PROTOTIPO DI GIUNZIONE DI TESTA PER INCOLLAGGIO
DI TRAVI DI VETRO DI GROSSO SPESSORE

Per gentile concessione Ing. Gerardo Masiello - Pisa

Prove di carico condotte presso il Laboratorio di Esperienze
sui Materiali da Costruzione dell'Universita' di Pisa
sotto la direzione del Prof. Maurizio Froli

Fig. 1 - Render della giunzione di testa

Lo scopo dello studio è stato quello di mettere a punto un prototipo innovativo di giunzione testa-testa tra travi in vetro che non preveda fori ma solo incollaggi, e che allo stesso tempo permetta di assemblare e scollegare le travi tutte le volte che lo si ritenga necessario, superando le problematiche connesse ai collegamenti di tipo tradizionale.

Fig. 2 - Foto della trave prima della prova di carico

Breve descrizione - La giunzione di testa è stata realizzata in corrispondenza della sezione di mezzeria di una trave vitrea di luce 2532mm, costituita mediante la stratificazione di 4 elementi di vetro ultrachiaro temperato chimicamente la cui laminazione avviene mediante l’impiego di SGP (Sentry Glass Plus). Le lastre esterne hanno una sezione rettangolare di 10x400 mm, mentre le due lastre interne hanno una sezione ridotta a 10x357 mm così da poter creare nel pacchetto di stratificazione due incavi (uno sul bordo superiore e uno su quello inferiore), di altezza 20 mm, atti all’alloggiamento delle canalette metalliche. Ciascuna canaletta è costituita da un semplice profilo a U ed è incollata alla trave vitrea con lo stesso materiale utilizzato per la stratificazione (SGP). Il contatto tra le due metà della trave in corrispondenza della mezzeria è realizzato mediante il contatto di due profili ad U in acciaio inossidabile appositamente sagomati (con fronte zigrinata) ed incollati sulle due parti con silicone strutturale. In corrispondenza della mezzeria due bulloni opportunamente serrati e connessi alle due canalatte inducono uno strato di precompressione in corrispondenza della giunzione grazie alla trasferimento dello sforzo di sconnessione dalle canalette al vetro. È disposto all’interno di ogni canaletta un cavo di sicurezza di acciaio preteso vincolato alle estremità della trave che induce un ulteriore stato di precompressione nelle lastre in vetro. La trave è stata sottoposta a prove di carico per testare il comportamento della giunzione sotto carico e per stimarne il carico di rottura, oltre che per individuare la componente debole che per prima raggiunge la crisi.

Fig. 3 - Schema della prova di carico




Fig. 4 - Vista del modello

Descrizione del Modello - È stato creato un modello tridimensionale della trave adottando elementi brick, per modellare sia le parti le parti in vetro che le parti metalliche ad eccezione del cavo e della vite per cui sono stati adottati elementi tipo beam. Il contatto tra le superfici, dove influente ai fini del comportamento della trave, è stato modellato con elementi beam tipo cutoff bar.

Fig. 5 - Particolare del modello in corrispondenza della giunzione di testa




Fig. 6 - Particolare della modellazione della vite di serraggio




Fig. 7 - Particolare della modellazione del cavo di sicurezza

Analisi del Modello - L’analisi svolta è di tipo non lineare (Nonlinear Static) in quanto la matrice di rigidezza della struttura cambia al variare delle condizioni di contatto sulla superficie della giunzione di testa. I passi di carico seguono la successione delle operazioni di prova: la precompressione della giunzione di testa e della scatola di afferraggio, la tesatura del cavo di sicurezza; l’applicazione del carico di prova. Come nella prova di carico anche nella simulazione numerica il livello tensionale nel vetro rimane molto al di sotto del valore della tensione di rottura. In particolare è stato possibile apprezzare l’ottimo trasferimento delle tensioni di trazione in corrispondenza dell’incollaggio delle canalette metalliche in quanto il livello tensionale misurato in zona tesa è caratterizzato dagli stessi valori misurati in zona compressa.

Fig. 8 - Stato tensionale nelle lastre di vetro: tensioni principali

PROBLEMATICHE DEL VETRO STRUTTURALE



IL FOTOVOLTAICO