Punktveida stikla sistēmas, kas atbilst šai arhitektūras prasībai, ir īpaši populāras ieejās zem zemes vai sabiedriskās vietās. Jaunākie tehnoloģiskie sasniegumi ir ļāvuši izmantot īpaši augstas stiprības līmes, lai piestiprinātu šos lielos pumeka akmentiņus pie aksesuāriem, neurbjot caurumus stiklā.
Tipiskā zemes atrašanās vieta palielina varbūtību, ka sistēmai ir jādarbojas kā aizsargslānim ēkas iemītniekiem, un šī prasība pārsniedz vai pārsniedz tipiskās vēja slodzes prasības. Daži testi ir veikti ar punktveida stiprinājuma sistēmu urbšanai, bet ne ar līmēšanas metodi.
Šī raksta mērķis ir ierakstīt simulācijas testu, izmantojot trieciena cauruli ar sprāgstvielām, lai simulētu sprādzienu un simulētu sprāgstvielas triecienu uz līmētu caurspīdīgu komponentu. Šie mainīgie ietver sprādziena slodzi, kas definēta ASTM F2912 [1], kas tiek veikta uz plānas plāksnes ar SGP jonomēru sendviču. Šis pētījums ir pirmais gadījums, kad var kvantitatīvi noteikt potenciālo sprādzienbīstamību liela mēroga testēšanai un arhitektūras projektēšanai. Pievienojiet četrus TSSA veidgabalus ar diametru 60 mm (2,36 collas) stikla plāksnei, kuras izmēri ir 1524 x 1524 mm (60 collas x 60 collas).
Četri komponenti, kas tika noslogoti līdz 48,3 kPa (7 psi) vai zemākam spiedienam, nebojāja un neietekmēja TSSA un stiklu. Pieci komponenti tika noslogoti zem spiediena, kas pārsniedza 62 kPa (9 psi), un četriem no pieciem komponentiem bija novērojama stikla plīsuma pazīmes, kā rezultātā stikls nobīdījās no atveres. Visos gadījumos TSSA palika piestiprināta pie metāla veidgabaliem, un netika konstatēti nekādi darbības traucējumi, saķere vai salipšana. Testēšana ir parādījusi, ka saskaņā ar AAMA 510-14 prasībām testētais TSSA dizains var nodrošināt efektīvu drošības sistēmu 48,3 kPa (7 psi) vai zemākas slodzes gadījumā. Šeit ģenerētos datus var izmantot, lai izstrādātu TSSA sistēmu, lai tā atbilstu norādītajai slodzei.
Džons Kimberleins (Jon Kimberlain) ir Dow Corning augstas veiktspējas silikonu progresīvs pielietošanas eksperts. Lorenss D. Karbarijs (Lawrence D. Carbary) ir Dow Corning augstas veiktspējas būvniecības nozares zinātnieks, kurš ir Dow Corning silikonu un ASTM pētnieks.
Stikla paneļu strukturālā silikona stiprināšana tiek izmantota gandrīz 50 gadus, lai uzlabotu mūsdienu ēku estētiku un veiktspēju [2] [3] [4] [5]. Šī stiprināšanas metode var izveidot gludu, nepārtrauktu ārsienu ar augstu caurspīdīgumu. Vēlme pēc lielākas caurspīdīguma arhitektūrā noveda pie kabeļu sietu sienu un skrūvju balstītu ārsienu izstrādes un izmantošanas. Arhitektoniski izaicinošas ievērojamas ēkas ietvers mūsdienu modernās tehnoloģijas un tām jāatbilst vietējiem būvniecības un drošības noteikumiem un standartiem.
Ir pētīta caurspīdīgā strukturālā silikona līme (TSSA), un ir ierosināta metode stikla atbalstam ar skrūvju stiprinājuma detaļām, nevis caurumu urbšanu [6] [7]. Caurspīdīgās līmes tehnoloģijai ar izturību, adhēziju un ilgmūžību ir virkne fizikālu īpašību, kas ļauj aizkaru sienu projektētājiem izstrādāt savienojuma sistēmu unikālā un jaunā veidā.
Apaļus, taisnstūrveida un trīsstūrveida aksesuārus, kas atbilst estētiskajām un strukturālajām prasībām, ir viegli izstrādāt. TSSA tiek sacietināta kopā ar laminēto stiklu, kas tiek apstrādāts autoklāvā. Pēc materiāla izņemšanas no autoklāva cikla var veikt 100% verifikācijas testu. Šī kvalitātes nodrošināšanas priekšrocība ir unikāla TSSA, jo tā var sniegt tūlītēju atgriezenisko saiti par montāžas strukturālo integritāti.
Ir pētīta parasto strukturālo silikona materiālu triecienizturība [8] un triecienu absorbcijas efekts [9]. Volfs un līdzautori sniedza Štutgartes Universitātes ģenerētus datus. Šie dati liecina, ka, salīdzinot ar ASTM C1135 noteikto kvazistatisko deformācijas ātrumu, strukturālā silikona materiāla stiepes izturība ir pie galīgās deformācijas ātruma 5 m/s (197 collas/s). Izturība un pagarinājums palielinās. Norāda saistību starp deformāciju un fizikālajām īpašībām.
Tā kā TSSA ir ļoti elastīgs materiāls ar augstāku moduli un izturību nekā strukturālais silikons, sagaidāms, ka tam būs tādas pašas vispārējās īpašības. Lai gan laboratorijas testi ar augstu deformācijas ātrumu nav veikti, var sagaidīt, ka augstais deformācijas ātrums sprādzienā neietekmēs izturību.
Skrūvētais stikls ir pārbaudīts, atbilst sprādzienbīstamības mazināšanas standartiem [11] un tika izstādīts 2013. gada Stikla veiktspējas dienā. Vizuālie rezultāti skaidri parāda stikla mehāniskas nostiprināšanas priekšrocības pēc tā saplīšanas. Sistēmām ar tīru līmes stiprinājumu tas būs izaicinājums.
Rāmis ir izgatavots no amerikāņu standarta tērauda kanāla ar izmēriem 151 mm dziļums x 48,8 mm platums x 5,08 mm tīmekļa biezums (6 collas x 1,92 collas x 0,20 collas), ko parasti sauc par C 6 collu x 8,2 collu slotu. C kanāli ir sametināti kopā stūros, un stūros ir sametināta 9 mm (0,375 collas) bieza trīsstūrveida sekcija, kas atrodas atpakaļ no rāmja virsmas. Plāksnē ir izurbts 18 mm (0,71 collas) caurums, lai tajā varētu viegli ievietot skrūvi ar diametru 14 mm (0,55 collas).
TSSA metāla stiprinājumi ar 60 mm (2,36 collu) diametru atrodas 50 mm (2 collu) attālumā no katra stūra. Katram stikla gabalam jāpiestiprina četri stiprinājumi, lai viss būtu simetrisks. TSSA unikālā iezīme ir tā, ka to var novietot tuvu stikla malai. Urbšanas piederumiem mehāniskai stiprināšanai stiklā ir noteikti izmēri, sākot no malas, kas jāiekļauj konstrukcijā un jāizurbj pirms rūdīšanas.
Izmērs tuvu malai uzlabo gatavās sistēmas caurspīdīgumu un vienlaikus samazina zvaigžņveida savienojuma saķeri zemāka griezes momenta dēļ uz tipisko zvaigžņveida savienojumu. Šim projektam izvēlētais stikls ir divi 6 mm (1/4 collas) rūdīti caurspīdīgi 1524 mm x 1524 mm (5′x5′) slāņi, kas laminēti ar Sentry Glass Plus (SGP) jonomēru starpplēvi 1,52 mm (0,060 collas).
Uz 60 mm (2,36 collu) diametra gruntēta nerūsējošā tērauda veidgabala tiek uzklāts 1 mm (0,040 collu) biezs TSSA disks. Grunts ir paredzēts, lai uzlabotu saķeres izturību ar nerūsējošo tēraudu, un tas ir silāna un titanāta maisījums šķīdinātājā. Metāla disku vienu minūti piespiež pie stikla ar izmērītu 0,7 MPa (100 psi) spēku, lai nodrošinātu mitrināšanu un kontaktu. Ievietojiet komponentus autoklāvā, kurā spiediens ir 11,9 bāri (175 psi) un temperatūra ir 133 °C (272 °F), lai TSSA varētu sasniegt 30 minūšu mērcēšanas laiku, kas nepieciešams sacietēšanai un savienošanai autoklāvā.
Pēc autoklāva pabeigšanas un atdzesēšanas pārbaudiet katru TSSA savienojumu un pievelciet to līdz 55 Nm (40,6 pēdu mārciņām), lai parādītu standarta slodzi 1,3 MPa (190 psi). TSSA piederumus nodrošina Sadev, un tie ir apzīmēti kā R1006 TSSA piederumi.
Piestipriniet piederuma galveno korpusu pie stikla sacietēšanas diska un ievietojiet to tērauda rāmī. Noregulējiet un pieskrūvējiet uzgriežņus uz skrūvēm tā, lai ārējais stikls būtu vienā līmenī ar tērauda rāmja ārpusi. 13 mm x 13 mm (1/2 collas x ½ collas) savienojums ap stikla perimetru ir noslēgts ar divdaļīgu silikona struktūru, lai spiediena slodzes pārbaudi varētu sākt nākamajā dienā.
Tests tika veikts, izmantojot trieciena cauruli Kentuki Universitātes Sprāgstvielu pētniecības laboratorijā. Triecienu absorbējošā caurule sastāv no pastiprināta tērauda korpusa, uz kura var uzstādīt vienības līdz 3,7 m x 3,7 m.
Trieciena cauruli darbina, novietojot sprāgstvielas visā sprādziena caurules garumā, lai simulētu sprādziena notikuma pozitīvo un negatīvo fāzi [12] [13]. Ievietojiet visu stikla un tērauda rāmja mezglu triecienu absorbējošajā caurulē testēšanai, kā parādīts 4. attēlā.
Trieciena caurules iekšpusē ir uzstādīti četri spiediena sensori, lai spiedienu un pulsu varētu precīzi izmērīt. Testa ierakstīšanai tika izmantotas divas digitālās videokameras un digitālā spoguļkamera.
MREL Ranger HR ātrgaitas kamera, kas atradās pie loga ārpus trieciena caurules, uztvēra testu ar ātrumu 500 kadri sekundē. Lai izmērītu novirzi loga centrā, netālu no loga tika uzstādīts 20 kHz novirzes lāzera ierakstītājs.
Četri karkasa komponenti kopumā tika pārbaudīti deviņas reizes. Ja stikls neiziet no atveres, komponents atkārtoti jāpārbauda ar lielāku spiedienu un triecienu. Katrā gadījumā tiek reģistrēti mērķa spiediena, impulsa un stikla deformācijas dati. Pēc tam katrs tests tiek novērtēts arī saskaņā ar AAMA 510-14 [Sprādzienbīstamības mazināšanas sistēmas brīvprātīgās vadlīnijas].
Kā aprakstīts iepriekš, tika pārbaudītas četras rāmju konstrukcijas, līdz stikls tika izņemts no sprādziena atveres atveres. Pirmā testa mērķis ir sasniegt 69 kPa spiedienu ar impulsu 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms). Pielietotās slodzes ietekmē stikla logs saplīsa un atbrīvojās no rāmja. Sadev punktu savienojumi nodrošina TSSA pielipšanu pie saplīsuša rūdītā stikla. Kad rūdītais stikls saplīsa, stikls atstāja atveri pēc aptuveni 100 mm (4 collu) novirzes.
Pieaugot nepārtrauktai slodzei, rāmis 2 tika pārbaudīts 3 reizes. Rezultāti parādīja, ka bojājums nenotika, kamēr spiediens nesasniedza 69 kPa (10 psi). Izmērītais spiediens 44,3 kPa (6,42 psi) un 45,4 kPa (6,59 psi) neietekmēs detaļas integritāti. Izmērītā spiedienā 62 kPa (9 psi) stikla novirze izraisīja tā plīšanu, atstājot stikla logu atverē. Visi TSSA piederumi ir piestiprināti ar salauztu rūdītu stiklu, tāpat kā 7. attēlā.
Pieaugot nepārtrauktai slodzei, rāmis 3 tika pārbaudīts divas reizes. Rezultāti parādīja, ka bojājums nenotika, kamēr spiediens nesasniedza mērķa 69 kPa (10 psi). Izmērītais spiediens 48,4 kPa (7,03 psi) neietekmēs komponenta integritāti. Datu vākšana neļāva konstatēt novirzi, bet vizuāls novērojums no video parādīja, ka rāmja 2 testa 3 un rāmja 4 testa 7 novirzes bija līdzīgas. Mērīšanas spiedienā 64 kPa (9,28 psi) stikla novirze, kas izmērīta 190,5 mm (7,5 collu) attālumā, izraisīja tā saplīšanu, atstājot stikla logu atverē. Visi TSSA piederumi ir piestiprināti ar salauztu rūdītu stiklu, tāpat kā 7. attēlā.
Pieaugot nepārtrauktai slodzei, rāmis Nr. 4 tika pārbaudīts 3 reizes. Rezultāti parādīja, ka bojājums nenotika, kamēr spiediens otro reizi nesasniedza mērķa 10 psi. Izmērītie spiedieni 46,8 kPa (6,79 psi) un 64,9 kPa (9,42 psi) neietekmēs detaļas integritāti. 8. pārbaudē tika mērīts, ka stikls saliecas 100 mm (4 collas). Paredzams, ka šī slodze izraisīs stikla saplīšanu, taču var iegūt arī citus datu punktus.
9. pārbaudē izmērītais spiediens 65,9 kPa (9,56 psi) novirzīja stiklu par 190,5 mm (7,5 collām) un izraisīja tā plīšanu, atstājot stikla logu atverē. Visi TSSA piederumi ir piestiprināti ar tādu pašu salauztu rūdīto stiklu kā 7. attēlā. Visos gadījumos piederumus var viegli noņemt no tērauda rāmja bez jebkādiem acīmredzamiem bojājumiem.
Katra testa TSSA paliek nemainīga. Pēc testa, ja stikls paliek neskarts, TSSA vizuāli nemainās. Ātrgaitas video redzams, kā stikls saplīst laiduma viduspunktā un pēc tam iziet no atveres.
Salīdzinot stikla lūzumu un lūzuma neesamību 8. un 9. attēlā, ir interesanti atzīmēt, ka stikla lūzuma režīms notiek tālu no piestiprināšanas punkta, kas norāda, ka stikla nesaistītā daļa ir sasniegusi lieces punktu, kas strauji tuvojas stikla trausluma tecēšanas robežai.
Tas norāda, ka testa laikā salauztās plāksnes šajās daļās, visticamāk, kustēsies bīdes spēku ietekmē. Apvienojot šo principu un novērojumu, ka bojājuma veids, šķiet, ir stikla biezuma trauslums līmes saskarnē, palielinoties noteiktajai slodzei, veiktspēja būtu jāuzlabo, palielinot stikla biezumu vai kontrolējot novirzi ar citiem līdzekļiem.
4. rāmja 8. tests testa iekārtā ir patīkams pārsteigums. Lai gan stikls nav bojāts, tāpēc rāmi var pārbaudīt vēlreiz, TSSA un apkārtējās blīvējuma sloksnes joprojām var izturēt šo lielo slodzi. TSSA sistēma stikla atbalstam izmanto četrus 60 mm stiprinājumus. Projektētās vēja slodzes ir dzīvās un pastāvīgās slodzes, abas 2,5 kPa (50 psf) līmenī. Šis ir mērens dizains ar ideālu arhitektūras caurspīdīgumu, kas uzrāda ārkārtīgi lielas slodzes, un TSSA paliek neskarta.
Šis pētījums tika veikts, lai noteiktu, vai stikla sistēmas līmes saķerei ir kādi raksturīgi apdraudējumi vai defekti, ņemot vērā zemās prasības smilšu strūklas veiktspējai. Acīmredzot vienkārša 60 mm TSSA piederumu sistēma tiek uzstādīta stikla malas tuvumā un saglabā veiktspēju, līdz stikls saplīst. Ja stikls ir konstruēts tā, lai tas būtu izturīgs pret plīšanu, TSSA ir dzīvotspējīga savienojuma metode, kas var nodrošināt zināmu aizsardzības pakāpi, vienlaikus saglabājot ēkas prasības attiecībā uz caurspīdīgumu un atvērtību.
Saskaņā ar standartu ASTM F2912-17 testētie logu komponenti sasniedz H1 bīstamības līmeni, salīdzinot ar standarta C1 līmeni. Pētījumā izmantotais Sadev R1006 aksesuārs netiek ietekmēts.
Šajā pētījumā izmantotais rūdītais stikls ir sistēmas “vājais posms”. Kad stikls ir saplīsis, TSSA un apkārtējā blīvējuma lente nevar noturēt lielu stikla daudzumu, jo neliels daudzums stikla fragmentu paliek uz silikona materiāla.
No dizaina un veiktspējas viedokļa TSSA līmes sistēma ir pierādījusi savu spēju nodrošināt augstu aizsardzības līmeni sprādzienbīstamām fasāžu detaļām sākotnējā sprādzienbīstamības veiktspējas rādītāju līmenī, kas ir plaši atzīts nozarē. Testētā fasāde rāda, ka, ja sprādziena bīstamība ir no 41,4 kPa (6 psi) līdz 69 kPa (10 psi), veiktspēja bīstamības līmenī ievērojami atšķiras.
Tomēr ir svarīgi, lai atšķirība bīstamības klasifikācijā nebūtu saistīta ar līmes bojājumu, ko norāda līmes un stikla fragmentu kohēzijas bojājuma veids starp bīstamības robežvērtībām. Saskaņā ar novērojumiem, stikla izmērs ir atbilstoši pielāgots, lai samazinātu novirzi un novērstu trauslumu palielinātas bīdes reakcijas dēļ lieces un stiprinājuma saskarnē, kas, šķiet, ir galvenais veiktspējas faktors.
Nākotnes dizaini varētu samazināt bīstamības līmeni lielākās slodzēs, palielinot stikla biezumu, fiksējot punkta pozīciju attiecībā pret malu un palielinot līmes saskares diametru.
[1] ASTM F2912-17 Standarta stikla šķiedras specifikācija, stikls un stikla sistēmas, kas pakļautas liela augstuma slodzēm, ASTM International, Vestkonšokena, Pensilvānija, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ un Peterson, CO, Jr., “Strukturālais hermētiķis stikls, hermētiķu tehnoloģija stikla sistēmām”, ASTM STP 638, ASTM International, Vestkonšokena, Pensilvānija, 1977, 67.–99. lpp. [3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz un Gladstone, M., “Strukturālā silīcija stikla seismiskā veiktspēja”, Ēku blīvēšanas, hermētiķu, stikla un ūdensnecaurlaidības tehnoloģija, 1. sējums. 6. ASTM STP 1286, redaktors JC Myers, ASTM International, Vestkonšokena, Pensilvānija, 1996, 46.–59. lpp. [4] Carbary, LD, “Silikona konstrukciju stikla logu sistēmu izturības un veiktspējas apskats”, Stikla veiktspējas diena, Tampere, Somija, 2007. gada jūnijs, konferences materiāli, 190.–193. lpp. [5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD un Takish, MS, “Silikona strukturālo līmju veiktspēja”, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Parīzes Universitāte, American Society for Testing and Materials, Filadelfija, 1989 Years, 22.–45. lpp. [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. un Carbary L. D, “Caurspīdīga strukturāla silikona līme stiklojuma dozēšanai (TSSA). Tērauda mehānisko īpašību un izturības sākotnējais novērtējums”, Ceturtais starptautiskais izturības simpozijs “Būvniecības hermētiķi un līmes”, ASTM International Magazine, publicēts tiešsaistē, 2011. gada augustā, 8. sējums, 10. numurs (2011. gada 11. novembris), JAI 104084, pieejams šādā tīmekļa vietnē: www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm. [7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Caurspīdīgas struktūras silikona līme, Glass Performance Day, Tampere, Somija, 2011. gada jūnijs, sanāksmes materiāli, 650.–653. lpp. [8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., “Jaunās paaudzes strukturālais silīcija stikls” Facade Design and Engineering Journal 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [9] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf un Sigurd Sitte “Silikona gumijas hermētiķu novērtējums ložu necaurlaidīgu logu un aizkaru sienu projektēšanā ar lielu kustības ātrumu”, ASTM International Magazine, 1. numurs. 6. Raksts Nr. 2, ID JAI101953 [10] ASTM C1135-15, Standarta testa metode strukturālo hermētiķu stiepes adhēzijas veiktspējas noteikšanai, ASTM International, West Conshohocken, Pensilvānija, 2015, https:/ /doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T., “Progress in Explosion-proof “Ar skrūvēm fiksēts stikls”, “Stikla veiktspējas diena”, 2013. gada jūnijs, sanāksmes protokols, 181.–182. lpp. [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standarta testa metode stiklam un stikla sistēmām, kas pakļautas lielām vēja slodzēm, ASTM International, Rietumkonšohokena, Pensilvānija, 2017. g., https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Vedings, Viljams Čads un Breidens T. Lasks. “Jauna metode sprādzienbīstamu stikla sistēmu reakcijas noteikšanai uz sprādzienbīstamām slodzēm.” Metric 45.6 (2012): 1471.–1479. lpp. [14] “Brīvprātīgas vadlīnijas vertikālo logu sistēmu sprādzienbīstamības mazināšanai” AAMA 510-14.