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! snellezza è 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: - 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!

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

18 Procedure per la progettazione! A. Prodotto in vetro (vetro piano, stratificato, temprato, ecc.) requisiti e conformità normativa (europea) 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 costruzioni speciali Norme tecniche per le costruzioni, par. 5.5, Costruzioni in 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 ServizioTecnico Centrale

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

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

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22 Spessore effettivo nei vetri stratificati! Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2011 Coefficiente di trasferimento di taglio (shear transfer coefficient): per calcolo dello sforzo: per calcolo della deformazione:

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28 solo posa in scanalatura!

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31 Norma draft per le struture in vetro: pren /3 " - principi di progettazione di elementi in vetro strutturale (no indicazioni su elementi costruttivi) - pren Glass in building - Design of glass panes - Part 1: General basis of design (elementi piani in vetro per finestre e serramenti in genere) - pren Glass in building - Design of glass panes - Part 2: Design for uniformly distributed loads (elementi vetrati non strutturali) - pren Glass in building - Design of glass panes - Part 3: Design for line and concentrated loads (elementi vetrati che hanno applicazioni strutturali in genere) i principi e i metodi di calcolo sono in accordo con Eurocodice EN 1990: Basis of structural design le azioni sono in accordo con l Eurocodice EN 1991: Action on structures A breve (!): raccomandazioni CNR sulle costruzioni in vetro ed Eurocodice!

32 Requisiti di verifica generale danneggiamento del vetro o eccessiva deformazione che altera l aspetto o l uso! rottura del vetro con pericolo per le persone! Requisito: Stato limite ultimo Stato limite di esercizio E! R E! C ULS ; d d SLS; d d dove l effetto delle azioni è: E ULS ; d = E{ FULS ; d } E SLS; d = E{ FSLS; d } E ULS;d R d E SLS;d C d F ULS;d = valore di progetto della singola azione o combinazione per lo ULS F SLS;d = valore di progetto della singola azione o combinazione per lo SLS valore di progetto degli effetti delle azioni, espresse come tensioni prodotte dai carichi valore di progetto della corrispondente resistenza espressa come il massimo stato limite ultimo della tensione ammissibile f g;d, considerando i valori parziali per il materiale relativo allo stato limite considerato! M valore di progetto degli effetti delle azioni, espresse come tensioni prodotte dai carichi; valore di progetto della corrispondente resistenza espressa come il massimo stato limite ultimo della tensione ammissibile f g;d, considerando i valori parziali per il materiale relativo allo stato limite considerato! M ;

33 Fattori parziali per il materiale fattori di sicurezza (raccomandati) USL SLS Vetro ricotto! M;A = 1,8! M;A = 1,0 Vetro temprato/indurito! M;v = 1,2! M;v = 1,0 γ M = 1.4 Proprietà del materiale: norme UNI EN (572 per vetro sodico-calcico, 1748 per borosilicato, )

34 Azioni Valore di progetto della combinazione di azioni: - USL - SLS F d =! G G +! Q Q k,1 +! Q F d = G +! 1 Q k,1 +! i! i! 2,i Q k,i " 0,i Q k,i G = azioni permanenti (peso proprio) Q k,1 = valore dell azione dominante (carico sul solaio, vento, neve, ecc.) Q k,i = valore delle altre azioni variabili (vento, neve, ecc.) γ G = fattore parziale delle azioni permamenti γ Q = fattore parziale delle azioni variabili ψ 0,i = fattore di combinazione delle azioni variabili ψ 1 = fattore per il valore di frequenza di un azione variabile ψ 2,i = fattore per il valore quasi-permanente delle azioni variabili

35 ! Q favorevole vedi Eurocodici! G (3) sfavorevole vedi Eurocodici Struttura principale (1) vedi Eurocodici Struttura secondaria (1) 1,3 1,0 1,2 Pannelloinvolucro 1,1 1,0 1,1 Note (1) Struttura normata da Eurocodici (2) Elemento non strutturale non normato da Eurocodici (3) Il valore inferior è usato quando l azione permamente ha un effetto favorevole in combinazione con le alter azioni; il valore più elevato quanto le azioni permanenti agiscono da sole o hanno un effetto sfavorevole in combinazione con gli altri carichi Struttura principale Struttura secondaria Pannello-involucro Vento Neve Altro! 0 0,6 0,6! 1 0,9 0,9! 2 0,2 0,2 vedi Eurocodici! 0 0,6 0,6! 1 1,0 1,0! 2 0,2 0,2! 0! 1! 2 vedi Eurocodici

36 Resistenza del materiale sforzo di trazione massimo resistente (vetro ricotto): f g;d = k ed k mod k sp f g;k! 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 (0.67 per float) k mod = fattore relativo alla durata del carico (variabile da 0.25 a 1) k ed = 0.8 in prossimità dei bordi; k ed = 1 lontano dai bordi

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

38 sforzo di trazione massimo resistente (vetro temprato): f g;d = k p k mod k sp f g;k + k v (f b;k! f g;k )! M

39 Verifiche Von Mises o principale? Sforzo massimo < f g;d Spostamento massimo < w d elevate deformazioni è metodi numerici! deformazioni della struttura