Non si vive di … solo vetro

Come viene sollecitato un parapetto al variare del tipo di vincolo scelto

 

Prendiamo ad esempio un parapetto in vetro incastrato al piede.

Quando si pensa ad un parapetto in vetro si fa riferimento quantomeno a due elementi costituenti fondamentali:

 

1)     il vetro stratificato;

2)     il sistema di vincolo scelto.

 

Escludiamo come variabili di cui tenere necessariamente conto, per semplicità, le guarnizioni utilizzate, la consistenza della muratura a cui verrà vincolato il parapetto e i sistemi di vincolo scelti per vincolarsi alla muratura (barre con ancorante chimico, tasselli “a battere”, …).

E’ ben noto che molteplici sono i possibili sistemi di vincolo che possono essere utilizzati e, a parità di forza esterna applicata, ciascuno di essi sollecita il vetro in maniera differente.

Un parapetto con attacchi puntuali vedrà fortemente localizzato lo sforzo sul vetro perché tutta la forza esterna verrà trasferita alla muratura di vincolo attraverso un limitato numero di punti di sostegno:

 

 

Stima degli sforzi indotti nel vetro da un carico nominale di 2KN/m

testato all’SLU (q=2KN/m x 1,5 = 3KN/m). I vincoli sono attacchi puntuali.

Un parapetto vincolato con continuità per l’intera larghezza, consentendo al vetro sotto sforzo di appoggiarsi per tutta l’estensione del vincolo, risulterà molto meno sollecitato della situazione precedente.

 

 

Stima degli sforzi indotti nel vetro da un carico nominale di 2KN/m

testato all’SLU (q=2KN/m x 1,5 = 3KN/m). Il vincolo è lineare continuo.

 

In fine, una soluzione commercialmente molto diffusa consiste nel vincolare un parapetto in un estruso unico facendo appoggiare il vetro in maniera discontinua su supporti di opportuna larghezza posizionati ad intervalli prestabiliti.

 

 

Stima degli sforzi indotti nel vetro da un carico nominale di 2KN/m

testato all’SLU (q=2KN/m x 1,5 = 3KN/m). Il vincolo è lineare continuo.

In questo caso il vetro sotto sforzo si appoggerà in maniera discontinua a dispetto della continuità visiva e risulterà molto meno sollecitato di quanto non avvenga con gli attacchi puntuali, ma ovviamente più stressato di quanto descritto nella situazione di vincolo continuo.

 

 

 

Sollecitazione nel vetro di un parapetto al variare della temperatura

 

La forte dipendenza del comportamento meccanico del pvb dalla temperatura ha evidenti ricadute sul comportamento del prodotto stratificato.

Non ha alcun significato effettuare le prove di carico su un parapetto ad una temperatura di 20°C se esso verrà installato in esterno in una zona soleggiata dove tranquillamente le temperature estive faranno raggiungere al plastico la temperatura di 40°C. La sicurezza va garantita sempre nelle condizioni più critiche dell’applicazione.

La dipendenza della rigidezza del pvb dalla temperatura è stata abbondantemente caratterizzata in letteratura. Si riporta, per semplicità, l’andamento della rigidezza del pvb in funzione della temperatura così come pubblicato da Timmel et Al. in Int.J. Impact Eng. 34(2007) pp.: 1465-1478.

Andamento della rigidezza a taglio del pvb al variare della temperatura

Timmel et Al. in Int.J. Impact Eng. 34(2007) pp.: 1465-1478

E’ facile evincere dal grafico, anche ad un occhio inesperto, che dopo i 20°C di temperatura si manifesta un crollo della rigidezza a taglio del pvb. La conseguenza diretta è una abbattimento del momento di inerzia del multistrato in vetro e quindi un conseguente abbattimento della sua resistenza.

Vediamo ora alcuni esempi:

Profilo con appoggio continuo

Categoria B1:  Hk = 2,00KN/m

Carico per dimensionamento allo S.L.U.:

q = Hk · g = 2,00KN/m · 1,5 = 3,00 KN/m (300Kg/ml)

Modalità di prova: carico SLU applicato per 15 minuti secondo UNI 10806:1999

 

 

Analisi FEM 1

T=20°C      NTC 2008 par. 3.5.2

 

 

Stima degli sforzi indotti nel vetro da un carico nominale di 2KN/m testato all’SLU (q=2KN/m x 1,5 = 3KN/m) alla temperatura di: T=20°C.

Il vincolo è lineare continuo.

 

In un ambiente climatizzato è coerente testare il sistema vetro+vincolo ad una temperatura di 20°C, invece qualora lo stratificato dovesse essere installato in ambiente esterno soleggiato, la temperatura di prova non dovrebbe essere inferiore ai 40°C dato che questa temperatura è facilmente raggiungibile per il plastico di stratifica sottoposto ad irraggiamento solare.

 

Analisi FEM 2:

T=45°C – NTC 2008 par. 3.5.3

 

Stima degli sforzi indotti nel vetro da un carico nominale di 2KN/m testato all’SLU (q=2KN/m x 1,5 = 3KN/m) alla temperatura di: T=40°C.

Il vincolo è lineare continuo.

 

Come si può vedere l’effetto della temperatura sullo stratificato dipende fortemente dalle proprietà del plastico di stratifica. La correlazione è inversa: la rigidezza dello stratificato decresce all’aumentare della temperatura, in perfetta coerenza con quanto riportato nel lavoro di Timmel ed al.

Per questo motivo le prove sperimentali, qualora si dovesse adottare questa strategia di validazione della scelta progettuale, devono essere condotte non solo in perfetta corrispondenza tra sistema testato e sistema che verrà effettivamente installato, ma tali prove devono essere condotte nelle condizioni di temperatura più sfavorevoli che l’applicazione prevista prevede.

Si ricorda sempre che la scelta di accettare una validazione sperimentale e non di calcolo è a completa discrezione del Direttore dei Lavori