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| Il
vetro come materiale costruttivo
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Ing.
Leonardo Lani |
Data di
pubblicazione: 05/2003 |
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2/2
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L'applicazione
della forza F viene correlata alla pressione p fino
alla rottura dell'elemento dalle relazioni seguenti in
cui si fa riferimento a valori adimensionali:
Figura 1.6: Relazione tra F*,p* e σ*rad.
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Prova di
flessione su piccole superfici tramite carico
circolare
Questa prova viene
eseguita su piccole superfici caricate da un carico
uniformemente distribuito su una superficie circolare
vincolata da un anello fisso, tutte le indicazioni
sono riportate nella norma EN1288-5.
La prova consiste nel caricare un pannello, avente
forma circolare di raggio r3 o quadrata di
lato L e vincolato da un supporto circolare di raggio
r2, con un anello di raggio r1
su cui si sviluppa una forza F (Fig.1.7). All'interno
dell'anello di carico si hanno i valori massimi delle
componenti radiali e tangenziali della tensione le
quali decrescono fino ad annullarsi ai bordi.
Rispetto alla prova su pannelli di grande dimensioni
si ha una diminuzione notevole della zona caricata,
risultando soppressa la pressione p.
Figura 1.7:Macchina per prove su piccole superfici
Tab. 1.2:
Caratteristiche delle macchine di prova
| Tipo
di macchina . |
Raggio
dell'anello di carico, r1
mm |
Raggio
del anello di supporto, r2
mm. |
Raggio
r3 o L/2 del campione mm.
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| R45 |
9 |
45 |
50 |
| R30 |
6 |
30 |
33 |
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La resistenza a flessione sdB
è calcolata in relazione al massimo valore Fmax in
cui avviene la rottura del provino, tale valore
dipende dalla forma, spessore e rapporto di Poisson
del campione.
La normativa indica, inoltre, il valore delle tensioni
massime che assume un provino circolare sottoposto a
carico F:
essendo:
r1,r2,r3: i valori
dei raggi sopra citati;
m: coefficiente di Poisson;
Assumendo costanti i valori dei raggi (standardizzati
a secondo della macchina usata), la formula si riduce:
con K1=1,09
per forme circolari e K1=1,04 per forme
quadrate.
Al variare del coefficiente di Posisson si ha una
variazione delle costante K nel seguente modo
riportato in tabella 1.3:
Tab. 1.3:
Variazione della costante K al variare del coeff. di
Poisson
|
Prova con
campione supportato da due elementi
Il campione viene posto nella macchina da test
(EN1288-3 ) come in fig. 1.8 e provato ad una
temperatura di 23±5 C0 ed una umidità che
varia tra il 40% e 70%. Il vetro è in contatto con i
supporti attraverso della gomma che deve rispettare
una rigidezza imposta dalla ISO48 per evitare
formazione di cricche.
Figura 1.8: Macchina per prove su elementi
rettangolari
La resistenza è calcolata
per forme rettangolari BxL dalla seguente formula:
La componente scG data dal peso proprio
viene calcolata nel seguente modo:
In queste espressioni si assume un comportamento
lineare tra forza e spostamenti, ipotesi come
precedentemente visto non sempre valida. Si nota
inoltre dalle espressioni come lo spessore sia
inversamente proporzionale alla tensione in modo
quadratico.
Il valore di k dipende è
correlato alle rotture dei bordi: se si mettono in
conto tutte le rotture incluse quelle dei bordi si
considera k=ks=1. È possibile prendere in
considerazione la resistenza a flessione quando la
rottura del campione avviene soltanto ai bordi, in
questo caso il valore k=ke dipende dal
inflessione ed in particolare dal rapporto y/h. tale
rapporto può essere calcolato o direttamente oppure
con sufficiente accuratezza dall'espressione:
determinato tale rapporto si desume dal grafico il
valore di k1
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1.1.3 Valori
ammissibili delle tensioni
Da quanto esposto nei paragrafi precedenti, è
evidente come la determinazione dei valori ammissibili
delle tensioni di trazione, dipenda da innumerevoli
fattori, primo tra tutti la durata dei carichi.
Si è visto come i carichi di lunga durata siano
maggiormente dannosi rispetto a quelli di breve
termine, il vetro è infatti soggetto al fenomeno di
"fatica statica" che riduce le
caratteristiche meccaniche del materiale sottoposto ad
un carico costante. Sarà quindi necessario
considerare dei valori di tensione ammissibile
differenti a secondo della durata della
sollecitazione.
I valori riportati sono indicati dalla Normativa BS
5516 (Inglese) e su indicazione della Pilkington
Glass Consultant. Normative italiane a riguardo non
Tensioni ammissibili per carichi di medio e lungo
termine:
Tab. 1.5
Per la tensione di compressione il valore ammissibile
è sensibilmente maggiore, il vetro infatti, come
tutti i materiali fragili, ha un comportamento a
compressione nettamente migliore, essendo inibiti
tutti quei fattori che determinano una rottura
prematura.
Ciò nonostante strutture interamente compresse
costruite con il vetro, come i pilastri, rappresentano
esempi isolati proprio per la difficoltà di avere
compressioni semplici.
Sedlacek (1995) consiglia di usare come valore
ammissibile per la tensione di compressione σadm=400
N/mm2
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1.2 Osservazioni critiche:
vincoli di normativa
Da quanto emerso dalla ricerca e dallo studio delle
normative oggi esistenti a livello mondiale, risulta
come queste siano rivolte essenzialmente a problemi di
carattere tecnologico. I temi affrontati seguono due
filoni, da un lato quello dei requisiti chimico - fisici
e le tolleranze che i vari tipi di vetro devono
possedere, dall'altro quello riguardante le prove
sperimentali atte a determinare le caratteristiche
meccaniche del vetro.
Le norme EN572, EN ISO 12543, prEN12150, prEN12337,
forniscono indicazioni sulla composizioni chimica dei
vari tipi di vetro e sulle tolleranze dei vetri
stratificati e temperati, tolleranze che riguardano le
dimensioni dei pannelli e le imperfezioni ammissibili.
Queste normative non forniscono alcuna indicazione sulle
caratteristiche meccaniche del materiale e sono del
tutto carenti di istruzioni sui metodi di
dimensionamenti degli elementi strutturali. Risultano
pertanto di poco aiuto per una progettazione rigorosa,
affidando a studi specifici il compito di fornire un
metodo di dimensionamento sufficientemente sicuro.
Le norme EN1288 riguardano le prove di flessione
per determinare la resistenza a trazione dei vetri
monolitici, indicando i metodi di prova e le
caratteristiche meccaniche dei macchinari da adottare.
Pur essendo ricche di informazioni utili ad una indagine
sperimentale, risultano inefficienti per una
applicazione pratica, non fornendo ne carichi
ammissibili ne relazioni di calcolo applicabili a
elementi strutturali.
Se pertanto risultano esaurienti le indicazioni da
seguire in fase di fabbricazione e di sperimentazione,
le regole da seguire per una progettazione sicura, come
i particolari tecnologici e le limitazioni geometriche,
vanno ricercate nelle indicazioni delle ditte
produttrici o in esperienze specifiche di laboratorio.
I particolari costruttivi sono stati studiati tenendo
conto delle precedenti esperienze, che in questo senso
hanno fornito indicazioni sostituendo le mancanze delle
normative.
Non è mancato infine un continuo scambio di idee con
ditte specializzate del settore, fondamentale per
conoscere la fattibilità dei vari elementi strutturali.
Ing.
Leonardo Lani |
|
e-mail: leolani@katamail.com |
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Riferimenti
bibliografici:
[1]. F. Smith (1995): Scienza e tecnoligia dei
materiali, Mc Graw-Hill
[2]. EN572-1 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part1. Definitions and general
phisical and mechanical properties (CEN).
[3]. EN572-2 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part2. Float glass (CEN).
[4]. EN572-3 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part3. Polished wired glass
(CEN).
[5]. EN572-4 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part4. Drawn sheet glass (CEN).
[6]. EN572-5 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part5. Patterned glass (CEN).
[7]. EN572-6 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part6. Wired patterned glass
(CEN).
[8]. EN572-7 (1995): Glass in building- Basic soda lime
silicate glass products, Part7. Wired or unwired channel
shaped glass (CEN).
[9]. Anderson (1980): Scienza dei materiali, Sansoni
[10]. EN1288-1 (2000): Glass in building- Determination
of the bending strength of glass, Part1. Fundamental of
testing glass (CEN).
[11]. EN1288-2 (2000): Glass in building- Determination
of the bending strength of glass, Part2. Coaxial double
ring test on flat specimens with large test surface
areas (CEN).
[12]. EN1288-3 (2000): Glass in building- Determination
of the bending strength of glass, Part3. Test with
specimen supported at two points (four point bending)
(CEN).
[13]. EN1288-4 (2000): Glass in building- Determination
of the bending strength of glass, Part4. Testing of
channel shaped glass (CEN).
[14]. EN1288-5 (2000): Glass in building- Determination
of the bending strength of glass, Part5. Coaxial doble
ring test on flat specimen with small test surface areas
(CEN).
[15]. Sedlacek (2001): Structural glass in building,
Erns&Soon
[16]. NEN2608-A (1994): Vlakglas voor Gebouwen.
[17]. BS5516 (1993): Glazing for buildings.
[18]. prEN12150 (1995): Glass in buiding- Thermally
toughended safety glass (CEN).
[19]. prEN12337 (1995): Glass in building- Chemically
strengthened glass (CEN).
[20]. DIN52337: Test di impatto da corpo molle e corpo
duro.
[21]. EN ISO 12543-1 (1998): Glass in building -
Laminated glass and laminated safety glass, Part1.
Definitions and description of component parts (CEN).
[22]. EN ISO 12543-2 (1998): Glass in building -
Laminated glass and laminated safety glass, Part2
Laminated safety glass (CEN).
[23]. EN ISO 12543-3 (1998): Glass in building -
Laminated glass and laminated safety glass, Part3
Laminated glass (CEN).
[24]. EN ISO 12543-4 (1998): Glass in building -
Laminated glass and laminated safety glass, Part4 Test
methods for durability (CEN).
[25]. EN ISO 12543-5 (1998): Glass in building -
Laminated glass and laminated safety glass, Part5
Dimensions and edge finishing (CEN).
[26]. EN ISO 12543-6 (1998): Glass in building -
Laminated glass and laminated safety glass, Part6
Appearance (CEN).
[27]. Schittich et al. (1998): Atlante del vetro, UTET.
[28]. Nagalla, Minor, Vallabhan (1987): Stresses in
Layered glass units and monolithic glass plates, Journal
of structural engineering.
[29]. Minor, Reznik (1990): Failure strengths of
laminated glass, Journal of structural engineering.
[30]. Behr, Minor, Linden (1986): Load duration and
interlayer thickness effects on laminated glass, Journal
of structural engineering.
Bibliografia
di riferimento:
1.
Autori vari (1999): Structural use of glass in buildings,
The Institution of Structural Engineers.
2. An internetional conference, University of Bath UK
(1999): Glass in Building proceedings, Ledbetter
3. Sedlacek, Blank (1995): Glass in structural
engineering, The Structural Engineer.
4. Button (1993): Glass in building: a guide to modern
architectural glass performance, Oxford.
5. Creyke, Morrell (1982): Design with non-ductile
materials, Applied Science Publishers.
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