Dimensionamento di Elementi in Vetro per Applicazioni Strutturali ai sensi delle più Recenti Norme Tecniche

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Baldo Filippi
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1 Dimensionamento di Elementi in Vetro per Applicazioni Strutturali ai sensi delle più Recenti Norme Tecniche Le novità nella progettazione del vetro per applicazioni strutturali secondo il CNR DT210:2013 Ing. Michel Palumbo Iscr.Ord.Ing.BS:

2 - gradini, - piani calpestabili, - pareti divisorie e vetrine*, - coperture, - parapetti - travi e pilastri Il vetro strutturale

CE UNI EN 14449 UNI EN 1279 UNI 7697:2015 CNR DT

3 NTC 2008 UNI 7697:2015 CNR DT 210/2013 UNI 7697:2015 CNR DT 210/2013 CPR 305 5/11 UNI EN UNI EN CE UNI EN UNI EN 1279 UNI 7697:2015 CNR DT 210/2013 Quadro: tela + cornice UNI 7697:2015 CNR DT 210/2013 3

4 ER1ed ER4 Conformemente ai principi della UNI EN 1990, si definisce struttura una unione/accostamento organizzato e permanente di diverse parti, progettate per sopportare azioni di natura ambientale e/o antropica e/o accidentale, adatta a fornire rigidezza adeguata per la destinazione d uso prevista. Le Una struttura risulta formata da parti (elementi strutturali essenziali) che contribuiscono direttamente alla resistenza e/o rigidezza nei confronti delle azioni imposte e da parti (accessorie) che non strutture contribuiscono direttamente alla sua resistenza e/o rigidezza. Il dimensionamento strutturale di una struttura, ai sensi del Regolamento UE305/2011, deve soddisfare: il requisito base n.1 Resistenza meccanica e stabilità ; il requisito base n.4 Sicurezza e accessibilità nell'uso. Le parti accessorie (ad es i tamponamenti) devono soddisfare esclusivamente il requisito base n.4 Sicurezza e accessibilità nell'uso.

5 CNR DT/210: ISTRUZIONI PER LA PROGETTAZIONE, L ESECUZIONE ED IL CONTROLLO DI COSTRUZIONI CON ELEMENTI STRUTTURALI IN VETRO Questo documento pubblicato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche diventa UNICO RIERIMENTO NORMATIVO IN ITALIA PERCHE citato ESPLICITAMENTE NELLE NTC 2008: CNR DT210: il calcolo Cap. XII NTC2008 Per quanto non diversamente specificato nella presente norma, si intendono coerenti con i principi alla base della stessa, le indicazioni riportate nei seguenti documenti: -Eurocodici; - Norme UNI EN armonizzate; - Norme per prove, materiali e prodotti pubblicate da UNI. 5

6 Nella quotidianità: - gradini, - piani calpestabili, - pareti divisorie e vetrine*, - coperture, - parapetti Il vetro strutturale

7 Sollecitazione Sforzo << Resistenza Carichi agenti: NTC2008 (14/01/2008) Carichi variabili Carichi sismici Carico neve Carico vento (calcolo base+cnr207) Resistenze: CNR DT210: 2013 Elementi strutturali (CC1 CC2 CC3) Vetro (senso riduttivo) Stratificato (accezione più ampia) Il vetro e il calcolo Resistenze: UNI TR 11463:2012 Tamponamenti ed elementi non strutturali (CC0)

8 I Cardini della Progettazione Il vetro LEGGI e REGOLAMENTI Obbligatorie: Prescrittive o Prestazionali Letteratura Tecnico-Scientifica, Norme Tecniche Straniere Costituiscono linee guida nella progettazione Norme tecniche e il calcolo Secondo la Direttiva Europea 98/34/CE del 22 giugno 1998: "norma" è la specifica tecnica approvata da un organismo riconosciuto a svolgere attività normativa per applicazione ripetuta o continua, la cui osservanza non sia obbligatoria e che appartenga ad una delle seguenti categorie: norma internazionale (ISO) norma europea (EN) norma nazionale (UNI)

La Resistenza del Vetro Il vetro come materiale da costruzione, con funzione strutturale, è un materiale relativamente nuovo che richiede particolare attenzione nel dimensionamento e nell impiego

9 La Resistenza del Vetro Il vetro come materiale da costruzione, con funzione strutturale, è un materiale relativamente nuovo che richiede particolare attenzione nel dimensionamento e nell impiego degli elementi con esso realizzati. Costruire con il vetro piuttosto che con altri materiali non è né più difficile né più complesso, ma richiede la considerazione di aspetti specifici essenzialmente legati alla sua fragilità intrinseca... Il vetro e il realtà

10 Calcolo della Resistenza del Vetro DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA SECONDO CNR 210/2013 trattamenti termici Dimensioni delle lastre Lunghezza bordo molato grado di molatura Il vetro e durata di applicazione del carico difetti esistenti sulla superficie CC1 CC2 CC3 il calcolo

11 Calcolo della Resistenza del Vetro I trattamenti termici e la resistenza

12 Calcolo della Resistenza del Vetro Vetro temprato Vetro indurito

13 CNR 210 CNR Classe di Conseguenza Il vetro e il calcolo

14 CNR Classe di Conseguenza APPLICAZIONE CLASSE D I CONSEGUENZA UTILIZZO % DELLA RESISTENZA (SLU) (caso PARAPETTI) Parapetti con vetri CC % completamente intelaiati, il cui collasso non comporta rischi di cadute nel vuoto (secondo UNI TR 11643) Parapetti CC1 94.3% con presidio anti caduta Parapetti CC2 75,5% senza presidio di caduta Il vetro e le sue prestazioni

15 Calcolo della Resistenza del Vetro CC1 CC2

16 Calcolo della Resistenza del Vetro

17 Calcolo della Resistenza del Vetro

CNR 210 La Resistenza del Vetro trattamenti termici Il vetro velocità di applicazione del carico temperatura difetti esistenti sulla superficie

18 CNR 210 La Resistenza del Vetro trattamenti termici Il vetro velocità di applicazione del carico temperatura difetti esistenti sulla superficie intercalare polimerico umidità ambientale e la realtà Dimensioni delle lastre e dei bordi sollecitati Trattamenti superficiali grado di molatura

19 CNR 210 La Resistenza del Vetro trattamenti termici Il vetro velocità di applicazione del carico temperatura difetti esistenti sulla superficie intercalare polimerico umidità ambientale e la realtà Dimensioni delle lastre e dei bordi sollecitati Trattamenti superficiali grado di molatura

20 Calcolo della Resistenza del Vetro

21 Calcolo della Resistenza del Vetro

22 Calcolo della Resistenza del Vetro No trattamento sup.: K sf =1 (1 I 0,8) λ ga =0,973 λ gl =1 f g;k = 45 MPa 0,8 1 γ M =2,5 e γ M;v =1,35 R M =1 e R M;v =1 [CC2] [0.24 /0.145 (2 1)]^0.1428=0.973 f g;d = 0,789 * (0,9 ;1) * 1 * 0,973 * 1 * 45 / 1 * 2,5 = 12,43 Mpa ; 13,81 MPa f g;d = 0,26 * (0,9;1) * 1 * 0,973 * 1 * 45 / 1 * 2,5 = 4,09 MPa ; 4,55 MPa K ed * k v *(f b;k - f g;k )/ R M;v * γ M;v = 0,8* (70 MPa - 45 MPa) / 1 * 1,35 = 14,81MPa K ed * k v *(f b;k - f g;k )/R M;v * γ M;v = 0,8* (120 MPa - 45 MPa) / 1* 1,35 = 44,44MPa

23 Dal vetro allo stratificato CNR 210 Comportamento a trazione di un polimero a varie temperature Tg di un polimero amorfo e semicristallino

24 Dal vetro allo stratificato: SPESSORE EQUIVALENTE DATO UN VETRO STRATIFICATO In funzione di Intercalare polimerico Temperatura Condizioni di vincolo Condizioni di carico Modello matematico MONOLITICO DI SPESSORE UGUALE A Spessore equivalente Per le verifiche sono necessari 2 spessori equivalenti Sp.eq SFORZO Sp.eq DEFORMAZIONE Per tenere conto della presenza dell intercalare

25 Spessore equivalente stratificato CNR 210 PROPONE PER IL CALCOLO DELLO SPESSORE EQUIVALENTE IL MODELLO EET Sp-Eq deformazione Sp-Eq sforzo DEFINIZIONE DEL VALORE DI ᶯ

26 Spessore equivalente stratificato modello EET ᶯ

27 Calcolo dello spessore di uno stratificato a < b 29/10/

28 CNR DT210:2013 Capitolo 7 VERIFICHE STATO LIMITE DI ESERCIZIO STATO LIMITE ULTIMO Limite della deformazione Limite della sollecitazione STATO LIMITE DI COLLASSO Limite della sollecitazione In caso di lastra rotta Infine: VERIFICA DEL COMPORTAMENTO - POST ROTTURA CONCETTO INSERITO ANCHE NELLA UNI 7697:2014

29 CNR DT210: i sie i no E i nostri perchè Attenzione: non sempre temprato/indurito è automaticamente la soluzione del post rottura. La resistenza del vetro indurito è sensibilmente inferiore a quella del vetro temprato

30 CNR DT210: i sie i no E i nostri perchè

31 CNR DT210: i sie i no E i nostri perchè

32 CNR DT210: i sie i no E i nostri perchè

33 Limiti di freccia - i sie i no E i nostri perchè

Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata.

dal punto di vista del tempo impiegato in quanto oltre a richiedere richiedono una capacità operativa e interpretativa non banale, necessitano di lunghi tempi di pre-calcolo che non si addicono ad

34 Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo. Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo. Si può prevedere il futuro? Esistono sistemi software che consentono di stimare con un buon grado di accuratezza le grandezze meccaniche di interesse, ma impostare e mettere in campo questi calcoli risulta fortemente oneroso dal punto di vista del tempo impiegato in quanto oltre a richiedere richiedono una capacità operativa e interpretativa non banale, necessitano di lunghi tempi di pre-calcolo che non si addicono ad esempio alla preventivazione, ma piuttosto alla progettazione esecutiva. Esistono invece software più immediati ed user friendly che consentono in pochi minuti di definire stratifiche utili in fase di preventivazione a generare stime di costo nel rispetto delle principali normative vigenti per quei settori definibili come commodity per i quali è comunque richiesto il Requisito Essenziale ER1.

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