새로운 프레임을 위한 재료 선택 및 특성화

날짜: 2023년 2월 23일

저자: Mercedes Gargallo, Belarmino Cordero 및 Alfonso Garcia-Santos

원천:재료 2021, MDPI

DOI:https://doi.org/10.3390/ma14081896

(이 기사는 건설 및 건축 자재 특별호 발전에 속합니다)

커튼월은 고층 건물의 외관이자 현대 도시 건축의 필수 요소입니다. 기존의 커튼월에서 유리 패널은 건물 구조에 부과된 하중을 전달하는 금속 프레임으로 간단히 지지됩니다. 유리와 금속의 복합적인 작용이 없기 때문에 프레임이 깊어지고 안쪽으로 돌출되어 귀중한 공간을 차지하며 시각적 혼란을 초래합니다. 기존 시스템의 제한된 성능에 대응하여 구조적 깊이를 1/5(80%)로 줄여 내부 플러시 마감을 허용하고 순정 공간을 확보할 수 있는 혁신적인 프레임 일체형 일체형 커튼월이 제안되었습니다. 새로운 커튼월은 인발 성형된 유리 섬유 강화 폴리머(GFRP) 프레임을 유리에 접착하여 복합 절연 유리 유닛(IGU)을 생성함으로써 달성됩니다. 이 논문에서는 강도와 탄성을 특성화하기 위해 GFRP 인발 성형품과 파손 모듈 및 강도를 식별하기 위해 GFRP-유리 연결부에 대한 기계적 테스트를 수행하는 후보 프레임 및 접착 재료를 선택합니다. 재료 테스트 결과는 실제 풍하중을 받을 때 구조적 성능을 예측하기 위해 GFRP 유리 복합 패널의 컴퓨터 기반 수치 모델에 사용됩니다. 결과는 허용 편향이 한계 내에 있기 때문에 1/5로 감소가 가능하다는 것을 확인시켜 줍니다. 또한 지지대에 인접한 GFRP 영역은 전단 응력을 줄이기 위해 강화가 필요할 수 있음을 나타냅니다.

외부 봉투는 도시 시나리오의 기본 구성 요소를 생성하는 모든 건물의 이미지입니다. 건설 부문에서는 새로운 건물 건설 시스템의 개발을 지속적으로 검토하고 있습니다[1]. 전통적인 벽돌이나 무거운 외피는 수십 년 동안 금속 유리 외관, 통풍 또는 레인스크린 벽과 같은 경량 인클로저로 대체되었습니다[2]. 커튼월로 알려진 금속 및 유리 외관은 금속 프레임으로 제작되었으며 공간은 유리로 채워져 있습니다[3]. 오늘날 커튼월은 현대 도시 건축의 필수 요소입니다[4]. 두 개의 주요 커튼월 시스템은 접착식으로 통합되어 있습니다[5]. 스틱 내장 시스템은 건물에 부착된 수직 멀리언과 수평 트랜섬의 금속 프레임워크와 현장에 설치된 지지 유리 패널을 갖춘 최초의 커튼월 시스템이었습니다[6].

일체형 커튼월 시스템은 외관 패널(일반적으로 유리, 금속 또는 석재)과 금속 프레임 부재(멀리언 및 트랜섬)가 공장에서 사전 조립된 후 현장으로 운송되어 건물의 하중 지지 요소에 부착되는 클래딩 장치로 구성됩니다. , 일반적으로 구조 바닥 슬래브의 가장자리를 따라 미리 고정된 브래킷을 통해 이루어집니다. 유닛화된 커튼월 시스템은 조립식 유닛 조립이 고품질을 보장하고 외부 접근 없이 빠른 설치를 가능하게 하기 때문에 고층 건물에서 선택되는 파사드 시스템입니다[7]. 현재 세대의 단일화된 커튼월 시스템은 측면 하중, 일반적으로 바람에 의한 압력을 구조 바닥 슬래브에 전달하도록 설계되었습니다[8]. 이는 바닥 슬래브 사이에 걸쳐 하중을 전달하는 파사드 프레임 부재에 의해 단순히 지지되는 파사드 패널에 의해 달성됩니다.

1.1. 기존 커튼월의 한계

유리와 금속의 열팽창 계수 차이로 인해 기존 커튼월 시스템에는 유리와 프레임 사이의 복합 구조 작용 가능성을 제한하는 유연한 접착제가 필요합니다.

유리 패널과 프레임 사이의 복합적인 작용이 없기 때문에 프로파일이 깊어지고 귀중한 공간이 내부로 돌출되어 시각적 혼란을 야기합니다. 더욱이, 파사드 프레임 부재는 흔히 알루미늄 합금 또는 특징적으로 높은 열 전도성을 갖는 기타 금속으로 만들어지므로 파사드 프레임 부재에서 상당한 열 전달이 발생합니다. 이는 외관 프레임 부재에 열 차단 장치를 도입하여 부분적으로 극복할 수 있지만 이로 인해 커튼월의 복잡성과 전체 깊이가 증가합니다.