro temperato rotto.Quando il vetro temperato si è frantumato, il vetro ha lasciato l'apertura dopo una deflessione di circa 100 mm (4 pollici).
In condizioni di carico continuo crescente, il telaio 2 è stato testato 3 volte.I risultati hanno mostrato che il guasto non si è verificato finché la pressione non ha raggiunto 69 kPa (10 psi).Le pressioni misurate di 44,3 kPa (6,42 psi) e 45,4 kPa (6,59 psi) non influiranno sull'integrità del componente.Sotto la pressione misurata di 62 kPa (9 psi), la deflessione del vetro ha causato la rottura, lasciando la finestra di vetro nell'apertura.Tutti gli accessori TSSA sono fissati con vetro temperato rotto, come nella Figura 7.
In condizioni di carico continuo crescente, il telaio 3 è stato testato due volte.I risultati hanno mostrato che il guasto non si è verificato finché la pressione non ha raggiunto il valore target di 69 kPa (10 psi).La pressione misurata di 48,4 kPa (7,03) psi non influirà sull'integrità del componente.La raccolta dei dati non è riuscita a consentire la deflessione, ma l'osservazione visiva del video ha mostrato che la deflessione del fotogramma 2 test 3 e del fotogramma 4 test 7 erano simili.Alla pressione di misurazione di 64 kPa (9,28 psi), la deflessione del vetro misurata a 190,5 mm (7,5″) ha provocato la rottura, lasciando la finestra di vetro nell'apertura.Tutti gli accessori TSSA sono fissati con vetro temperato rotto, come mostrato nella Figura 7.
Con l'aumento del carico continuo, il telaio 4 è stato testato 3 volte.I risultati hanno mostrato che il guasto non si è verificato finché la pressione non ha raggiunto il valore target di 10 psi per la seconda volta.Le pressioni misurate di 46,8 kPa (6,79) e 64,9 kPa (9,42 psi) non influiranno sull'integrità del componente.Nel test n. 8, è stato misurato che il vetro si piegava di 100 mm (4 pollici).Si prevede che questo carico provocherà la rottura del vetro, ma è possibile ottenere altri dati.
Nel test n. 9, la pressione misurata di 65,9 kPa (9,56 psi) ha deviato il vetro di 190,5 mm (7,5″) e ha causato la rottura, lasciando la finestra di vetro nell'apertura.Tutti gli accessori TSSA sono fissati con lo stesso vetro temperato rotto della Figura 7. In tutti i casi, gli accessori possono essere facilmente rimossi dal telaio in acciaio senza alcun danno evidente.
Il TSSA per ciascun test rimane invariato.Dopo il test, quando il vetro rimane intatto, non vi è alcun cambiamento visivo nel TSSA.Il video ad alta velocità mostra il vetro che si rompe nel punto centrale della campata e poi fuoriesce dall'apertura.
Dal confronto tra rottura e assenza di rottura del vetro nella Figura 8 e nella Figura 9, è interessante notare che la modalità di rottura del vetro avviene lontano dal punto di attacco, il che indica che la parte non incollata del vetro ha raggiunto il punto di piegatura, che si sta rapidamente avvicinando Il limite di snervamento fragile del vetro è relativo alla parte che rimane incollata.
Ciò indica che durante il test, è probabile che le piastre rotte in queste parti si muovano sotto forze di taglio.Combinando questo principio e l’osservazione che la modalità di rottura sembra essere l’infragilimento dello spessore del vetro all’interfaccia adesiva, all’aumentare del carico prescritto, le prestazioni dovrebbero essere migliorate aumentando lo spessore del vetro o controllando la deflessione con altri mezzi.
Il test 8 del Frame 4 è una piacevole sorpresa nel banco di prova.Sebbene il vetro non sia danneggiato in modo da poter testare nuovamente il telaio, il TSSA e le strisce di tenuta circostanti possono ancora sostenere questo carico elevato.Il sistema TSSA utilizza quattro attacchi da 60 mm per sostenere il vetro.I carichi del vento di progetto sono carichi accidentali e permanenti, entrambi a 2,5 kPa (50 psf).Si tratta di un design moderato, con una trasparenza architettonica ideale, presenta carichi estremamente elevati e il TSSA rimane intatto.
Questo studio è stato condotto per determinare se l'adesione adesiva del sistema di vetro presenta alcuni rischi o difetti intrinseci in termini di requisiti di basso livello per le prestazioni di sabbiatura.Ovviamente, un semplice sistema di accessori TSSA da 60 mm viene installato vicino al bordo del vetro e mantiene le prestazioni fino alla rottura del vetro.Quando il vetro è progettato per resistere alla rottura, il TSSA è un metodo di connessione praticabile in grado di fornire un certo grado di protezione pur mantenendo i requisiti di trasparenza e apertura dell'edificio.
Secondo la norma ASTM F2912-17, i componenti delle finestre testati raggiungono il livello di pericolo H1 sul livello standard C1.L'accessorio Sadev R1006 utilizzato nello studio non è interessato.
Il vetro temperato utilizzato in questo studio è l’”anello debole” del sistema.Una volta rotto il vetro, il TSSA e la striscia sigillante circostante non riescono a trattenere una grande quantità di vetro, perché una piccola quantità di frammenti di vetro rimane sul materiale siliconico.
Dal punto di vista del design e delle prestazioni, il sistema adesivo TSSA ha dimostrato di fornire un elevato livello di protezione nei componenti di facciate di grado esplosivo al livello iniziale degli indicatori di prestazione esplosiva, ampiamente accettato dal settore.La facciata testata mostra che quando il pericolo di esplosione è compreso tra 41,4 kPa (6 psi) e 69 kPa (10 psi), le prestazioni sul livello di pericolo sono significativamente diverse.
Tuttavia, è importante che la differenza nella classificazione del pericolo non sia attribuibile al cedimento dell’adesivo, come indicato dalla modalità di cedimento coesivo dell’adesivo e dei frammenti di vetro tra le soglie di pericolo.Secondo le osservazioni, la dimensione del vetro è opportunamente regolata per ridurre al minimo la deflessione e prevenire la fragilità dovuta alla maggiore risposta al taglio nell'interfaccia di flessione e attacco, che sembra essere un fattore chiave nelle prestazioni.
I progetti futuri potrebbero essere in grado di ridurre il livello di pericolo sotto carichi più elevati aumentando lo spessore del vetro, fissando la posizione del punto rispetto al bordo e aumentando il diametro di contatto dell'adesivo.
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