Vetri di strutturali e di sicurezza

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1 Vetri di strutturali e di sicurezza Elementi in vetro! - involucro edilizio (building skin)! - componenti costruttivi (structure-forming elements)! progettazione! capacità portante in esercizio resistenza residua dopo rottura

2 Tipici elementi strutturali in vetro! Aspetto critico:! snellezza instabilità! I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

3 piastre! pannello! compressione! taglio! I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

4 costola! colonna! trave! I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

5 Connessioni! Requisiti fondamentali (vs. fragilità del vetro): - trasferimento delle forze uniforme - utilizzo di materiali intermedi - evitare contatti vetro-vetro o vetro-metallo - interstrato: basso modulo elastico, alta resistenza a compressione e durabilità Tipologie: I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

6 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

7 Effetto sulla distribuzione degli sforzi: bolt hard thin adhesive soft thick adhesive I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

8 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

9 Confronto tra adesivi: I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

10 Tipologie di adesivi: Creep e fatica: resine acriliche, epossidiche σ f 10 MPa, Δl f 50% giunzioni puntuali siliconi, poliuretani σ f > 1 MPa, Δl f 150% giunzioni di linea I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

11 Connessione per contatto di linea: Commessione bullonata: I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

12 Connessioni bullonate: I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

13 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

14 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

15 Spider: I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

16 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

17 Connessione per contatto di linea: I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

18 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

19 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

20 Procedure per la progettazione! A. Prodotto in vetro prodotto per costruzioni (vetro piano, stratificato, temprato, ecc.) requisiti e conformità normativa proprietà e caratteristiche è marchio CE B. Elemento costruttivo (prodotti in vetro assemblati) no normativa europea normative nazionali per alcune tipologie di elementi in Italia: - UNI Criteri di sicurezza nelle applicazioni vetrarie - UNI Vetrazioni in opere edilizie Progettazione Materiali e posa in opera - UNI Vetri piani Spessore dei vetri piani per vetrazioni in funzione delle loro dimensioni, dell azione del vento e del carico neve è costruzioni speciali Norme tecniche per le costruzioni (2008), par. 4.6, Costruzioni di altri materiali,. b) vetro con funzioni statiche rilevanti. : utilizzo previa autorizzazione del Servizio Tecnico Centrale su parere del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, riguardante l utilizzo del materiale nelle specifiche tipologie strutturali proposte sulla base di procedure verificate dal Servizio Tecnico Centrale

21 Esempi di tipologie di costruzioni speciali UNI 7697 UNI 7697 > 1.0 m UNI 7697 I. Wurm, GLASS STRUCTURES, Birkhäuser, 2007!

22 lastra vetro = piastra appoggiata o incastrata procedura di calcolo deterministica! (fattore di sicurezza globale variabilità dei carichi e delle proprietà del vetro)!

23 1. Pareti verticali - facciate (inclinazione > 60 ) pressione del vento 2. Pareti orizzontali - coperture pressione del vento + carico neve (x1.5) + peso proprio p carico statico (fatica)!! Riferimento di calcolo: Norme tecniche per le costruzioni, 2008! Spessore lastra:

24 Per appoggi su due lati, n = 8

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27 Progettazione secondo pren (progetto di norma europea, non in vigore, forse sostituita da un eurocodice) procedura di calcolo probabilistica (probabilità di rottura)! (fattori di sicurezza parziali variabilità dei carichi e delle proprietà del vetro)! requisiti che le strutture e l elemento strutturale devono soddisfare (NTC, 2008): - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l opera; - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; - robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti. Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Il superamento di uno stato limite di esercizio può avere carattere reversibile o irreversibile.

28 Requisiti di sicurezza: stato limite ultimo E SLU;d R d stato limite di esercizio E SLE;d C d E X;d = sforzo di progetto o deflessione di progetto (nello SLE) causati dall effetto delle azioni applicate (in varie combinazioni) R d = valore di progetto della resistenza (sforzo ammissibile) considerato lo specifico fattore parziale del materiale nello SLU C d = valore di progetto della resistenza (sforzo ammissibile) considerato lo specifico fattore parziale del materiale nello SLU

29 limite per la freccia (da NTC 2008, costruzioni metalliche):

30 Fattore parziale del materiale: stato limite ultimo stato limite di esercizio vetro ricotto γ M;A = 1.8 γ M;A = 1.0 precompressione superficiale γ M;A = 1.2 γ M;A = 1.0 Sforzo di trazione massimo resistente (vetro ricotto): f g;d = k mod k sp f g;k γ M;A f g;k = resistenza caratteristica (da norma UNI EN) (45 N/mm 2 per sodico-calcico e borosilicato) γ M;A = fattore parziale del materiale k sp = fattore relativo alla finitura superficiale k mod = fattore relativo alla durata del carico (variabile da 0.25 a 1)

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32 k mod = 0,663 t 1 16 (t in ore)

33 Sforzo di trazione massimo resistente (vetro temprato): f g;d = k mod k sp f g;k γ M;A + k v (f b;k f g;k ) γ M;v

34 Spessore effettivo nei vetri stratificati! Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2012 Coefficiente di trasferimento di taglio (shear transfer coefficient): Γ compreso tra 0 e 1 (tipicamente 0.25 per carichi di breve durata, 0.05 per carichi di lunga durata)

35 per calcolo dello sforzo (nelle lastre, j): per calcolo della deformazione: h ef ;σ ;j = 3 h ef ;w ( h j + 2Γh ) m;j h ef ;w = 3 i i ( ) 3 ( 1 Γ) h 3 i + Γ h i

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40 solo posa in scanalatura!

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