Vetro strutturale - Resistenza del materiale

Sottotitolo: "Quando ti dicono che l'università non ti prepara al lavoro hanno ragione, soprattutto se ti affidano un lavoro in vetro."


Grazie alle nuove tecnologie il vetro ha trovato un sempre maggior impiego nelle opere strutturali. E' sempre più frequente infatti costruire parapetti, coperture, pensiline e facciate continue in vetro. Per verificare e dimensionare elementi a lastra in vetro è sempre stata largamente utilizzata la formula di Timoshenko (disponibile nel sito della Saint-Gobain).








Quadro normativo

Per il momento non esiste una normativa europea o meglio è in cantiere la Norma prEN13474. Esistono però varie normative nazionali: Inglese, Austriaca, Olandese, Americana... in questo post prendo spunto dalle normative inglesi EN572, riportate da un articolo dell'Ing.Leonardo Lani, per un approccio agli stati limite della verifica e della progettazione di elementi in vetro.


Resistenza a trazione del vetro temperato

La resistenza di un elemento in vetro è dato dalla formula:

- nella zona lontana dai bordi



- nella zona in prossimità dei bordi

 

Dove:
fg,k è la resistenza a trazione caratteristica del materiale pari a 45 N/mmq;
-gM è il coefficiente parziale di sicurezza pari a 1,4 per gli SLU e 1,0 per gli SLE;
- Kp= 1 o 0,9 fattore che tiene conto dell’accuratezza delle proprietà fisiche meccaniche del materiale; 1 se queste sono riferite direttamente alle Norme specifiche, 0,9 se si considerano i valori direttamente riportati;
- Ksp è il valore che tiene conto della finitura superficiale ed è pari a 0,67 per vetro FLOAT (quasi la totalità del vetro prodotto;
- con t espresso in ore, fattore di durata del tempo di applicazione dei carichi. Il vetro è infatti soggetto al fenomeno della “fatica statica” ovvero ad una progressiva diminuzione della resistenza a trazione di un elemento sottoposto ad un carico costante nel tempo. È quindi necessario considerare valori differenti di resistenza per differenti tempi di durata dei carichi.

Valori di Kmod
Azione Durata carichi         Kmod
Vento, Folla 5 secondi 1,00
Neve 6 settimane 0,43
Peso proprio 50 anni 0,29
Var. temperatura giornaliera 11 ore 0,57
Var. temperatura rara 6 mesi 0,38
Var. di pressione 4 giorni 0,50

Resistenza a trazione del vetro temperato
La formula per il calcolo della resistenza massima di calcolo del vetro temperato è la seguente:



Per gli SLE inveve bisognera verificare che gli spostamenti siano minori di quelli massimi consentiti ma come modellare una lastra in vetro sarà argomento di un post sucessivo.

Foglio di calcolo excel - Resistenza di calcolo vetro
Concludo l'articolo mettendo a disposizione un foglio di calcolo excel creato da me per calcolare la resistenza di calcolo di un elemento in vetro nella speranza che possa tornare utile a qualcuno. A presto Braian

 

Dove:
- fb,k è il valore caratteristico di tempra che vale 120,70,150N/mmq rispettivamente per tempra termica totale, tempra termica parziale e tempra chimica;
- Kv è il fattore di indurimento che vale 1,00 per il vetro FLOAT

Verifiche da effettuare
Le combinazioni di carico agli stati limite ultimi e di esercizio sono quelle degli Eurocodici o delle Norme Tecniche delle Costruzioni 2008.

Per gli SLU dovrà risultare:

Mentre per gli SLE si dovrà verificare che gli spostamenti massimi siano minori o uguali a quelli consentiti. La modellazione di elementi in vetro sarà argomento di un prossimo articolo.

Foglio di calcolo "Calcolo resistenza vetro"
Concludo questo post mettendo a disposizione un semplice foglio di calcolo excel per ricavare la resistenza a trazione del vetro nella speranza che possa tornarvi utile.
A presto Braian.

scarica foglio di calcolo excel "Calcolo resistenza vetro"



Riferimenti bibliografici:
- Progetto di  elementi in vetro strutturale strutturale secondo la norma prEN 134743  Ing.Leonardo Lani

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