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Aug 08, 2023

Progettazione di Multi

Data: 14 agosto 2023 Autore: Gabriel Neves Alves Ferreira Fonte: International Journal of Structural Glass and Advanced Materials Research, 2022, 23-32, Pubblicazioni scientifiche DOI:

Data: 14 agosto 2023

Autore: Gabriel Neves Alves Ferreira

Fonte: International Journal of Structural Glass and Advanced Materials Research, 2022, 23-32, Pubblicazioni scientifiche

DOI:https://doi.org/10.3844/sgamrsp.2022.23.32

Questo articolo propone una metodologia per la progettazione strutturale di travi in ​​vetro multistrato considerando l'instabilità flesso-torsionale. La base è l'uso di due spessori effettivi separati per determinare le rigidità flessionali e torsionali, basate rispettivamente sull'Enhanced Effective Thickness (EET) e sulla teoria del sandwich. Vengono quindi utilizzate formule analitiche per calcolare il momento flettente critico elastico e viene sviluppata una curva di progetto basata sui risultati numerici. La metodologia proposta produce risultati affidabili per la progettazione strutturale di travi in ​​vetro in un'ampia gamma di configurazioni attuali.

L’uso del vetro come materiale da costruzione è aumentato negli ultimi anni grazie al suo fascino architettonico e ad una migliore comprensione del suo comportamento meccanico. Le travi in ​​vetro stanno diventando sempre più attuali, sia per irrigidire le facciate che come elemento strutturale nei lucernari. In questo contesto, l’uso del vetro stratificato è ormai ampiamente considerato la migliore pratica per ragioni di sicurezza e ridondanza.

Gli strati intermedi utilizzati nella fabbricazione del vetro stratificato sono polimeri, il cui comportamento meccanico è viscoelastico e dipende dalla temperatura. Nella flessione fuori piano, la funzione principale dell'intercalare è quella di trasferire le sollecitazioni di taglio tra gli strati di vetro. Questo trasferimento è governato dal modulo di taglio dell'interstrato, che a sua volta dipende dalla temperatura e dal tempo. Anche la geometria e le condizioni al contorno del pannello svolgono un ruolo importante nell’efficacia dell’accoppiamento a taglio.

A causa dell'elevata snellezza delle travi di vetro, l'analisi dell'instabilità sotto forma di instabilità laterale-torsionale (LT) è fondamentale per determinare la resistenza allo Stato Limite Ultimo (SLU). Considerare l'imperfezione iniziale della trave è fondamentale perché ha una grande influenza sul comportamento strutturale dell'elemento. Un'analisi precisa di questo comportamento può essere lunga e poco pratica poiché è necessario un modello completamente non lineare per valutare correttamente le sollecitazioni prodotte. Per una trave in vetro stratificato, la composizione multistrato complica ancor di più l'analisi. Viene spesso utilizzato un modello a elementi finiti con elementi solidi, ma talvolta vengono utilizzati anche elementi shell multistrato.

In diversi standard e codici, per questo tipo di problemi viene utilizzata una curva di progetto. È il caso dell'Eurocodice 3 (CEN, 2005) per colonne e travi in ​​acciaio. Le curve di progettazione forniscono un quadro per pratiche di progettazione semplici e affidabili senza la necessità di utilizzare modelli numerici più complessi.

Nel contesto dello sviluppo di un Eurocodice per il vetro strutturale (Feldmann et al., 2014), la definizione di una metodologia di progettazione per le travi in ​​vetro laminato è importante per consentire un utilizzo più ampio di questi elementi nei progetti di costruzione.

Alcune proposte di curve di progetto per vetri monolitici e stratificati a 2 strati di vetro si trovano nei lavori di Luible e Crisinel (2006); Bedon e Amadio (2015). Il primo lavoro utilizza la curva “c” dell’Eurocodice 3 e il secondo propone una curva meno conservativa. Tuttavia, queste curve si sono rivelate insufficienti nell’analisi dei laminati multistrato, come mostrato più avanti in questo studio.

Per affrontare questo problema e contribuire allo sviluppo dell'analisi strutturale delle travi in ​​vetro multistrato, questo articolo propone una procedura di verifica che comprende il calcolo analitico del momento critico e un'appropriata curva di progetto. Le fasi di questa procedura, utilizzando un quadro basato sugli Eurocodici, sono mostrate in Fig. 1.

La validazione della proposizione è fornita attraverso confronti con modelli numerici. Vengono inoltre discussi l'applicabilità e i limiti della metodologia.

Nell'ambito di questo articolo viene affrontato solo il caso di una trave lamellare composta da strati di vetro di uguale spessore. Sono inoltre indicate alcune possibilità dirette per l'estensione della metodologia.