Connessioni integrate per vetro

Mar 27, 2023

Data: 19 ottobre 2022

Autori: Julian Hänig & Bernhard Weller

Fonte: Strutture e ingegneria del vetro | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00174-0

Il desiderio di costruttori e architetti di ottenere la massima trasparenza e superfici omogenee nelle facciate e nelle strutture in vetro si estende alle applicazioni interne interamente in vetro come pareti divisorie in vetro o porte interamente in vetro. Nei sistemi di vetro convenzionali le interconnessioni vengono eseguite tramite raccordi accattivanti e dettagli di fissaggio che riducono la trasparenza e disturbano l'estetica. Nuovi pannelli compositi in vetro-plastica mostrano un peso proprio significativamente ridotto grazie alla composizione di un nucleo interstrato polimerico in polimetilmetacrilato (PMMA) e strati di copertura di vetro sottile.

I compositi innovativi mostrano elevate prestazioni strutturali con proprietà ottiche del vetro convenzionale. I pannelli consentono una connessione diretta nello spesso nucleo interstrato in PMMA con la struttura portante o altri pannelli. Un design di connessione così integrato riduce le concentrazioni di stress e consente lo sviluppo di raccordi piccoli e discreti. Sono state progettate e studiate diverse connessioni integrate per i pannelli compositi in vetro-plastica. Questo articolo presenta uno studio sperimentale su diverse connessioni, come fissate meccanicamente e integrate mediante adesivo, testate sotto carico di trazione. Sulla base di analisi video, l'evoluzione delle crepe e i meccanismi di cedimento vengono valutati e discussi in dettaglio.

I test esaminano gli effetti della temperatura nonché l'influenza dello spessore del nucleo dell'interstrato e del tipo di vetro degli strati di copertura in diversi strati. La valutazione completa include una descrizione del comportamento meccanico di carico sotto forma di grafici carico-spostamento, nonché un'indagine sulla progressione della fessura e sui meccanismi di rottura per la valutazione finale. I risultati di questo studio sperimentale chiariscono le caratteristiche strutturali delle connessioni integrate nei pannelli compositi vetro-plastica sottoposti a carico di trazione e rappresentano una base per lo sviluppo continuo di raccordi per applicazioni reali.

Motivazione e stato dell'arte

Sia l'elevata trasparenza che il design economico dovuto alla riduzione del peso stanno diventando sempre più una caratteristica più ricercata nelle recenti tendenze del design. Progettisti e ingegneri si concentrano su facciate leggere in vetro, strutture in vetro e sistemi interni interamente in vetro. Il vetro è noto per essere un materiale fragile. È molto sensibile alle concentrazioni di sollecitazioni che si verificano principalmente nelle connessioni puntuali convenzionali come bulloni o morsetti. Inoltre, il foro meccanico richiesto e l'area limitata per la trasmissione della forza accentuano le concentrazioni di sollecitazioni determinanti che danno luogo a collegamenti relativamente grandi e invadenti. Ciò motiva lo sviluppo di nuove connessioni piccole e discrete con un design efficiente specifico per il materiale per soddisfare i requisiti di elevata trasparenza ed efficienza delle risorse nelle strutture in vetro.

Negli ultimi decenni sono emerse molteplici tipologie di connessione adesiva come alternativa alle connessioni meccaniche (Centelles et al. 2019). L'incollaggio con adesivi polimerici strutturali riduce le concentrazioni di stress nel vetro e consente di ottenere un design di connessione altamente efficiente. Adesivi strutturali rigidi trasparenti come acrilici, epossidici e poliuretanici sono stati studiati per connessioni puntuali di piccole dimensioni in diversi lavori (Dispersyn et al. 2014; Dispersyn e Belis 2016; Kothe et al. 2016; Tasche 2007; Van Lancker et al. 2016; Vogt 2009; Wünsch 2017).

I siliconi strutturali più flessibili sono spesso utilizzati per supporti lineari di facciate vetrate sigillanti strutturali, ma anche in una tipologia relativamente rigida e trasparente per supporti puntuali (Drass, 2020). Le connessioni laminate metallo-vetro con diversi film interstrato hanno raggiunto elevate capacità di carico a seconda del materiale dell'interstrato (Ioannidou-Kati et al. 2018; Louter e Santarsiero 2019; Santarsiero et al. 2017). Al contrario, l’invecchiamento artificiale e i cambiamenti di temperatura influenzano significativamente le proprietà dei polimeri termoplastici studiati. Ecco perché per la maggior parte dei collegamenti adesivi nel settore edile le autorità locali insistono ancora su approvazioni costose e complesse.