מערכות זכוכית קבועות נקודתיות העונות על דרישה אדריכלית זו פופולריות במיוחד בכניסות לקרקע או בשטחים ציבוריים.ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה אפשרה שימוש בדבקים בעלי חוזק גבוה במיוחד כדי להצמיד את הפומיס הגדול הזה לאביזרים ללא צורך לקדוח חורים בזכוכית.
מיקום הקרקע הטיפוסי מגביר את הסבירות שהמערכת חייבת לשמש שכבת הגנה עבור דיירי הבניין, ודרישה זו עולה או עולה על דרישות עומס הרוח האופייניות.כמה בדיקות נעשו על מערכת הקיבוע הנקודתית לקידוח, אך לא על שיטת ההדבקה.
מטרת מאמר זה היא לתעד בדיקת סימולציה באמצעות צינור הלם עם מטענים נפץ כדי לדמות פיצוץ כדי לדמות את הפגיעה של עומס נפץ על רכיב שקוף מלוכד.משתנים אלה כוללים את עומס הפיצוץ המוגדר על ידי ASTM F2912 [1], אשר מתבצע על צלחת דקה עם כריך יונומר SGP.מחקר זה הוא הפעם הראשונה שהוא יכול לכמת את ביצועי הנפץ הפוטנציאליים עבור בדיקות בקנה מידה גדול ותכנון אדריכלי.חבר ארבעה אביזרי TSSA בקוטר של 60 מ"מ (2.36 אינץ') לצלחת זכוכית בגודל 1524 על 1524 מ"מ (60 אינץ' על 60 אינץ').
ארבעת הרכיבים שהועמסו ל-48.3 kPa (7 psi) ומטה לא פגעו או השפיעו על TSSA וזכוכית.חמישה רכיבים הועמסו בלחץ מעל 62 kPa (9 psi), וארבעה מתוך חמשת הרכיבים הראו שבירה של זכוכית, מה שגרם לזכוכית להזיז מהפתח.בכל המקרים, TSSA נשאר מחובר לאביזרי המתכת, ולא נמצאה תקלה, הידבקות או הדבקה.בדיקות הראו כי בהתאם לדרישות של AAMA 510-14, עיצוב ה-TSSA שנבדק יכול לספק מערכת בטיחות יעילה בעומס של 48.3 kPa (7 psi) ומטה.ניתן להשתמש בנתונים שנוצרו כאן כדי להנדס את מערכת ה-TSSA כך שתעמוד בעומס שצוין.
ג'ון קימברליין (ג'ון קימברליין) הוא מומחה היישום המתקדם של הסיליקונים בעלי הביצועים הגבוהים של דאו קורנינג.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) הוא מדען תעשיית הבנייה בעל הביצועים הגבוהים של Dow Corning שהוא חוקר סיליקון ו-ASTM של Dow Corning.
חיבור הסיליקון המבני של לוחות זכוכית שימש כבר כמעט 50 שנה כדי לשפר את האסתטיקה והביצועים של מבנים מודרניים [2] [3] [4] [5].שיטת הקיבוע יכולה להפוך את הקיר החיצוני הרציף והחלק עם שקיפות גבוהה.השאיפה לשקיפות מוגברת באדריכלות הובילה לפיתוח ושימוש בקירות רשת כבלים וקירות חיצוניים הנתמכים בריח.מבנים מאתגרים מבחינה אדריכלית יכללו את הטכנולוגיה המודרנית של ימינו וחייבים לעמוד בקודי ותקנים מקומיים של בניין ובטיחות.
דבק הסיליקון המבני השקוף (TSSA) נחקר, והוצעה שיטה לתמוך בזכוכית עם חלקי קיבוע בריח במקום קידוח חורים [6] [7].לטכנולוגיית הדבק השקוף עם חוזק, הידבקות ועמידות שורה של תכונות פיזיקליות המאפשרות למתכנני קיר מסך לעצב את מערכת החיבור בצורה ייחודית וחדישה.
קל לעצב אביזרים עגולים, מלבניים ומשולשים העונים על אסתטיקה וביצועים מבניים.TSSA נרפא יחד עם הזכוכית הרבודה המעובדת באוטוקלאב.לאחר הסרת החומר ממחזור החיטוי, ניתן להשלים את מבחן האימות של 100%.יתרון אבטחת איכות זה ייחודי ל-TSSA מכיוון שהוא יכול לספק משוב מיידי על השלמות המבנית של המכלול.
עמידות הפגיעה [8] והשפעת בלימת הזעזועים של חומרי סיליקון מבניים קונבנציונליים נחקרו [9].וולף וחב'.סיפק נתונים שנוצרו על ידי אוניברסיטת שטוטגרט.נתונים אלה מראים כי בהשוואה לקצב המתח הכמו-סטטי המצוין ב-ASTM C1135, חוזק המתיחה של חומר הסיליקון המבני הוא בקצב מאמץ אולטימטיבי של 5m/s (197in/s).חוזק והתארכות גדלים.מציין את הקשר בין מאמץ ותכונות פיזיקליות.
מכיוון ש-TSSA הוא חומר אלסטי מאוד עם מודולוס וחוזק גבוהים יותר מסיליקון מבני, הוא צפוי לעקוב אחר אותם ביצועים כלליים.למרות שלא בוצעו בדיקות מעבדה בשיעורי מתח גבוהים, ניתן לצפות ששיעור המתח הגבוה בפיצוץ לא ישפיע על החוזק.
הזכוכית המוברגת נבדקה, עומדת בתקנים להפחתת פיצוץ [11], והוצגה ביום ביצועי הזכוכית 2013.התוצאות החזותיות מראות בבירור את היתרונות של קיבוע מכני של הזכוכית לאחר שבירת הזכוכית.עבור מערכות עם חיבור דבק טהור, זה יהיה אתגר.
המסגרת עשויה מתעלת פלדה סטנדרטית אמריקאית עם ממדים של 151 מ"מ עומק x 48.8 מ"מ רוחב x 5.08 מ"מ עובי רשת (6 אינץ' x 1.92 אינץ' x 0.20 אינץ'), הנקרא בדרך כלל חריץ C 6" x 8.2#.תעלות C מרותכות זו לזו בפינות, וקטע משולש בעובי של 9 מ"מ (0.375 אינץ') מרותך בפינות, מונח לאחור מפני השטח של המסגרת.חור של 18 מ"מ (0.71 אינץ') נקדח בצלחת כך שניתן להכניס לתוכה בורג בקוטר של 14 מ"מ (0.55 אינץ').
אביזרי מתכת TSSA בקוטר של 60 מ"מ (2.36 אינץ') נמצאים במרחק של 50 מ"מ (2 אינץ') מכל פינה.החל ארבעה אביזרים על כל פיסת זכוכית כדי להפוך את הכל לסימטרי.המאפיין הייחודי של TSSA הוא שניתן למקם אותו קרוב לקצה הזכוכית.אביזרי קידוח לקיבוע מכני בזכוכית הינם בעלי מידות ספציפיות החל מהקצה, אותן יש לשלב בעיצוב ויש לקדוח אותן לפני החישול.
הגודל הקרוב לקצה משפר את השקיפות של המערכת המוגמרת, ובמקביל מקטין את ההידבקות של מפרק הכוכב בשל המומנט הנמוך יותר במפרק הכוכב הטיפוסי.הזכוכית שנבחרה לפרויקט זה היא שתי שכבות שקופות בגודל 6 מ"מ (1/4 אינץ') מחוסמות בגודל 1524 מ"מ x 1524 מ"מ (5'x 5') למינציה עם סרט ביניים יונומר של Sentry Glass Plus (SGP) 1.52 מ"מ (0.060) ".
דיסק TSSA בעובי של 1 מ"מ (0.040 אינץ') מיושם על אביזר נירוסטה משופשף בקוטר 60 מ"מ (2.36 אינץ').הפריימר נועד לשפר את עמידות ההדבקה לנירוסטה והוא תערובת של סילאן וטיטנאט בממס.דיסק המתכת נלחץ כנגד הזכוכית בכוח נמדד של 0.7 MPa (100 psi) למשך דקה אחת כדי לספק הרטבה ומגע.הנח את הרכיבים בחיטוי שמגיע ל-11.9 בר (175 psi) ו-133 מעלות צלזיוס (272 מעלות צלזיוס) כך שה-TSSA יוכל להגיע ל-30 דקות ההשריה הנדרשות לאיחוי והדבקה באוטוקלאב.
לאחר השלמת החיטוי וקירור, בדוק כל אביזר TSSA ולאחר מכן הדק אותו ל-55Nm (40.6 רגל פאונד) כדי להראות עומס סטנדרטי של 1.3 MPa (190 psi).אביזרים ל-TSSA מסופקים על ידי Sadev ומזוהים כאביזרי R1006 TSSA.
הרכיבו את הגוף הראשי של האביזר לדיסק הריפוי שעל הזכוכית והורידו אותו לתוך מסגרת הפלדה.התאם וקבע את האומים על הברגים כך שהזכוכית החיצונית תהיה צמודה לחלק החיצוני של מסגרת הפלדה.המפרק בגודל 13 מ"מ x 13 מ"מ (1/2 אינץ' x½ אינץ') המקיף את היקף הזכוכית אטום במבנה שני חלקים של סיליקון, כך שבדיקת עומס הלחץ יכולה להתחיל למחרת.
הבדיקה בוצעה באמצעות צינור הלם במעבדת המחקר לחומרי נפץ באוניברסיטת קנטקי.הצינור בולם הזעזועים מורכב מגוף פלדה מחוזק, שיכול להתקין יחידות של עד 3.7mx 3.7m על הפנים.
צינור הפגיעה מונע על ידי הנחת חומרי נפץ לאורך צינור הפיצוץ כדי לדמות את השלבים החיוביים והשליליים של אירוע הפיצוץ [12] [13].הכנס את כל מכלול מסגרת הזכוכית והפלדה לתוך הצינור בולם הזעזועים לבדיקה, כפי שמוצג באיור 4.
ארבעה חיישני לחץ מותקנים בתוך צינור ההלם, כך שניתן למדוד את הלחץ והדופק במדויק.שתי מצלמות וידאו דיגיטליות ומצלמת SLR דיגיטלית שימשו להקלטת הבדיקה.
המצלמה המהירה MREL Ranger HR הממוקמת ליד החלון מחוץ לצינור ההלם תפסה את הבדיקה ב-500 פריימים לשנייה.הגדר שיא לייזר 20 קילו-הרץ ליד החלון כדי למדוד את הסטייה במרכז החלון.
ארבעת מרכיבי המסגרת נבדקו תשע פעמים בסך הכל.אם הזכוכית לא עוזבת את הפתח, בדוק שוב את הרכיב בלחץ ובפגיעה גבוהים יותר.בכל מקרה, נרשמים נתוני לחץ מטרה ודחף ועיוות זכוכית.לאחר מכן, כל בדיקה מדורגת גם לפי AAMA 510-14 [הנחיות וולונטריות של מערכת חגיגות לצמצום סכנת התפוצצות].
כפי שתואר לעיל, נבדקו ארבעה מכלולי מסגרת עד שהזכוכית הוסרה מפתח פתח הפיצוץ.המטרה של הבדיקה הראשונה היא להגיע ל-69 kPa בפולס של 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).תחת העומס המופעל, חלון הזכוכית התנפץ והשתחרר מהמסגרת.אביזרי נקודת Sadev גורמים ל-TSSA להיצמד לזכוכית מחוסמת שבורה.כאשר הזכוכית המוקשה התנפצה, הזכוכית עזבה את הפתח לאחר סטיה של כ-100 מ"מ (4 אינץ').
בתנאי של עומס מתמשך הולך וגובר, המסגרת 2 נבדקה 3 פעמים.התוצאות הראו שהכשל לא התרחש עד שהלחץ הגיע ל-69 kPa (10 psi).הלחצים הנמדדים של 44.3 kPa (6.42 psi) ו-45.4 kPa (6.59 psi) לא ישפיעו על שלמות הרכיב.תחת הלחץ הנמדד של 62 kPa (9 psi), הסטייה של הזכוכית גרמה לשבירה, והותירה את חלון הזכוכית בפתח.כל אביזרי ה-TSSA מחוברים עם זכוכית מחוסמת שבורה, זהה לתמונה 7.
בתנאי של עומס מתמשך עולה, המסגרת 3 נבחנה פעמיים.התוצאות הראו שהכשל לא התרחש עד שהלחץ הגיע ליעד 69 kPa (10 psi).הלחץ הנמדד של 48.4 kPa (7.03) psi לא ישפיע על שלמות הרכיב.איסוף הנתונים לא הצליח לאפשר סטיה, אך תצפית חזותית מהסרטון הראתה שהסטייה של מבחן מסגרת 2 3 ושל מבחן מסגרת 4 7 היו דומות.תחת לחץ מדידה של 64 kPa (9.28 psi), הסטייה של הזכוכית שנמדדה ב-190.5 מ"מ (7.5 אינץ') הובילה לשבירה, והותירה את חלון הזכוכית בפתח.כל אביזרי ה-TSSA מחוברים עם זכוכית מחוסמת שבורה, זהה לתמונה 7.
עם עומס מתמשך הולך וגובר, המסגרת 4 נבדקה 3 פעמים.התוצאות הראו שהכשל לא התרחש עד שהלחץ הגיע ליעד 10 psi בפעם השנייה.הלחצים הנמדדים של 46.8 kPa (6.79) ו-64.9 kPa (9.42 psi) לא ישפיעו על שלמות הרכיב.בבדיקה מס' 8, הזכוכית נמדדה לכיפוף של 100 מ"מ (4 אינץ').צפוי שעומס זה יגרום לשבירת הזכוכית, אך ניתן לקבל נקודות נתונים אחרות.
בבדיקה מס' 9, הלחץ הנמדד של 65.9 kPa (9.56 psi) הסיט את הזכוכית ב-190.5 מ"מ (7.5 אינץ') וגרם לשבירה, והותיר את חלון הזכוכית בפתח.כל אביזרי ה-TSSA מחוברים עם אותה זכוכית מחוסמת שבורה כמו באיור 7 בכל המקרים, ניתן להסיר את האביזרים בקלות ממסגרת הפלדה ללא נזק ברור.
ה-TSSA עבור כל בדיקה נשאר ללא שינוי.לאחר הבדיקה, כאשר הזכוכית נשארת שלמה, אין שינוי חזותי ב-TSSA.הסרטון המהיר מציג את הזכוכית נשברת באמצע הטווח ואז עוזבת את הפתח.
מהשוואת כשל זכוכית וללא כשל באיור 8 ואיור 9, מעניין לציין שמצב שבר הזכוכית מתרחש הרחק מנקודת ההתקשרות, מה שמעיד על כך שהחלק הלא מלוכד של הזכוכית הגיע לנקודת הכיפוף, אשר מתקרב במהירות נקודת התפוקה השבירה של זכוכית היא ביחס לחלק שנשאר מלוכד.
זה מצביע על כך שבמהלך הבדיקה, הפלטות השבורות בחלקים אלה צפויות לנוע תחת כוחות גזירה.בשילוב עיקרון זה וההתבוננות שמצב הכשל נראה כמו שבירה של עובי הזכוכית בממשק הדבק, ככל שהעומס שנקבע גדל, יש לשפר את הביצועים על ידי הגדלת עובי הזכוכית או שליטה על הסטייה באמצעים אחרים.
מבחן 8 של פריים 4 הוא הפתעה נעימה במתקן המבחן.למרות שהזכוכית אינה פגומה כדי שניתן יהיה לבדוק שוב את המסגרת, ה-TSSA ופסי האיטום שמסביב עדיין יכולים לשמור על עומס גדול זה.מערכת TSSA משתמשת בארבעה חיבורים של 60 מ"מ כדי לתמוך בזכוכית.עומסי הרוח המתוכננים הם עומסים חיים וקבועים, שניהם ב-2.5 kPa (50 psf).זהו עיצוב מתון, עם שקיפות ארכיטקטונית אידיאלית, מציג עומסים גבוהים במיוחד, ו-TSSA נותר על כנו.
מחקר זה נערך כדי לקבוע האם להדבקה הדביקה של מערכת הזכוכית יש כמה סיכונים או פגמים מובנים במונחים של דרישות ברמה נמוכה לביצועי התזת חול.ברור, מערכת אביזרים פשוטה של ​​60 מ"מ TSSA מותקנת ליד קצה הזכוכית ויש לה את הביצועים עד שהזכוכית נשברת.כאשר הזכוכית מתוכננת לעמוד בפני שבירה, TSSA היא שיטת חיבור מעשית שיכולה לספק מידה מסוימת של הגנה תוך שמירה על דרישות המבנה לשקיפות ופתיחות.
על פי תקן ASTM F2912-17, רכיבי החלונות שנבדקו מגיעים לרמת הסיכון H1 ברמת התקן C1.אביזר Sadev R1006 ששימש במחקר אינו מושפע.
הזכוכית המחוסמת המשמשת במחקר זה היא "החוליה החלשה" במערכת.ברגע שהזכוכית נשברת, TSSA ורצועת האיטום שמסביב לא יכולים לשמור על כמות גדולה של זכוכית, מכיוון שכמות קטנה של שברי זכוכית נשארת על חומר הסיליקון.
מנקודת מבט עיצובית וביצועית, מערכת הדבק TSSA הוכחה כמספקת רמה גבוהה של הגנה ברכיבי חזית בדרגת נפץ ברמה הראשונית של מדדי ביצועים של חומר נפץ, שהתקבלה בתעשייה.החזית שנבדקה מראה שכאשר סכנת הפיצוץ היא בין 41.4 kPa (6 psi) ל-69 kPa (10 psi), הביצועים ברמת הסיכון שונים באופן משמעותי.
עם זאת, חשוב שההבדל בסיווג המפגעים אינו מיוחס לכשל הדבק כפי שמצוין על ידי מצב הכשל המלוכד של דבק ושברי זכוכית בין ספי הסיכון.על פי תצפיות, גודל הזכוכית מותאם כראוי כדי למזער את הסטייה כדי למנוע שבירות עקב תגובת גזירה מוגברת בממשק של כיפוף וחיבור, שנראה כגורם מפתח בביצועים.
עיצובים עתידיים עשויים להיות מסוגלים להפחית את רמת הסיכון בעומסים גבוהים יותר על ידי הגדלת עובי הזכוכית, תיקון מיקום הנקודה ביחס לקצה והגדלת קוטר המגע של הדבק.
[1] מפרט סיבי זכוכית סטנדרטי ASTM F2912-17, מערכות זכוכית וזכוכית בכפוף לעומסי גובה גבוהים, ASTM International, West Conshawken, פנסילבניה, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ ו-Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p.67-99 עמודים.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz, and Gladstone, M., "Seismic Performance of Structural Silica Glass", איטום מבנים, איטום, זכוכית וטכנולוגיה עמידה למים, כרך 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, עורך, ASTM International, West Conshohocken, פנסילבניה, 1996, עמ' 46-59.[4] Carbary, LD, "סקירה של עמידות וביצועים של מערכות חלונות זכוכית מבניות מסיליקון", יום ביצועי הזכוכית, טמפרה פינלנד, יוני 2007, הליכי ועידה, עמודים 190-193.[5] שמידט, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, ו-Takish, MS, "ביצועים של דבקים מבניים מסיליקון", מדע וטכנולוגיה של מערכת זכוכית, ASTM STP1054, אוניברסיטת CJ של פריז, החברה האמריקאית לבדיקות וחומרים, פילדלפיה, 1989 שנים, עמ' 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. ו-Carbary L. D, "דביק מבני סיליקון שקוף לתיקון זיגוג (TSSA) הערכה ראשונית של המכאנית מאפיינים ועמידות הפלדה", The Fourth International Durability Symposium "Construction Sealants and Adhesives", ASTM International Magazine, פורסם באינטרנט, אוגוסט 2011, כרך 8, גיליון 10 (11 בנובמבר 2011 חודש), JAI 104084, זמין מהאתר הבא : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, דבק סיליקון מבנה שקוף, Glass Performance Day, Tampere, פינלנד, יוני 2011, Proceedings of the meeting, עמודים 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., "New Generation Structural Silica Glass" חזית עיצוב והנדסה Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] ] קנת ירוש, אנדריאס ט. וולף, וסיגורד סיטה "הערכה של חומרי איטום גומי סיליקון בעיצוב של חלונות וקירות מסך חסיני כדורים בקצבים גבוהים", מגזין ASTM International, גיליון 1. 6. נייר מס' 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, שיטת בדיקה סטנדרטית לקביעת ביצועי הידבקות מתיחה של חומרי איטום, ASTM International, West Conshohocken, פנסילבניה, 2015, https:///doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , "Progress in Explosion-proof Bolt-Fixed Glass", יום ביצועי הזכוכית, יוני 2103, פרוטוקול מפגש, עמ' 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 שיטת בדיקה סטנדרטית למערכות זכוכית וזכוכית הנתונות לעומסי רוח גבוהים , ASTM International, West Conshohocken, פנסילבניה, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad ו-Breeden T.לוסק."שיטה חדשנית לקביעת התגובה של מערכות זכוכית נגד פיצוץ לעומסי נפץ."מדד 45.6 (2012): 1471-1479.[14] "הנחיות וולונטריות לצמצום סכנת הפיצוץ של מערכות חלונות אנכיים" AAMA 510-14.