Puntvaste glassystemen die aan deze architectonische eis voldoen, zijn vooral populair in grondentrees of openbare ruimtes.Recente technologische ontwikkelingen hebben het gebruik van ultrasterke lijmen mogelijk gemaakt om deze grote puimstenen aan accessoires te bevestigen zonder dat er gaten in het glas hoeven te worden geboord.
De typische grondlocatie vergroot de kans dat het systeem moet fungeren als een beschermende laag voor de gebruikers van het gebouw, en deze vereiste overtreft of overtreft de typische vereisten voor windbelasting.Er zijn enkele tests gedaan met het puntbevestigingssysteem voor het boren, maar niet met de verbindingsmethode.
Het doel van dit artikel is om een ​​simulatietest vast te leggen met behulp van een schokbuis met explosieve ladingen om een ​​explosie te simuleren om de impact van een explosieve lading op een verbonden transparant onderdeel te simuleren.Deze variabelen omvatten de explosiebelasting gedefinieerd door ASTM F2912 [1], die wordt uitgevoerd op een dunne plaat met een SGP-ionomeersandwich.Dit onderzoek is de eerste keer dat het de potentiële explosieve prestaties voor grootschalige tests en architectonisch ontwerp kan kwantificeren.Bevestig vier TSSA-fittingen met een diameter van 60 mm (2,36 inch) op een glasplaat van 1524 x 1524 mm (60 inch x 60 inch).
De vier componenten die tot 48,3 kPa (7 psi) of lager waren belast, hebben TSSA en glas niet beschadigd of aangetast.Vijf componenten werden belast onder een druk van meer dan 62 kPa (9 psi), en vier van de vijf componenten vertoonden glasbreuk, waardoor het glas uit de opening verschoof.In alle gevallen bleef de TSSA aan de metalen fittingen vastzitten en werd er geen storing, adhesie of hechting vastgesteld.Uit tests is gebleken dat, in overeenstemming met de vereisten van AAMA 510-14, het geteste TSSA-ontwerp een effectief veiligheidssysteem kan bieden onder een belasting van 48,3 kPa (7 psi) of lager.De hier gegenereerde gegevens kunnen worden gebruikt om het TSSA-systeem zo te ontwerpen dat het aan de gespecificeerde belasting voldoet.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) is de geavanceerde toepassingsexpert van de hoogwaardige siliconen van Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) is een hoogwaardige wetenschapper uit de bouwsector van Dow Corning en een Dow Corning-siliconen- en ASTM-onderzoeker.
De structurele siliconenbevestiging van glaspanelen wordt al bijna 50 jaar gebruikt om de esthetiek en prestaties van moderne gebouwen te verbeteren [2] [3] [4] [5].De bevestigingsmethode kan de gladde doorlopende buitenmuur met hoge transparantie maken.Het verlangen naar meer transparantie in de architectuur leidde tot de ontwikkeling en het gebruik van kabelgaaswanden en door bouten ondersteunde buitenmuren.Architectonisch uitdagende monumentale gebouwen omvatten de moderne technologie van vandaag en moeten voldoen aan de lokale bouw- en veiligheidsvoorschriften en -normen.
Er is onderzoek gedaan naar de transparante structurele siliconenlijm (TSSA) en er is een methode voorgesteld om het glas te ondersteunen met boutbevestigingsonderdelen in plaats van gaten te boren [6] [7].De transparante lijmtechnologie met sterkte, hechting en duurzaamheid heeft een reeks fysieke eigenschappen waarmee ontwerpers van vliesgevels het verbindingssysteem op een unieke en nieuwe manier kunnen ontwerpen.
Ronde, rechthoekige en driehoekige accessoires die voldoen aan esthetiek en structurele prestaties zijn eenvoudig te ontwerpen.TSSA wordt samen met het gelaagde glas uitgehard in een autoclaaf.Nadat het materiaal uit de autoclaafcyclus is verwijderd, kan de 100% verificatietest worden voltooid.Dit kwaliteitsborgingsvoordeel is uniek voor TSSA omdat het onmiddellijke feedback kan geven over de structurele integriteit van de assemblage.
De slagvastheid [8] en het schokabsorptie-effect van conventionele structurele siliconenmaterialen zijn onderzocht [9].Wolf et al.verstrekte gegevens gegenereerd door de Universiteit van Stuttgart.Deze gegevens tonen aan dat, vergeleken met de quasi-statische reksnelheid gespecificeerd in ASTM C1135, de treksterkte van het structurele siliconenmateriaal bij een uiteindelijke reksnelheid van 5 m/s (197 in/s) ligt.De sterkte en rek nemen toe.Geeft de relatie aan tussen rek en fysieke eigenschappen.
Omdat TSSA een zeer elastisch materiaal is met een hogere modulus en sterkte dan structurele siliconen, wordt verwacht dat het dezelfde algemene prestaties zal leveren.Hoewel er geen laboratoriumtests met hoge reksnelheden zijn uitgevoerd, kan worden verwacht dat de hoge reksnelheid bij de explosie de sterkte niet zal beïnvloeden.
Het vastgeschroefde glas is getest, voldoet aan de normen voor explosiebeperking [11] en werd tentoongesteld op de Glass Performance Day 2013.De visuele resultaten laten duidelijk de voordelen zien van het mechanisch bevestigen van het glas nadat het glas is gebroken.Voor systemen met pure lijmbevestiging zal dit een uitdaging zijn.
Het frame is gemaakt van een Amerikaans standaard stalen kanaal met afmetingen van 151 mm diepte x 48,8 mm breedte x 5,08 mm lijfdikte (6 "x 1,92" x 0,20"), gewoonlijk C 6" x 8,2 # gleuf genoemd.De C-kanalen zijn op de hoeken aan elkaar gelast, en op de hoeken is een driehoekig gedeelte van 9 mm (0,375 inch) dik gelast, teruggezet vanaf het oppervlak van het frame.Er is een gat van 18 mm (0,71″) in de plaat geboord, zodat er gemakkelijk een bout met een diameter van 14 mm (0,55″) in kan worden gestoken.
Metalen TSSA-fittingen met een diameter van 60 mm (2,36 inch) bevinden zich op 50 mm (2 inch) van elke hoek.Breng op elk stuk glas vier fittingen aan om alles symmetrisch te maken.Het unieke aan TSSA is dat deze dicht bij de rand van het glas geplaatst kan worden.Booraccessoires voor mechanische bevestiging in glas hebben specifieke afmetingen vanaf de rand, die in het ontwerp moeten worden verwerkt en vóór het temperen moeten worden geboord.
De afmeting dicht bij de rand verbetert de transparantie van het afgewerkte systeem en vermindert tegelijkertijd de hechting van de sterverbinding vanwege het lagere koppel op de typische sterverbinding.Het glas dat voor dit project is geselecteerd, bestaat uit twee geharde transparante lagen van 6 mm (1/4″) van 1524 mm x 1524 mm (5′ x 5′), gelamineerd met Sentry Glass Plus (SGP) ionomeer tussenfilm van 1,52 mm (0,060 “).
Een TSSA-schijf met een dikte van 1 mm (0,040 inch) wordt aangebracht op een roestvrijstalen fitting met een diameter van 60 mm (2,36 inch).De primer is ontworpen om de duurzaamheid van de hechting op roestvrij staal te verbeteren en is een mengsel van silaan en titanaat in een oplosmiddel.De metalen schijf wordt gedurende één minuut met een gemeten kracht van 0,7 MPa (100 psi) tegen het glas gedrukt om bevochtiging en contact te bewerkstelligen.Plaats de componenten in een autoclaaf die 11,9 bar (175 psi) en 133 C° (272°F) bereikt, zodat de TSSA de weektijd van 30 minuten kan bereiken die nodig is voor uitharding en hechting in de autoclaaf.
Nadat de autoclaaf is voltooid en afgekoeld, inspecteert u elke TSSA-fitting en draait u deze vervolgens vast tot 55 Nm (40,6 voet pond) om een ​​standaardbelasting van 1,3 MPa (190 psi) weer te geven.Accessoires voor TSSA worden geleverd door Sadev en worden geïdentificeerd als R1006 TSSA-accessoires.
Monteer het hoofdgedeelte van het accessoire op de uithardingsschijf op het glas en laat het in het stalen frame zakken.Pas de moeren op de bouten aan en bevestig ze zodat het externe glas gelijk ligt met de buitenkant van het stalen frame.De voeg van 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) rond de glasomtrek is afgedicht met een tweedelige structuur van siliconen, zodat de drukbelastingstest de volgende dag kan beginnen.
De test werd uitgevoerd met behulp van een schokbuis in het Explosives Research Laboratory van de Universiteit van Kentucky.De schokabsorberende buis bestaat uit een versterkt stalen lichaam, waarmee eenheden tot 3,7 x 3,7 m op het oppervlak kunnen worden geïnstalleerd.
De inslagbuis wordt aangedreven door explosieven langs de lengte van de explosiebuis te plaatsen om de positieve en negatieve fasen van de explosiegebeurtenis te simuleren [12] [13].Plaats het volledige frame van glas en staal in de schokabsorberende buis om te testen, zoals weergegeven in afbeelding 4.
In de schokbuis zijn vier druksensoren geïnstalleerd, zodat de druk en hartslag nauwkeurig kunnen worden gemeten.Voor de opname van de test zijn twee digitale videocamera's en een digitale spiegelreflexcamera gebruikt.
De MREL Ranger HR-hogesnelheidscamera bij het raam buiten de schokbuis legde de test vast met 500 frames per seconde.Plaats een 20 kHz afbuigingslaserrecord nabij het raam om de afbuiging in het midden van het raam te meten.
De vier raamwerkcomponenten zijn in totaal negen keer getest.Als het glas de opening niet verlaat, test het onderdeel dan opnieuw onder hogere druk en stoten.In elk geval worden doeldruk- en impuls- en glasvervormingsgegevens geregistreerd.Vervolgens wordt elke test ook beoordeeld volgens AAMA 510-14 [Fetestration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation].
Zoals hierboven beschreven werden vier frameconstructies getest totdat het glas uit de opening van de straalpoort werd verwijderd.Het doel van de eerste test is om 69 kPa te bereiken bij een puls van 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Onder de uitgeoefende belasting brak het glazen raam en kwam het los van het frame.Sadev-puntfittingen zorgen ervoor dat TSSA hecht aan gebroken gehard glas.Toen het geharde glas barstte, verliet het glas de opening na een doorbuiging van ongeveer 100 mm (4 inch).
Onder de voorwaarde van toenemende continue belasting werd het frame 2 driemaal getest.De resultaten toonden aan dat de storing pas optrad toen de druk 69 kPa (10 psi) bereikte.De gemeten drukken van 44,3 kPa (6,42 psi) en 45,4 kPa (6,59 psi) hebben geen invloed op de integriteit van het onderdeel.Onder de gemeten druk van 62 kPa (9 psi) veroorzaakte de doorbuiging van het glas breuk, waardoor het glazen raam in de opening achterbleef.Alle TSSA-accessoires zijn bevestigd met gebroken gehard glas, hetzelfde als in afbeelding 7.
Onder de voorwaarde van toenemende continue belasting werd het frame 3 tweemaal getest.De resultaten toonden aan dat de storing pas optrad toen de druk de beoogde 69 kPa (10 psi) bereikte.De gemeten druk van 48,4 kPa (7,03) psi heeft geen invloed op de integriteit van het onderdeel.De gegevensverzameling liet geen afbuiging toe, maar visuele observatie uit de video toonde aan dat de afbuiging van frame 2, test 3 en frame 4, test 7 vergelijkbaar waren.Onder de meetdruk van 64 kPa (9,28 psi) resulteerde de doorbuiging van het glas, gemeten bij 190,5 mm (7,5″), in breuk, waardoor het glasvenster in de opening achterbleef.Alle TSSA-accessoires zijn bevestigd met gebroken gehard glas, hetzelfde als Figuur 7.
Bij toenemende continue belasting werd het frame 4 3 keer getest.De resultaten toonden aan dat de storing pas optrad toen de druk voor de tweede keer de beoogde 10 psi bereikte.De gemeten drukken van 46,8 kPa (6,79) en 64,9 kPa (9,42 psi) hebben geen invloed op de integriteit van het onderdeel.In test #8 werd gemeten dat het glas 100 mm (4 inch) buigde.Er wordt verwacht dat deze belasting ervoor zal zorgen dat het glas breekt, maar er kunnen ook andere gegevens worden verkregen.
In test #9 deed de gemeten druk van 65,9 kPa (9,56 psi) het glas 190,5 mm (7,5″) afwijken en veroorzaakte breuk, waardoor het glazen raam in de opening achterbleef.Alle TSSA-accessoires zijn bevestigd met hetzelfde gebroken gehard glas als in Figuur 7. In alle gevallen kunnen de accessoires eenvoudig van het stalen frame worden verwijderd zonder zichtbare schade.
De TSSA voor elke test blijft ongewijzigd.Na de test, wanneer het glas intact blijft, is er geen visuele verandering in TSSA.De hogesnelheidsvideo toont hoe het glas in het midden van de overspanning breekt en vervolgens de opening verlaat.
Uit de vergelijking van glasbreuk en geen glasbreuk in Figuur 8 en Figuur 9 is het interessant om op te merken dat de glasbreukmodus ver weg van het bevestigingspunt plaatsvindt, wat aangeeft dat het niet-gebonden deel van het glas het buigpunt heeft bereikt, wat aangeeft dat het niet-gebonden deel van het glas het buigpunt heeft bereikt. komt snel dichterbij. Het brosse vloeigrens van glas is relatief ten opzichte van het deel dat gehecht blijft.
Dit geeft aan dat tijdens de test de gebroken platen in deze delen waarschijnlijk onder schuifkrachten zullen bewegen.Door dit principe te combineren met de waarneming dat de faalwijze het bros lijken van de glasdikte op het lijmgrensvlak lijkt te zijn, zouden de prestaties moeten worden verbeterd door de glasdikte te vergroten of de doorbuiging op andere manieren te regelen naarmate de voorgeschreven belasting toeneemt.
Test 8 van Frame 4 is een aangename verrassing in de testfaciliteit.Hoewel het glas niet beschadigd is waardoor het frame opnieuw getest kan worden, kunnen de TSSA en omliggende afdichtingsstrips deze grote belasting toch behouden.Het TSSA-systeem maakt gebruik van vier 60 mm-bevestigingen om het glas te ondersteunen.De ontwerpwindbelastingen zijn actieve en permanente belastingen, beide bij 2,5 kPa (50 psf).Dit is een gematigd ontwerp, met ideale architectonische transparantie, vertoont extreem hoge belastingen en TSSA blijft intact.
Dit onderzoek werd uitgevoerd om te bepalen of de lijmhechting van het glassysteem enkele inherente gevaren of gebreken met zich meebrengt in termen van lage eisen aan de zandstraalprestaties.Uiteraard is er een eenvoudig TSSA-accessoiresysteem van 60 mm geïnstalleerd nabij de rand van het glas en blijft het presteren totdat het glas breekt.Wanneer het glas is ontworpen om breukbestendig te zijn, is TSSA een haalbare verbindingsmethode die een zekere mate van bescherming kan bieden terwijl de eisen van het gebouw op het gebied van transparantie en openheid behouden blijven.
Volgens de ASTM F2912-17-norm bereiken de geteste raamcomponenten het H1-gevarenniveau op het C1-standaardniveau.Het Sadev R1006-accessoire dat in het onderzoek werd gebruikt, wordt niet beïnvloed.
Het gehard glas dat in dit onderzoek is gebruikt, is de ‘zwakke schakel’ in het systeem.Als het glas eenmaal gebroken is, kunnen TSSA en de omringende afdichtingsstrip geen grote hoeveelheid glas meer tegenhouden, omdat er een kleine hoeveelheid glasfragmenten op het siliconenmateriaal achterblijft.
Vanuit ontwerp- en prestatieoogpunt is bewezen dat het TSSA-lijmsysteem een ​​hoog beschermingsniveau biedt in gevelcomponenten van explosieve kwaliteit op het initiële niveau van explosieve prestatie-indicatoren, wat breed geaccepteerd is door de industrie.Uit de geteste gevel blijkt dat wanneer het explosiegevaar tussen 41,4 kPa (6 psi) en 69 kPa (10 psi) ligt, de prestaties op het gevaarsniveau aanzienlijk verschillen.
Het is echter belangrijk dat het verschil in gevarenindeling niet te wijten is aan het falen van de lijm, zoals aangegeven door de samenhangende breukwijze van lijm- en glasfragmenten tussen de gevarendrempels.Volgens observaties is de grootte van het glas op de juiste manier aangepast om doorbuiging te minimaliseren en broosheid als gevolg van een verhoogde schuifreactie op het grensvlak van buigen en bevestigen te voorkomen, wat een sleutelfactor lijkt te zijn voor de prestaties.
Toekomstige ontwerpen kunnen het risiconiveau onder hogere belastingen mogelijk verminderen door de dikte van het glas te vergroten, de positie van het punt ten opzichte van de rand te fixeren en de contactdiameter van de lijm te vergroten.
[1] ASTM F2912-17 standaard glasvezelspecificatie, glas en glassystemen onderworpen aan belastingen op grote hoogte, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Parijs, CJ en Peterson, CO, Jr., “Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p.67-99 pagina's.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz en Gladstone, M., "Seismische prestaties van structureel silicaglas", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, Deel 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redacteur, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, blz. 46-59.[4] Carbary, LD, “Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems”, Glass Performance Day, Tampere Finland, juni 2007, Conference Proceedings, pagina's 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD, en Takish, MS, "Prestaties van structurele siliconenlijmen", Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, CJ Universiteit van Parijs, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Years, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. en Carbary L.D, “Transparante structurele siliconenlijm voor het fixeren van beglazingsdosering (TSSA) Voorlopige beoordeling van de mechanische eigenschappen en duurzaamheid van het staal”, The Fourth International Durability Symposium “Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, online gepubliceerd, augustus 2011, deel 8, uitgave 10 (11 november 2011 maand), JAI 104084, beschikbaar op de volgende website : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Siliconenlijm met transparante structuur, Glass Performance Day, Tampere, Finland, juni 2011, Proceedings of the meeting, pagina's 650-653.[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 en Sigurd Sitte “Assessment of Silicone Rubber Sealants in the Design of Bulletproof Windows and Curtain Walls at High Moving Rates”, ASTM International Magazine, Issue 1. 6. Paper nr. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, standaardtestmethode voor het bepalen van de trekhechtingsprestaties van structurele afdichtingsmiddelen, 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 van de vergadering, pp. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standaard testmethode voor glas en glassystemen blootgesteld aan hoge windbelastingen , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Bruiloft, William Chad en Braden T.Lusk.“Een nieuwe methode voor het bepalen van de reactie van anti-explosieve glassystemen op explosieve belastingen.”Metrisch 45,6 (2012): 1471-1479.[14] “Vrijwillige richtlijnen voor het beperken van het explosiegevaar van verticale raamsystemen” AAMA 510-14.