Sistemele de sticlă fixată în puncte care îndeplinesc această cerință arhitecturală sunt deosebit de populare în intrările la sol sau în zonele publice.Progresele tehnologice recente au permis folosirea adezivilor de foarte mare rezistență pentru a atașa aceste pietre ponce mari de accesorii, fără a fi nevoie să găuriți sticlă.
Locația tipică la sol crește probabilitatea ca sistemul să acționeze ca un strat de protecție pentru ocupanții clădirii, iar această cerință depășește sau depășește cerințele tipice de încărcare a vântului.S-au făcut unele teste pe sistemul de fixare prin puncte pentru găurire, dar nu și pe metoda de lipire.
Scopul acestui articol este de a înregistra un test de simulare folosind un tub de șoc cu încărcături explozive pentru a simula o explozie pentru a simula impactul unei sarcini explozive asupra unei componente transparente legate.Aceste variabile includ sarcina de explozie definită de ASTM F2912 [1], care este efectuată pe o placă subțire cu un sandwich de ionomer SGP.Această cercetare este prima dată când poate cuantifica performanța potențială explozivă pentru testarea la scară largă și proiectarea arhitecturală.Atașați patru fitinguri TSSA cu un diametru de 60 mm (2,36 inchi) pe o placă de sticlă care măsoară 1524 x 1524 mm (60 inchi x 60 inchi).
Cele patru componente încărcate la 48,3 kPa (7 psi) sau mai puțin nu au deteriorat și nu au afectat TSSA și sticla.Cinci componente au fost încărcate sub presiune peste 62 kPa (9 psi), iar patru dintre cele cinci componente au prezentat spargerea sticlei, determinând deplasarea sticlei din deschidere.În toate cazurile, TSSA a rămas atașat de fitingurile metalice și nu s-a găsit nicio defecțiune, aderență sau lipire.Testele au arătat că, în conformitate cu cerințele AAMA 510-14, designul TSSA testat poate oferi un sistem de siguranță eficient la o sarcină de 48,3 kPa (7 psi) sau mai mică.Datele generate aici pot fi folosite pentru a proiecta sistemul TSSA pentru a îndeplini sarcina specificată.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) este expertul avansat în aplicarea siliconilor de înaltă performanță Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) este un om de știință Dow Corning de înaltă performanță în industria construcțiilor, care este cercetător Dow Corning în silicon și ASTM.
Atașarea siliconică structurală a panourilor de sticlă a fost folosită de aproape 50 de ani pentru a îmbunătăți estetica și performanța clădirilor moderne [2] [3] [4] [5].Metoda de fixare poate face peretele exterior neted și continuu cu o transparență ridicată.Dorința pentru o transparență sporită în arhitectură a condus la dezvoltarea și utilizarea pereților din plasă de cablu și a pereților exteriori susținuți cu șuruburi.Clădirile emblematice cu provocări arhitecturale vor include tehnologia modernă de astăzi și trebuie să respecte codurile și standardele locale de construcție și siguranță.
A fost studiat adezivul siliconic structural transparent (TSSA) și a fost propusă o metodă de susținere a sticlei cu piese de fixare a șuruburilor în loc de găuri [6] [7].Tehnologia lipiciului transparent cu rezistență, aderență și durabilitate are o serie de proprietăți fizice care permit designerilor de pereți cortină să proiecteze sistemul de conectare într-un mod unic și inedit.
Accesoriile rotunde, dreptunghiulare și triunghiulare care îndeplinesc estetica și performanța structurală sunt ușor de proiectat.TSSA este întărită împreună cu sticla laminată fiind prelucrată într-o autoclavă.După îndepărtarea materialului din ciclul de autoclavă, poate fi finalizat testul de verificare 100%.Acest avantaj al asigurării calității este unic pentru TSSA deoarece poate oferi feedback imediat asupra integrității structurale a ansamblului.
Au fost studiate rezistența la impact [8] și efectul de absorbție a șocurilor ale materialelor siliconice structurale convenționale [9].Wolf și colab.furnizate date generate de Universitatea din Stuttgart.Aceste date arată că, în comparație cu rata de deformare cvasi-statică specificată în ASTM C1135, rezistența la tracțiune a materialului siliconic structural este la o rată de deformare finală de 5 m/s (197 in/s).Rezistența și alungirea crește.Indică relația dintre deformare și proprietăți fizice.
Deoarece TSSA este un material foarte elastic cu modul și rezistență mai mare decât siliconul structural, se așteaptă să urmeze aceeași performanță generală.Deși nu au fost efectuate teste de laborator cu viteze mari de deformare, se poate aștepta ca rata mare de deformare în explozie să nu afecteze rezistența.
Sticla cu șuruburi a fost testată, îndeplinește standardele de atenuare a exploziilor [11] și a fost expusă la Ziua performanței sticlei din 2013.Rezultatele vizuale arată clar avantajele fixării mecanice a sticlei după spargerea sticlei.Pentru sistemele cu atașament pur adeziv, aceasta va fi o provocare.
Cadrul este realizat din canal de oțel standard american, cu dimensiuni de 151 mm adâncime x 48,8 mm lățime x 5,08 mm grosime banda (6” x 1,92” x 0,20”), denumit de obicei C 6” x 8.2# slot.Canalele C sunt sudate între ele la colțuri, iar o secțiune triunghiulară de 9 mm (0,375 inci) grosime este sudată la colțuri, îndepărtată de suprafața cadrului.O gaură de 18 mm (0,71 inchi) a fost găurită în placă, astfel încât un șurub cu un diametru de 14 mm (0,55 inchi) poate fi introdus cu ușurință în ea.
Fitingurile metalice TSSA cu un diametru de 60 mm (2,36 inchi) sunt la 50 mm (2 inchi) de fiecare colț.Aplicați patru accesorii pe fiecare bucată de sticlă pentru a face totul simetric.Caracteristica unică a TSSA este că poate fi plasat aproape de marginea sticlei.Accesoriile de gaurire pentru fixarea mecanica in sticla au dimensiuni specifice incepand de la margine, care trebuie incorporate in design si trebuie gaurite inainte de revenire.
Dimensiunea apropiată de margine îmbunătățește transparența sistemului finit și, în același timp, reduce aderența îmbinării în stea datorită cuplului mai mic pe îmbinarea în stea tipică.Sticla selectată pentru acest proiect este două straturi transparente temperate de 6 mm (1/4″) de 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) laminate cu peliculă intermediară ionomer Sentry Glass Plus (SGP) de 1,52 mm (0,060)”.
Un disc TSSA cu grosimea de 1 mm (0,040 inchi) este aplicat pe un fiting din oțel inoxidabil amorsat cu diametrul de 60 mm (2,36 inchi).Grundul este conceput pentru a îmbunătăți durabilitatea aderenței la oțel inoxidabil și este un amestec de silan și titanat într-un solvent.Discul metalic este apăsat pe sticlă cu o forță măsurată de 0,7 MPa (100 psi) timp de un minut pentru a asigura umezirea și contactul.Puneți componentele într-o autoclavă care atinge 11,9 bar (175 psi) și 133 C° (272 °F), astfel încât TSSA să poată atinge timpul de înmuiere de 30 de minute necesar pentru întărire și lipire în autoclavă.
După ce autoclavul este finalizat și răcit, inspectați fiecare fiting TSSA și apoi strângeți-l la 55 Nm (40,6 picioare lire) pentru a arăta o sarcină standard de 1,3 MPa (190 psi).Accesoriile pentru TSSA sunt furnizate de Sadev și sunt identificate ca accesorii R1006 TSSA.
Asamblați corpul principal al accesoriului pe discul de polimerizare de pe sticlă și coborâți-l în cadrul de oțel.Reglați și fixați piulițele pe șuruburi astfel încât geamul extern să fie la același nivel cu exteriorul cadrului de oțel.Îmbinarea de 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) care înconjoară perimetrul de sticlă este etanșată cu o structură din silicon din două părți, astfel încât testul de încărcare la presiune să poată începe a doua zi.
Testul a fost efectuat folosind un tub de șoc la Laboratorul de Cercetare a Explozivilor de la Universitatea din Kentucky.Tubul de absorbție a șocurilor este compus dintr-un corp de oțel armat, care poate instala unități de până la 3,7mx 3,7m pe față.
Tubul de impact este condus prin plasarea de explozibili pe lungimea tubului de explozie pentru a simula fazele pozitive și negative ale evenimentului de explozie [12] [13].Puneți întregul ansamblu de cadru din sticlă și oțel în tubul de absorbție a șocurilor pentru testare, așa cum se arată în Figura 4.
Patru senzori de presiune sunt instalați în interiorul tubului de șoc, astfel încât presiunea și pulsul pot fi măsurate cu precizie.Pentru înregistrarea testului au fost folosite două camere video digitale și o cameră digitală SLR.
Camera de mare viteză MREL Ranger HR situată lângă fereastra din afara tubului de șoc a capturat testul la 500 de cadre pe secundă.Setați o înregistrare laser cu deviație de 20 kHz lângă fereastră pentru a măsura deviația în centrul ferestrei.
Cele patru componente ale cadrului au fost testate de nouă ori în total.Dacă sticla nu iese din deschidere, retestați componenta la presiune și impact mai mari.În fiecare caz, sunt înregistrate datele privind presiunea țintă și impulsul și deformarea sticlei.Apoi, fiecare test este, de asemenea, evaluat conform AAMA 510-14 [Linii directoare voluntare ale sistemului de festivități pentru atenuarea pericolului de explozie].
După cum s-a descris mai sus, au fost testate patru ansambluri de cadru până când sticla a fost îndepărtată din deschiderea orificiului de sablare.Scopul primului test este de a atinge 69 kPa la un impuls de 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Sub sarcina aplicată, geamul de sticlă s-a spart și s-a eliberat din cadru.Fitingurile de vârf Sadev fac ca TSSA să adere la sticla călită spartă.Când sticla călită s-a spart, sticla a părăsit deschiderea după o deviere de aproximativ 100 mm (4 inci).
În condiția creșterii sarcinii continue, cadrul 2 a fost testat de 3 ori.Rezultatele au arătat că defecțiunea nu a avut loc până când presiunea a atins 69 kPa (10 psi).Presiunile măsurate de 44,3 kPa (6,42 psi) și 45,4 kPa (6,59 psi) nu vor afecta integritatea componentei.Sub presiunea măsurată de 62 kPa (9 psi), deformarea sticlei a cauzat spargerea, lăsând fereastra de sticlă în deschidere.Toate accesoriile TSSA sunt atașate cu sticlă călită spartă, la fel ca în Figura 7.
În condiția creșterii sarcinii continue, cadrul 3 a fost testat de două ori.Rezultatele au arătat că defecțiunea nu a avut loc până când presiunea a atins ținta 69 kPa (10 psi).Presiunea măsurată de 48,4 kPa (7,03) psi nu va afecta integritatea componentei.Colectarea datelor nu a reușit să permită deviația, dar observația vizuală din videoclip a arătat că deformarea cadrului 2 testul 3 și cadrul 4 testul 7 au fost similare.Sub presiunea de măsurare de 64 kPa (9,28 psi), deformarea sticlei măsurată la 190,5 mm (7,5 inchi) a dus la spargere, lăsând fereastra de sticlă în deschidere.Toate accesoriile TSSA sunt atașate cu sticlă călită spartă, la fel ca în Figura 7.
Cu sarcina continuă crescândă, cadrul 4 a fost testat de 3 ori.Rezultatele au arătat că defecțiunea nu a avut loc până când presiunea a atins pentru a doua oară ținta de 10 psi.Presiunile măsurate de 46,8 kPa (6,79) și 64,9 kPa (9,42 psi) nu vor afecta integritatea componentei.În testul #8, sticla a fost măsurată să se îndoaie 100 mm (4 inci).Este de așteptat ca această sarcină să provoace spargerea sticlei, dar pot fi obținute alte date.
În testul #9, presiunea măsurată de 65,9 kPa (9,56 psi) a deviat sticla cu 190,5 mm (7,5 inchi) și a provocat spargerea, lăsând fereastra de sticlă în deschidere.Toate accesoriile TSSA sunt atașate cu aceeași sticlă călită spartă ca în Figura 7. În toate cazurile, accesoriile pot fi îndepărtate cu ușurință de pe cadrul de oțel fără nicio deteriorare evidentă.
TSSA pentru fiecare test rămâne neschimbat.După test, când sticla rămâne intactă, nu există nicio modificare vizuală în TSSA.Videoclipul de mare viteză arată că geamul se sparge la mijlocul travei și apoi părăsește deschiderea.
Din comparația între defecțiunile sticlei și nicio eroare din Figura 8 și Figura 9, este interesant de observat că modul de fracturare a sticlei are loc departe de punctul de atașare, ceea ce indică faptul că partea nelegată a sticlei a atins punctul de îndoire, ceea ce se apropie rapid Limitul de curgere fragil al sticlei este relativ la piesa care rămâne lipită.
Acest lucru indică faptul că în timpul testului, plăcile rupte din aceste părți sunt susceptibile să se miște sub forțe de forfecare.Combinând acest principiu și observația că modul de defectare pare a fi fragilizarea grosimii sticlei la interfața adeziv, pe măsură ce sarcina prescrisă crește, performanța ar trebui îmbunătățită prin creșterea grosimii sticlei sau controlând deformarea prin alte mijloace.
Testul 8 al Cadrului 4 este o surpriză plăcută în centrul de testare.Deși sticla nu este deteriorată, astfel încât cadrul să poată fi testat din nou, TSSA și benzile de etanșare din jur pot încă menține această sarcină mare.Sistemul TSSA folosește patru atașamente de 60 mm pentru a susține sticla.Sarcinile vântului de proiectare sunt sarcini active și permanente, ambele la 2,5 kPa (50 psf).Acesta este un design moderat, cu transparență arhitecturală ideală, prezintă sarcini extrem de mari, iar TSSA rămâne intactă.
Acest studiu a fost realizat pentru a determina dacă aderența adezivă a sistemului de sticlă are unele pericole sau defecte inerente în ceea ce privește cerințele de nivel scăzut pentru performanța sablare.Evident, un sistem simplu de accesorii TSSA de 60 mm este instalat lângă marginea sticlei și are performanță până când sticla se sparge.Atunci când sticla este proiectată să reziste la spargere, TSSA este o metodă de conectare viabilă care poate oferi un anumit grad de protecție, menținând în același timp cerințele clădirii de transparență și deschidere.
Conform standardului ASTM F2912-17, componentele ferestrelor testate ating nivelul de pericol H1 la nivelul standardului C1.Accesoriul Sadev R1006 utilizat în studiu nu este afectat.
Sticla călită folosită în acest studiu este „veriga slabă” a sistemului.Odată ce sticla este spartă, TSSA și banda de etanșare din jur nu pot reține o cantitate mare de sticlă, deoarece pe materialul siliconic rămân o cantitate mică de fragmente de sticlă.
Din punct de vedere al designului și al performanței, s-a dovedit că sistemul adeziv TSSA oferă un nivel ridicat de protecție a componentelor de fațadă de grad exploziv la nivelul inițial al indicatorilor de performanță explozive, care a fost acceptat pe scară largă de industrie.Fațada testată arată că atunci când pericolul de explozie este între 41,4 kPa (6 psi) și 69 kPa (10 psi), performanța la nivelul de pericol este semnificativ diferită.
Cu toate acestea, este important ca diferența de clasificare a pericolelor să nu fie atribuită eșecului adeziv, așa cum este indicat de modul de eșec coeziv al fragmentelor de adeziv și de sticlă între pragurile de pericol.Conform observațiilor, dimensiunea sticlei este ajustată în mod corespunzător pentru a minimiza deformarea pentru a preveni fragilitatea datorită răspunsului crescut la forfecare la interfața de îndoire și atașare, care pare a fi un factor cheie în performanță.
Proiectele viitoare pot fi capabile să reducă nivelul de pericol la sarcini mai mari prin creșterea grosimii sticlei, fixând poziția punctului față de margine și mărind diametrul de contact al adezivului.
[1] ASTM F2912-17 Standard Glass Fiber Specification, Glass and Glass Systems Subject to High Altitude Loads, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ și Peterson, CO, Jr., „Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, p.67-99 pagini.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz și Gladstone, M., „Seismic Performance of Structural Silica Glass”, Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, Volumul 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, pp. 46-59.[4] Carbary, LD, „Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems”, Glass Performance Day, Tampere Finlanda, iunie 2007, Conferință Proceedings, paginile 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD și Takish, MS, „Performanța adezivilor structurali de silicon”, Știința și tehnologia sistemului de sticlă, ASTM STP1054, Universitatea CJ din Paris, Societatea Americană pentru Testare și Materiale, Philadelphia, 1989 Years, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. and Carbary L. D, „Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminary assessment of the mechanical proprietățile și durabilitatea oțelului”, The Fourth International Durability Symposium „Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, publicat online, august 2011, volumul 8, numărul 10 (luna 11 noiembrie 2011), JAI 104084, disponibil pe următorul site web : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Transparent structure silicone adhesive, Glass Performance Day, Tampere, Finlanda, iunie 2011, Proceedings of meeting, pages 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 și 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 No. 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, Standard Test Method for Determining the Tensile Adhesion Performance of Structural Sealants, 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, iunie 2103, proces-verbal de ședință, pp. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Metodă standard de testare pentru sticlă și sisteme de sticlă supuse la sarcini mari de vânt , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Nunta, William Chad și Braden T .Lusk.„O metodă nouă pentru determinarea răspunsului sistemelor de sticlă anti-explozive la sarcini explozive.”Metric 45,6 (2012): 1471-1479.[14] „Orientări voluntare pentru atenuarea pericolului de explozie al sistemelor de ferestre verticale” AAMA 510-14.