Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 12 okladka

       Świat Szkła 12/2019

 

User Menu

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

heroal 2018 Banner C50VSZ 750x150 PL mit-Rahmen1   

20190820-BANNIERE-HALIO-750x100-1D-PL

 zycenia bozonarodzeniowe-1-750px

wlasna-instrukcja ift--baner do newslet-2019

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

budma 2020 - 480x120

 

Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym, Część 2
Data dodania: 31.08.11

 

 

Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym, Część 2

 

 

Występujące na świecie zjawiska natury oraz incydenty, spowodowane celowym lub nieumyślnym działaniem człowieka powodują narażenie budynków na różnego rodzaju zniszczenia, mogące mieć bardzo poważny wpływ na zdrowie i życie ludzi.

 

Pojawienie się zagrożenia spowodowanego potencjalnym atakiem terrorystycznym oraz ryzyko bezpośrednich i pośrednich zniszczeń z tym związanych, skłoniły władze różnych państw, aby bardziej zadbać o bezpieczeństwo ludzi, narażonych na takie ataki oraz postawiły przemysłowi budowlanemu, w tym producentom szkła, aluminium, szczeliw, nowe wyzwania do opracowania rozwiązań i produktów, zapewniających dodatkowe zabezpieczenia i tym samym zmniejszających ryzyko narażenia ludzi.

 

  
  
  
Fot. 5. Zachowanie się szczeliwa DC 993
pod wpływem eksplozji (badania lipiec 1999)
 
Aparatura pomiarowa do badania zachowania silikonu pod wpływem sił działających z dużymi prędkościami

Wkład technologii szklenia strukturalnego do produkcji fasad odpornych na eksplozje
Badania laboratoryjne potwierdzają odporność silikonów strukturalnych na obciążenia dynamiczne
W celu potwierdzenia teoretycznych rozważań i pewnych obserwacji rzeczywistego zachowania szczeliw silikonowych zainicjowano bardziej szczegółowe badania laboratoryjne.



Badania przeprowadzono w związku z projektem budynku DS2, zlokalizowanego w Londynie – projektowanym przez Fosters&Parners i firmę konstrukcyjną Canary Wharf. Projekt dotyczył fasady strukturalnej o powierzchni 40 000 m2, gdzie 5 pierwszych pięter miało zostać zaprojektowane tak, aby wytrzymać ewentualny atak terrorystyczny. Ze względu na to, iż podczas wybuchu bomby obciążenia i siły działające na spoinę silikonową zmieniają się z dużo większą prędkością, zdecydowano się na zbadanie szczeliwa Dow Corning® 993 w takich właśnie warunkach.

 

Fala uderzeniowa eksplozji wywołuje zmiany obciążenia, działające na spoinę z prędkością ok. 2-2,5 m/s jeżeli chodzi o rozciąganie lub ściskanie spoiny i około 1,1 m/s na ścinanie spoiny. Z takimi prędkościami przemieszczają się pomiędzy sobą elementy szkła i ramy w różnych kierunkach.



Oznacza to przyłożenie siły rozciągającej z prędkościami około 240 do 300 razy większymi niż w standardowych warunkach badania, a sił ścinających nawet o 30 000 razy większymi w stosunku do standardowo przyjmowanych w normach ASTM i EOTA, 5 mm/min.

Dow Corning zwrócił się do zewnętrznego laboratorium CSI we Włoszech, specjalizującego się w badaniach własności mechanicznych materiałów, o opracowanie specjalnej procedury badawczej i przeprowadzenie testów mających na celu określenie charakterystyki własności mechanicznych silikonu strukturalnego Dow Corning® 993 w warunkach działania obciążeń, przyłożonych z dużą prędkością.

Ogólnie, badania polegały na rozpędzeniu określonej masy do wymaganej prędkości, tak aby wywołać odpowiednią energię uderzenia na testowaną próbkę H, a następnie dalsze rozciąganie jej ze stałą prędkością. Mierzonymi wartościami było obciążenie i przemieszczenie próbek. W celu rejestracji przemieszczenia zastosowano kamery video o dużej prędkości przesuwu taśmy.

Próbki typu H zostały zamocowane w specjalnych uchwytach, w celu pomiaru siły rozciągającej i ścinającej działającej na złącze silikonowe. Jedna strona próbki została zamontowana w stałym elemencie, podczas gdy druga strona została przymocowana do ruchomego elementu pomiarowego.

Testowane próbki H były podobne do próbek standardowych, jednak zredukowano długość złącza do 18 mm, aby doprowadzić do pełnego rozerwania próbki podczas testu. Do przygotowania wszystkich próbek użyto strukturalnego szczeliwa silikonowego Dow Corning® 993.

W poniższej tabeli zestawiono wyniki obrazujące odporność silikonu Dow Corning® 993 na obciążenia rozciągające i ścinające działające z dużymi prędkościami.

 
 Tabela 1. Zestawienie wyników obrazujących odporność silikonu Dow Corning
 993 na obciążenia rozciągające i ścinające działające z dużymi prędkościami

 

Badania wykazują, że w warunkach eksplozji bomby spoiwo konstrukcyjne Dow Corning® 993 ma następujące właściwości mechaniczne: odporność na siły rozciągające w warunkach eksplozji 1,6 MPa, wydłużenie do zerwania >350%, a dodatkowo moduł E w granicach 0,02–0,07 MPa. Oznacza to, że jest znacząco bardziej elastyczne niż w normalnych warunkach i wyjaśnia, dlaczego jest możliwe wykonanie fasad wybuchoodpornych, oszklonych strukturalnie za pomocą szczeliwa DC 993.



W porównaniu ze standardowymi warunkami, w których wykonuje się badania, odporność na siły ścinające jest wyższa o 60%, a wydłużenie do zerwania jest większe aż o 250%! Wysoka elastyczność silikonu w takich warunkach umożliwia przemieszczenie się elementów szkła i ramy pomiędzy sobą, nie powodując jednocześnie rozerwania się szczeliwa w masie i zapewniając tym samym integralność całego systemu.



Przytoczona prędkość działających sił rozrywających 2,5 m/s i ścinających 1,1 m/s może być odniesiona, w zasadzie do większości projektów fasad strukturalnych, które mają spełniać warunki odporności na wybuch, ale warto sprawdzić z projektantem fasady, czy opisane warunki mogą mieć zastosowanie do konkretnego projektu i rozwiązań konstrukcyjnych. W przypadku pojawienia się wątpliwości, mogą być wymagane dalsze badania.



To, co potwierdza się w przypadku fasad szklonych strukturalnie, może być również z powodzeniem stosowane w przypadku innych fasad lub konstrukcji okienno-drzwiowych w budynkach mieszkalnych.

Tego typu metoda szklenia była już wielokrotnie stosowana zarówno w budynkach biurowych, użyteczności publicznej, jak i mieszkalnych.

Rysunek poniżej obrazuje zachowanie się bezpiecznej szyby zespolonej wklejonej dodatkowo silikonem strukturalnym w ramę okienną, w przypadku jej rozbicia.

  
 
 Rys. 2. Zachowanie się rozbitej szyby bezpiecznej, wklejonej strukturalnie
 w ramę okienną  za pomocą silikonu strukturalnego


Przyszłość rozwiązań w dziedzinie szklenia zabezpieczającego z zastosowaniem silikonów
W zakresie szklenia zabezpieczającego, istnieje wiele rozwiązań, dotyczących produkcji bezpiecznych okien.

Jednym z podstawowych rozwiązań jest stosowanie szkła laminowanego. W takim przypadku, szczeliwo silikonowe może być zastosowane do strukturalnego zespojenia szkła laminowanego z konstrukcją ramy okiennej, co w efekcie prowadzi do lepszego zintegrowania całej konstrukcji. Przyklejenie szyby do ramy zapewni nie tylko doskonałą szczelność na infiltrację wody i wiatru, ale także dodatkowo znakomicie zabezpieczy okno, w przypadku rozbicia szyby spowodowanego siłami natury lub celowym działaniem człowieka, poprzez „utrzymanie” szyby w ramie, zgodnie z klasą zabezpieczenia określoną nowymi normami (EN 1627 do 1630).

 

Stosowanie silikonów strukturalnych do wklejenia szyby zespolonej lub pojedynczego szkła w konstrukcję okienną może znacznie poprawić sztywność konstrukcji i jej odporność na wszelkiego rodzaju obciążenia, spowodowane wybuchem bomby, huraganem, trzęsieniem ziemi, włamaniem lub aktami wandalizmu.



W przypadku stosowania szyb laminowanych, istotne jest zachowanie pełnej zgodności (kompatybilności) chemicznej pomiędzy laminatem (folia PVB, żywica, itp.) i szczeliwem. Zwłaszcza, gdy powierzchnia styków obu materiałów jest duża. Większość neutralnie utwardzanych szczeliw silikonowych, na bazie czystego polimeru silikonowego (bez dodatków rozpuszczalników organicznych, ekstenderów, olejów, itp.) nadaje się do takiego zastosowania, jednak należy zawsze skonsultować wybór konkretnego produktu z producentem szczeliwa. Dow Corning oferuje specjalne silikony uszczelniające do szyb laminowanych, które nie powodują nawet miejscowych odbarwień i delaminacji szkła.

 

  
 Rys. 3. Zastosowanie folii antywłamaniowej i silikonu
 strukturalnego DC 995 w szkleniu zabezpieczającym okna

W dziedzinie szklenia bezpiecznego i zabezpieczającego stosowane są także inne rozwiązania, w których wykorzystywane są szczeliwa silikonowe, także strukturalne, w celu zapewnienia odpowiednich wymagań dotyczących wytrzymałości konstrukcji.

Jednym z przykładów jest stosowanie specjalnych folii tzw. antywłamaniowych, antyrozbiciowych, itp. (Retrofit Protective Glazing) nakładanych na istniejące konstrukcje okienne w celu ich dodatkowego zabezpieczenia w przypadku rozbicia.

Tego typu systemy zabezpieczania polegają zwykle na zastosowaniu specjalnych, bardzo wytrzymałych, przeźroczystych folii poliestrowych, nakładanych na wewnętrzną stronę szkła (pozycja 4) oraz na zastosowaniu silikonu strukturalnego, w celu doklejenia tak zabezpieczonej szyby do ramy okna wykonanego z drewna, PCW, aluminium lub innego materiału. Zalety tak wykonanego szklenia zostały także potwierdzone odpowiednimi badaniami, dotyczącymi działania sił wywołanych eksplozją bomby, siłami natury lub działaniem człowieka.

Aby tego typu konstrukcja spełniła swoje zadanie, złącze silikonowe musi być nałożone w ściśle określony sposób, a rozmiary A, B i C (rys. 3.) muszą zostać zachowane zgodnie z odpowiednią dokumentacją opracowaną przez producenta silikonu. Istotną kwestią jest dobór ściśle określonego produktu. Tego typu zabezpieczenie może być wykonane np. za pomocą jednoskładnikowego szczeliwa silikonowego Dow Corning® 995.



Powyższy artykuł opisuje jedynie pewne przykłady zastosowania strukturalnych szczeliw silikonowych wraz z innymi materiałami, w celu zabezpieczenia konstrukcji fasadowych i okiennych, a przede wszystkim w celu ochrony ludzi i mienia przed skutkami działania ekstremalnych sił wywołanych np. atakiem bombowym. Rozwój technologiczny i coraz większe wymagania dotyczące zabezpieczeń i ochrony, także w budownictwie mieszkaniowym z pewnością spowodują pojawienie się wielu nowych rozwiązań w dziedzinie szklenia fasad i produkcji okien.

Dzięki swojej znakomitej wytrzymałości, odporności na działanie promieniowania UV, elastyczności i doskonałym własnościom przyczepnościowym, szczeliwa silikonowe będą prawdopodobnie nadal stosowane w celu polepszenia parametrów konstrukcji budowlanych i zapewnienia ich integralności.



Szymon Nadzieja
Dow Corning Construction
www.dowcorning.com



Bibliografia:
1. Szczeliwa w budownictwie, Jerry Klosowski, Marcel Dekker Inc 1989, ISBN 08247767771
2. Durability of Silicone Sealants, A.T. Wolf, Durability of Building Sealants RILEM Publications, 1999, ISBN 2-912143-21-8
3. Aluminium Façade&Architecture, Just Reckens Ed. FAECF 1998, ISBN3-00-002321-6
4. Performance properties of Silicone Struc-tural Adhesives, ASTM STP 1054, C.J. Parise, Ed. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1989, pp. 22-45
5. Structural Glazing – Directions for the Future, J.P. Hautekeer, Glass processing Days Conference Proceedings 1999, ISBN 952-91-0885-0
6. Guidelines for European Technical Approvals for Structural Glazing Systems (ETAG 002), June 2000, EOTA
7. Chemistry and technology of Silicones, Noll, Academic Press, INC 1968
8. Textbook of Polymeric Science, F. Bill-meyer, J. Wiley 1984, ISBN 0-471-03196-8

 

obie części artykułu:

- Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym cz. 2 , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 12/2006

- Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym cz. 1 , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 11/2006  

patrz też:

- Wkład technologii silikonowych w zrównoważoną architekturę , A.T. Wolf, Świat Szkła 5/2010

- SSG – zasady projektowania w świetle PN-EN 13022 część I i II oraz ETAG 002 , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 10/2008

- Stosowanie mas uszczelniających do fasad , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 9/2008

- Technologia wklejania szyb do konstrukcji okiennych , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 4/2007

- Silikony w mocowaniach punktowych i liniowych , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 1/2007

- Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym cz. 2 , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 12/2006

- Stosowanie szczeliw silikonowych w szkleniu zabezpieczającym cz. 1 , Szymon Nadzieja, Świat Szkła 11/2006

- Uszczelnianie szklanych konstrukcji z zastosowaniem szkieł samoczyszczących , Tomasz Wierzchowski, Świat Szkła 1/2006

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik