Tecniche innovative e ricerche per l’analisi delle strutture in vetro

Cenni alle caratteristiche dei materiali

È risaputo che il materiale vetro è caratterizzato da un comportamento meccanico estremamente diverso rispetto ad altri materiali da costruzione di tipo “tradizionale” e di uso più comune. Se confrontato con materiali quali l’acciaio e l’alluminio, per esempio, il vetro non può certamente offrire capacità plastiche post-rottura. Allo stesso tempo, se confrontato con materiali dal comportamento fragile come il calcestruzzo, il vetro non è in grado di garantire la propagazione di micro-fessure diffuse tali da consentire una adeguata ridistribuzione anelastica delle tensioni [4]. A fini progettuali, il vetro è pertanto da definirsi come un materiale fragile con rottura di tipo stocastico, tale da richiedere notevoli specificità di calcolo strutturale (connessioni incluse) e grande attenzione nella concezione di dettagli e tolleranze costruttive.

Pur trattandosi di un materiale dal comportamento elastico lineare di relativamente semplice caratterizzazione meccanica (modulo elastico E= 70 GPa, coefficiente di Poisson n= 0.23, densità del materiale r= 2500 kg/m³), il vetro richiede inoltre una specifica attenzione per la stima della resistenza di progetto a trazione (f_g;d), essendo questa influenzata da molteplici fattori quali la presenza di microdifetti superficiali, i fenomeni di fatica statica, altri effetti dovuti a abrasione, serigrafia, smaltatura, etc., nonché i processi di pre-sollecitazione [4].

Nel momento in cui due o più lastre di vetro vengono solidarizzate (stratificate, o laminate) con uno o più fogli di intercalare, in genere polimerico, è altrettanto importante valutare in fase di progetto le caratteristiche meccaniche di questi ultimi, essendo fortemente sensibili a condizioni operative (Figura 2) [5-7]. I vetri laminati presentano grande affidabilità in termini di sicurezza, in quanto l’intercalare mantiene aderenti i frammenti anche dopo la rottura del vetro, riducendo il rischio di lesioni e conferendo all’insieme una residua consistenza post-rottura. Resta tuttavia ancora molto complessa l’analisi del comportamento e la quantificazione delle caratteristiche meccaniche post-rottura [8]. Pertanto, a fini progettuali, si è soliti trascurare in fase di calcolo (si veda SLC al capitolo successivo) il contributo residuo di rigidezza e resistenza di eventuali lastre fessurate.

Cenni ai criteri di progettazione

Da un punto di vista prettamente progettuale, nell’ambito della filosofia di progettazione agli Stati Limite [4], è noto come un dato elemento in vetro (o “struttura”) debba soddisfare determinate prestazioni in condizioni operative, tipicamente associate a: […]

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