Appendice Pannelli compositi in zinco (ZCM) Serie ALPOLIC

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1 Appendice Pannelli compositi in zinco (ZCM) Serie ALPOLIC 1. Caratteristiche superficiali della lega di zinco (1) Composizione della lega Zinco: minimo 99.5%, 0.2% di rame e 0.1% di titanio. (2) Finitura superficiale La lega di zinco é trattata di fabbrica con un processo di conversione chimica che produce uno strato di colore grigio argento molto chiaro. Nel tempo, questo stato iniziale lascia il posto ad uno strato protettivo naturale che si forma sulla superficie della lega per effetto dell esposizione agli agenti atmosferici. (3) Durata eccellente Lo strato antiruggine (carbonato di zinco) che si forma sulla superficie della lega di zinco per effetto dell esposizione alle condizioni climatiche naturali riduce la velocità di degrado ad un tasso di erosione dello zinco di soli 1-7 micron (mediamente 3 micron) all anno. In altre parole uno strato di zinco di spessore 100 micron (0.1mm) impiega 25 anni ad erodersi. (4) Alterazioni cromatiche dovute all esposizione in atmosfera Il processo di formazione dello strato protettivo naturale impiega diversi anni di esposizione in atmosfera prima di giungere a completamento dopo di che la superficie dello zinco si stabilizza. Il principale componente dello strato protettivo naturale è il carbonato di zinco anche se è possibile trovarvi tracce anche di altri composti di zinco. È possibile che colore della superficie esposta assuma sfumature e toni diversi a seconda delle condizioni atmosferiche, ma questo processo di transizione è così lento da essere praticamente impercettibile all occhio. (5) Auto-ristrutturante Lo strato protettivo naturale che si forma sulla superficie dello zinco per effetto dell esposizione in atmosfera è in grado di ripristinare da solo eventuali graffi e rigature della superficie. 2. Tabella comparativa delle proprietà dei metalli La seguente tabella riporta i valori tipici delle principali caratteristiche dello zinco rispetto ad altri metalli. Nota: Lo zinco mostra un diverso tasso di dilatazione/ritiro e proprietà meccaniche differenti a seconda del senso del pannello. In tabella, P e T rappresentano rispettivamente il senso parallelo e quello trasversale al senso della laminatura. 1/5

2 3. Potenziale galvanico Il potenziale (libero) di corrosione dello zinco é inferiore a quello di altri metalli. A contatto con metalli dal potenziale più elevato come acciaio e rame ed in presenza di umidità, è possibile che si verifichi un fenomeno di corrosione precoce dello zinco. Alluminio e acciaio inox danno invece luogo ad una condizione di passività della superficie dello zinco e non causano alcun fenomeno di corrosione accelerata dello zinco. Lega di alluminio Acciaio dolce, ghisa Acciaio a basso tenore di carbonio ottone stagno rame Lega per saldature (50/50) Bronzo alluminio bronzo Acciaio inox (SUS 430) piombo Lega d argento per brasatura zinco argento Acciaio inox (SUS 304) Acciaio inox (SUS 316) titanio platino grafite 4. Dilatazione/ritiro Il coefficiente di dilatazione/ritiro del materiale composito ZCM è quasi uguale a quello dell alluminio metallico e quasi il doppio di quello di acciaio e calcestruzzo. La seguente tabella riporta i valori di dilatazione/ritiro di vari materiali edili. Coefficiente di dilatazione/ritiro Unità di misura ZCM Z-Z ZCM Z-A ALPOLIC/fr Alluminio Acciaio 10-6 mm/mm/ C (P) 28 (T) 20 (P) 25 (T) in/in/ F (P) 15 (T) 11 (P) 14 (T) Dilatazione per ogni metro lineare a 50 C di sbalzo Dilatazione per ogni 3 piedi a 90 F di sbalzo mm (P) 1.4 (T) 1.0 pollici (P) (T) (P) 1.3 (T) 1.1 (P) (T) (Continua) Unità di misura Acciaio inox 304 Rame Calcestruzzo Vetro Fogli di acrilico Coefficiente di 10-6mm/mm/ C dilatazione/ritiro 10-6/in/in/ F Dilatazione per ogni mm metro lineare a 50 C di sbalzo Dilatazione per ogni 3 piedi a 90 F di sbalzo pollici Nota: In tabella, P e T rappresentano rispettivamente il senso parallelo e quello trasversale al senso della laminatura. 5. Rigidità e peso del pannello La seguente tabella indica la rigidità dei pannelli ZCM rispetto ad altri metalli. Il materiale composito ZCM ha una rigidità elevata pur conservando un peso leggero. La rigidità dei pannelli ZCM é equivalente a quella di una lamiera di zinco da 2.9 mm o di una lamiera di alluminio da 3.1 mm. 2/5

3 Rigidità del composito ZCM e di altri metalli Unità di misura ZCM Z-Z ZCM Z-A Lega di Alluminio Acciaio Acciaio zinco inox 304 Spessore a rigidità equivalente mm Modulo di elasticità 103 N/mm2 33 Note 34 Note (E) (106 psi) (4.8) (4.9) (13) (10) (30) (29) Rigidità a flessione knmm2/mm 180 Note 180 Note (E I) (103 lbs.in2/in) (1.6) (1.6) (1.6) (1.6) (1.6) (1.6) Peso modulo kg/m (psf) (2.21) (1.91) (4.24) (1.74) (3.53) (3.59) Rapporto peso %, ZCM Z-Z= %, ZCM Z-A= Nota: Dato che la differenza tra i pannelli ZCM serie ZZ e ZA è trascurabile, i calcoli strutturali sono eseguiti con lo stesso coefficiente di sicurezza. Tabella comparativa tra ZCM ed ALPOLIC/fr 4mm Unità di misura ZCM 4mm ALPOLIC/fr 4mm Modulo di elasticità (E) Rigidità a flessione (E I) 103 N/mm2 (106 psi) knmm2/mm (103 lbs.in2/in) 33 (4.8) 40 (5.8) 180 (1.6) 210 (1.9) Spessore mm dell alluminio a parità di rigidità Peso del pannello kg/m2 psf Resistenza del pannello Il carico del vento determina una sollecitazione a livello della lamina di metallo come reazione all applicazione della forza di piegatura esercitata appunto dal vento. Contestualmente il pannello mostra un certo grado di inflessione. Se l intensità di questa forza supera i limiti consentiti, il pannello ZCM perde di elasticità e l inflessione subita diventa permanente. Il calcolo di verifica va effettuato in base alle seguenti formule: (1) Grado di sollecitazione ammissibile A. Calcolo La massima sollecitazione sotto l azione del vento sostenibile dalle lamine di metallo che rivestono i pannelli ZCM, si calcola con un unica formula per ambedue le versioni ZCM: Z-Z e Z-A. Se la massima sollecitazione teorica di calcolo è inferiore al limite elastico 0.2% della lamina di zinco (168 MPa o N/mm 2 o psi), il pannello ZCM è in grado di sostenere le condizioni di calcolo. Il calcolo viene effettuato applicando sempre un coefficiente di sicurezza. Max sollecitazione ammissibile = B w b2 / t2 Dove: Sollecitazione: in MPa o N/mm2 (o psi), b = larghezza pannello in mm (o pollici) B: Coefficiente di sicurezza, come da seguente scheda 1 w: Carico del vento in MPa o N/mm2 (o psi) t2: spessore apparente al quadrato dello ZCM, posto come 7.81 mm2 (o in2) B. Risultati di calcolo di alcuni casi tipici La tabella 1 e 2 riporta i risultati di calcolo di 4 casi di pannelli solo appoggiati su 4 lati e 4 casi di pannelli fissati su 4 lati. 3/5

4 (2) Grado di inflessione del pannello A. Calcolo La massima inflessione ammissibile dei pannelli ZCM si determina con la seguente equazione: Max inflessione ammissibile = Dove: Inflessione: in mm (o pollici), B = altezza o larghezza pannello, ma sempre la più corta delle due (in mm o pollici) A = coefficiente come da seguente scheda 2 W = carico del vento in MPa o N/mm 2 (o psi) EAP = modulo elastico a flessione dello ZCM, tap = spessore del modulo ZCM (in mm o pollici) 3 EAPtAP = valore espresso in N mm (o libre pollice) B. Risultati di calcolo di alcuni casi tipici La tabella 3 e 4 riporta i valori di calcolo di 4 casi di pannello solo appoggiati su 4 lati e 4 casi di pannelli fissati su 4 lati. Interpretazione dei risultati: > significa che la massima sollecitazione è superiore a 0.2% limite elastico della lamina di zinco (168 MPa or N/mm 2 ) e pertanto in questo campo è necessario ricorrere a dei rinforzi. In tutti gli altri campi di sollecitazione inferiore a 168 MPa or N/mm 2, il pannello ZCM è in grado di sostenere da solo il carico del vento applicato. Nota: NA indica che in tali condizioni, il pannello ZCM subisce deformazioni permanenti. 4/5

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