MATERIALI STRUTTURALI PER L EDILIZIA: ACCIAIO, LATERIZIO E VETRO STRUTTURALE

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1 MATERIALI PER L EDILIZIA Prof. L. Coppola MATERIALI STRUTTURALI PER L EDILIZIA: ACCIAIO, LATERIZIO E VETRO STRUTTURALE Coffetti Denny PhD Candidate Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate Università degli Studi di Bergamo

2 VETRO

3 Museo storico di Amburgo

4 Apple store, New York

5

6 CARATTERISTICHE DEL VETRO Pregi TRASPARENZA Durabilità Stabilità chimica, termica e meccanica Difetti ESTREMA FRAGILITA Scarsa resistenza a trazione Bassa resistenza al fuoco Isolamento termo-acustico Isolamento elettrico Buona resistenza meccanica

7 DEFINIZIONE MATERIALE CARATTERIZZATO DA UNA STRUTTURA AMORFA SIMILE A QUELLA DI UN LIQUIDO IN CUI, A TEMPERATURA AMBIENTE, LE FORZE DI LEGAME SONO TALMENTE FORTI DA DETERMINARNE UN ASPETTO SOLIDO

8 Solidi Amorfi Cristallini Struttura molecolare disordinata Reticolo cristallino ordinato Isotropia Anisotropia

9

10 COMPOSIZIONE Componente % in peso Funzione Silice SiO % Formatore del reticolo Ossido di sodio - Na 2 O % Ossido di potassio K 2 O 0 1 % Abbassa il punto di fusione Calce viva CaO 5 12 % Ossido di magnesio - MgO 0 6 % Allumina Al 2 O % Migliora caratteristiche chimiche e meccaniche Agevola l eliminazione dei difetti Anidrite Borica B 2 O %

11 CARATTERISTICHE MECCANICHE OMOGENEO E ISOTROPO (IN TEORIA) FRAGILE SENSIBILE ALLA PRESENZA DI DIFETTI COMPORTAMENTO ELASTICO LINEARE FINO A ROTTURA, SIA A COMPRESSIONE CHE A TRAZIONE ASSENZA DI SNERVAMENTO E DI DEFORMAZIONE PLASTICA

12 CARATTERISTICHE MECCANICHE

13 CARATTERISTICHE MECCANICHE LA RESISTENZA MECCANICA DEL VETRO DIPENDE FORTEMENTE DAI DIFETTI PRESENTI RESISTENZA A TRAZIONE: DA 20 A 200 MPA RESISTENZA A COMPRESSIONE: DA 220 A 1200 MPA COMPRESSIONE > TRAZIONE PERCHÉ TENDE A «RICUCIRE» I DIFETTI DEL MATERIALE

14 CARATTERISTICHE MECCANICHE

15 CARATTERISTICHE MECCANICHE FATTORI CHE INFLUENZANO LA RESISTENZA: DIMENSIONE E SPESSORE DELL ELEMENTO DIMENSIONE E FORMA DELLA LESIONE-DIFETTO ORIENTAMENTO DELLA LESIONE-DIFETTO RISPETTO ALLE SOLLECITAZIONI TIPOLOGIA DI SOLLECITAZIONE PRESENTE

16 CARATTERISTICHE MECCANICHE Proprietà Valore Nota Densità Kg/m 3 CLS: Acciaio: 7850 Modulo di elasticità GPa CLS: 30 Acciaio: 206 Coefficiente di Poisson 0,20 0,24 CLS, Acciaio: 0,30 circa Temperatura di transizione Max temperatura di servizio 530 C 280 C * DATI RIFERITI AL VETRO SILICEO. ALTRE TIPOLOGIE DI VETRO PRESENTANO CARATTERISTICHE DIFFERENTI

17 TIPOLOGIE IN FUNZIONE DEL NUMERO DI STRATI SI DISTINGUE FRA VETRO MONOLITICO E VETRO STRATIFICATO.

18 VETRO STRATIFICATO COSTITUITO DA PIÙ LASTRE DI VETRO MONOLITICO ACCOPPIATE MEDIANTE L USO DI INTERCALARI (FOGLI IN MATERIALE PLASTICO IN GRADO DI TRASFERIRE LE TENSIONI TRA LE LASTRE DI VETRO E DI TRATTENERE I FRAMMENTI IN CASO DI ROTTURA)

19 VETRO STRATIFICATO - LASTRE LE LASTRE SONO GENERALMENTE REALIZZATE CON LA TECNOLOGIA FLOAT: SI PRODUCE IL VETRO ATTRAVERSO UNA COLATA CONTINUA E UN PROCESSO DI FLOTTAZIONE SU BAGNO METALLICO AD ATMOSFERA CONTROLLATA (NECESSARIO PER ELIMINARE LE IMPUREZZE). SI OTTENGONO SPESSORI VARIABILI TRA I 2 E I 25 MM.

20 VETRO STRATIFICATO - LASTRE MOLTO SPESSO IL VETRO FLOAT SUBISCE DEI TRATTAMENTI TERMICI O CHIMICI AL FINE DI MIGLIORARNE LE CARATTERISTICHE MECCANICHE E LE MODALITÀ DI ROTTURA. ES: VETRO PRESOLLECITATO VETRO INDURITO VETRO TEMPRATO SUBISCE INFINE NUMEROSI TRATTAMENTI SUPERFICIALI PER OTTENERE LA FINITURA DESIDERATA

21 VETRO STRATIFICATO - LASTRE VETRO NON TEMPRATO VS VETRO TEMPRATO

22 VETRO STRATIFICATO - INTERCALARI GLI INTERCALARI POSTI TRA LE LASTRE DI VETRO SONO IN GRADO DI COLLABORARE ATTIVAMENTE CON LE LASTRE, TRASFERENDO LE SOLLECITAZIONI E PRODUCENDO QUINDI VALORI DI RESISTENZA SUPERIORI RISPETTO ALLA SOMMA DELLE RESISTENZE DELLE SINGOLE LASTRE.

23 VETRO STRATIFICATO - INTERCALARI

24 PROGETTAZIONE SAFE-LIFE (VITA SICURA) VS FAIL-SAFE (SICUREZZA NELLA ROTTURA)

25 PROGETTAZIONE SAFE LIFE: TUTTI I COMPONENTI DELLA STRUTTURA SONO REALIZZATI PER LAVORARE SENZA ROTTURE O MALFUNZIONAMENTI NELLA VITA PREVISTA (APPROCCIO TRADIZIONALE). FAIL SAFE: VI POSSONO ESSERE ROTTURE DI COMPONENTI DURANTE LA VITA PREVISTA DELLA STRUTTURA SENZA CONSEGUENZE GRAVI PER PERSONE E COSE (APPROCCIO PER MATERIALI FRAGILI).

26 PROGETTAZIONE FAIL SAFE FAIL-SAFE: LA ROTTURA DELL ELEMENTO NON DEVE PORTARE AL COLLASSO COMPLETO DELLA STRUTTURA NON DEVONO ESSERE PRESENTI RISCHI DI FERITE PER GLI UTENTI

27 PROGETTAZIONE FAIL SAFE È NECESSARIO AVERE UN ACCURATA CONOSCENZA DEI CARICHI AGENTI SULLA STRUTTURA E SUL COMPORTAMENTO DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI. È NECESSARIO EVITARE CHE IL DANNO FINALE SIA MOLTO PIÙ GRANDE DEL DANNO INIZIALE DOVUTO AD UN AZIONE CHE HA AGITO SU UNA PORZIONE LIMITATA DELLA STRUTTURA.

28 PROGETTAZIONE FAIL SAFE È NECESSARIO REALIZZARE DEI MECCANISMI RESISTENTI IN PARALLELO, OVVERO PIÙ ELEMENTI CHE CONCORRONO ALLA STESSA FUNZIONE (RIDONDANZA).

29 PROGETTAZIONE FAIL SAFE???????

30 CRITERI DI VERIFICA MOLTO COMPLESSI, BASATI SULLA COMPORTAMENTO FRAGILE DEL VETRO. IN ITALIA NON ESISTE UNA NORMATIVA SPECIFICA SULLA PROGETTAZIONE IN VETRO AGGIORNATA.

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