UNI/TR per il dimensionamento delle lastre di vetro aventi funzione di tamponamento. Ing. Giuliano TONIOLO

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1 Ing. Giuliano TONIOLO UNI/TR per il dimensionamento delle lastre di vetro aventi funzione di tamponamento

2 Caratteristiche del vetro Elevata resistenza meccanica si rompe solo per flessione/trazione (resistenza a compressione ~ 100 kg/mm 2 ) Elastico ritorna senza deformarsi (modulo di Young E=7x10 10 Pa) Fragile poco resistente a flessione, si rompe senza preavviso Tagliente si rompe in modo pericoloso, formando le cosiddette punte di lancia Fragile ai contrasti di tensioni termiche

3 Caratteristiche del vetro La fragilità intrinseca del materiale è quindi la caratteristica fondamentale che deve guidare il progettista nelle definizione delle applicazioni vetrate che si intendono realizzare. Questo aspetto riguarda direttamente il tema della sicurezza, intesa non solo come sicurezza nei confronti delle azioni accidentali o nella protezione da azioni volontarie di terzi, ma anche come capacità di resistere ai carichi di esercizio previsti durante la vita utile dell applicazione vetrata. In quest ambito, il corretto dimensionamento delle lastre si dimostra di cruciale importanza.

4 I pericoli associati al vetro Mancato rispetto delle prescrizioni della UNI 7697, ove si indica l obbligatorietà dell impiego di vetro di sicurezza (temprato o stratificato) nei vetri posti a meno di un metro dal piano calpestio: invece è stato utilizzato un vetro ricotto

5 I pericoli associati al vetro Mancato rispetto delle prescrizioni della UNI 7697, ove si indica l obbligatorietà dell impiego del vetro stratificato di sicurezza: invece è stato utilizzato un vetro temprato di sicurezza

6 I pericoli associati al vetro Mancato rispetto della prescrizione della UNI 7697, ove si indica l obbligatorietà dell impiego di vetro stratificato per i parapetti: invece è stato utilizzato un vetro retinato con un fissaggio puntuale

7 I pericoli associati al vetro Mancato rispetto del DM 30 (NTC), ove si indica la necessità di dimensionare le coperture per carichi di neve in funzione dell altitudine e della conformazione del tetto: invece è stato utilizzato un vetro sottodimensionato

8 Esempio di sentenza Un bambino di sette anni è morto precipitando dal balcone di casa il 3 marzo 2012 a Roma Il processo ha stabilito che a causare la fuoruscita dal telaio del pannello di vetro che fungeva da balaustra fu sufficiente l'urto causato dal bimbo, confermando così come la costruzione fosse stata eseguita "con un sistema inidoneo a garantire dal rischio concreto di caduta al suolo". I lavori sul balcone non furono fatti secondo la regola d'arte per l'assenza dei montanti intermedi di sostegno tra un pannello di vetro e l'altro; i pannelli vetrati erano uniti insieme soltanto da un filo di silicone che risultava tecnicamente insufficiente per assicurare la tenuta agli urti, anche se modesti. Condannati per omicidio colposo: l immobiliarista titolare della società che realizzò l'immobile (1 anno); il direttore dei lavori del palazzo (2 anni); l amministratore della società che eseguì le opere di finitura dell'edificio (1 anno e 4 mesi); il titolare della ditta che realizzò le balaustre (1 anno e 4 mesi). Assolti per non aver commesso il fatto: l'amministratore della società che realizzò l'immobile l'autore del progetto dell'edificio

9 Responsabilità In assenza di specifiche disposizioni comunitarie, la sicurezza del prodotto è valutata in base alle norme nazionali in vigore nello Stato membro in cui il prodotto è commercializzato, pertanto esiste una rilevanza giuridica della UNI 7697, che è a tutti gli effetti il riferimento normativo. La UNI 7697 fornisce i criteri di sicurezza minimi da seguire per le applicazioni vetrarie. Le responsabilità per applicazioni errate o scorrette vengono giudicate sulla base della presunzione e valutazione di sicurezza stabilita dall Art. 105 del Decreto Legislativo n 206 del e ricadono su tutti gli attori coinvolti nella progettazione e nella posa del prodotto finito.

10 Responsabilità Sono quindi responsabili della corretta applicazione: il progettista il direttore lavori il committente il posatore il vetraio, se fa la posa e/o se conosce la destinazione d uso dei vetri La verifica della conformità ai requisiti sulla sicurezza può essere richiesta: dal committente da un concorrente del costruttore dall acquirente dall autorità giudiziaria, in caso di incidente

11 Responsabilità Le sanzioni previste in caso di mancata applicazione dei requisiti di sicurezza sono: per verifiche ispettive non conseguenti ad incidente, a secondo dei casi, si possono verificare reati di: - truffa (civile e penale), - inadeguatezza progettuale (interdizione all uso fino al ripristino) - inadempienza (sanzioni disciplinari) a seguito di incidenti vi sono sanzioni sia soggettive che oggettive a carico degli inadempienti per: - lesioni (es. ferite da taglio) - lesioni gravi/infermità permanenti (es. amputazioni) - omicidio (es. decesso per caduta nel vuoto)

12 Vetro di sicurezza Il vetro, anche se correttamente dimensionato, può rompersi. Che lo faccia in maniera sicura deve essere un requisito indispensabile. Che una buona progettazione ne faccia uso in modo intelligente ed adeguato lo è altrettanto. una buona valutazione e prevenzione dei rischi, associati all utilizzo di applicazioni vetrate in edilizia, è figlia di una buona progettazione (cfr. valutazione del comportamento post-rottura)

13 Vetro di sicurezza Le tipologie di vetro che, negli appropriati spessori e dimensioni, possono offrire garanzie di sicurezza ritenute sufficienti rispetto alle condizioni di uso previste sono: il vetro temprato di sicurezza (eventualmente sottoposti ad HST) il vetro stratificato di sicurezza Attenzione, non sono vetri di sicurezza: il vetro ricotto, cioè il vetro ordinario; il vetro indurito, la cui rottura avviene in pezzi grossolani in grado di provocare ferite; i vetri armati, che hanno una rete metallica interna, inserita per laminazione.

14 Approccio prestazionale Aspetti da considerare nella progettazione Sicurezza Resistenza meccanica Proprietà luminose Proprietà termiche Isolamento termico Sollecitazioni termiche Isolamento acustico Montaggio Manutenzione

15 Approccio prestazionale la scelta del vetro idoneo a garantire un adeguato livello di sicurezza è il frutto della corretta valutazione dei seguenti aspetti: DEFINIZIONE DEL PROGETTO ARCHITETTONICO SCELTA DEL TIPO DI VETRO cfr. UNI 7697 CARICHI AMMISSIBILI SULLE LASTRE cfr. DM (NTC) DIMENSIONAMENTO LASTRE VERIFICA DELLA FRECCIA DI INFLESSIONE VERIFICA POSA cfr. UNI 6534 EVENTUALI TEST DI LABORATORIO

16 Scelta del tipo di vetro La normativa italiana UNI 7697 stabilisce i criteri di scelta dei vetri da usarsi, sia in esterni che in interni, in modo che sia assicurata la rispondenza fra le prestazioni dei vetri ed i requisiti minimi necessari per la sicurezza dell utenza, nella destinazione d uso prevista. Classifica le tipologie di vetrazione Definisce le azioni e le sollecitazioni che potrebbero rompere il vetro Determina i rischi che sono associabili alla rottura del vetro Il progettista deve quindi valutare con attenzione i rischi associati a qualsiasi applicazione intenda realizzare e soddisfare perlomeno i requisiti minimi di sicurezza stabiliti dalla norma. La norma è attualmente in fase di revisione ed aggiornamento

17 Dimensionamento lastre Definito il tipo di vetro da utilizzare, occorre dimensionarlo Fino a ieri, in assenza di un documento tecnico aggiornato in considerazione delle moderne applicazioni del vetro in edilizia, il documento di riferimento era una normativa italiana entrata in vigore nel 1972 e tuttora ufficialmente vigente, anche se superata ed obsoleta: UNI Vetri piani. Spessore dei vetri piani per vetrazioni in funzione delle loro dimensioni, dell azione del vento e del carico neve Basata sulla teoria delle piastre di Tymošenko, la norma fornisce il metodo di calcolo per determinare l spessore delle lastre, tenendo presente: - dimensione dei vetri - sistema di tenuta - carichi

18 Dimensionamento lastre Le moderne tecniche di progettazione approcciano il dimensionamento degli elementi in vetro nell ambito di un metodo semiprobabilistico agli Stati Limite, verificando che i valori di progetto degli effetti dell azione o delle combinazioni delle azioni (E d ) siano minori della capacità di risposta (R d ) dell elemento in vetro in termini di resistenza o spostamento. Il metodo di calcolo su cui si basa la UNI 7143 risulta quindi superato, poiché basato sull utilizzo di valori caratteristici che non tengono conto delle particolarità e dei differenti gradi di sicurezza richiesti alle varie applicazioni in vetro. L espressione di questo nuovo metodo è applicato a livello europeo nella pren13474, entrata ormai in fase di inchiesta pubblica e destinata entro breve ad essere pubblicata.

19 UNI/TR 11463:2012 Il rapporto tecnico, elaborato dal gruppo di lavoro GL1 Vetro Piano della Commissione Vetro di UNI, vuole essere un documento preparatorio all entrata in vigore della futura norma europea, la pren13474, e contribuire al cambio di mentalità progettuale che essa implica. Esso ha carattere volontario. Può essere assunto da oggi a riferimento per il dimensionamento delle lastre di vetro aventi funzione di tamponamento. Sono quindi escluse dal suo scopo quelle applicazioni del vetro con funzioni strutturali o la cui rottura possa avere effetti catastrofici sulle persone, quali: travi, pilastri, solai, balaustre, parapetti, scale

20 UNI/TR 11463:2012 Il rapporto disciplina il dimensionamento del vetro, inteso come lastra di tamponamento, non i kit di montaggio né l efficacia del vincolo all infisso. Le tendenze recenti in fatto di serramenti vanno decisamente nella direzione di nascondere sempre più le parti di tenuta. Per questi sistemi la validità del fissaggio va dimostrata realmente e garantita dal produttore, la UNI/TR la dà per scontata e si focalizza solo sull elemento vetro.

21 UNI/TR 11463:2012 Il calcolo secondo il metodo semiprobabilistico agli Stati Limite prevede due ambiti di valutazione: 1. Stato Limite Ultimo (SLU), che nel caso del vetro comporta una verifica in termini di tensione principale massima trazione; 1. Stato Limite di Servizio (SLE), che nel caso del vetro si riferisce ad una verifica dello spostamento massimo freccia (spostamento).

22 UNI/TR 11463:2012 In generale, la procedura da seguirsi è la seguente: 1. calcolo del carico di progetto, valutato in conformità alle prescrizioni di progetto e con riferimento alle Norme tecniche per le Costruzioni 2008, per lo Stato Limite Ultimo e per quello di Servizio; 2. calcolo della tensione principale massima e dello spostamento indotti dal carico di progetto, nel rispetto delle condizioni di vincolo e di carico applicato; 3. calcolo della resistenza di progetto a seconda della tipologia di vetro impiegato (ricotto, indurito o temprato) e del carico dominante; 4. confronto tra la sollecitazione di progetto (E d ), indotta dall azione, e la resistenza di progetto (R d ) per SLU E d < R d ; 5. confronto tra freccia indotta dall azione (w F ) e freccia di progetto (w d ) per SLE in funzione della condizione di vincolo e del sistema di vetrazione (lastra monolitica o stratificata, vetrata isolante,...).

23 UNI/TR 11463:2012 Il calcolo della resistenza di progetto differisce a seconda che il vetro sia semplicemente ricotto o trattato termicamente (indurito o temprato). La resistenza di progetto si valuta in funzione dei seguenti parametri: f g;k = valore caratteristico a flessione del vetro (vetro ricotto: 45 N/mm 2 ; vetro temprato termicamente: 120 N/mm 2 ; vetro indurito termicamente: 70 N/mm 2 ); γ M = fattore di sicurezza parziale del materiale, variabile tra vetro ricotto e vetro presollecitato; k v = fattore di profilo superficiale del vetro; k mod = fattore legato alla durata del carico. Quest ultimo è un valore non trascurabile in quanto tiene conto della durata del carico e delle condizioni ambientali, ovvero del fenomeno di fatica statica tipico del vetro.

24 UNI/TR 11463:2012 Nella valutazione della resistenza di progetto del vetro bisogna fare attenzione che eventuali trattamenti superficiali, quali smaltatura o serigrafia, riducono la resistenza caratteristica del vetro di partenza. Ad esempio, un vetro temprato termicamente e smaltato offre una resistenza caratteristica a flessione di 75 N/mm 2 (<< 120 N/mm 2, il che implica una notevole perdita di prestazione: ~37%), che diventano 45 N/mm 2 (<<70 N/mm 2 : ~36%) qualora il vetro fosse indurito termicamente.

25 Esempio di calcolo Si consideri una vetrata isolante verticale con lastre stratificate ed intercapedine di 16 mm, avente le seguenti caratteristiche: dimensione minore della lastra dimensione maggiore della lastra a = 1,6 m b = 2,0 m altezza dell edificio z = 15 m località provincia di Venezia, zona industriale; altitudine sito a s = 60 m s.l.m. 1 lastra 2 lastra

26 Esempio di calcolo Determinare il carico vento, seguendo le indicazioni del DM (NTC) 1 Zona di vento 1 Velocità di riferimento v b = v b,0 = 25m/s Pressione cinetica di riferimento q b,0 = 391 Pa Classe di rugosità B Categoria di esposizione III (k r = 0.20; z 0 = 0.10 m ; z min = 5 m) Coefficiente di esposizione c e (z) = 3.4 Coefficiente dinamico c d = 1 Coefficiente di forma c pe = 0.8 Pressione del vento Tipo di struttura p w = 1071 Pa pannello di riempimento γ G = 1.1 γ Q = 1.1 Azione di progetto F d =γ Q * p w = 1178 kn/m 2

27 Esempio di calcolo Si assumono due lastre stratificate uguali, ipotizzandone lo spessore, in questo caso 4+4 con intercalare in pvb (0,76 mm), e se ne verifica l idoneità, utilizzando un coefficiente di trasferimento del taglio dell intercalare ω = 0,1 (carico vento in zona mediterranea) spessore efficace per il calcolo della freccia h ef;w = 5,67 mm spessore efficace per il calcolo della tensione h ef;σ = 6,38 mm rapporto di rigidezza delle due lastre δ 1 = δ 2 = 0,5 fattore di forma della lastra λ = a/b = 0,8 coefficiente per la variazione di volume k 5 = 0,0289 lunghezza caratteristica della vetrata isolante a* = 473,37 mm coefficiente di ripartizione dei carichi interni φ = 0,0076

28 Esempio di calcolo calcolo del carico di progetto agente sulla 1 lastra (esterna) SLU SLE carico sopportato dalla prima lastra F d;1 0,59 kn/m 2 0,54 N/m 2 carico sopportato dalla seconda lastra F d;2 0,56 kn/m 2 0,53 N/m 2 SLU SLE 1 lastra 2 lastra carico adimensionale normalizzato p σ * 3,27 3,22 coefficiente per la valutazione della tensione k 1 0,24 0,24 tensione massima valutata per l azione di progetto σ Max 11,2 N/m 2 11,1 N/m 2 carico adimensionale normalizzato p w * 2,97 2,92 coefficiente per la valutazione della freccia k 4 0,031 0,031 freccia massima valutata per l azione di progetto w Max 9,3 mm 9,2 mm

29 Esempio di calcolo calcolo della resistenza di progetto per vetro float ricotto fattore del profilo superficiale del vetro k sp = 1,0 fattore di durata del carico (vento) k mod = 0,74 fattore parziale del materiale per vetro ricotto γ M;A = 1,8 resistenza a flessione del vetro ricotto f g;k = 45 MPa resistenza di progetto della lastra f g;d = 18,5 MPa Pertanto, si ottiene: σ Max < f g;d w Max > w d (11,2 Mpa < 18,5 MPa) Condizione verificata (w d : freccia di progetto pari a 8 mm, ossia 1/200 del lato a della lastra) Non verificata, bisogna considerare una soluzione 55.2

30 UNI/TR 11463:2012 Vetro per edilizia - Determinazione della capacità portante di lastre di vetro piano applicate come elementi aventi funzione di tamponamento - Procedura di calcolo Data entrata in vigore : 25 ottobre 2012 Sommario : Il rapporto tecnico tratta i principi secondo cui determinare la capacità portante di lastre di vetro alle azioni e, in particolare, indica il procedimento generale di calcolo per determinare la sollecitazione indotta dai carichi agenti. Esso si applica alle lastre di vetro piano, aventi funzione di tamponamento. Acquistabile su in UNIstore

31 tel.: fax: assovetro@assovetro.it sito web: Grazie per l attenzione