POLITECNICO DI MILANO FACOLTÀ DI INGEGNERIA EDILE-ARCHITETTURA Corso di Ingegneria dei Sistemi Edilizi Corso di Patologia Edilizia e Diagnostica HW04: Perizia su un Serramento in Legno-Alluminio Docente: Prof. Enrico De Angelis Diaferia Riccardo 734507
1 Introduzione Lo scopo di questo lavoro è l analisi delle possibili patologie che potrebbe riscontrare il serramento ad alto isolamento GRANDUCA prodotto dalla ditta I NOBILI di cui si riporta una vista dall interno nella figura sottostante. 2 Caratteristiche Tecniche Il serramento in studio è stato realizzato in legno-alluminio con taglio termico. Quest ultima caratteristica è resa possibile dall inserimento di profili isolanti in Poliammide all'interno del serramento, che interrompe la trasmissione del caldo e del freddo dall'esterno all'interno e viceversa. Di seguito si presenta una vista sezionata in assonometria:
È possibile riassumere le caratteristiche principali del modello a doppia anta analizzato nel modo seguente: Larghezza telaio fisso di 67 mm., l anta a sormonto interna di 90 mm. La trasmittanza che garantisce il produttore in associazione alla vetrazione risulta essere pari a 1.78 W/m 2 K. Block-stop a incastro senza viti. Anta interna in legno in versione arrotondata. Vetro camera 4-27-BE4 doppia sigillatura conforme alla normativa UNI 10593/124 di 13 mm con valori di trasmittanza che si stabiliscono intorno allo 0.8 W/m 2 K. Guarnizione cingivetro interna in PVC. Tutti i profili sono realizzati secondo il principio delle 3 camere: sono presenti i profili interni ed esterni tubolari e la zona di isolamento. Le giunzioni sono a 45 ed a 90 allineate. I profili sono trattati mediante finitura anodizzata, o verniciatura con polvere poliestere termoindurente a 180 C. Si mostra dunque il profilo studiato in sezione: 3 Modi di Guasto Si presenta l analisi che è stata effettuata in relazione alle possibili patologie che potrebbe riscontrare l oggetto in questione. Sulla base delle caratteristiche sopra descritte è stato scelto, quindi, di suddividere il serramento secondo le sue componenti. Inoltre si ipotizzano delle soluzione per quanto riguarda l interfaccia del serramento stesso con il falso telaio, il davanzale e l architrave. Si riporta uno schema di riferimento nel quale l analisi è effettuata descrivendo per ogni elemento soggetto ad una patologia, le azioni, gli effetti sulla parte, gli effetti sul sistema e la rilevanza nel complesso.
Elemento Azione Effetti sulla Parte Effetti sul Sistema Rilevanza Vetrazione: Lastre di vetro e Intercapedine Weathering: dissoluzione Perdita di resistenza meccanica della lastra Rischio di rottura improvvisa (Aspetto, Trasparenza, Isolamento Termico, Tenuta all aria e all acqua) Accumulo di idrossidi metallici Urti Incrostazioni, Colature Rottura Perdita della prestazione di trasparenza e aspetto Perdita della prestazione di trasparenza e aspetto. Impossibilità di garantire la tenuta all aria e all acqua Sbalzi Termici Rottura Perdita della prestazione di trasparenza e aspetto Infiltrazioni tra lastre per errato stoccaggio Irridescenza Perdita della prestazione di trasparenza e aspetto Invecchiamento della sigillatura Perdita di gas dall intercapedine Perdita della prestazione di isolamento termico e acustico Infiltrazioni nell intercapedine Perdita della prestazione di trasparenza e aspetto Medio/ Vetrazione: Distanziatore (Aspetto, Isolamento termico) Perdita della capacità di assorbimento dei Sali dessicativi Accumulo di umidità Perdita della prestazione di trasparenza, aspetto e di isolamento termico Telaio: Alluminio Corrosione Alterazione cromatica Perdita della prestazione di aspetto Medio/ (Integrità, Stabilità, Tenuta all acqua, all aria, Isolamento termico e acustico) Azione dei raggi UV sul rivestimento Aumento di volume Alterazione Cromatica Rischio di deformazioni del telaio Perdita della prestazione di aspetto Medio/ Deformazioni impedite del telaio Rottura per formazione di stati tensionali anomali sulla vetrazione Perdita della prestazione di trasparenza e aspetto Medio/
Elemento Azione Effetti sulla Parte Effetti sul Sistema Rilevanza Telaio: Legno (Tenuta all acqua e all aria, Aspetto) Umidità Imbarcamento trasversale Esfoliazione della pittura Mobilitazione della finestra alterata, perdita della tenuta all aria e all acqua Perdita della prestazione di aspetto Attacco fungino Carie del legno Perdita della prestazione di aspetto, rischio instabilità e infiltrazioni, scarsa igiene Molto Attacco da insetti Vaiolatura Perdita della prestazione di aspetto, rischio instabilità e infiltrazioni, scarsa igiene Molto Interazione Telaio in alluminio e Telaio in legno (Stabilità, Tenuta all aria e all acqua) Dilatazioni termiche dovute a variazioni di temperatura Imbarcamento Deformazioni impedite Tensioni fra gli elementi di contatto tra i due materiali Perdita di stabilità del serramento Perdita di stabilità del serramento Perdita di stabilità del serramento Sigillanti (Tenuta all acqua e all aria, Isolamento termicoacustico) Sigillante nelle vie di fuga per l acqua Invecchiamento Smaltimento dell acqua impedito Distacco o Rottura del sigillante in corrispondenza della vetrazione Accumulo di acqua critico, rischio allagamento Mancanza di tenuta all acqua e all aria. Perdita di trasparenza della vetrazione causa infiltrazioni Azione dei raggi UV Distacco o Rottura del sigillante Mancanza di tenuta all acqua e all aria. Perdita di trasparenza della vetrazione causa infiltrazioni Guarnizioni: Telaio (Tenuta all acqua e all aria) Invecchiamento Perdita della capacità di tenuta Infiltrazioni all interno del serramento Guarnizioni: Vetrazione (Tenuta all acqua e all aria) Azione dei raggi UV Irrigidimento e rottura della guarnizione Infiltrazioni all interno del serramento. Perdita della prestazione di aspetto. Guarnizioni: Battente (Tenuta all acqua e all aria) Invecchiamento e deterioramento Irrigidimento e rottura della guarnizione Infiltrazioni all interno del serramento. Difficoltà di movimentazione del serramento
Elemento Azione Effetti sulla Parte Effetti sul Sistema Rilevanza Block stop Invecchiamento Ritiro Perdita di prestazione di aspetto (Tenuta all acqua e all aria, stabilità e aspetto) Rottura o Distacco del fermavetro Distacco Crollo della vetrazione Perdita di prestazione di aspetto Perdita di prestazione di aspetto, stabilità della vetrazione. Pericolo per persone e cose Taglio termico Invecchiamento Deformazione relativa Perdita di prestazione di isolamento termico del serramento Molto (Isolamento termico) Elementi di ferramenta: maniglia Dilatazioni del telaio in legno-alluminio Deformazione della maniglia Difficoltà di movimentazione della parte mobile. Perdita complessiva di prestazione di aspetto del serramento (Aspetto, Funzionalità) Elementi di ferramenta: cerniere Dilatazioni del telaio in legno-alluminio Deformazione delle cerniere Difficoltà di movimentazione della parte mobile Medio/ (Aspetto, Movimentazione) Distacco dei punti di fissaggio Mancanza di stabilità. Difficoltà di movimentazione della parte mobile Falso Telaio in legno (Stabilità) Posizionamento non a piombo in fase di realizzazione Posizionamento errato delle parti in collegamento Posizionamento non a piombo dell intero serramento Infiltrazioni e Umidità Aumento di volume Fessurazione sulla muratura. Tensioni che possono determinare deformazioni sul serramento Davanzale Accumulo di acqua Degrado guarnizioni Infiltrazioni attraverso il serramento Medio/ (Tenuta all acqua e all aria, Aspetto) Accumulo depositi Dilavamento in facciata, Colature Alterazione cromatica della facciata. Perdita di prestazione di aspetto della facciata. Effetto agenti atmosferici (es.grandine, gelo-disgelo) Deformazioni e Imbozzamento Perdita di prestazione di aspetto. Possibilità che le deformazioni agiscano sui sigillanti negativamente Medio Architrave (Aspetto, Stabilità, Tenuta all acqua e all aria) Discontinuità di componenti Sottodimensionamento Distacco del rivestimento (es. intonaco) Cedimento Perdita di prestazione di aspetto. Pericolo di caduta con danno a persone e cose. Rischio di collasso dell intero serramento. Rischio infiltrazioni
Di seguito si descrivono, in maniera più dettagliata, le principali problematiche che sono state presentate nella tabella sovrastante. Si considera che la classificazione che è presentata subito sotto si basa sulla rilevanza che è stata associata in precedenza in tabella al modo di guasto che potrebbe verificarsi. In particolare si precisa che per rilevanza si intende sia la gravità della problematica, sia la possibilità che essa possa verificarsi realmente. 3.1 Rilevanza: 3.1.1 Formazione di Incrostazioni e Colature sulla Superficie del Vetro a causa dell Accumulo di Idrossidi L umidità può portare in soluzione i metalli alcalini presenti nel vetro e determinare la formazione di idrossido di tali metalli. La pioggia rimuove facilmente gli idrossidi, evitando alterazioni. Al contrario l acqua dovuta alla condensa permetti agli idrossidi di accumularsi, creando un ambiente alcalino che corrode anche la silice. Si consiglia, dunque, di tenere in considerazione anche in questo caso il contesto nel quale si vuole inserire questo tipo di serramento: un ambiente ad elevata umidità favorisce la possibilità che si verifichi questo fenomeno. Tipica conseguenza sono delle fastidiose colature che inficiano le qualità del vetro e, di conseguenza, del serramento. 3.1.2 Irridescenza per Errato Stoccaggio delle Lastre di Vetro A causa di un errato stoccaggio si può facilmente verificare una alterazione cromatica delle lastre di vetro dovuta alla formazione di una pellicola che modifica la riflessione della luce da parte della superficie dello stesso vetro. In alcuni casi, infatti, piccole infiltrazioni o la formazione di condensa fra le lastre può attivare fenomeni corrosivi che alterano le prestazioni del vetro e, di conseguenza, del serramento. 3.1.3 Imbarcamento Trasversale del Telaio in Legno È una delle tipiche problematiche dei serramenti che presentino il telaio parzialmente o interamente in legno. Può essere dovuto al ritiro naturale del legno o ad un accumulo di umidità che ne fa variare il volume. Si compromette la sua stabilità e la sua tenuta all acqua e all aria, nonché la capacità di movimentazione della finestra (non si chiude bene, difficoltà ad aprire il battente, ecc.). 3.1.4 Perdita di Tenuta all Aria e all Acqua del Serramento a causa delle Dilatazioni Termiche tra Legno e Allumino L interazione tra alluminio e legno è molto problematica poiché presentano coefficienti di dilatazioni differenti: in particolare quello del legno è pari a 0.006 mm/(m C), mentre quello dell alluminio è pari a 0.024 mm/(m C). Si nota che l alluminio ha una dilatazione
termica quattro volte maggiore del legno: questo comporta che esso si dilati in maniera maggiore del legno a parità di temperatura. È possibile che questa situazione porti, ad elevate temperature, a generare tensioni verso gli elementi a contatto fra telaio in legno e telaio in alluminio che potrebbero determinare col tempo a tensioni in corrispondenza dei sigillanti o delle guarnizioni. La compromissione di questi ultimi componenti può portare alla perdita di tenuta all aria e all acqua. 3.1.5 Perdita di Trasparenza e di Tenuta all acqua a causa del Distacco o Rottura del Sigillante in corrispondenza della Vetrazione Esso può essere dovuto ad una notevole esposizione al calore o ai raggi UV. In seguito all invecchiamento (che può essere accelerato a causa dei fenomeni sopracitati), il distacco e la rottura del sigillante in corrispondenza della vetrazione può comportare la perdita di trasparenza delle lastre di vetro. Infatti, se le infiltrazioni si propagano nell intercapedine, il vetro non può più essere utilizzato poiché non soddisferebbe totalmente più uno dei suoi requisiti fondamentali (appunto la trasparenza). Inoltre le infiltrazioni potrebbero interessare anche la parte oltre l intercapedine, permettendo all acqua entrare, in alcuni casi più gravi, all interno dell abitazione attraverso le sigillature degradate. 3.1.6 Infiltrazioni per Invecchiamento delle Guarnizioni in corrispondenza del Battente Il deterioramento delle guarnizioni in corrispondenza del nodo telaio mobile-telaio fisso può avvenire a causa del continuo apri-chiudi della finestra: col tempo si potrebbero avere delle difficoltà a muovere la finestra in maniera corretta e delle infiltrazioni dovute alla perdita di tenuta delle guarnizioni. 3.1.7 Infiltrazioni causate dal degrado delle Guarnizioni in corrispondenza della Vetrazione per Effetto dell Azione dei Raggi UV Si verificano facilmente infiltrazioni in corrispondenza del nodo con la vetrazione. Le guarnizioni invecchiano più velocemente a causa dell esposizione a raggi UV e al calore. Il loro degrado favorisce la possibilità che l acqua possa infiltrarsi all interno del serramento: ad esempio in corrispondenza della vetrazione (come già espresso in precedenza) le infiltrazioni inficiano non solo la prestazione di trasparenza del vetro, ma rischiano di andare ad intaccare la tenuta all acqua dell intero serramento. 3.1.8 Dilavamento in Facciata a causa dell Accumulo di Depositi in corrispondenza del Davanzale I depositi che si sono accumulati sul davanzale possono essere rimossi facilmente dall acqua. Quest ultima, però, si muove allontanandosi dal serramento, andando generalmente bagnare la facciata, sulla quale si manifestano facilmente colature e dilavamenti dovuti allo sporco che è stato asportato dal davanzale. Questo fenomeno è ancora più favorito in caso che il davanzale non abbia il rompigoccia.
3.1.9 Infiltrazioni per Invecchiamento delle Guarnizioni in corrispondenza del Telaio In questo caso l invecchiamento va ad intaccare le prestazioni delle guarnizioni, inficiando la tenuta all acqua e all aria del serramento. 3.1.10 Distacco del Rivestimento in Facciata per Discontinuità di Componenti In caso di presenza di più materiali che si interfacciano con il serramento, si può verificare il distacco del rivestimento (ad esempio intonaco) a causa della discontinuità che si può manifestare facilmente in corrispondenza dell architrave (calcestruzzo, laterizio, legno, ecc.). Questa situazione oltre a determinare la perdita della prestazione relativa all aspetto, può essere molto pericolosa a causa del distacco del rivestimento che potrebbe danneggiare persone e cose. 3.2 Rilevanza: 3.2.1 Diminuzione di Isolamento Termico a causa della Perdita della Capacità di Assorbimento da parte dei Sali Desiccativi all interno del Distanziatore L incremento di umidità nella cavità può essere facilmente favorito dalla possibilità che i sali desiccativi all interno della vetrocamera non garantiscano il mantenimento delle condizioni ottimali della vetrazione. 3.2.2 Rottura delle Lastre di Vetro a causa di Urto Accidentale o di Shock Termico È una delle problematiche più rilevanti. L integrità della vetrazione può essere compromessa a prescindere dalle qualità del serramento a causa di urti accidentali (corpi contundenti) o tensioni per disuniformità di temperatura (molto probabile in caso di T>30-40 C tra zone all ombra e zone esposte alla luce del sole). 3.2.3 Perdita di Resistenza Meccanica a causa della Dissoluzione delle Lastre di Vetro per effetto dell Azione dell Acqua Anche se il vetro in questione fosse trattato per resistere agli acidi più potenti, comunque sarebbe soggetto a fenomeni di dissoluzione, che tendono a renderlo un materiale ancora più fragile di quanto già sia. Un altro elemento da analizzare è sicuramente il contesto nel quale la vetrazione viene installata: è evidente come un ambiente urbano con la presenza di gas inquinanti possa accelerarne il processo di degrado rispetto ad un contesto extraurbano. 3.2.4 Perdita della Prestazione di Isolamento Termico-Acustico a causa della Fuoriuscita di Gas dall Intercapedine Si ipotizza (poiché non specificato nella scheda tecnica del serramento) che il gas all interno della vetrocamera sia Argon.
Le sue prestazioni permettono di ottenere i dati definiti dal produttore all uscita del prodotto dalla fabbrica a livello di trasmittanza termica e di potere fonoisolante. Si deve però considerare che la vetrazione possa perdere il gas presente nell intercapedine a seguito dell invecchiamento del sigillante, problematica che è stata trattata nella sezione corrispondente in maniera più approfondita successivamente. 3.2.5 Smaltimento dell Acqua Impedito a causa della Presenza di Sigillante nelle Vie di Fuga Attenzione a dove viene posizionato il sigillante: durante la fase di montaggio l installatore non deve mettere il sigillante in corrispondenza dei fori per lo smaltimento dell acqua accumulata. La tenuta d acqua deve essere mantenuta, ma i fori posizionati alla base del telaio ne permetto la fuoriuscita in caso di accumulo. 3.2.6 Deformazione delle Cerniere per effetto delle Dilatazioni tra Telaio in Legno e Telaio in Alluminio in corrispondenza della Cornice Anche le cerniere sono degli elementi di ferramenta che possono risentire degli effetti dovuti all interazione fra i due materiali che compongono il serramento (alluminio-legno). Inoltre con l invecchiamento e l usura si potrebbero verificare dei fenomeni che compromettono la stabilità delle cerniere stesse: distacchi o deformazioni dei punti di fissaggio, che non permettano col tempo una corretta movimentazione della finestra. 3.2.7 Crollo della Vetrazione per Distacco del Fermavetro Il fermavetro permette di mantenere la stabilità del vetro. Il distacco può compromettere la stabilità della vetrazione, rischiando di determinare seri danni a persone e cose. Esso può essere dovuto a urti o può essere favorito dai movimenti non controllati del telaio che vanno a separare l elemento di contatto con la lastra. 3.2.8 Imbozzamento del Davanzale in Alluminio per effetto della Grandine Il davanzale, se realizzato in alluminio, è una lamiera che non ha una elevata rigidità e può danneggiarsi per effetto degli agenti atmosferici (la grandine, ad esempio). Per garantire una maggiore rigidità si dovrà prevedere una struttura di sostegno che permetta il collegamento con la struttura di supporto. 3.2.9 Instabilità del Serramento a causa del Posizionamento del Falso Telaio Non a Piombo A prescindere dal materiale utilizzato, il falso telaio non a piombo non permette di realizzare un corretto posizionamento del serramento. È un errore che può essere evitato durante la fase lavorazione in cantiere della chiusura verticale. Può rendere instabile il serramento e pregiudicare l aspetto di una facciata o del locale interno nei casi più eclatanti.
3.3 Rilevanza: 3.3.1 Alterazione Cromatica dell Alluminio a causa della Corrosione L alluminio è un metallo che resiste più di altri alla corrosione: questo meccanismo di alterazione, infatti, non avviene in ambiente neutro, ma può verificarsi comunque in presenza di cloruri o in un ambiente acido (uso di prodotti di pulizia, inquinanti, ecc.). La corrosione determina l alterazione cromatica del rivestimento ed un problematico aumento di volume dovuto alla liberazione degli ossidi che caratterizzano il verificarsi del fenomeno. 3.3.2 Attacco Fungino e Attacco da Insetti del Telaio in Legno non Protetto È un meccanismo di alterazione tipico del legno: si considera, però, che la possibilità che si verifichi sia difficile, poiché normalmente il legno viene rivestito da rivestimenti protettivi che prevengono la possibilità di un attacco. Se si verificasse, la patologia andrebbe ad influenzare le caratteristiche di aspetto del serramento fino ad arrivare, nei casi più gravi, a comprometterne la stabilità. 3.3.3 Esfoliazione della Pittura a causa di un Supporto Mal Realizzato A causa dell invecchiamento dei materiali (principalmente il legno) si potrebbe verificare il fenomeno di esfoliazione. In questo caso dipende comunque da come è stato preparato il supporto sul quale è stata realizzata la colorazione richiesta. L esfoliazione non determina problemi relativi alla stabilità del serramento, ma comporta una fastidiosa alterazione cromatica. 3.3.4 Deformazione della Maniglia a causa delle Dilatazioni del Telaio in Legno e del Telaio in Alluminio La maniglia è uno degli elementi che può essere interessato da deformazioni dovute sia alle proprie caratteristiche (dipende dal materiale utilizzato), sia a causa dell interazione con il legno e con l alluminio. Infatti in questo caso è da tenere in considerazione il fatto che la maniglia è collegata con entrambi i materiali e potrebbe subire gli effetti dovuti alle loro dilatazioni differenti (come già detto alluminio e legno hanno coefficienti di dilatazione termica diversi). 3.3.5 Distacco del Copritelaio a causa del suo Invecchiamento L elemento in legno che copre il telaio, in seguito all invecchiamento, può essere soggetto al suo ritiro naturale e al suo distacco. Queste situazioni andrebbero a compromettere non solo l aspetto (renderebbe a vista le parti sottostanti di meccanica), ma anche la stabilità dell intero sistema block-stop: infatti, la sua mancanza o il suo danneggiamento potrebbero inficiare le prestazioni dell elemento fermavetro a cui esso è collegato.
3.3.6 Aumento di Volume del Falso Telaio in Legno Essendo un elemento in legno, anche il falso telaio può essere soggetto ad aumento di volume. È giusto dire, però, che è una evenienza rara a causa dei trattamenti a cui il legno normalmente è soggetto, ma possibile. Per esempio durante le fasi di lavorazione in cui il serramento non è stato ancora montato il falso telaio può essere esposto agli agenti esterni. Un altra possibilità è infiltrazioni dalla muratura arrivino fino al falso telaio, imbevendolo di acqua e facilitando il suo aumento di volume. 3.3.7 Cedimenti e Infiltrazioni in corrispondenza dell Architrave L architrave è un elemento che funge sia da coronamento che da sostegno: il suo sottodimensionamento può portare a cedimenti e ad una mancanza di stabilità del serramento stesso. Anche il fissaggio dei meccanici deve essere curato: il falso telaio deve essere posizionato in modo tale da poter essere fissato all architrave. Questo può diventare un altro punto critico a prescindere dalle qualità del serramento, a meno non sia presente un rivestimento esterno protettivo che non permetta il contatto con l acqua.