Os sistemas de vidro fixo que atendem a esse requisito arquitetônico são especialmente populares em entradas subterrâneas ou áreas públicas.Avanços tecnológicos recentes permitiram o uso de adesivos de altíssima resistência para fixar essas pedras-pomes grandes em acessórios sem a necessidade de fazer furos no vidro.
A localização típica do solo aumenta a probabilidade de o sistema atuar como uma camada protetora para os ocupantes do edifício, e este requisito excede ou excede os requisitos típicos de carga de vento.Alguns testes foram feitos no sistema de fixação de pontos para perfuração, mas não no método de colagem.
O objetivo deste artigo é registrar um teste de simulação utilizando um tubo de choque com cargas explosivas para simular uma explosão para simular o impacto de uma carga explosiva em um componente transparente colado.Estas variáveis ​​incluem a carga de explosão definida pela ASTM F2912 [1], que é realizada em uma placa fina com um sanduíche de ionômero SGP.Esta pesquisa é a primeira vez que pode quantificar o desempenho explosivo potencial para testes em larga escala e projetos arquitetônicos.Fixe quatro acessórios TSSA com diâmetro de 60 mm (2,36 polegadas) a uma placa de vidro medindo 1524 x 1524 mm (60 polegadas x 60 polegadas).
Os quatro componentes carregados a 48,3 kPa (7 psi) ou menos não danificaram nem afetaram o TSSA e o vidro.Cinco componentes foram carregados sob pressão acima de 62 kPa (9 psi), e quatro dos cinco componentes apresentaram quebra de vidro, fazendo com que o vidro se deslocasse da abertura.Em todos os casos, o TSSA permaneceu preso às conexões metálicas e não foi encontrado nenhum mau funcionamento, adesão ou colagem.Os testes mostraram que, de acordo com os requisitos da AAMA 510-14, o projeto TSSA testado pode fornecer um sistema de segurança eficaz sob uma carga de 48,3 kPa (7 psi) ou inferior.Os dados gerados aqui podem ser usados ​​para projetar o sistema TSSA para atender à carga especificada.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) é o especialista em aplicação avançada de silicones de alto desempenho da Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) é um cientista da indústria de construção de alto desempenho da Dow Corning que é pesquisador de silicone e ASTM da Dow Corning.
A fixação estrutural de silicone em painéis de vidro tem sido usada há quase 50 anos para melhorar a estética e o desempenho de edifícios modernos [2] [3] [4] [5].O método de fixação pode tornar a parede externa lisa e contínua com alta transparência.O desejo de maior transparência na arquitetura levou ao desenvolvimento e uso de paredes de malha de cabos e paredes externas sustentadas por parafusos.Edifícios históricos com arquitetura desafiadora incluirão a tecnologia moderna atual e deverão cumprir os códigos e padrões locais de construção e segurança.
O adesivo de silicone estrutural transparente (TSSA) foi estudado, e um método de suporte do vidro com peças de fixação de parafusos em vez de furos foi proposto [6] [7].A tecnologia de cola transparente com resistência, adesão e durabilidade possui uma série de propriedades físicas que permitem aos projetistas de paredes cortina projetar o sistema de conexão de uma forma única e inovadora.
Acessórios redondos, retangulares e triangulares que atendem à estética e ao desempenho estrutural são fáceis de projetar.O TSSA é curado junto com o vidro laminado sendo processado em autoclave.Após retirar o material do ciclo de autoclave, o teste de verificação de 100% pode ser concluído.Esta vantagem de garantia de qualidade é exclusiva do TSSA porque pode fornecer feedback imediato sobre a integridade estrutural da montagem.
A resistência ao impacto [8] e o efeito de absorção de choque de materiais de silicone estruturais convencionais foram estudados [9].Lobo et al.forneceu dados gerados pela Universidade de Stuttgart.Estes dados mostram que, em comparação com a taxa de deformação quase estática especificada na ASTM C1135, a resistência à tração do material de silicone estrutural está a uma taxa de deformação final de 5m/s (197in/s).Aumentam a força e o alongamento.Indica a relação entre deformação e propriedades físicas.
Como o TSSA é um material altamente elástico com maior módulo e resistência que o silicone estrutural, espera-se que siga o mesmo desempenho geral.Embora não tenham sido realizados testes de laboratório com altas taxas de deformação, pode-se esperar que a alta taxa de deformação na explosão não afete a resistência.
O vidro aparafusado foi testado, atende aos padrões de mitigação de explosão [11] e foi exibido no Glass Performance Day de 2013.Os resultados visuais mostram claramente as vantagens da fixação mecânica do vidro após a quebra do vidro.Para sistemas com fixação adesiva pura, isso será um desafio.
A estrutura é feita de canal de aço padrão americano com dimensões de 151 mm de profundidade x 48,8 mm de largura x 5,08 mm de espessura da alma (6” x 1,92” x 0,20”), geralmente chamada de slot C 6” x 8,2#.Os canais C são soldados entre si nos cantos e uma seção triangular de 9 mm (0,375 pol.) de espessura é soldada nos cantos, afastada da superfície da estrutura.Um furo de 18mm (0,71″) foi feito na placa para que um parafuso com diâmetro de 14mm (0,55″) possa ser facilmente inserido nela.
As conexões de metal TSSA com diâmetro de 60 mm (2,36 polegadas) estão a 50 mm (2 polegadas) de cada canto.Aplique quatro acessórios em cada pedaço de vidro para deixar tudo simétrico.A característica única do TSSA é que ele pode ser colocado próximo à borda do vidro.Os acessórios de furação para fixação mecânica em vidro possuem dimensões específicas a partir da borda, que devem ser incorporadas ao projeto e devem ser furadas antes do revenimento.
O tamanho próximo à borda melhora a transparência do sistema acabado e, ao mesmo tempo, reduz a adesão da junta em estrela devido ao menor torque na junta em estrela típica.O vidro selecionado para este projeto são duas camadas transparentes temperadas de 6mm (1/4″) de 1524mm x 1524mm (5′x 5′) laminadas com filme intermediário de ionômero Sentry Glass Plus (SGP) 1,52mm (0,060)”).
Um disco TSSA de 1 mm (0,040 pol.) de espessura é aplicado a uma conexão de aço inoxidável com primer de 60 mm (2,36 pol.) de diâmetro.O primer foi desenvolvido para melhorar a durabilidade da adesão ao aço inoxidável e é uma mistura de silano e titanato em solvente.O disco de metal é pressionado contra o vidro com uma força medida de 0,7 MPa (100 psi) durante um minuto para proporcionar umedecimento e contato.Coloque os componentes em uma autoclave que atinja 11,9 Bar (175 psi) e 133 C° (272°F) para que o TSSA possa atingir o tempo de imersão de 30 minutos necessário para cura e colagem na autoclave.
Depois que a autoclave estiver concluída e resfriada, inspecione cada conexão TSSA e aperte-a com 55 Nm (40,6 pés libras) para mostrar uma carga padrão de 1,3 MPa (190 psi).Os acessórios para TSSA são fornecidos pela Sadev e são identificados como acessórios R1006 TSSA.
Monte o corpo principal do acessório no disco de polimerização no vidro e abaixe-o na estrutura de aço.Ajuste e fixe as porcas nos parafusos de forma que o vidro externo fique nivelado com a parte externa da estrutura de aço.A junta de 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) ao redor do perímetro do vidro é selada com uma estrutura de silicone de duas partes para que o teste de carga de pressão possa começar no dia seguinte.
O teste foi realizado utilizando um tubo de choque no Laboratório de Pesquisa de Explosivos da Universidade de Kentucky.O tubo amortecedor é composto por um corpo de aço reforçado, podendo instalar unidades de até 3,7m x 3,7m na face.
O tubo de impacto é acionado colocando explosivos ao longo do comprimento do tubo de explosão para simular as fases positivas e negativas do evento de explosão [12] [13].Coloque todo o conjunto da estrutura de vidro e aço no tubo de absorção de choque para teste, conforme mostrado na Figura 4.
Quatro sensores de pressão são instalados dentro do tubo de choque, para que a pressão e o pulso possam ser medidos com precisão.Duas câmeras de vídeo digitais e uma câmera digital SLR foram utilizadas para registrar o teste.
A câmera de alta velocidade MREL Ranger HR localizada perto da janela fora do tubo de choque capturou o teste a 500 quadros por segundo.Defina um registro de laser de deflexão de 20 kHz perto da janela para medir a deflexão no centro da janela.
Os quatro componentes da estrutura foram testados nove vezes no total.Se o vidro não sair da abertura, teste novamente o componente sob maior pressão e impacto.Em cada caso, são registrados dados de pressão e impulso alvo e deformação do vidro.Então, cada teste também é classificado de acordo com AAMA 510-14 [Diretrizes Voluntárias do Sistema de Festestration para Mitigação de Risco de Explosão].
Conforme descrito acima, quatro conjuntos de molduras foram testados até que o vidro fosse removido da abertura da porta de jateamento.O objetivo do primeiro teste é atingir 69 kPa com um pulso de 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-mseg).Sob a carga aplicada, a janela de vidro quebrou e se soltou da moldura.Os acessórios de ponta Sadev fazem com que o TSSA adira ao vidro temperado quebrado.Quando o vidro temperado se estilhaçou, o vidro saiu da abertura após uma deflexão de aproximadamente 100 mm (4 polegadas).
Sob a condição de carga contínua crescente, o quadro 2 foi testado 3 vezes.Os resultados mostraram que a falha não ocorreu até que a pressão atingiu 69 kPa (10 psi).As pressões medidas de 44,3 kPa (6,42 psi) e 45,4 kPa (6,59 psi) não afetarão a integridade do componente.Sob a pressão medida de 62 kPa (9 psi), a deflexão do vidro causou quebra, deixando a janela de vidro na abertura.Todos os acessórios TSSA são fixados com vidro temperado quebrado, igual à Figura 7.
Sob a condição de carga contínua crescente, o quadro 3 foi testado duas vezes.Os resultados mostraram que a falha não ocorreu até que a pressão atingiu a meta de 69 kPa (10 psi).A pressão medida de 48,4 kPa (7,03) psi não afetará a integridade do componente.A coleta de dados não permitiu a deflexão, mas a observação visual do vídeo mostrou que a deflexão do quadro 2, teste 3 e do quadro 4, teste 7, eram semelhantes.Sob a pressão de medição de 64 kPa (9,28 psi), a deflexão do vidro medida em 190,5 mm (7,5″) resultou em quebra, deixando a janela de vidro na abertura.Todos os acessórios TSSA são fixados com vidro temperado quebrado, igual à Figura 7.
Com o aumento da carga contínua, o quadro 4 foi testado 3 vezes.Os resultados mostraram que a falha não ocorreu até que a pressão atingiu a meta de 10 psi pela segunda vez.As pressões medidas de 46,8 kPa (6,79) e 64,9 kPa (9,42 psi) não afetarão a integridade do componente.No teste nº 8, o vidro foi medido para dobrar 100 mm (4 polegadas).Espera-se que esta carga provoque a quebra do vidro, mas outros dados podem ser obtidos.
No teste nº 9, a pressão medida de 65,9 kPa (9,56 psi) desviou o vidro em 190,5 mm (7,5″) e causou quebra, deixando a janela de vidro na abertura.Todos os acessórios TSSA são fixados com o mesmo vidro temperado quebrado da Figura 7. Em todos os casos, os acessórios podem ser facilmente removidos da estrutura de aço sem qualquer dano óbvio.
O TSSA para cada teste permanece inalterado.Após o teste, quando o vidro permanece intacto, não há alteração visual no TSSA.O vídeo em alta velocidade mostra o vidro quebrando no meio do vão e saindo pela abertura.
A partir da comparação entre falha e ausência de falha do vidro na Figura 8 e Figura 9, é interessante notar que o modo de fratura do vidro ocorre longe do ponto de fixação, o que indica que a parte não colada do vidro atingiu o ponto de flexão, que está se aproximando rapidamente O ponto de escoamento frágil do vidro é relativo à parte que permanece colada.
Isto indica que durante o teste, as placas quebradas nestas peças provavelmente se moverão sob forças de cisalhamento.Combinando este princípio e a observação de que o modo de falha parece ser a fragilização da espessura do vidro na interface adesiva, à medida que a carga prescrita aumenta, o desempenho deve ser melhorado aumentando a espessura do vidro ou controlando a deflexão por outros meios.
O teste 8 do quadro 4 é uma surpresa agradável nas instalações de teste.Embora o vidro não esteja danificado para que a moldura possa ser testada novamente, o TSSA e as tiras de vedação circundantes ainda podem manter esta grande carga.O sistema TSSA utiliza quatro acessórios de 60 mm para apoiar o vidro.As cargas de vento de projeto são cargas vivas e permanentes, ambas de 2,5 kPa (50 psf).Este é um projeto moderado, com transparência arquitetônica ideal, apresenta cargas extremamente elevadas e o TSSA permanece intacto.
Este estudo foi conduzido para determinar se a adesão adesiva do sistema de vidro apresenta alguns riscos ou defeitos inerentes em termos de requisitos de baixo nível para desempenho de jato de areia.Obviamente, um sistema simples de acessórios TSSA de 60 mm é instalado próximo à borda do vidro e tem desempenho até que o vidro quebre.Quando o vidro é projetado para resistir à quebra, o TSSA é um método de conexão viável que pode fornecer um certo grau de proteção, mantendo os requisitos de transparência e abertura do edifício.
De acordo com a norma ASTM F2912-17, os componentes da janela testados atingem o nível de perigo H1 no nível da norma C1.O acessório Sadev R1006 utilizado no estudo não foi afetado.
O vidro temperado utilizado neste estudo é o “elo fraco” do sistema.Uma vez quebrado o vidro, o TSSA e a tira de vedação circundante não conseguem reter uma grande quantidade de vidro, porque uma pequena quantidade de fragmentos de vidro permanece no material de silicone.
Do ponto de vista do design e do desempenho, foi comprovado que o sistema adesivo TSSA fornece um alto nível de proteção em componentes de fachadas com grau de explosão no nível inicial de indicadores de desempenho explosivo, o que foi amplamente aceito pela indústria.A fachada testada mostra que quando o risco de explosão está entre 41,4 kPa (6 psi) e 69 kPa (10 psi), o desempenho no nível de risco é significativamente diferente.
No entanto, é importante que a diferença na classificação de perigo não seja atribuível à falha do adesivo, conforme indicado pelo modo de falha coesiva do adesivo e dos fragmentos de vidro entre os limites de perigo.De acordo com as observações, o tamanho do vidro é ajustado adequadamente para minimizar a deflexão e evitar a fragilidade devido ao aumento da resposta ao cisalhamento na interface de flexão e fixação, o que parece ser um fator chave no desempenho.
Projetos futuros poderão reduzir o nível de perigo sob cargas mais altas, aumentando a espessura do vidro, fixando a posição da ponta em relação à borda e aumentando o diâmetro de contato do adesivo.
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