Figura 1.1: Grafici tensione - deformazione per il vetro e acciaio

Nella prova di trazione un campione viene allungato sotto tensione, mentre vengono registrati con continuità il carico e l'allungamento. La rottura del vetro non è preceduta da strizione come avviene per altri materiali come l'alluminio, l'acciaio dolce e il rame, e la sua rottura risulta in corrispondenza di un carico molto basso dato che l'innescarsi di una microfrattura non viene contrastata da una plasticizzazione locale, per cui la presenza di imperfezioni locali inevitabili determinano un comportamento poco favorevole.
Le caratteristiche meccaniche del vetro float sono riportate seguente tabella 1.1:

Tab. 1.1: Caratteristiche meccaniche del vetro floa

I dati riportati mostrano un altissima resistenza a compressione del vetro; paragonato ad un acciaio Fe 360 o ad un calcestruzzo R_ck 300 (materiali da costruzione ordinariamente usati) risulta evidente la superiorità di tale materiale sottoposto a compressione. Il modulo elastico è di un ordine inferiore a quello dell'acciaio e praticamente uguale a quello dell'alluminio:

Risulta quindi un'affinità tra la rigidezza dell'alluminio e quella del vetro, è evidente che un accoppiamento di questi materiali sarà più idoneo che non con l'acciaio. È fondamentale infatti evitare concentrazioni di sforzi e rendere il più uniforme possibile il fluire delle forze attraverso elementi di contatto. È da notare anche il basso valore del coefficiente di dilatazione termica e quindi un ottimo comportamento agli sbalzi termici per le strutture iperstatiche. È fondamentale ribadire come soltanto oggi, grazie allo sviluppo di una tecnologia adeguata, si inizi a sfruttare le potenzialità di questo materiale che, per la sua fragilità e per la sua bassa lavorabilità, è stato usato solo come materiale secondario. Un uso consapevole permette di ovviare le inadempienze del vetro e sfruttare al meglio i suoi indubbi pregi.

• Condizione della superficie: la fragilità del materiale comporta la formazione di cricche e microcricche al contatto del vetro con materiali duri. Un danno alla superficie di questo genere è praticamente inevitabile sia durante le prove in laboratorio che durante l'esercizio della struttura; si ha quindi un inevitabile abbassamento della resistenza a flessione tanto più la superficie è danneggiata. Il deterioramento dal punto di vista chimico è praticamente trascurabile rispetto a quello meccanico. I test condotti, seguendo la normativa sopra citata, si riferiscono a pannelli in cui si è prodotto uno specifico danno superficiale attraverso particolari trattamenti, i risultati sono quindi correlati al tipo di degrado superficiale oppure al trattamento che impone una compressione superficiale residua in modo da "chiudere" le microfessure formate.
• Durata e frequenza dei carichi: per una interpretazione corretta dei risultati della sperimentazione, assume un'importanza specifica la durata e la frequenza dei carichi applicati. È noto, infatti, che si può avere la propagazione istantanea di microcricche anche se sono soggette a forze di trazione inferiore al livello critico (teoria di Griffith), questo può essere dovuto a fattori come la temperatura, umidità o appunto la frequenza dei carichi. La stessa normativa precisa che per vetri temperati tale dipendenza non si manifesta fino a quando la trazione non eccede la compressione residua permanentemente presente nella superficie.
  
• Porzione di superficie caricata: questo fattore si lega a quanto detto nel punto 1, in quanto una superficie maggiore sollecitata ha più probabilità di contenere imperfezioni al suo interno. La normativa specifica quale deve essere la porzione di area da testare in base al macchinario usato, e mostra come la differenza tra differenti aree può essere anche del 300%.
• Caratteristiche dell'ambiente: l'umidità dell'ambiente ha una valenza importante nella resistenza a flessione del vetro solo se questa è molto bassa. Il vetro usato in edilizia si trova in un ambiente la cui umidità varia tra il 30% e il 100% per cui gli effetti di questa è praticamente ininfluente.
• Età del materiale: L'età del materiale è correlata al danno superficiale.
• Temperatura: anche le temperatura, come l'umidità, non varia molto le caratteristiche meccaniche del vetro se questa varia nei normali intervalli di utilizzo, i test vengono comunque eseguiti in un ristretto range di temperatura per avere un confronto più corretto tra i diversi valori ottenuti.

Per i vetri piani le prove sono descritte dalle normative EN1288-1, EN1288-2, EN1288-3, EN1288-5 in cui le prove di flessione vengo fatte variando la superficie caricata e la tipologia di vincolo.
Tali prove di distinguono per la dimensione del campione, la forma e il tipo di vincolamento imposto dalla macchina.

Figura 1.2: Macchina per la prova di flessione su grandi superfici

I risultati mostrano che per piccole flessioni il centro del pannello è soggetto a una tensione di trazione in cui le componenti tangenziali e radiali sono praticamente uguali, tali valori si riducono progressivamente verso i bordi.

Figura 1.3: Andamento tensionale per piccoli e grandi spostamenti

Quando gli spostamenti cominciano ad essere dell'ordine di metà dello spessore (il limite preciso dipende dal rapporto r2/r1) i due valori risultano differenti e un calcolo con la teoria lineare porta ad errori non accettabili (vedi figura 1.3).
Mantenendo costante la forza esercitata dal pistone F, la pressione del gas p regola l'andamento delle tensioni all'interno dell'area caricata (Fig. 1.4-1.5). Sarà quindi opportuno avere un andamento costante all'interno di tale area per assicurare un comportamento uniforme anche se è pur vero che non è possibile ottimizzare attraverso p contemporaneamente entrambi i termini. E' comunque da evidenziare come in un materiale fragile, come il vetro, sono le tensioni tangenziali che avviano la frattura che quindi guidano il valore della pressione.

Figura 1.4: Andamento delle tensioni radiali al variare della pressione p




Figura 1.5: Andamento delle tensioni tangenziali al variare della pressione p

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