Systémy bodového skla, ktoré spĺňajú túto architektonickú požiadavku, sú obľúbené najmä v prízemných vchodoch alebo verejných priestoroch.Nedávny technologický pokrok umožnil použitie lepidiel s ultra vysokou pevnosťou na pripevnenie týchto veľkých pemz na príslušenstvo bez potreby vŕtania otvorov do skla.
Typické umiestnenie zeme zvyšuje pravdepodobnosť, že systém musí pôsobiť ako ochranná vrstva pre obyvateľov budovy a táto požiadavka prekračuje alebo prekračuje typické požiadavky na zaťaženie vetrom.Niektoré testy boli vykonané na systéme upevnenia bodov na vŕtanie, ale nie na metóde lepenia.
Účelom tohto článku je zaznamenať simulačný test s použitím rázovej trubice s výbušnými náložami na simuláciu výbuchu na simuláciu dopadu výbušnej záťaže na lepený priehľadný komponent.Tieto premenné zahŕňajú výbuchové zaťaženie definované normou ASTM F2912 [1], ktoré sa vykonáva na tenkej platni s ionomérnym sendvičom SGP.Tento výskum je prvýkrát, čo môže kvantifikovať potenciálny výbušný výkon pre rozsiahle testovanie a architektonický dizajn.Na sklenenú dosku s rozmermi 1524 x 1524 mm (60 palcov x 60 palcov) pripevnite štyri tvarovky TSSA s priemerom 60 mm (2,36 palca).
Štyri komponenty zaťažené na 48,3 kPa (7 psi) alebo menej nepoškodili ani neovplyvnili TSSA a sklo.Päť komponentov bolo zaťažených pod tlakom nad 62 kPa (9 psi) a štyri z piatich komponentov vykazovali rozbitie skla, čo spôsobilo posunutie skla z otvoru.Vo všetkých prípadoch zostal TSSA pripevnený ku kovovým armatúram a nebola zistená žiadna porucha, priľnavosť alebo lepenie.Testovanie ukázalo, že v súlade s požiadavkami AAMA 510-14 môže testovaný dizajn TSSA poskytnúť účinný bezpečnostný systém pri zaťažení 48,3 kPa (7 psi) alebo nižšom.Údaje, ktoré sa tu vygenerujú, možno použiť na zostavenie systému TSSA tak, aby spĺňal špecifikované zaťaženie.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) je odborníkom na pokročilé aplikácie vysokovýkonných silikónov Dow Corning.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) je vysokovýkonný stavebný vedec Dow Corning, ktorý je výskumníkom Dow Corning v oblasti silikónu a ASTM.
Konštrukčné silikónové pripevnenie sklenených panelov sa používa už takmer 50 rokov na zlepšenie estetiky a výkonu moderných budov [2] [3] [4] [5].Spôsob upevnenia môže vytvoriť hladkú súvislú vonkajšiu stenu s vysokou transparentnosťou.Túžba po väčšej transparentnosti v architektúre viedla k vývoju a použitiu stien z káblovej siete a vonkajších stien podoprených skrutkami.Architektonicky náročné budovy budú zahŕňať dnešnú modernú technológiu a musia spĺňať miestne stavebné a bezpečnostné predpisy a normy.
Študovalo sa transparentné štrukturálne silikónové lepidlo (TSSA) a bol navrhnutý spôsob podopretia skla časťami na upevnenie skrutiek namiesto vŕtania otvorov [6] [7].Technológia transparentného lepidla s pevnosťou, priľnavosťou a odolnosťou má rad fyzikálnych vlastností, ktoré umožňujú dizajnérom záclonových stien navrhnúť spojovací systém jedinečným a novým spôsobom.
Okrúhle, obdĺžnikové a trojuholníkové príslušenstvo, ktoré spĺňa estetické a konštrukčné vlastnosti, sa ľahko navrhuje.TSSA sa vytvrdzuje spolu s vrstveným sklom, ktoré sa spracováva v autokláve.Po vybratí materiálu z autoklávového cyklu je možné dokončiť 100% overovací test.Táto výhoda zabezpečenia kvality je jedinečná pre TSSA, pretože môže poskytnúť okamžitú spätnú väzbu o štrukturálnej integrite zostavy.
Študovala sa odolnosť voči nárazu [8] a efekt absorpcie nárazov konvenčných konštrukčných silikónových materiálov [9].Wolf a kol.poskytla údaje generované Univerzitou v Stuttgarte.Tieto údaje ukazujú, že v porovnaní s kvázistatickou rýchlosťou deformácie špecifikovanou v ASTM C1135 je pevnosť v ťahu konštrukčného silikónového materiálu pri maximálnej rýchlosti deformácie 5 m/s (197 in/s).Zvyšuje sa pevnosť a predĺženie.Označuje vzťah medzi deformáciou a fyzikálnymi vlastnosťami.
Pretože TSSA je vysoko elastický materiál s vyšším modulom a pevnosťou ako štruktúrny silikón, očakáva sa, že bude mať rovnaký všeobecný výkon.Hoci neboli vykonané laboratórne testy s vysokou rýchlosťou deformácie, dá sa očakávať, že vysoká rýchlosť deformácie pri výbuchu neovplyvní pevnosť.
Skrutkované sklo bolo testované, spĺňa normy na zmiernenie výbuchu [11] a bolo vystavené v roku 2013 na Glass Performance Day.Vizuálne výsledky jasne ukazujú výhody mechanického upevnenia skla po rozbití skla.Pre systémy s čistým lepením to bude výzva.
Rám je vyrobený z amerického štandardného oceľového kanála s rozmermi 151 mm hĺbka x 48,8 mm šírka x 5,08 mm hrúbka pásu (6” x 1,92” x 0,20”), zvyčajne nazývaný C 6” x 8,2# slot.C kanály sú v rohoch zvarené a 9 mm (0,375 palca) hrubá trojuholníková časť je privarená v rohoch, odsadených od povrchu rámu.Do dosky bol vyvŕtaný otvor s priemerom 18 mm (0,71″), aby sa do nej dala ľahko vložiť skrutka s priemerom 14 mm (0,55″).
Kovové tvarovky TSSA s priemerom 60 mm (2,36 palca) sú 50 mm (2 palce) od každého rohu.Na každý kúsok skla naneste štyri tvarovky, aby bolo všetko symetrické.Jedinečnou vlastnosťou TSSA je, že sa dá umiestniť blízko okraja skla.Vŕtacie príslušenstvo na mechanické upevnenie do skla má špecifické rozmery začínajúce od hrany, ktoré je potrebné zapracovať do návrhu a pred kalením je nutné ich navŕtať.
Veľkosť blízko okraja zlepšuje transparentnosť hotového systému a zároveň znižuje priľnavosť hviezdicového spoja v dôsledku nižšieho krútiaceho momentu na typickom hviezdicovom spoji.Sklo vybrané pre tento projekt sú dve 6 mm (1/4″) tvrdené transparentné 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) vrstvy laminované ionomérnou strednou fóliou Sentry Glass Plus (SGP) 1,52 mm (0,060) “.
Disk TSSA s hrúbkou 1 mm (0,040 palca) sa aplikuje na 60 mm (2,36 palca) natretú armatúru z nehrdzavejúcej ocele.Základný náter je určený na zlepšenie odolnosti priľnavosti k nehrdzavejúcej oceli a je zmesou silanu a titanátu v rozpúšťadle.Kovový kotúč sa pritlačí na sklo meranou silou 0,7 MPa (100 psi) počas jednej minúty, aby sa zabezpečilo zvlhčenie a kontakt.Umiestnite komponenty do autoklávu, ktorý dosahuje 11,9 bar (175 psi) a 133 C° (272 °F), aby TSSA mohol dosiahnuť 30-minútový čas namáčania potrebný na vytvrdenie a lepenie v autokláve.
Po dokončení a ochladení autoklávu skontrolujte každú armatúru TSSA a potom ju utiahnite na 55 Nm (40,6 stôp libier), aby ste ukázali štandardné zaťaženie 1,3 MPa (190 psi).Príslušenstvo pre TSSA poskytuje Sadev a je označené ako príslušenstvo R1006 TSSA.
Namontujte hlavné telo príslušenstva na vytvrdzovací kotúč na skle a spustite ho do oceľového rámu.Nastavte a upevnite matice na skrutkách tak, aby vonkajšie sklo bolo v jednej rovine s vonkajšou stranou oceľového rámu.Spoj s rozmermi 13 mm x 13 mm (1/2″ x ½”) obklopujúci obvod skla je utesnený dvojdielnou štruktúrou silikónu, takže test tlakového zaťaženia môže začať nasledujúci deň.
Test sa uskutočnil pomocou šokovej trubice vo výskumnom laboratóriu výbušnín na University of Kentucky.Trubica tlmiaca nárazy sa skladá zo zosilneného oceľového telesa, ktoré dokáže namontovať jednotky až do 3,7 m x 3,7 m na čelo.
Nárazová trubica je poháňaná umiestnením výbušnín pozdĺž dĺžky výbušnej trubice, aby sa simulovala pozitívna a negatívna fáza výbuchu [12] [13].Vložte celú zostavu skla a oceľového rámu do trubice tlmiacej nárazy na testovanie, ako je znázornené na obrázku 4.
Vo vnútri šokovej trubice sú nainštalované štyri tlakové senzory, takže tlak a pulz je možné presne merať.Na záznam testu boli použité dve digitálne videokamery a digitálna zrkadlovka.
Vysokorýchlostná kamera MREL Ranger HR umiestnená v blízkosti okna mimo tlmiča zachytila ​​test rýchlosťou 500 snímok za sekundu.Nastavte vychyľovací laserový záznam 20 kHz v blízkosti okna, aby ste zmerali vychýlenie v strede okna.
Štyri komponenty rámca boli testované celkovo deväťkrát.Ak sklo neopustí otvor, znova otestujte komponent pod vyšším tlakom a nárazom.V každom prípade sa zaznamenáva cieľový tlak a impulzy a údaje o deformácii skla.Potom je každý test hodnotený aj podľa AAMA 510-14 [Dobrovoľné pokyny systému Festestation pre zmierňovanie nebezpečenstva výbuchu].
Ako je opísané vyššie, testovali sa štyri rámové zostavy, kým sa sklo neodstránilo z otvoru dúchacieho otvoru.Cieľom prvého testu je dosiahnuť 69 kPa pri pulze 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-ms).Pod aplikovaným zaťažením sa sklenené okno rozbilo a uvoľnilo z rámu.Bodové kovanie Sadev umožňuje priľnavosť TSSA k rozbitému tvrdenému sklu.Keď sa tvrdené sklo rozbilo, sklo opustilo otvor po vychýlení približne 100 mm (4 palce).
V podmienkach rastúceho nepretržitého zaťaženia bol rám 2 testovaný 3 krát.Výsledky ukázali, že porucha nenastala, kým tlak nedosiahol 69 kPa (10 psi).Namerané tlaky 44,3 kPa (6,42 psi) a 45,4 kPa (6,59 psi) neovplyvnia integritu komponentu.Pri nameranom tlaku 62 kPa (9 psi) spôsobilo vychýlenie skla rozbitie, pričom sklenené okno zostalo v otvore.Všetko príslušenstvo TSSA je pripevnené rozbitým tvrdeným sklom, rovnako ako na obrázku 7.
V podmienkach rastúceho nepretržitého zaťaženia bol rám 3 testovaný dvakrát.Výsledky ukázali, že porucha nenastala, kým tlak nedosiahol cieľových 69 kPa (10 psi).Nameraný tlak 48,4 kPa (7,03) psi neovplyvní integritu komponentu.Zber údajov neumožnil vychýlenie, ale vizuálne pozorovanie z videa ukázalo, že vychýlenie snímky 2, test 3 a snímka 4, test 7, boli podobné.Pri meracom tlaku 64 kPa (9,28 psi) viedlo vychýlenie skla nameraného na 190,5 mm (7,5″) k rozbitiu, pričom sklenené okno zostalo v otvore.Všetko príslušenstvo TSSA je pripevnené rozbitým tvrdeným sklom, rovnako ako na obrázku 7.
So zvyšujúcim sa nepretržitým zaťažením bol rám 4 testovaný 3-krát.Výsledky ukázali, že porucha nenastala, kým tlak nedosiahol cieľovú hodnotu 10 psi druhýkrát.Namerané tlaky 46,8 kPa (6,79) a 64,9 kPa (9,42 psi) neovplyvnia integritu komponentu.V teste č. 8 sa meralo ohnutie skla 100 mm (4 palce).Očakáva sa, že toto zaťaženie spôsobí rozbitie skla, ale je možné získať ďalšie údaje.
V teste č. 9 nameraný tlak 65,9 kPa (9,56 psi) vychýlil sklo o 190,5 mm (7,5") a spôsobil rozbitie, pričom sklenené okno zostalo v otvore.Všetky doplnky TSSA sú pripevnené rovnakým rozbitým tvrdeným sklom ako na obrázku 7. Vo všetkých prípadoch je možné príslušenstvo ľahko vybrať z oceľového rámu bez zjavného poškodenia.
TSSA pre každý test zostáva nezmenený.Po teste, keď sklo zostane neporušené, nedochádza k žiadnej vizuálnej zmene TSSA.Vysokorýchlostné video ukazuje, ako sa sklo rozbije v strede rozpätia a potom opustí otvor.
Z porovnania zlyhania skla a žiadneho zlyhania na obrázku 8 a obrázku 9 je zaujímavé poznamenať, že režim lomu skla sa vyskytuje ďaleko od bodu pripojenia, čo naznačuje, že nespojená časť skla dosiahla bod ohybu, ktorý sa rýchlo blíži Krehká medza prieťažnosti skla je relatívna k časti, ktorá zostáva zlepená.
To naznačuje, že počas testu sa zlomené dosky v týchto častiach pravdepodobne budú pohybovať šmykovými silami.Kombináciou tohto princípu a pozorovania, že spôsob poruchy sa javí ako skrehnutie hrúbky skla na rozhraní lepidla, keď sa predpísané zaťaženie zvyšuje, výkon by sa mal zlepšiť zvýšením hrúbky skla alebo riadením priehybu inými prostriedkami.
Test 8 Rámca 4 je príjemným prekvapením v testovacom zariadení.Sklo sa síce nepoškodí, aby bolo možné rám znova otestovať, no TSSA a okolité tesniace pásiky dokážu udržať túto veľkú záťaž.Systém TSSA používa štyri 60 mm nástavce na podopretie skla.Návrhové zaťaženia vetrom sú živé a trvalé zaťaženia, obe pri 2,5 kPa (50 psf).Ide o mierny dizajn s ideálnou architektonickou transparentnosťou, extrémne vysoké zaťaženie a TSSA zostáva nedotknuté.
Táto štúdia bola vykonaná s cieľom zistiť, či adhézia lepidla na sklenenom systéme má nejaké vlastné riziká alebo chyby z hľadiska nízkych požiadaviek na výkon pieskovania.Je zrejmé, že jednoduchý 60 mm doplnkový systém TSSA je inštalovaný blízko okraja skla a má výkon, kým sa sklo nerozbije.Keď je sklo navrhnuté tak, aby odolalo rozbitiu, TSSA je životaschopná metóda spojenia, ktorá môže poskytnúť určitý stupeň ochrany pri zachovaní požiadaviek budovy na transparentnosť a otvorenosť.
Podľa normy ASTM F2912-17 dosahujú testované okenné komponenty úroveň nebezpečenstva H1 na úrovni normy C1.Príslušenstvo Sadev R1006 použité v štúdii nie je ovplyvnené.
Tvrdené sklo použité v tejto štúdii je „slabým článkom“ v systéme.Po rozbití skla TSSA a okolitý tesniaci pás nedokážu zadržať veľké množstvo skla, pretože na silikónovom materiáli zostáva malé množstvo sklenených úlomkov.
Z hľadiska dizajnu a výkonu sa preukázalo, že lepiaci systém TSSA poskytuje vysokú úroveň ochrany fasádnych komponentov výbušnej kvality na počiatočnej úrovni ukazovateľov výbušného výkonu, ktorá bola v priemysle široko akceptovaná.Testovaná fasáda ukazuje, že keď je nebezpečenstvo výbuchu medzi 41,4 kPa (6 psi) a 69 kPa (10 psi), výkon na úrovni nebezpečenstva je výrazne odlišný.
Je však dôležité, aby sa rozdiel v klasifikácii nebezpečnosti nedal pripísať zlyhaniu lepidla, ako naznačuje kohézny spôsob zlyhania lepidla a úlomkov skla medzi prahovými hodnotami nebezpečenstva.Podľa pozorovaní je veľkosť skla vhodne nastavená tak, aby sa minimalizovalo vychýlenie, aby sa zabránilo krehkosti v dôsledku zvýšenej odozvy na šmyk na rozhraní ohybu a pripevnenia, čo sa zdá byť kľúčovým faktorom výkonu.
Budúce návrhy môžu byť schopné znížiť úroveň nebezpečenstva pri vyššom zaťažení zväčšením hrúbky skla, upevnením polohy bodu vzhľadom na okraj a zvýšením kontaktného priemeru lepidla.
[1] Štandardná špecifikácia sklenených vlákien ASTM F2912-17, sklo a sklenené systémy podliehajúce zaťaženiu vo vysokej nadmorskej výške, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2] Hilliard, JR, Paris, CJ a Peterson, CO, Jr., “Sklo konštrukčného tmelu, technológia tesnenia pre sklenené systémy”, ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, s.67-99 strán.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz a Gladstone, M., „Seismic Performance of Structural Silica Glass“, Stavebné tesnenie, tmel, sklo a vodotesná technológia, zväzok 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, editor, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, str. 46-59.[4] Carbary, LD, „Prehľad odolnosti a výkonu silikónových konštrukčných sklenených okenných systémov“, Glass Performance Day, Tampere Fínsko, jún 2007, Zborník z konferencie, strany 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD a Takish, MS, „Výkon silikónových štruktúrnych adhezív“, Glass System Science and Technology, ASTM STP1054, Univerzita CJ v Paríži, Americká spoločnosť pre testovanie a materiály, Philadelphia, 1989 Years, pp. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. a Carbary L. D., „Transparentné štruktúrne silikónové lepidlo na fixáciu dávkovania zasklenia (TSSA) Predbežné hodnotenie mechanického vlastnosti a trvanlivosť ocele“, Štvrté medzinárodné sympózium o trvanlivosti „Konštrukčné tmely a lepidlá“, Medzinárodný časopis ASTM, publikovaný online, august 2011, zväzok 8, číslo 10 (11. november 2011 mesiac), JAI 104084, dostupné na nasledujúcej webovej stránke : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Transparentné štruktúrne silikónové lepidlo, Glass Performance Day, Tampere, Fínsko, jún 2011, Zborník zo stretnutia, strany 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 [ 10] ASTM C1135-15, Štandardná skúšobná metóda na stanovenie výkonu štrukturálnych tmelov pri priľnavosti v ťahu, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2015, https://doi.org/10.1520/C1135-15 [11] Morgan, T. , „Progress in Explosion-proofed Bolt-Fixed Glass“, Glass Performance Day, jún 2103, zápisnica zo stretnutia, s. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Štandardná skúšobná metóda pre sklá a sklenené systémy vystavené vysokému zaťaženiu vetrom , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad a Braden T .Lusk."Nová metóda na určenie odozvy protivýbušných sklenených systémov na výbušné zaťaženie."Metrika 45,6 (2012): 1471-1479.[14] „Dobrovoľné usmernenia na zmiernenie nebezpečenstva výbuchu systémov vertikálnych okien“ AAMA 510-14.