Punktfasta glassystem som uppfyller detta arkitektoniska krav är särskilt populära i markentréer eller allmänna utrymmen.De senaste tekniska framstegen har gjort det möjligt att använda ultrahöghållfasta lim för att fästa dessa stora pimpsten på tillbehör utan att behöva borra hål i glaset.
Den typiska markplatsen ökar sannolikheten för att systemet måste fungera som ett skyddande lager för boende i byggnaden, och detta krav överstiger eller överstiger typiska vindlastkrav.Vissa tester har gjorts på punktfästsystemet för borrning, men inte på bindningsmetoden.
Syftet med den här artikeln är att spela in ett simuleringstest med ett stötrör med explosiva laddningar för att simulera en explosion för att simulera inverkan av en explosiv last på en bunden transparent komponent.Dessa variabler inkluderar explosionsbelastningen definierad av ASTM F2912 [1], som utförs på en tunn platta med en SGP-jonomersandwich.Denna forskning är första gången som den kan kvantifiera den potentiella explosiva prestandan för storskalig testning och arkitektonisk design.Fäst fyra TSSA-beslag med en diameter på 60 mm (2,36 tum) på en glasplatta som mäter 1 524 x 1 524 mm (60 tum x 60 tum).
De fyra komponenterna laddade till 48,3 kPa (7 psi) eller lägre skadade eller påverkade inte TSSA och glas.Fem komponenter laddades under tryck över 62 kPa (9 psi), och fyra av de fem komponenterna visade glasbrott, vilket fick glaset att flytta från öppningen.I samtliga fall förblev TSSA fäst vid metallbeslagen och ingen funktionsfel, vidhäftning eller bindning hittades.Tester har visat att, i enlighet med kraven i AAMA 510-14, kan den testade TSSA-designen ge ett effektivt säkerhetssystem under en belastning på 48,3 kPa (7 psi) eller lägre.Data som genereras här kan användas för att konstruera TSSA-systemet för att möta den specificerade belastningen.
Jon Kimberlain (Jon Kimberlain) är den avancerade applikationsexperten av Dow Cornings högpresterande silikoner.Lawrence D. Carbary (Lawrence D. Carbary) är en Dow Corning högpresterande byggindustriforskare som är en forskare i Dow Corning silikon och ASTM.
Den strukturella silikonfästet av glaspaneler har använts i nästan 50 år för att förbättra estetiken och prestanda hos moderna byggnader [2] [3] [4] [5].Fixeringsmetoden kan göra den släta kontinuerliga ytterväggen med hög transparens.Önskemålet om ökad transparens i arkitekturen ledde till utveckling och användning av kabelnätväggar och bultstödda ytterväggar.Arkitektoniskt utmanande landmärkebyggnader kommer att inkludera dagens moderna teknik och måste följa lokala bygg- och säkerhetsföreskrifter och standarder.
Det transparenta strukturella silikonlimmet (TSSA) har studerats, och en metod för att stödja glaset med bultfästdelar istället för att borra hål har föreslagits [6] [7].Den transparenta limtekniken med styrka, vidhäftning och hållbarhet har en rad fysiska egenskaper som gör att gardinväggsdesigners kan designa anslutningssystemet på ett unikt och nytt sätt.
Runda, rektangulära och triangulära tillbehör som möter estetik och strukturell prestanda är lätta att designa.TSSA härdas tillsammans med det laminerade glaset som bearbetas i en autoklav.Efter att ha tagit bort materialet från autoklavcykeln kan 100 % verifieringstestet slutföras.Denna kvalitetssäkringsfördel är unik för TSSA eftersom den kan ge omedelbar feedback om sammansättningens strukturella integritet.
Slaghållfastheten [8] och stötdämpningseffekten av konventionella strukturella silikonmaterial har studerats [9].Wolf et al.tillhandahållit data som genererats av universitetet i Stuttgart.Dessa data visar att, jämfört med den kvasistatiska töjningshastigheten specificerad i ASTM C1135, är draghållfastheten hos det strukturella silikonmaterialet vid en slutlig töjningshastighet på 5m/s (197in/s).Styrka och töjning ökar.Indikerar sambandet mellan töjning och fysikaliska egenskaper.
Eftersom TSSA är ett mycket elastiskt material med högre modul och styrka än strukturell silikon, förväntas det följa samma allmänna prestanda.Även om laboratorietester med höga töjningshastigheter inte har utförts kan man förvänta sig att den höga töjningshastigheten i explosionen inte kommer att påverka hållfastheten.
Det bultade glaset har testats, uppfyller explosionsreducerande standarder [11] och ställdes ut på Glass Performance Day 2013.De visuella resultaten visar tydligt fördelarna med att mekaniskt fixera glaset efter att glaset har krossats.För system med ren adhesiv infästning blir detta en utmaning.
Ramen är gjord av amerikansk standard stålkanal med dimensionerna 151 mm djup x 48,8 mm bredd x 5,08 mm bantjocklek (6” x 1,92” x 0,20”), vanligtvis kallad C 6” x 8,2# slits.C-kanalerna är sammansvetsade i hörnen och en 9 mm (0,375 tum) tjock triangulär sektion är svetsad i hörnen, tillbakadragen från ramens yta.Ett 18 mm (0,71 tum) hål borrades i plattan så att en bult med en diameter på 14 mm (0,55 tum) lätt kan föras in i den.
TSSA metallbeslag med en diameter på 60 mm (2,36 tum) är 50 mm (2 tum) från varje hörn.Applicera fyra beslag på varje glasbit för att göra allt symmetriskt.Det unika med TSSA är att den kan placeras nära glaskanten.Borrtillbehör för mekanisk fixering i glas har specifika mått med början från kanten, som måste ingå i konstruktionen och måste borras innan härdning.
Storleken nära kanten förbättrar transparensen i det färdiga systemet, och minskar samtidigt vidhäftningen av stjärnfogen på grund av det lägre vridmomentet på den typiska stjärnfogen.Glaset som valts för detta projekt är två 6 mm (1/4″) härdade transparenta 1524 mm x 1524 mm (5′x 5′) lager laminerade med Sentry Glass Plus (SGP) jonomer mellanfilm 1,52 mm (0,060) “).
En 1 mm (0,040 tum) tjock TSSA-skiva appliceras på en 60 mm (2,36 tum) diameter grundmålad rostfri stålkoppling.Primern är designad för att förbättra hållbarheten för vidhäftning till rostfritt stål och är en blandning av silan och titanat i ett lösningsmedel.Metallskivan pressas mot glaset med en uppmätt kraft på 0,7 MPa (100 psi) under en minut för att ge vätning och kontakt.Placera komponenterna i en autoklav som når 11,9 Bar (175 psi) och 133 C° (272 °F) så att TSSA kan nå den 30-minuters blötläggningstid som krävs för härdning och bindning i autoklaven.
Efter att autoklaven är klar och kyld, inspektera varje TSSA-koppling och dra sedan åt den till 55Nm (40,6 fot pund) för att visa en standardbelastning på 1,3 MPa (190 psi).Tillbehör för TSSA tillhandahålls av Sadev och identifieras som R1006 TSSA-tillbehör.
Montera huvuddelen av tillbehöret till härdskivan på glaset och sänk ner den i stålramen.Justera och fixera muttrarna på bultarna så att det yttre glaset ligger i jämnhöjd med utsidan av stålramen.Den 13 mm x 13 mm (1/2″ x½”) fogen som omger glasomkretsen är förseglad med en tvådelad struktur av silikon så att tryckbelastningstestet kan börja nästa dag.
Testet utfördes med hjälp av ett stötrör vid Explosives Research Laboratory vid University of Kentucky.Det stötdämpande röret är sammansatt av en förstärkt stålkropp, som kan installera enheter upp till 3,7 x 3,7 m på ytan.
Islagsröret drivs genom att placera sprängämnen längs med explosionsrörets längd för att simulera de positiva och negativa faserna av explosionshändelsen [12] [13].Sätt in hela glas- och stålramen i det stötdämpande röret för testning, som visas i figur 4.
Fyra trycksensorer är installerade inuti stötröret, så att trycket och pulsen kan mätas exakt.Två digitala videokameror och en digital SLR-kamera användes för att spela in testet.
MREL Ranger HR höghastighetskamera placerad nära fönstret utanför stötröret fångade testet med 500 bilder per sekund.Ställ in en 20 kHz avböjningslaserpost nära fönstret för att mäta avböjningen i mitten av fönstret.
De fyra ramkomponenterna testades totalt nio gånger.Om glaset inte lämnar öppningen, testa om komponenten under högre tryck och slag.I varje fall registreras måltryck och impuls- och glasdeformationsdata.Sedan klassificeras varje test även enligt AAMA 510-14 [Festration System Voluntary Guidelines for Explosion Hazard Mitigation].
Såsom beskrivits ovan testades fyra ramenheter tills glaset avlägsnades från öppningen av sprängöppningen.Målet med det första testet är att nå 69 kPa vid en puls på 614 kPa-ms (10 psi A 89 psi-msec).Under den pålagda belastningen krossades glasrutan och släppte från ramen.Sadev punktbeslag gör att TSSA fäster på trasigt härdat glas.När det härdade glaset splittrades lämnade glaset öppningen efter en avböjning på cirka 100 mm (4 tum).
Under tillstånd av ökande kontinuerlig belastning testades ramen 2 3 gånger.Resultaten visade att felet inte inträffade förrän trycket nådde 69 kPa (10 psi).De uppmätta trycken på 44,3 kPa (6,42 psi) och 45,4 kPa (6,59 psi) kommer inte att påverka komponentens integritet.Under det uppmätta trycket på 62 kPa (9 psi) orsakade avböjningen av glaset brott och lämnade glasfönstret kvar i öppningen.Alla TSSA-tillbehör är fästa med trasigt härdat glas, samma som i figur 7.
Under tillståndet av ökande kontinuerlig belastning testades ramen 3 två gånger.Resultaten visade att felet inte inträffade förrän trycket nådde målet 69 kPa (10 psi).Det uppmätta trycket på 48,4 kPa (7,03) psi kommer inte att påverka komponentens integritet.Datainsamlingen kunde inte tillåta avböjning, men visuell observation från videon visade att avböjningen av bildruta 2 test 3 och ram 4 test 7 var liknande.Under mättrycket på 64 kPa (9,28 psi) resulterade avböjningen av glaset uppmätt vid 190,5 mm (7,5 tum) i brott och lämnade glasfönstret kvar i öppningen.Alla TSSA-tillbehör är fästa med trasigt härdat glas, samma som i figur 7.
Med ökande kontinuerlig belastning testades ramen 4 3 gånger.Resultaten visade att felet inte inträffade förrän trycket nådde målet 10 psi för andra gången.De uppmätta trycken på 46,8 kPa (6,79) och 64,9 kPa (9,42 psi) kommer inte att påverka komponentens integritet.I test #8 uppmättes glaset att böjas 100 mm (4 tum).Det förväntas att denna belastning kommer att få glaset att gå sönder, men andra datapunkter kan erhållas.
I test #9 avböjde det uppmätta trycket på 65,9 kPa (9,56 psi) glaset med 190,5 mm (7,5 tum) och orsakade brott och lämnade glasfönstret kvar i öppningen.Alla TSSA-tillbehör är fästa med samma trasiga härdade glas som i figur 7 I alla fall kan tillbehören enkelt tas bort från stålramen utan några uppenbara skador.
TSSA för varje test förblir oförändrad.Efter testet, när glaset förblir intakt, finns det ingen visuell förändring i TSSA.Höghastighetsvideon visar glaset som går sönder i mitten av spännvidden och sedan lämnar öppningen.
Från jämförelsen av glasbrott och inget fel i figur 8 och figur 9 är det intressant att notera att glasbrottsläget inträffar långt borta från fästpunkten, vilket indikerar att den obundna delen av glaset har nått böjningspunkten, vilket närmar sig snabbt Glasets spröda sträckgräns är relativt den del som förblir bunden.
Detta indikerar att under testet kommer de trasiga plattorna i dessa delar sannolikt att röra sig under skjuvkrafter.Genom att kombinera denna princip och observationen att felläget verkar vara försprödningen av glastjockleken vid limgränssnittet, när den föreskrivna belastningen ökar, bör prestandan förbättras genom att öka glastjockleken eller kontrollera avböjningen på annat sätt.
Test 8 av Frame 4 är en trevlig överraskning i testanläggningen.Även om glaset inte är skadat så att ramen kan testas igen, kan TSSA och omgivande tätningslister ändå behålla denna stora belastning.TSSA-systemet använder fyra 60 mm fästen för att stödja glaset.Designvindlasterna är levande och permanenta laster, båda vid 2,5 kPa (50 psf).Detta är en måttlig design, med idealisk arkitektonisk transparens, uppvisar extremt höga belastningar och TSSA förblir intakt.
Denna studie genomfördes för att fastställa om glassystemets vidhäftning har några inneboende faror eller defekter när det gäller låga krav på sandblästringsprestanda.Uppenbarligen är ett enkelt 60 mm TSSA-tillbehörssystem installerat nära glaskanten och har prestanda tills glaset går sönder.När glaset är designat för att motstå brott är TSSA en gångbar anslutningsmetod som kan ge en viss grad av skydd samtidigt som byggnadens krav på transparens och öppenhet bibehålls.
Enligt ASTM F2912-17-standarden når de testade fönsterkomponenterna H1-risknivån på C1-standardnivån.Sadev R1006-tillbehöret som användes i studien påverkas inte.
Det härdade glaset som används i denna studie är den "svaga länken" i systemet.När glaset väl är krossat kan TSSA och den omgivande tätningsremsan inte hålla kvar en stor mängd glas, eftersom en liten mängd glassplitter finns kvar på silikonmaterialet.
Ur design- och prestandasynpunkt har TSSA-limsystemet visat sig ge en hög skyddsnivå i fasadkomponenter av explosiv kvalitet på den initiala nivån av explosiva prestandaindikatorer, vilket har blivit allmänt accepterat av industrin.Den testade fasaden visar att när explosionsrisken är mellan 41,4 kPa (6 psi) och 69 kPa (10 psi), är prestandan på risknivån väsentligt annorlunda.
Det är dock viktigt att skillnaden i faroklassificering inte kan hänföras till vidhäftningsfel, vilket indikeras av det kohesiva brottet för lim och glasfragment mellan farotröskelvärdena.Enligt observationer är storleken på glaset lämpligt justerad för att minimera avböjning för att förhindra sprödhet på grund av ökad skjuvningsrespons vid gränssnittet mellan böjning och fastsättning, vilket verkar vara en nyckelfaktor för prestanda.
Framtida design kan eventuellt minska risknivån under högre belastningar genom att öka tjockleken på glaset, fixera spetsens läge i förhållande till kanten och öka limmets kontaktdiameter.
[1] ASTM F2912-17 standard glasfiberspecifikation, glas- och glassystem som är föremål för höghöjdsbelastningar, ASTM International, West Conshawken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F2912-17 [2 ] Hilliard, JR, Paris, CJ och Peterson, CO, Jr., "Structural Sealant Glass, Sealant Technology for Glass Systems", ASTM STP 638, ASTM International, West Conshooken, Pennsylvania, 1977, sid.67-99 sidor.[3] Zarghamee, MS, TA, Schwartz och Gladstone, M., "Seismic Performance of Structural Silica Glass", Building Sealing, Sealant, Glass and Waterproof Technology, Volym 1. 6. ASTM STP 1286, JC Myers, redaktör, ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 1996, sid. 46-59.[4] Carbary, LD, "Review of Durability and Performance of Silicone Structural Glass Window Systems", Glass Performance Day, Tammerfors Finland, juni 2007, Conference Proceedings, sidorna 190-193.[5] Schmidt, CM, Schoenherr, WJ, Carbary LD och Takish, MS, "Performance of Silicone Structural Adhesives", Glassystem Science and Technology, ASTM STP1054, CJ University of Paris, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989 Years, s. 22-45 [6] Wolf, AT, Sitte, S., Brasseur, M., J. och Carbary L. D, "Transparent Structural Silicone Adhesive for Fixing Glazing Dispensing (TSSA) Preliminär bedömning av den mekaniska stålets egenskaper och hållbarhet”, The Fourth International Durability Symposium “Construction Sealants and Adhesives”, ASTM International Magazine, publicerad online, augusti 2011, volym 8, nummer 10 (11 november 2011 månad), JAI 104084, tillgänglig från följande webbplats : www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/JAI/PAGES/JAI104084.htm.[7] Clift, C., Hutley, P., Carbary, LD, Transparent struktur silikonlim, Glass Performance Day, Tammerfors, Finland, juni 2011, Proceedings of the meeting, sidorna 650-653.[8] Clift, C., Carbary, LD, Hutley, P., Kimberlain, J., "New Generation Structural Silica Glass" Fasaddesign och teknisk tidskrift 2 (2014) 137–161, DOI 10.3233 / FDE-150020 [ 9] ] Kenneth Yarosh, Andreas T. Wolf och Sigurd Sitte "Utvärdering av silikongummitätningsmedel vid design av skottsäkra fönster och gardinväggar vid höga rörliga priser", ASTM International Magazine, nummer 1. 6. Papper nr 2, ID JAI101953 [ 10] ASTM C1135-15, standardtestmetod för bestämning av dragvidhäftningsprestanda för strukturella tätningar, 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, mötesprotokoll, s. 181-182 [12] ASTM F1642 / F1642M-17 Standardtestmetod för glas- och glassystem som utsätts för höga vindbelastningar , ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, 2017, https://doi.org/10.1520/F1642_F1642M-17 [13] Wedding, William Chad och Braden T .Lusk."En ny metod för att bestämma hur anti-explosiva glassystem svarar på explosiva laster."Metrisk 45,6 (2012): 1471-1479.[14] "Frivilliga riktlinjer för att minska explosionsrisken för vertikala fönstersystem" AAMA 510-14.