CNR Commissione di studio per la predisposizione e lanalisi di norme tecniche relative alle costruzioni

CNR-DT 210/2012

ROMA CNR 5 luglio 2012

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE

COMMISSIONE DI STUDIO PER LA PREDISPOSIZIONE E LANALISI DI NORME TECNICHE RELATIVE ALLE COSTRUZIONI

Istruzioni per la Progettazione, lEsecuzione ed il Controllo di Costruzioni con Elementi Strutturali

di Vetro

CNR Commissione di studio per la predisposizione e lanalisi di norme tecniche relative alle costruzioni

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Propriet letteraria riservata del

Consiglio Nazionale delle Ricerche

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INDICE

1 INTRODUZIONE ......................................................................................................................... 8 1.1 SCOPO DELLE ISTRUZIONI ................................................................................................ 9 1.2 APPLICAZIONI STRUTTURALI DEL VETRO NELLE OPERE DI COSTRUZIONE ... 10 1.3 ASPETTI GENERALI DALLA PROGETTAZIONE .......................................................... 11 1.4 ASPETTI NON STRUTTURALI CHE INFLUENZANO LA PROGETTAZIONE ........... 12 1.5 DEFINIZIONI ........................................................................................................................ 12

1.5.1 Vetro ................................................................................................................................. 12 1.5.2 Applicazioni del vetro in elementi tecnici ........................................................................ 16 1.5.3 Elementi Strutturali in vetro ............................................................................................. 16

1.6 SIMBOLOGIA ....................................................................................................................... 17

2 PROPRIET MECCANICHE DEL VETRO E DEI MATERIALI COMU NEMENTE USATI IN COMPOSIZIONE .................................................................................................... 23 2.1 PROPRIET DEL VETRO ................................................................................................... 23

2.1.1 Propriet fisiche ................................................................................................................ 23 2.1.1.1 Meccanismi che regolano la resistenza a trazione del vetro ................................................ 24 2.1.1.2 Definizione del coefficiente kmod ......................................................................................... 30 2.1.1.3 Vetri presollecitati ............................................................................................................... 32

2.1.1.3.1 Vetri induriti e temprati termicamente ......................................................................................... 32 2.1.1.3.2 Vetri temprati (induriti) chimicamente......................................................................................... 35

2.1.2 Valori caratteristici della resistenza a flessione del vetro ................................................. 36 2.1.2.1 Riferimenti generali............................................................................................................. 36 2.1.2.2 Caratterizzazione statistica della tensione di rottura a trazione del vetro............................ 38

2.1.2.2.1 Distribuzione di Weibull .............................................................................................................. 38 2.1.2.2.2 Influenza delle velocit di applicazione del carico ....................................................................... 40 2.1.2.2.3 Influenza dello stato di tensione ................................................................................................... 41 2.1.2.2.4 Influenza dellestensione della superficie caricata ....................................................................... 42

2.1.2.3 Metodi di prova per la misura della resistenza a trazione del vetro .................................... 43 2.1.3 Indagine sperimentale per la determinazione dellinfluenza sulla resistenza del vetro

float dellarea sotto carico e del tipo di prova .................................................................. 45 2.1.3.1 Risultati sperimentali........................................................................................................... 45

2.1.4 Effetti della finitura del bordo: filo lastra e foro .............................................................. 49 2.1.5 Effetti dei trattamenti superficiali ..................................................................................... 50

2.2 ALTRI MATERIALI USATI IN COMPOSIZIONE CON IL VETRO ................................ 50 2.2.1 Materiali polimerici per lintercalare. ............................................................................... 51

2.2.1.1 Propriet fisiche................................................................................................................... 51 2.2.1.2 Propriet meccaniche. ......................................................................................................... 53 2.2.1.3 Caratterizzazione meccanica degli intercalari polimerici .................................................... 54 2.2.1.4 Dipendenza dalla temperatura (master curve). .................................................................... 55 2.2.1.5 Degrado ambientale dellintercalare nel vetro stratificato .................................................. 56

2.2.2 Adesivi e sigillanti ............................................................................................................ 57

3 PRINCIPI GENERALI DI PROGETTO ................................................................................. 59 3.1 GERARCHIA, ROBUSTEZZA, RIDONDANZA. ROTTURA PROTETTA (FAIL

SAFE) ..................................................................................................................................... 59 3.1.1 Gerarchia strutturale ......................................................................................................... 59 3.1.2 Robustezza strutturale....................................................................................................... 59 3.1.3 Ridondanza strutturale ...................................................................................................... 60

3.1.3.1 Ridondanza di sezione ......................................................................................................... 60 3.1.3.2 Ridondanza di sistema. ........................................................................................................ 61

3.1.4 Comportamento post-rottura ............................................................................................ 61

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3.1.5 Durabilit .......................................................................................................................... 65 3.2 GERARCHIA ED AFFIDABILIT DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI IN VETRO .... 66

3.2.1 Classificazione degli elementi strutturali in vetro ............................................................ 66 3.2.2 Vita di progetto della struttura .......................................................................................... 70 3.2.3 Prestazioni attese .............................................................................................................. 70

4 AZIONI SUGLI ELEMENTI IN VETRO .................... ............................................................ 72 4.1 GENERALIT....................................................................................................................... 72 4.2 CARICHI PERMANENTI ..................................................................................................... 72 4.3 CARICHI VARIABILI DI NATURA ANTROPICA ........................................................... 73

4.3.1 Carichi variabili verticali .................................................................................................. 73 4.3.2 Carichi variabili orizzontali .............................................................................................. 73 4.3.3 Modello probabilistico dei carichi antropici ..................................................................... 75

4.4 AZIONI SISMICHE .............................................................................................................. 76 4.4.1 Introduzione ...................................................................................................................... 76 4.4.2 Definizione del terremoto di progetto .............................................................................. 76

4.4.2.1 Vita nominale, classe duso e vita di riferimento ................................................................ 76 4.4.2.2 Stati limite e corrispondenti accelerazioni sismiche di progetto ......................................... 77 4.4.2.3 Valutazione della capacit e livelli prestazionali richiesti .................................................. 78

4.4.3 Accelerazioni di progetto sullelemento locale ................................................................ 79 4.4.4 Spostamenti di progetto .................................................................................................... 81 4.4.5 Combinazione dellazione sismica con le altre azioni...................................................... 81

4.5 AZIONI DEL VENTO ........................................................................................................... 82 4.5.1 Azioni di calcolo ............................................................................................................... 82 4.5.2 Distribuzione probabilistica dellazione del vento ........................................................... 82

4.6 AZIONE DELLA NEVE ....................................................................................................... 85 4.6.1 Azione di calcolo .............................................................................................................. 86 4.6.2 Distribuzione probabilistica dellazione della neve.......................................................... 86

4.7 AZIONI DELLA TEMPERATURA ..................................................................................... 87 4.7.1 Generalit.......................................................................................................................... 87 4.7.2 Temperatura dellaria esterna ........................................................................................... 88 4.7.3 Temperatura dellaria interna ........................................................................................... 92 4.7.4 Irradianza solare massima ................................................................................................ 92 4.7.5 Gradienti di temperatura nel vetro .................................................................................. 100

4.7.5.1 Generalit .......................................................................................................................... 100 4.7.5.2 Stress termico .................................................................................................................... 100 4.7.5.3 Fattori che influiscono sullo stress termico ....................................................................... 101

4.8 AZIONI CLIMATICHE SULLA VETROCAMERA ......................................................... 103 4.8.1 Introduzione .................................................................................................................... 103 4.8.2 Variazione di quota ......................................................................................................... 103 4.8.3 Variazione di pressione meteorologica........................................................................... 104 4.8.4 Variazione di temperatura .............................................................................................. 104

4.8.4.1 Metodo semplificato per il calcolo della temperatura interna dellintercapedine ............. 104 4.8.4.2 Valori di riferimento della temperatura interna ed esterna ................................................ 105 4.8.4.3 Valori di riferimento dei coefficienti di scambio termico hTi ed hTe .................................. 105

4.8.5 Scenari per il calcolo delle azioni ................................................................................... 106 4.8.6 Correzione della temperatura dellintercapedine ............................................................ 106

4.9 AZIONI ECCEZIONALI. .................................................................................................... 107 4.9.1 Azioni dovute alle esplosioni. ........................................................................................ 107

4.9.1.1 Classificazione delle esplosioni ........................................................................................ 107 4.9.1.2 Le grandezze fisiche caratteristiche di una blast wave ...................................................... 108 4.9.1.3 Profilo di pressione di una blast wave ............................................................................... 110

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4.9.1.4 Variazioni di pressione in una blast wave dovute alla presenza di ostacoli ...................... 110 4.9.1.5 Mach stem ......................................................................................................................... 111 4.9.1.6 Azioni sulle strutture dovute ad una blast wave ................................................................ 113

4.9.2 Azioni conseguenti allincendio ..................................................................................... 114 4.10 DURATA DI PROGETTO DEI CARICHI ......................................................................... 115 4.11 APPENDICE. METODO SEMPLIFICATO PER LA VALUTAZIONE DELLA

CAPACIT RICHIESTA IN TERMINI DI SPOSTAMENTO ......................................... 115

5 RESISTENZA DEL VETRO ................................................................................................... 119 5.1 CONSIDERAZIONI PRELIMINARI ................................................................................. 119 5.2 VALUTAZIONE PROBABILISTICA DELLA SICUREZZA ........................................... 119

5.2.1 Livello di affidabilit delle strutture secondo EN1990 .................................................. 119 5.2.2 Metodi di valutazione della sicurezza ............................................................................ 120

5.2.2.1 Metodi di livello III ........................................................................................................... 120 5.2.2.2 Metodi di livello II (o dei funzionali estremi) ................................................................... 121 5.2.2.3 Metodi di livello I (o dei coefficienti parziali) .................................................................. 123

5.2.3 Probabilit di collasso e coefficienti parziali .................................................................. 123 5.2.4 Il coefficiente RM. ........................................................................................................... 124 5.2.5 funzione probabilistica delle resistenza del vetro ........................................................... 125

5.2.5.1 Durata del carico ............................................................................................................... 125 5.2.5.2 Effetto scala ....................................................................................................................... 127

5.3 CALIBRAZIONE DEI COEFFICIENTI PARZIALI PER IL VETRO RICOTTO ............ 128 5.3.1 Generalit........................................................................................................................ 128 5.3.2 Procedura di calibrazione ............................................................................................... 129 5.3.3 Casi di studio .................................................................................................................. 132

5.3.3.1 Lastra soggetta allazione del vento .................................................................................. 132 5.3.3.2 Pannello di copertura soggetto allazione della neve ........................................................ 136 5.3.3.3 Solaio calpestabile ............................................................................................................. 137 5.3.3.4 Pinna di una vetrata ........................................................................................................... 139

5.3.4 Problemi aperti nella calibrazione dei coefficienti parziali ............................................ 143 5.4 FATTORI CORRETTIVI .................................................................................................... 146

5.4.1 Influenza dellarea di carico. .......................................................................................... 146 5.4.2 Influenza della durata dei carichi.................................................................................... 147 5.4.3 Influenza della finitura dei bordi (filo lastra e fori). ....................................................... 147 5.4.4 Influenza dei trattamenti superficiali. ............................................................................. 148

5.5 VETRI PRESOLLECITATI ................................................................................................ 149 5.5.1 Generalit........................................................................................................................ 149 5.5.2 Calibrazione dei coefficienti parziali per il vetro presollecitato..................................... 150

6 MODELLI DI CALCOLO ....................................................................................................... 151 6.1 GENERALIT..................................................................................................................... 151 6.2 MODELLAZIONE DEI MATERIALI ................................................................................ 153

6.2.1 Vetro ............................................................................................................................... 153 6.2.2 Polimeri per intercalare .................................................................................................. 153

6.2.2.1 Livello 0: modello con spessore efficace (coefficiente del trasferimento del taglio) ........ 154 6.2.2.2 Livello 1: modelli elastici lineari....................................................................................... 155 6.2.2.3 Livello 2: modelli viscoelastici lineari .............................................................................. 155 6.2.2.4 Livello 3: modelli non lineari ............................................................................................ 159

6.2.3 Altri materiali plastici utilizzati in combinazione col vetro ........................................... 159 6.2.4 Silicone ........................................................................................................................... 160

6.2.4.1 Livello 0: sostituzione con un vincolo equivalente ........................................................... 161 6.2.4.2 Livello 1 : modello elastico lineare, con parametri elastici costanti e separati ................. 161 6.2.4.3 Livello 2 : modello elastico lineare, con parametri elastici costanti e continui................. 162

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6.2.4.4 Livello 3 : modelli non lineari ........................................................................................... 162 6.2.5 Adesivi strutturali ........................................................................................................... 163

6.2.5.1 Generalit .......................................................................................................................... 163 6.2.5.2 Comportamento meccanico ............................................................................................... 164 6.2.5.3 Tipi di giunzioni ................................................................................................................ 166 6.2.5.4 Applicazioni e verifiche .................................................................................................... 168

6.3 MODELLAZIONE DI ELEMENTI IN VETRO PIANO ................................................... 171 6.3.1 Generalit e definizioni .................................................................................................. 171 6.3.2 Elementi in vetro monolitico .......................................................................................... 171

6.3.2.1 Considerazioni preliminari ................................................................................................ 172 6.3.2.2 Modellazione geometrica e dei vincoli ............................................................................. 172 6.3.2.3 Tipo di analisi strutturale ................................................................................................... 173 6.3.2.4 Metodo di calcolo .............................................................................................................. 173

6.3.3 Elementi in vetro stratificato .......................................................................................... 174 6.3.3.1 Generalit .......................................................................................................................... 174 6.3.3.2 Modellazione geometrica e dei vincoli ............................................................................. 174 6.3.3.3 Modellazione strutturale .................................................................................................... 174

6.3.3.3.1 Livello 1: metodo degli spessori effettivi ................................................................................... 174 6.3.3.3.2 Livello 2 ..................................................................................................................................... 184 6.3.3.3.3 Livello 3 ..................................................................................................................................... 185 6.3.3.3.4 Tipo di analisi ............................................................................................................................. 186

6.3.4 Elementi in vetro-camera................................................................................................ 186 6.3.4.1 Generalit e definizioni ..................................................................................................... 186 6.3.4.2 Tipo di modellazione ......................................................................................................... 186 6.3.4.3 Tipo di analisi .................................................................................................................... 186 6.3.4.4 Ripartizione dei carichi ..................................................................................................... 187 6.3.4.5 Azioni interne .................................................................................................................... 189

6.4 STABILITA DELLEQUILIBRIO .................................................................................... 189 6.4.1 Generalit e definizioni .................................................................................................. 190 6.4.2 Elementi prevalentemente compressi ............................................................................. 190

6.4.2.1 Vetro monolitico ............................................................................................................... 190 6.4.2.2 Vetro stratificato ................................................................................................................ 192 6.4.2.3 Vetro camera ..................................................................................................................... 193

6.4.3 Elementi inflessi: stabilit flesso-torsionale ................................................................... 193 6.4.3.1 Vetro monolitico ............................................................................................................... 194 6.4.3.2 vetro stratificato................................................................................................................. 195

6.4.4 Instabilit di pannelli in vetro ......................................................................................... 196 6.4.4.1 Compressioni nel piano ..................................................................................................... 196

6.4.4.1.1 Vetro monolitico ........................................................................................................................ 196 6.4.4.1.2 Vetro stratificato ........................................................................................................................ 198 6.4.4.1.3 Vetro camera .............................................................................................................................. 199

6.4.4.2 Taglio nel piano ................................................................................................................. 199 6.4.4.2.1 Vetro monolitico ........................................................................................................................ 199 6.4.4.2.2 Vetro stratificato ........................................................................................................................ 200 6.4.4.2.3 Vetro camera .............................................................................................................................. 201

6.5 COMPORTAMENTO POST-ROTTURA .......................................................................... 201 6.5.1 Generalit........................................................................................................................ 201 6.5.2 Vetro monolitico ............................................................................................................. 202 6.5.3 Vetro stratificato ............................................................................................................. 202 6.5.4 Verifiche post-rottura ..................................................................................................... 205

6.6 APPENDICE ABACHI E TABELLE .............................................................................. 206 6.6.1 Lastra rettangolare .......................................................................................................... 206

6.6.1.1 Lastra rettangolare appoggiata su tutti i lati ...................................................................... 206 6.6.1.2 Lastra rettangolare appoggiata su tre lati .......................................................................... 209 6.6.1.3 Lastra rettangolare appoggiata su due lati ......................................................................... 209

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6.6.2 Lastra circolare ............................................................................................................... 209 6.6.3 Casi particolari ................................................................................................................ 209

6.6.3.1 Lastra triangolare appoggiata su tre lati ............................................................................ 209 6.6.3.2 Lastra trapezoidale ............................................................................................................ 210 6.6.3.3 Lastra con tre lati ortogonali ed uno curvo ........................................................................ 210 6.6.3.4 Lastra con due lati paralleli e due inclinati ........................................................................ 211

7 VERIFICHE .............................................................................................................................. 212 7.1 GENERALIT..................................................................................................................... 212 7.2 STATI LIMITE .................................................................................................................... 212 7.3 AZIONI DI PROGETTO ..................................................................................................... 214 7.4 RESISTENZA DI PROGETTO ........................................................................................... 216 7.5 DEFORMATA DI PROGETTO .......................................................................................... 220 7.6 VERIFICHE NEI CONFRONTI DELLAZIONI SISMICA .............................................. 221

7.6.1 Verifiche di resistenza .................................................................................................... 221 7.6.2 Verifiche di compatibilit di spostamento ...................................................................... 222

8 Esempi di calcolo ....................................................................................................................... 223 8.1 VETRATE VINCOLATE IN MODO CONTINUO LUNGO I LATI ................................ 223

8.1.1 Analisi dei carichi ........................................................................................................... 223 8.1.2 Resistenza di progetto ..................................................................................................... 224 8.1.3 Lastra verticale monolitica soggetta allazione del vento .............................................. 225

8.1.3.1 Calcolo mediante lutilizzo di abachi e tabelle ................................................................. 226 8.1.3.2 Calcolo FEM lineare ......................................................................................................... 227 8.1.3.3 Calcolo FEM non lineare. ................................................................................................. 228 8.1.3.4 Confronto fra i risultati ottenibili fra i vari metodi di verifica .......................................... 229

8.1.4 Elemento verticale stratificato sotto lazione del vento. Lastra rettangolare ................. 230 8.1.4.1 Modello con spessore efficace (Wlfel-Bennison) ........................................................... 230 8.1.4.2 Modello con spessore efficace secondo il metodo Enhanced Effective Thickness ........... 232 8.1.4.3 Analisi lineare agli elementi finiti della lastra stratificata ................................................. 233 8.1.4.4 Analisi non lineare agli elementi finiti della lastra stratificata .......................................... 234 8.1.4.5 Confronto tra i risultati ottenuti con i diversi modelli e verifica ....................................... 235

8.1.5 Elemento verticale stratificato sotto lazione del vento. lastra quadrata ........................ 236 8.1.5.1 Modello con spessore efficace (Wlfel-Bennison) ........................................................... 236 8.1.5.2 Modello con spessore efficace secondo il modello Enhanced Effective Thickness .......... 238 8.1.5.3 Calcolo FEM lineare ......................................................................................................... 239 8.1.5.4 Calcolo FEM non lineare .................................................................................................. 239 8.1.5.5 Confronto tra i risultati ottenuti con i diversi modelli e verifica ....................................... 240

8.1.6 Verifica del giunto siliconico strutturale ........................................................................ 242 8.1.6.1 Calcolo dello spessore del giunto ...................................................................................... 243 8.1.6.2 Verifica del giunto per carico permanente e carico dovuto al vento ................................. 243

8.1.7 Verifiche post-rottura ..................................................................................................... 245 8.2 VETRATE VINCOLATE PER PUNTI ............................................................................... 245

8.2.1 Generalit........................................................................................................................ 245 8.2.2 Schema statico. ............................................................................................................... 248 8.2.3 Esempio di calcolo. Lastra soggetta allazione del vento. .............................................. 250

8.2.3.1 Analisi dei carichi.............................................................................................................. 251 8.2.3.2 Resistenza di progetto ....................................................................................................... 252 8.2.3.3 Calcolo di tensioni e deflessioni per la lastra soggetta al peso proprio ............................. 253 8.2.3.4 Calcolo di tensioni e deflessioni per la lastra soggetta al vento di picco .......................... 254

8.2.3.4.1 Calcolo mediante il metodo Enhanced EffectiveThickness .................................................... 254 8.2.3.4.2 Calcolo 3Dagli elementi finiti .................................................................................................... 255 8.2.3.4.3 Confronto tra risultati analitici e agli elementi finiti .................................................................. 257

8.2.3.5 Calcolo di tensioni e deflessioni per la lastra soggetta alla raffica di 10 minuti ............... 258

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8.2.3.5.1 Calcolo mediante il metodo Enhanced EffectiveThickness .................................................... 258 8.2.3.5.2 Calcolo agli elementi finiti ......................................................................................................... 259 8.2.3.5.3 Confronto tra risultati ottenuti con lo spessore equivalente e con le simulazioni FEM. ............ 260

8.2.3.6 Valutazione delle concentrazione di tensione nellintorno dei fori. .................................. 260 8.2.3.6.1 Azione del vento ........................................................................................................................ 261 8.2.3.6.2 Azione del peso proprio ............................................................................................................. 262

8.2.4 Verifica della lastra soggetta alle diverse combinazioni di carico ................................. 263 8.2.4.1 Verifica globale della lastra soggetta allazione del vento ................................................ 264 8.2.4.2 Verifica locale della lastra soggetta a peso proprio + vento .............................................. 264

8.2.5 Verifica del comportamento post-rottura ....................................................................... 265 8.3 COPERTURE IN VETRO ................................................................................................... 266

8.3.1 Copertura vincolata su due lati, soggetta al carico della neve e allazione antropica per manutenzione ............................................................................................................ 266

8.3.2 Analisi dei carichi ........................................................................................................... 268 8.3.3 Resistenza di progetto ..................................................................................................... 268

8.3.3.1 Resistenza di progetto della lastra di vetro indurito .......................................................... 269 8.3.3.2 Resistenza di progetto della lastra di vetro temperato ....................................................... 270

8.3.4 Calcolo di tensioni e deflessione per lastra soggetta a peso proprio .............................. 270 8.3.4.1 Calcolo mediante il metodo Enhanced Effective Thickness.......................................... 271 8.3.4.2 Calcolo agli elementi finiti ................................................................................................ 272 8.3.4.3 Confronto .......................................................................................................................... 274

8.3.5 Calcolo di tensioni e deflessione per lastra soggetta allazione della neve .................... 274 8.3.5.1 Calcolo mediante il metodo Enhanced Effective Thickness.......................................... 275 8.3.5.2 Calcolo agli elementi finiti ................................................................................................ 275 8.3.5.3 Confronto .......................................................................................................................... 277

8.3.6 Calcolo di tensioni e deflessione per lastra soggetta all azione antropica per manutenzione .................................................................................................................. 277

8.3.7 Verifica della copertura soggetta alle diverse combinazioni di carico ........................... 279 8.3.7.1 Verifica della copertura soggetta a peso proprio + neve ................................................... 280 8.3.7.2 Verifica della copertura soggetta a peso proprio + azione antropica di manutenzione ..... 280

8.3.8 Verifica del comportamento post-rottura ....................................................................... 280 8.4 VERIFICA DI UN PARAPETTO INCASTRATO ALLA BASE ...................................... 282

8.4.1 Analisi dei carichi ........................................................................................................... 283 8.4.2 Resistenza di progetto ..................................................................................................... 284 8.4.3 Ipotesi 1. Pannello stratificato composto da due lastre di vetro. .................................... 285 8.4.4 Ipotesi 2. Pannello stratificato composto da tre lastre di vetro. ...................................... 286 8.4.5 Ipotesi 3. Pannello stratificato composto da due lastre di vetro e corrimano di

ripartizione. ..................................................................................................................... 287 8.4.6 Ipotesi 4. Pannello stratificato composto da tre lastre di vetro e corrimano di

ripartizione. ..................................................................................................................... 289 8.4.7 Considerazioni finali ...................................................................................................... 293

8.5 TRAVI E SOLAI IN VETRO .............................................................................................. 294 8.5.1 Generalit........................................................................................................................ 294 8.5.2 Esempio di impalcato con travi e solaio in vetro............................................................ 295

8.5.2.1 Trave appoggiata, soggetta al peso proprio, ai carichi permanenti e allazione antropica ............................................................................................................................ 295

8.5.2.1.1 Analisi dei carichi ...................................................................................................................... 296 8.5.2.1.2 Resistenza di progetto ................................................................................................................ 296 8.5.2.1.3 Calcolo di tensioni e deflessione per trave soggetta al peso proprio e al carico permanente portato

................................................................................................................................................... 297 8.5.2.1.4 Calcolo di tensioni e deflessione per trave soggetta allazione di Cat. B2 ................................. 298 8.5.2.1.5 Verifica della trave soggetta alle diverse combinazioni di carico .............................................. 298

8.5.2.2 Solaio vincolato su due lati, soggetto al peso proprio e allazione antropica .................... 299 8.5.2.2.1 Analisi dei carichi ...................................................................................................................... 300 8.5.2.2.2 Resistenza di progetto ................................................................................................................ 301

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8.5.2.2.3 Fase I comportamento pre-rottura ........................................................................................... 302 8.5.2.2.4 Fase II - Verifica del comportamento post-rottura ..................................................................... 308

8.6 ESEMPIO DI PINNA A SOSTEGNO DI UNA FACCIATA ............................................. 315 8.6.1 Analisi dei carichi ........................................................................................................... 316 8.6.2 Resistenza di progetto ..................................................................................................... 317 8.6.3 Fase I Comportamento pre-rottura .............................................................................. 318

8.6.3.1 Calcolo di tensioni per la pinna soggetta al peso proprio .................................................. 318 8.6.3.2 Calcolo delle tensioni per la pinna soggetta allazione del vento .................................... 318

8.6.3.2.1 Calcolo delle tensioni per lazione del vento di 3 secondi ......................................................... 319 8.6.3.2.2 Calcolo delle tensioni per lazione del vento di 10 minuti ......................................................... 319

8.6.3.3 Verifica della pinna soggetta alle diverse combinazioni di carico .................................... 320 8.6.3.3.1 Verifica della pinna soggetta al peso proprio e allazione del vento di durata 3 secondi ........... 320 8.6.3.3.2 Verifica della pinna soggetta al peso proprio e allazione del vento di durata 3 secondi ........... 321

8.6.3.4 Verifica di stabilit flesso-torsionale ................................................................................. 321 8.6.3.4.1 Verifica di stabilit flesso-torsionale per lazione del vento di durata 3 secondi ....................... 321 8.6.3.4.2 Verifica di stabilit flesso-torsionale per lazione del vento di durata 10 minuti ....................... 323

8.6.4 Fase II - Comportamento post-rottura ............................................................................ 324 8.6.4.1 Calcolo di tensioni per la pinna soggetta a peso proprio ................................................... 324 8.6.4.2 Calcolo di tensioni e deflessione per la pinna soggetta allazione del vento di durata 3

secondi ............................................................................................................................... 324 8.6.4.3 Calcolo di tensioni e deflessione per la pinna soggetta allazione del vento di durata

10 minuti ........................................................................................................................... 325 8.6.4.4 Verifica della pinna soggetta alle diverse combinazioni di carico .................................... 325

8.6.4.4.1 Verifica della pinna soggetta al peso proprio e allazione del vento di durata 3 secondi ........... 326 8.6.4.4.2 Verifica della pinna soggetta al peso proprio e allazione del vento di durata 10 minuti ........... 326

8.7 VERIFICHE PARTICOLARI DI STABILIT DELLEQUILIBRIO ............................... 326 8.7.1 Resistenza di progetto ..................................................................................................... 327 8.7.2 Trave compressa ............................................................................................................. 329 8.7.3 Trave inflessa .................................................................................................................. 330 8.7.4 Pannello compresso ........................................................................................................ 332

9 Procedure di identificazione, qualificazione e accettazione dei materiali ............................ 334 9.1 QUALIFICAZIONE DEI MATERIALI. ............................................................................. 335

9.1.1 Qualificazione del materiale vetro e controlli in stabilimento ....................................... 335 9.1.1.1 Requisiti generali............................................................................................................... 336 9.1.1.2 Certificazioni ..................................................................................................................... 337 9.1.1.3 Procedure per le prove meccaniche ................................................................................... 337

9.1.2 Qualificazione del vetro base ......................................................................................... 338 9.1.3 Qualificazione del vetro presollecitato termicamente e chimicamente .......................... 338 9.1.4 Qualificazione del vetro stratificato con intercalari polimerici. ..................................... 339

9.1.4.1 Qualificazione dellintercalare .......................................................................................... 339 9.1.4.2 Qualificazione dello stratificato ........................................................................................ 341

9.1.5 Qualificazione degli adesivi strutturali e dei sigillanti strutturali ................................... 341 9.1.5.1 Adesivi strutturali .............................................................................................................. 342 9.1.5.2 Sigillanti strutturali ............................................................................................................ 343

9.1.6 Qualificazione degli elementi di guarnizione ................................................................. 343 9.2 CONTROLLI IN CANTIERE ............................................................................................. 343 9.3 DOCUMENTO TIPO DI IDENTIFICAZIONE DEL MATERIALE ............................. 344 9.4 PROCEDURE DI ACCETTAZIONE ................................................................................. 344

9.4.1 Scelta e verifica dei materiali: compiti e responsabilit degli operatori......................... 344 9.4.2 Trasporto, stoccaggio e movimentazione ....................................................................... 346

10 Riferimenti bibliografici ........................................................................................................... 348 10.1 MONOGRAFIE E ARTICOLI ............................................................................................ 348 10.2 NORME E ISTRUZIONI TECNICHE ................................................................................ 352

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1 INTRODUZIONE

Nelle aperture delle mie case il vetro occupa il posto che la pietra preziosa assume tra gli altri materiali Il supermateriale vetro, come lo utilizziamo ora, una me-raviglia. Aria nellaria, per bloccare laria o mantenerla allinterno. Luce nella luce, per diffondere o deviare la lu-ce(Frank Lloyd Wright)

Gli sviluppi tecnologici hanno consentito, negli ultimi decenni, una strabiliante espansione delle ap-plicazioni del vetro nel settore delle costruzioni. In virt della sua trasparenza o traslucenza, questo materiale, adottato da alcune tendenze dellarchitettura moderna, vede moltiplicare le sue applica-zioni in forma di pannelli di grande superficie, coperture, solai, scale, pareti, pilastri, parapetti. Gli elementi in vetro, atti da sempre a svolgere funzione di semplice tamponamento o rivestimento, co-stituiscono oggi strutture vere e proprie e di conseguenza devono anche ottemperare a regole co-struttive ed essere sottoposti a procedure di calcolo, valutazione e controllo, paragonabili a quelle utilizzate per gli altri materiali strutturali. Il vetro come materiale da costruzione, con funzione strutturale, un materiale relativamente nuovo che richiede particolare attenzione nel dimensiona-mento e nellimpiego degli elementi con esso realizzati. Costruire con il vetro piuttosto che con altri materiali non n pi difficile n pi complesso, ma richiede la considerazione di aspetti specifici essenzialmente legati alla sua fragilit intrinseca. Un approccio consapevole alla progettazione pu portare a soluzioni tecniche che consentono, in ogni caso, il raggiungimento di livelli di affidabilit e sicurezza analoghi a quelli ottenibili nelle costruzioni che utilizzano, ad esempio, calcestruzzo o acciaio. A dire il vero, nelle applicazioni di una certa rilevanza (con specifiche funzioni strutturali e non), gi consuetudine progettuale verificare e dimensionare gli elementi in vetro secondo i principi della Scienza delle Costruzioni, integrati da regole pratiche di progettazione reperibili in alcuni riferimen-ti normativi (principalmente stranieri) o nella letteratura tecnica consolidata. In genere, i valori delle azioni di progetto vengono presi dagli Eurocodici o dalla normativa tecnica per le costruzioni, men-tre per le verifiche si utilizzano coefficienti parziali del materiale riperiti in altre disposizioni nor-mative - di solito regolamentazioni o codici di pratica esteri - senza che questa procedura sia asso-ciata ad una valutazione su base statistica del livello di sicurezza conseguibile. A livello internazionale, il progetto europeo prEN 13474 Glass in building Determination of the strength of glass panes by calculation and testing, elaborato da parte del CEN TC 129/WG8, riba-disce che le vetrazioni debbano in generale essere dimensionate in accordo con i principi generali stabiliti dallEurocodice UNI EN 1990. Tuttavia questo aspetto non viene sufficientemente appro-fondito. La caratteristica essenziale degli Eurocodici che questi hanno carattere prestazionale e non prescrittivo: a seconda della classe di conseguenze al collasso, le costruzioni vengono distinte in categorie a ciascuna delle quali si definisce una tollerabile probabilit di crisi. Nella prEN 13474, invece, vengono proposti valori dei coefficienti parziali del materiale vetro senza che questi siano stati calibrati per ottenere determinate probabilit di collasso. In conclusione, bench la visione probabilistica della sicurezza appaia comunemente accettata a li-vello internazionale, ad oggi questo aspetto non sembra essere affrontato in modo sistematico da nessun riferimento normativo. La consuetudine, purtroppo diffusa, quella di utilizzare per il di-mensionamento di elementi in vetro, strutturali e non, azioni riprese dalle attuali norme tecniche per le costruzioni, mentre per le verifiche si fa uso di coefficienti parziali riportati in norme diverse e di diversa concezione. Tutto questo pu portare ad una valutazione erronea della sicurezza perch le azioni e le resistenze di calcolo devono essere definite e calibrate congiuntamente allinterno di un unico e organico quadro normativo di riferimento. Utilizzare azioni e resistenze prese da norme di-verse non direttamente correlabile ad alcuna probabilit di collasso: il dimensionamento cos otte-

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nuto pu essere talvolta insufficiente, talvolta ridondate, compromettendo in questultimo caso la competitivit degli operatori del settore. In Italia, una recente nota del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (Prot. 0009830-21/20/2011) ha ribadito che limpiego, nelle costruzioni, di elementi in vetro con funzione strutturale deve essere regolamentato in accordo con le vigenti norme tecniche sulle costruzioni e con i riferimenti tecnici in esse richiamati, i quali tutti si ispirano ai principi della UNI EN 1990. Lemanazione di documen-ti normativi che non risultino con questi compatibili deve essere evitata per non introdurre elementi di incertezza negli operatori del settore. Lo scopo di queste istruzioni quello di cercare di fornire un panorama il pi possibile completo dei vari aspetti che devono essere considerati nella progettazione, esecuzione e controllo di elementi in vetro per quanto riguarda la verifica della resistenza meccanica e stabilit. Tutti i metodi di segui-to proposti sono, per quanto possibile, conformi ai principi di base ormai consolidati cos come sta-biliti nella UNI EN1990. Gran parte di questo documento dedicata alla derivazione, sulla base di risultati sperimentali elaborati alla luce di un modello meccanico, di criteri, metodi e coefficienti utili per la progettazione. Vengono principalmente presi in considerazione quegli elementi che possibile ottenere da lastre di vetro piano prodotte industrialmente, le quali possono aver subito una seconda lavorazione come, ad esempio, il processo di tempera o di stratificazione con intercalari polimerici. La composizione con polimeri implica necessariamente che debbano essere considerati anche gli aspetti reologici che caratterizzano la risposta di questi ultimi. Le verifiche devono basarsi sulla caratterizzazione probabilistica delle resistenze e delle azioni, in modo tale da ottenere probabilit di collasso compatibili con le prestazione attese, indicate dalla UNI EN1990. Inoltre la caratterizzazione meccanica del materiale vetro deve tener conto di feno-meni peculiari, quali ad esempio la dipendenza della resistenza del materiale dalla durata di appli-cazione del carico (fatica statica). Particolare attenzione dedicata a tutte quelle problematiche connesse agli effetti dellazione sismi-ca, per le quali la valutazione della sicurezza deve tener conto della fragilit intrinseca del materia-le. Sono pure messi in evidenza quegli aspetti della modellazione specifici per il vetro come, ad esempio, la caratterizzazione del materiale a partire dalla meccanica della frattura, le non-linearit geometriche, le non linearit costitutive degli intercalari polimerici, la stabilit dellequilibrio. Le indicazioni che seguono derivano da conoscenze sperimentali che rappresentano lo stato dellarte, ma che non possono ancora considerarsi complete. Per questo, in ogni argomento trattato, vengono sempre evidenziate le ipotesi di base, le conoscenze sperimentali disponibili, le certezze, le incertezze e le prospettive per sviluppi futuri, sia in campo teorico sia sperimentale. In ogni caso, si ritiene che il livello di conoscenza gi disponibile sia sufficiente per fornire utili raccomandazioni ai progettisti, direttori dei lavori e collaudatori. Nella realizzazione dellopera si dovr sempre assicurare che:

la scelta dei componenti strutturali e dei collegamenti nonch il progetto della struttura sia-no eseguiti da tecnici qualificati ed esperti; la successiva realizzazione sia effettuata da maestranze in possesso di un adeguato livello di capacit ed esperienza; i materiali ed i prodotti utilizzati siano impiegati come appresso specificato.

1.1 SCOPO DELLE ISTRUZIONI Scopo delle presenti Istruzioni quello di fornire, nellambito delle Norme attualmente vigenti, un do-cumento orientativo per la progettazione, lesecuzione ed il controllo di costruzioni con elementi struttu-rali di vetro. Le Istruzioni, per loro genesi e natura, non sono infatti norme cogenti ma rappresentano esclusivamente un aiuto per i tecnici a filtrare con discrezione la ponderosa bibliografia, nazionale ed internazionale,

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che la letteratura specifica mette a disposizione, lasciando comunque agli stessi la responsabilit finale delle scelte operate. A tal fine gli argomenti trattati riguardano principalmente problemi di carattere strutturale ovvero: resistenza, stabilit, rigidezza, durabilit, robustezza, realizzabilit, dimensionamento, calcolo, veri-fica e controllo. Vengono inoltre prese in considerazione quelle lavorazioni che influenzano il com-portamento meccanico del vetro, quali i trattamenti termici, le stratificazioni, le protezioni e i rive-stimenti. Ogni tema sviluppato tenendo conto dei pi aggiornati progressi scientifici e tecnologici. In maniera specifica, le presenti Istruzioni forniscono le indicazioni per il dimensionamento struttu-ra di unopera (di costruzione) che, ai sensi del Regolamento UE305/2011 (CPR) deve soddisfare il requisito di base (BWR) n.1 Resistenza meccanica e stabilit. Queste contengono infatti i dettagli tecnici necessari per applicare il sistema di valutazione e verifica della costanza della prestazione, attraverso prove sperimentali e calcolo strutturale basato sui principi della Scienza delle Costruzio-ni. I criteri di dimensionamento qui esposti possono comunque essere considerati complementari per il soddisfacimento anche del requisito di base (BWR) n.4 sicurezza in uso, come da CPR 305/2011. Le competenze specifiche che possono usufruire delle presenti raccomandazioni sono molteplici e spaziano in diversi ambiti quali ad esempio: i processi di produzione, lingegneria dei materiali, la meccanica della frattura, lanalisi computazionale, laffidabilit, le tecnologie di unione e di anco-raggio. Si sottolinea pertanto limportanza della collaborazione e reciproca interazione tra diversi soggetti, quali la comunit scientifica, i produttori, gli operatori delle seconde lavorazioni, i fabbri-catori, gli installatori, i progettisti, i direttori dei lavori e i collaudatori.

1.2 APPLICAZIONI STRUTTURALI DEL VETRO NELLE OPERE DI COSTRUZIONE Le opere di costruzione, oltre al soddisfacimento di requisiti di altra natura, devono essere concepite e realizzate in modo da garantire la sicurezza delle persone, degli animali e dei beni. Pi nello spe-cifico devono essere concepite e realizzate in modo che i carichi cui possono essere sottoposti du-rante la realizzazione e l'uso non provochino: a) il crollo, totale o parziale, della costruzione; b) gravi ed inammissibili deformazioni; c) danni ad altre parti delle opere di costruzione, o a impianti principali o accessori, in seguito a una grave deformazione degli elementi portanti; d) danni accidentali sproporzionati alla causa che li ha provocati. Conformemente ai principi della UNI EN 1990, si definisce struttura ununione/accostamento orga-nizzato e permanente di diverse parti, progettate per sopportare azioni di natura ambientale e/o an-tropica e/o accidentale, adatta a fornire rigidezza adeguata per la destinazione duso prevista. Una struttura risulta formata da parti (elementi strutturali essenziali) che contribuiscono direttamente alla resistenza e/o rigidezza nei confronti delle azioni imposte e da parti (accessorie) che non contribui-scono direttamente alla sua resistenza e/o rigidezza pertanto definite, talvolta impropriamente, come elementi non-strutturali. Questi ultimi possono essere presenti nellorganizzazione strutturale per vari motivi, ad esempio per protezione in caso di incendio, per isolamento termoacustico o per mo-tivi estetici (ad es. i cornicioni). Gli elementi accessori sono quelli: 1) la cui assenza non altera in maniera significativa la resistenza della costruzione nei confronti di tutte le azioni di progetto; 2) la cui assenza non comporta una variazione significativa della rigidezza nei confronti di tutte le azioni di progetto; 3) che rimangono direttamente uniti/accostati alle altre parti che costituiscono la struttu-ra sotto le azioni di progetto. Elementi che non verificano anche una sola di queste propriet sono da considerarsi strutturali essenziali a tutti gli effetti.

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1.3 ASPETTI GENERALI DALLA PROGETTAZIONE Il vetro mostra un comportamento meccanico sostanzialmente diverso da quello di altri materiali da costruzione. Rispetto ai materiali metallici pi comuni, quali lacciaio e lalluminio, il comporta-mento del vetro non presenta una fase plastica e, rispetto ai materiali cosiddetti quasi fragili come il calcestruzzo, esso non in grado di esibire quelle micro fessurazioni diffuse che consentono ridi-stribuzioni anelastiche delle tensioni; esso dunque il materiale fragile per antonomasia e la sua rot-tura di tipo stocastico. Per la mancanza di capacit di adattamento plastico non lecito trascurare gli effetti locali, come ad esempio le concentrazioni di tensione in prossimit di fori o zone di con-tatto con altri materiali. Il progetto degli elementi in vetro e delle loro connessioni presenta pertanto notevoli specificit che richiedono grande attenzione nella concezione dei dettagli e delle tolleranze costruttive. La resistenza del vetro, poich determinata dalla forte sensibilit alla presenza di microfessurazio superficiali, dipende da molti fattori. Infatti le microfessurazioni, sempre presenti, possono accre-scersi nel tempo sotto carichi costanti, determinando il degrado delle prestazioni meccaniche nel tempo degli elementi in vetro (fenomeno di fatica statica). Inoltre, i difetti superficiali possono au-mentare ed accrescersi a causa di trattamenti quali abrasione, serigrafia, smaltatura, etc. Di conse-guenza, nella calibrazione dei coefficienti parziali di sicurezza devono essere considerate le varia-zioni di intensit e di durata del carico, le condizioni di finitura e di invecchiamento. Inoltre anche varie lavorazioni secondarie possono poi modificare le propriet meccaniche e di rot-tura del vetro. I processi di tempra (o tempera), indotti con bruschi trattamenti termici, inducono ad arte uno stato di autotensione caratterizzato da compressioni superficiali, che risulta benefico in quanto provoca la chiusura delle cricche da cui propagano le fratture. Nel vetro ricotto, invece, le autotensioni casuali indotte dal processo di produzione vengono pressoch annullate con un lento processo di raffreddamento. Da un lato il vetro temperato ha una resistenza pre-rottura maggiore del vetro ricotto e si rompe in frammenti piccoli e non taglienti di scarsa pericolosit in quanto alla prima rottura segue la frammentazione per rilascio catastrofico delle autotensioni; dallaltro, il vetro ricotto si rompe in grandi frammenti, che dal punto di vista della sicurezza possono essere pericolo-si, ma consentono al pannello di vetro di rimanere in sede con qualche capacit portante residua per effetto di altri meccanismi resistenti che si vengono ad instaurare. Il vetro cosiddetto indurito (o termicamente rinforzato) presenta una stato di compressione superficiale pi basso rispetto al vetro temprato e quindi ha un comportamento intermedio. Lo strato di compressione superficiale pu an-che essere ottenuto immergendo il vetro in un opportuno bagno di sali (tempera chimica). Due o pi lastre in vetro possono anche essere solidarizzate (stratificazione) con uno o pi fogli di intercalare, in genere polimerico. Lunione avviene mediante incollaggio oppure, pi frequentemen-te, con un trattamento ad alta pressione e temperatura realizzato in autoclave. possibile comporre pannelli di diverso spessore, diverso tipo e diverso intercalare in modo da ottenere le propriet mec-caniche richieste ottimizzando le soluzioni strutturali in termini di sicurezza, controllo energetico, controllo acustico. I vetri stratificati presentano grande affidabilit in termini di sicurezza, in quanto lintercalare mantiene aderenti i frammenti anche dopo la rottura del vetro, riducendo il rischio di lesioni e conferendo allinsieme una residua consistenza post-rottura. Per incrementare le prestazio-ni termoacustiche, due pannelli di vetro possono anche essere accoppiati ai bordi lasciando una pic-cola intercapedine (vetro camera) in genere riempita di gas inerte. Le procedure di progetto strutturale per gli elementi in vetro presentano quindi specificit caratte-rizzanti rispetto a quelle comunemente usate per materiali tradizionali come calcestruzzo e acciaio. Il processo di dimensionamento si basa, in genere, su una combinazione di regole semplificate, me-todi analitici pi accurati e prove sperimentali su prototipi. I metodi approssimati sono utili nella progettazione di massima, per valutare schemi strutturali alternativi o per effettuare una valutazione preliminare dei costi. I metodi analitici pi accurati vanno adottati nella progettazione definitiva di dettaglio. Le prove su prototipi sono necessarie per verificare il progetto prima della costruzione per opere con particolare contenuto innovativo.

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Le strutture devono essere progettate nel rispetto dei requisiti da soddisfare in relazione a diversi stati limite. Le lastre in vetro sono cos sottili da inflettersi presentando spesso spostamenti pi grandi dello spessore; ci implica che il calcolo strutturale deve essere condotto tenendo conto delle non-linearit geometriche con una modellazione in grandi spostamenti. Questo aspetto non pu mai essere trascurato allorch il pannello, oltre a carichi ortogonali, sia soggetto a carichi paralleli al piano medio. Quando la lastra caricata esclusivamente da azioni ortogonali al piano medio, non considerare le non-linearit geometriche pu portare a valutazioni sia a sfavore della sicurezza (sot-todimensionamento), sia a favore della sicurezza (sovradimensionamento); le differenze fra analisi lineare ed non lineare sono tanto pi elevate in presenza di carichi paralleli al piano medio. I pro-blemi relativi allinstabilit degli elementi strutturali soggetti a compressione sono particolarmente complessi a causa del comportamento fragile del materiale e, nel caso di laminati, del comporta-mento viscoelastico dellintercalare. Particolare attenzione deve essere dedicata al progetto delle connessioni, poich queste possono dare luogo ad elevate concentrazioni di tensioni nelle zone cir-costanti in vetro. Per le strutture in vetro comunque occorre, soprattutto, considerare stati limite ultimi aggiuntivi (stato limite al collasso) nel rispetto dellunico approccio possibile data la natura fragile del materia-le, che va sotto il nome di rottura protetta, o fail-safe. Secondo questo approccio, comunemen-te usato nella progettazione aeronautica, si deve verificare che il collasso eventuale di un compo-nente in situazioni estreme non possa compromettere la stabilit globale del sistema, provocando danni sproporzionati alla causa che li ha provocati. In questa ottica, occorre prendere in considera-zione criteri di robustezza strutturale e requisiti che controllano il comportamento strutturale post-rottura dei singoli elementi di vetro, assicurando una capacit portante residua sufficiente per impe-dire il collasso catastrofico della costruzione.

1.4 ASPETTI NON STRUTTURALI CHE INFLUENZANO LA PROG ETTAZIONE Il vetro viene spesso utilizzato per realizzare in tutto o in parte linvolucro della costruzione, defini-to da alcuni terza pelle (dopo quella del nostro corpo e dei nostri abiti) in quanto costituisce un filtro ottico-acustico-termico-igrometrico per il miglioramento del benessere ambientale. Pertanto, molti sono i fattori che indirizzano la scelta del tipo di vetro da adottare chea non possono essere trascurati nel processo di progettazione che pu fare affidamento, a tal fine, su una serie di norme europee armonizzate, cui si rimanda, che regolano la valutazione preventiva allimmissione sul mercato dei prodotti da costruzione che costituiscono linvolucro di un edificio e che a tale uni-co scopo devono recare, conseguentemente, ove previsto, la Marcatura CE.

1.5 DEFINIZIONI

1.5.1 Vetro Materiale vetro.

Se non diversamente specificato si fa riferimento al vetro piano silicato sodo-calcico. Vetro monolitico (monolithic glass).

Elemento strutturale in vetro composto da ununica lastra di vetro. Vetro float (float glass).

Vetro silicato sodo-calcico piano, trasparente, chiaro o colorato a facce parallele e lustre, ot-tenuto mediante un processo di colata continua e flottazione su un bagno di metallo (stagno) come definito dalle norme europee UNI EN 572-1, UNI EN 572-2 e UNI EN 572-8.

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Vetro tirato (drawn sheet glass).

Vetro silicato sodo-calcico piano, trasparente, chiaro o colorato ottenuto per mezzo di tirag-gio continuo come definito dalle norme europee UNI EN 572-1, UNI EN 572-4 e UNI EN 572-8.

Vetro stampato (patterned glass).

Vetro silicato sodo-calcico piano, traslucido, chiaro o colorato ottenuto per colata continua e laminatura come definito dalle norme europee UNI EN 572-1, UNI EN 572-5 e UNI EN 572-8. Presenta una o entrambe le facce decorate tramite unincisione superficiale ottenuta a caldo grazie a rulli metallici, che presentano un motivo in rilievo, durante il processo di pro-duzione.

Vetro armato (wired glass).

Vetro silicato sodo-calcico piano, traslucido, chiaro o colorato, ottenuto per colata continua e laminatura come definito dalle norme europee UNI EN 572-1, UNI EN 572-6 e UNI EN 572-8. Presenta una rete di acciaio, saldata lungo le sue intersezioni, incorporata durante il processo di fabbricazione. Le superfici possono essere stampate o piane.

Vetro profilato (channel shaped glass).

Vetro silicato sodo-calcico traslucido, chiaro o colorato, armato o non armato, ottenuto per colata continua e laminatura come definito dalle norme europee UNI EN 572-1, UNI EN 572-7 e UNI EN 572-8. Durante il processo di fabbricazione viene profilato a U.

Vetro decorato (decorated glass).

Vetro float che ha subito trattamenti superficiali per fini estetico-decorativi (sabbiatura, aci-datura, smaltatura etc.). Tali trattamenti generalmente provocano una diminuzione della re-sistenza del materiale. La smaltatura (enamelled glass) consiste nellapplicazione di uno smalto ceramico che, successivamente ad un ciclo di indurimento o tempra termica, solidifi-ca diventando parte integrante del vetro (UNI EN 1863-1, UNI EN 12150-1) . Bisogna tene-re in debita considerazione tali trattamenti superficiali perch generalmente provocano dei danneggiamenti superficiali tali da diminuire la resistenza meccanica ed allo sbalzo termico del materiale.

Vetro con coating.

Vetro float sulle cui superfici vengono applicati, con vari metodi di deposizione, depositi di uno o pi strati solidi di materiali inorganici (UNI EN 1096-1).

Vetro ricotto (annealed glass).

Vetro float che ha subito un processo di ricottura. Questo prevede il raffreddamento lento e controllato del vetro al fine di evitare la formazione di trazioni nel suo spessore. La ricottura viene sempre effettuata quando la lastra esce dal bagno di stagno nel processo float. Questo permette di ridurre le rotture durante le successive fasi di lavorazione delle lastre.

Vetro presollecitato (prestressed glass).

Vetro che ha subito un trattamento (termico o chimico) tale da indurre lungo lo spessore del materiale un campo di tensioni (trazione nello spessore e compressione sulla superficie) che permettono di inibire la propagazione delle fessure superficiali, aumentando cos la resisten-za meccanica e alle sollecitazioni termiche della lastra. Una volta presollecitati i vetri non possono essere tagliati, forati o subire lavorazioni lungo i bordi a causa dello stato di trazio-ne presente nello spessore. I vetri presollecitati possono esse ottenuti da vetri float, tirati,

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stampati e rivestiti (solo processo di indurimento e tempra termica) come definiti dalle ri-spettive norme di prodotto.

Vetro indurito termicamente (heat-strengthened glass).

Vetro che ha subito un processo controllato di riscaldamento e raffreddamento tale da indur-re una sollecitazione di compressione permanente lungo le superfici, bilanciata da uno stato di trazione lungo lo spessore. In caso di rottura il vetro indurito termicamente si rompe in modo simile al vetro ricotto. Le caratteristiche (dimensionali, di frammentazione, di resi-stenza meccanica) minime sono definite nella norma di prodotto UNI EN 1863-1. Il proces-so termico pu avvenire orizzontalmente (vetro appoggiato su rulli) o verticalmente (vetro appeso ed agganciato tramite delle pinze). Il pi diffuso quello orizzontale.

Vetro temprato termicamente (heat toughened glass fully tempered glass).

Vetro che ha subito un processo controllato di riscaldamento e raffreddamento (tempra) tale da indurre una sollecitazione di compressione superficiale permanente maggiore di quella presente nei vetri induriti termicamente. A differenza dei vetri ricotti ed induriti termica-mente, in caso di rottura si rompe in frammenti piccoli con bordi generalmente smussati. Anche nel caso della tempra termica il processo pu essere sia orizzontale che verticale. Le caratteristiche minime (dimensionali, di frammentazione e di resistenza meccanica) sono de-finite nella norma di prodotto UNI EN 12150-1.

Vetro indurito chimicamente (chemically strengthened glass).

Vetro sottoposto ad un processo di scambio ionico in un bagno chimico, al fine di aumentar-ne la resistenza alle sollecitazioni meccaniche e termiche. Questo processo consiste nel per-mettere lo scambio tra gli ioni di sodio presenti sulla superficie con quelli di potassio conte-nuti nel bagno. Le maggiori dimensioni di questi ultimi permettono di indurre uno stato ten-sionale di compressione nelle superfici. La tempra chimica permette di ottenere compressio-ni maggiori rispetto alla tempra termica, ma la profondit dello strato superficiale compresso molto minore. In caso di rottura la frammentazione molto simile a quella osservabile per i vetri ricotti. La tempra chimica particolarmente utile quando la geometria del vetro par-ticolarmente complessa. Le caratteristiche minime (dimensionali, di frammentazione e di re-sistenza meccanica) sono definite nella norma di prodotto UNI EN 12337-1.

Vetro borosilicato (borosilicate glass).

Vetro che contiene una percentuale di ossidi di boro compresa tra il 7% ed il 15 %, cos co-me definito dalla norma europea UNI EN 1748-1-1. Grazie alla sua composizione presenta una forte resistenza chimica (idrolitica e agli acidi) e allo shock termico. Come il vetro sodi-co calcico, anche il vetro borosilicato pu essere ottenuto utilizzando vari processi di forma-tura (borosilicate float glass, drawn sheet borosilicate glass, rolled borosilicate glass, cast borosilicate glass), pu essere sottoposto a processi di pretensionamento e a lavorazioni dei bordi e della superficie. un prodotto molto diffuso nei manufatti di precisione, ma poco diffuso in edilizia.

Vetro ceramica (glass ceramics).

Vetro nel quale sono presenti sia una fase cristallina che vetrosa, cos come definito dalla UNI EN 1748-2-1.

Lavorazione dei bordi (edge working). Tutte quelle lavorazioni che rimuovono i bordi affilati delle superfici e/o che permettono il taglio della lastra tramite smussatura, smerigliatura, levigatura e molatura. Le lavorazioni

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del bordo per vetri temprati termicamente, induriti e stratificati devono rispettare le indica-zioni prescritte dalle relative norme di prodotto.

Intercalare (interlayer).

Strato di materiale che ha funzione di adesivo e separatore tra pi lastre in vetro e/o in mate-riale plastico (policarbonato, acrilico), come definito dalla norma europee UNI EN 12543-1. In funzione della scelta del tipo di intercalare, si pu raggiungere il miglioramento del com-portamento post rottura, della resistenza agli urti, al fuoco, del controllo solare, dellisolamento acustico. La sua presenza influenza in maniera determinante il comporta-mento di lastre stratificate. Tipo di intercalari e spessori degli stessi devono essere tenuti in debita considerazione nel procedimento calcolo.

Vetro stratificato (laminated glass). Elemento strutturale in vetro composto da una lastra di vetro accoppiata con una o pi lastre in vetro e/o in materiale plastico tramite lutilizzo di intercalari come definito dalla norme europea UNI EN 12543-1. Deve soddisfare i requisiti definiti nella norma UNI EN 12543-3.

Vetro stratificato simmetrico (symmetric laminated glass). Vetro stratificato composta dallaccoppiamento di lastre e intercalari che presentano simme-tria rispetto al piano medio (uguali tipologie, finiture e spessori delle lastre e degli interstra-ti) come definito dalla norma europea UNI EN 12543-1.

Vetro stratificato asimmetrico (asymmetric laminated glass). Vetro stratificato composto dallaccoppiamento di lastre e intercalari che non presentano simmetria rispetto al suo piano medio (uguali tipologie, finiture e spessori delle lastre e degli interstrati) come definito dalla norma europea UNI EN 12543-1.

Vetro stratificato di sicurezza (laminated safety glass). Vetro stratificato che, grazie alle caratteristiche meccaniche e di adesione dellinterstrato uti-lizzato, permette di raggiungere maggiori livelli di sicurezza (UNI EN 12543-1). A rottura presenta una resistenza residua poich linterstrato trattiene i frammenti di vetro solidali tra loro riducendo quindi i possibili danni provocati dalla caduta di frammenti (ferite da taglio o penetrazione). Deve soddisfare i requisiti richiesti dalla norma europea UNI EN 12543-2.

Processo di stratificazione per laminazione (lamination). Processo di stratificazione in cui un pacchetto composto da n lastre di vetro e da (n 1) fogli di intercalare sottoposto ad alta pressione e temperatura in autoclave per ottenere laderenza fra i materiali (UNI EN 12543-1). I livelli di temperatura e di pressione raggiunti in autoclave dipendono dal tipo di materiale (a base polimerica) utilizzato per lintercalare.

Processi di stratificazione per colata (cast lamination). Processo di stratificazione in cui lintercalare viene ottenuto versando un liquido tra le lastre di vetro o fogli di plastica, e viene quindi indurito chimicamente per ottenere il prodotto fi-nale (UNI EN 12543-1). Il processo detto colata continua e avviene da un forno a baci-no. In occasione di questa operazione, una o entrambe le facce della lastra possono essere impresse (a disegno), permettendo di ottenere un vetro stampato.

Vetro camera (insulating glass unit).

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Elemento costituito da due o pi lastre di vetro, monolitiche o stratificate, unite lungo il pe-rimetro tramite un telaio distanziatore in materiale metallico o polimerico. Il volume delimi-tato dalle due lastre e dal telaio viene riempito di aria o gas (argon, krypton, xenon) in modo da ottenere un maggiore isolamento termico (UNI EN 1279-5/6).

1.5.2 Applicazioni del vetro in elementi tecnici

Facciata continua (curtain wall) Solitamente consiste di elementi strutturali verticali e orizzontali, collegati insieme e ancora-ti alla struttura portante dell'edificio, a formare un involucro leggero continuo che garanti-sce, di per s o congiuntamente all'opera edilizia, tutte le funzioni normali di una parete esterna, ma che non assume alcuna delle caratteristiche portanti della struttura delledificio. (UNI EN 13830).

Costruzione a montanti e traversi (stick system). Intelaiatura portante leggera di componenti assemblati in loco a sostegno di pannelli di tam-ponamento opachi e/o traslucidi prefabbricati (UNI EN 13830).

Costruzione a cellule o unit (unitized system). Moduli preassemblati interconnessi di altezza corrispondente a uno o pi piani, completi di pannelli di tamponamento (UNI EN 13830).

Costruzione a pannelli (spandrel construction). Moduli preassemblati interconnessi di altezza corrispondente a parti di un piano, completi di pannelli di tamponamento (UNI EN 13830).

1.5.3 Elementi Strutturali in vetro

Trave di vetro (glass beam).

Elemento di vetro in cui una dimensione (lunghezza) predominante rispetto alle altre (diametro della sezione trasversale), atto a trasferire fino ai vincoli le azioni generalmente trasversali al proprio asse geometrico.

Piastra o pannello di vetro ( glass plate).

Elemento di vetro nel quale due dimensioni sono prevalenti rispetto alla terza (lo spessore) e la cui superficie sia, in media, piana (lastra piana). Le piastre possono avere comportamen-to flessionale (deformazione ortogonale al piano medio), e comportamento a membrana (de-formazioni nel piano medio).

Guscio di vetro (glass shell).

Elemento in vetro avente due dimensioni prevalenti rispetto alla terza (lo spessore), con un superficie media in genere non riconducibile ad un piano, ed il cui comportamento struttura-le sia caratterizzato dalla stretta correlazione fra azioni membranali e azioni flessionali.

Pinna o costa di vetro (fin).

Elemento portante in aggetto ad una superficie vetrata verticale o inclinata, solitamente or-togonale alla stessa, interno o esterno, verticale o inclinato, avente lo scopo dirrigidirla per le azioni agenti al di fuori del piano di giacitura della facciata e, talvolta, anche di sopportare il peso dei vetri della stessa. Si presenta come una sorta di nervatura della superficie.

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Sistemi di connessione (joints).

Elementi che realizzano lunione fra due o pi elementi in vetro e/o fra gli elementi in vetro e la retrostruttura portante.

1.6 SIMBOLOGIA Si riportano di seguito il significato dei principali simboli utilizzati nel documento. Notazioni generali (.)c valore critico o di soglia della grandezza (.); (.)d valore di progetto (o di calcolo) della grandezza (.); (.)g valore della grandezza (.) riferita al vetro; (.)f valore finale della grandezza (.), inteso talvolta come valore al collasso; (.)i valore iniziale della grandezza (.); (.)k valore caratteristico della grandezza (.), inteso come frattile della distribuzione statistica; (.)L valore limite della grandezza (.); (.)max valore massimo della grandezza (.); (.)min valore minimo della grandezza (.); (.)ref valore di riferimento della grandezza (.); (.)R valore della grandezza (.) vista come resistenza; (.)S valore della grandezza (.) vista come sollecitazione Lettere romane maiuscole A Area generica; A0 Area generica di riferimento; Aeff Area efficace per la caratterizzazione statistica della resistenza del vetro; Ak Area dinfluenza per lincollaggio, per il calcolo di una molla equivalente; CD coefficiente di resistenza aerodinamica; CE coefficiente di esposizione per la valutazione del carico neve; Cp calore specifico a pressione costante; Cr rapporto tra il picco di pressione dellonda riflessa e la pressione statica di picco; Ct coefficiente termico per la valutazione del carico neve; CU coefficiente duso della costruzione; Cv calore specifico a volume costante; D rigidezza flessionale delle piastre; Dp drift di piano; E Modulo di Young; Ea modulo di Young delladesivo; Ed valore di progetto per gli effetti di unazione; Ep modulo di Young del polimero dellintercalare; Esil modulo di Young del silicone (sigillante strutturale); Fa forza sismica orizzontale; Fd carico agente sullelemento (azione di progetto); Fd;i carico agente sulli-esima lastra (vetro camera); FD la risultante delle drag forces su una struttura a seguito di esplosione; FR funzione di distribuzione cumulata delle resistenze;

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G modulo a taglio del materiale; Ga modulo a taglio delladesivo; G modulo a taglio a tempo infinito; Gint modulo a taglio dellintercalare polimerico nel vetro stratificato; Gk k-esimo modulo di rilassamento (a taglio); G0 modulo istantaneo (a taglio); Gv coefficiente di raffica del vento; Gsil modulo a taglio del silicone (sigillante strutturale); H altezza generica; Hi altitudine del luogo di istallazione dellelemento in vetro-camera; H0 carico orizzontale trasmesso dallintercalare polimerico; Hp altitudine del luogo di produzione dellelemento in vetro-camera; HT altezza del punto triplo nel fenomeno del Mach stem; I irradianza solare; Iv intensit della turbolenza; J momento dinerzia della sezione trasversale; Jt momento dinerzia torsionale della sezione trasversale; Jabs momento dinerzia del vetro stratificato nel comportamento a strati indipendenti; Jeq momento dinerzia equivalente del vetro stratificato; Jef momento dinerzia efficace del vetro stratificato; Jfull momento dinerzia del vetro stratificato con comportamento monolitico; K modulo di Kelvin di elasticit volumetrica; KFI coefficiente moltiplicativo delle azioni secondo UNI EN 1990, per la modifica della pro-

babilit di collasso nel passaggio da verifiche in classe di conseguenze diverse; KI fattore di intensificazione degli sforzi (fratture in modo I); KI0 valore del fattore di intens. degli sforzi al di sotto del quale non si propaga la fessura; KIC valore critico del fattore di intensificazione degli sforzi in modo I; KIR valore (negativo) del fattore di intens. degli sforzi in modo I indotto dalla presollecitazione; KT coefficiente per gli effetti del gradiente di temperatura; L0 luce di supporto per flessione su 4 appoggi (FPB); lunghezza di libera inflessione; L1, L2 luce di carico nella prova di flessione su 4 appoggi (FPB); M momento applicato generico;

( )EcrM momento critico Euleriano per stabilit flesso-torsionale;

MEd momento flettente sollecitante di progetto (stabilit flesso-torsionale); Mb,Rd momento critico resistente dellasta inflessa (stabilit flesso-torsionale); N forza assiale generica; NEd carico assiale Euleriano di progetto; Nb,Rd carico resistente di progetto per asta Euleriana compressa;

( )EcrN carico critico per lasta di Eulero;

Pf probabilit di rottura; Ps probabilit di sopravvivenza; Pn probabilit annuale di superamento in un intervallo di ritorno di n anni; Pv coefficiente di riduzione dellintensit della turbolenza del vento; PVR probabilit di superamento del periodo di riferimento VR; R raggio, o distanza generica dal un centro preso come riferimento; R0 raggio dellanello di appoggio nella prova di flessione su doppio anello (CDR); R1, R2 raggi dellanello di carico nella prova di flessione su doppio anello (CDR); Ra fattore di amplificazione delle azioni sismiche; Rd valori di progetto della resistenza;

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RM coefficiente moltiplicativo delle resistenze per vetro ricotto, che modifica della probabilit di collasso nel passaggio da verifiche in seconda a verifiche in prima classe;

RM;v coefficiente moltiplicativo delle resistenze per vetro presollecitato, che modifica della pro-babilit di collasso nel passaggio da verifiche in seconda a verifiche in prima classe;

RH umidit relativa (relative humidity); S coefficiente che tiene conto di categoria del suolo e condizioni topografiche; Sa accelerazione massima adimensionalizzata dovuta al sisma; Sd spettro di risposta in termini di spostamento; T temperatura; T1 primo periodo fondamentale di vibrazione della costruzione; Ta periodo fondamentale di vibrazione dellelemento non strutturale; Ti temperatura del luogo di installazione dellelemento in vetro-camera; Tint, Text temperatura del gas allinterno dellintercapedine dellelemento in vetro-camera; TiVC temperatura dellaria interna ed esterna; Tp temperatura del luogo di produzione dellelemento in vetro-camera; TR periodo di ritorno; U densit di energia di deformazione; UA Area unitaria di riferimento; Usw velocit davanzamento del fronte donda in unesplosione; V coefficiente di variazione della serie dei massimi annuali del carico della neve; Vb,Rd taglio critico resistente nella stabilit dei pannelli;

( )EcrV taglio critico euleriano di un pannello;

VEd taglio di progetto nella stabilit dellequilibrio dei pannelli; VN vita nominale dellopera strutturale; VR Vita di riferimento dellopera strutturale; W modulo elastico resistente della sezione; Wa peso dellelemento; WTNT massa di esplosivo, misurata in kg di TNT-equivalente; Y coeff. di modificazione del fattore di intens. degli sforzi per fessure di forma diversa; Z quota del baricentro dellelemento isolato misurata a partire dal piano di fondazione.

Lettere romane minuscole aT fattore moltiplicativo della scala delle frequenze per la master curve di un polimero; a* lunghezza caratteristica per la riposta del vetro-camera; b larghezza generica; c dimensione caratteristica della cricca; ce coefficiente di esposizione nelle azioni del vento; cp coefficiente di forma nelle azioni del