ITBS20010068A1

ITBS20010068A1 - Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata

Info

Publication number: ITBS20010068A1
Application number: IT2001BS000068A
Authority: IT
Inventors: Michel Palumbo
Original assignee: Michel Palumbo
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-12
Also published as: DE60227684D1; EP1432881B1; ATE401472T1; EP1432881A1; ES2311072T3; WO2003023162A1

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione riguarda elementi strutturali quali pilastri, travi, architravi, archi realizzati in materiale trasparente dotati di un notevole grado di sicurezza.

In particolare la presente invenzione riguarda elementi strutturali anche di grande dimensione realizzati prevalentemente in vetro.

L’oggetto del presente trovato si presta pertanto ad essere utilizzato nella ingegnerìa civile per la realizzazione di strutture portanti e superfici trasparenti di grandi dimensioni.

Stato della tecnica

Il materiale vetro, anche se molto antico e da lungo tempo utilizzato, solo recentemente, con l’introduzione del processo float all’inizio degli anni sessanta, è reso disponibile in modo economico in grandi lastre di eccellente qualità ed ottime proprietà ottiche.

Nella architettura tradizionale le superfici vetrate sono ordinariamente scarse e le singole lastre sono inserite in telai a loro volta fìssati alla muratura.

Più recentemente si sono realizzate superfici vetrate di grandi dimensioni. Anche in questo caso tali superfici sono realizzate con lastre posizionate e sostenute da elementi strutturali destinati a sopportare i carichi.

Secondo la tecnica nota, le singole lastre che compongono le parti in vetro di edifìci sono posizionate e sostenute da elementi strutturali, quali pilastri, travi, capriate, tiranti e puntoni, destinati ad assorbire e contrastare i carichi realizzati in materiali tradizionali come metallo, muratura, legno, conglomerato cementizio armato.

La realizzazione anche di tali elementi strutturali in materiale trasparente aumenta l'effetto di luminosità e di spazio.

In particolar modo tale effetto sarà esaltato per le grandi superfici di copertura la cui realizzazione richiede elementi strutturali sollecitati a flessione di notevoli dimensioni.

La realizzazione di tali elementi strutturali in vetro secondo la tecnica nota presenta non pochi inconvenienti.

Infatti il vetro presenta una ottima resistenza allo sforzo di compressione ma una limitata resistenza allo sforzo di trazione.

Nella tabella 1 sono riportati i valori tipici di tali proprietà.

Il vetro è un elemento dotato di elevata durezza, ma di notevole fragilità. Essendo fragile una sollecitazione impulsiva genera una frattura con conseguente distacco di pezzi e rìschio di collasso della struttura.

Inoltre una cricca, anche piccola, induce sollecitazioni locali concentrate elevatissime anche in presenza di sollecitazioni medie compatibili con la resistenza. Ciò è particolarmente grave nella zona sollecitata a trazione.

Tali micro cricche sono tipicamente ed inevitabilmente provocate dalla operazione di taglio. Il bordo di taglio, anche se successivamente levigato, presenta una superficie di attacco con micro cricche in cui gli sforzi, largamente ammissibili se uniformante distribuiti come accade in materiali più tenaci, sono concentrati aN'apice delle cricche e possono raggiungere in maniera inattesa valori superiori al valore di resistenza del materiale provocandone la frattura. La frattura procede in due stadi successivi. In un primo stadio, definito di crescita subcritica, si ha una crescita lenta della cricca fino ad una dimensione, chiamata dimensione critica dipendente dal materiale e dalla sollecitazione, raggiunta la quale inizia la frattura catrastofica, ed un secondo stadio, definito di rottura catrastofica, in cui la frattura procede con una velocità di

di alcuni metri al secondo.

Dalla letteratura scientifica è inoltre noto come l'umidità ambientale favorisca^ fortemente la crescita subcritica.

Secondo quanto comunemente insegnato nella Meccanica della Frattura definendo il fattore di intensificazione degli sforzi come: a con Y

fattore di forma, a: dimensione del difetto e σ: sforzo medio agenti sull'elemento lastriforme, la dimensione critica della cricca vale a 1/ (K /Yo)<2>

Sempre secondo quanto insegnato dalla Meccanica della Frattura è noto se: Ki < Kith non si ha propagazione della frattura, se K si ha il fenomeno di crescita subcritica del difetto, se si ha propagazione della cricca. Kic è definito fattore di intensificazione degli sforzi critico, è una proprietà del materiale e per i vetri sodico calcici vale circa 0.75 MPaVm ; Kith è definito fattore di intensificazione degli sforzi, soglia al di sotto del quale non si ha crescita subcritica del difetto, è una proprietà del materiale e per i vetri sodico calcici vale circa 0.2 MPaVm.

La tecnica di realizzazione attualmente nota tiene conto di tali micro cricche e basa il dimensionamento degli elementi in vetro, siano essi strutturali e non strutturali, impiegando un congruo coefficiente di sicurezza, fino a 10, teso a realizzare nella struttura carichi sufficientemente modesti da non incorrere nella crescita subcritica dei difetti. Detta modalità di progettazione, sicuramente valida per vetro autoportante o non portante, sicuramente presenta dei limiti di sicurezza laddove l’elemento strutturale è destinato a sopportare carichi statici oppure ciclici nel tempo.

Nel seguito del presente brevetto si intende:

-per materiale fragile un materiale che sollecitato a compressione od a trazione con sforzo crescente non presenta un intervallo di comportamento plastico ma solo elastico seguito da rottura;

-per materiale tenace un materiale che sollecitato a compressione od a trazione con sforzo crescente presenta un intervallo di comportamento plastico prima della rottura;

-per multistrato un elemento costituito da una pluralità di elementi lastriformi disposti parallelamente, affiancati tra loro, con o senza interposizione tra gli stessi di altri materiali quali adesivi e/o resistenti al calore.

E’ noto l’uso del vetro multistrato per la realizzazione di elementi strutturali portanti.

Un multistrato in cui tra gli elementi lastriformi è interposto un polimero adesivo trasparente, generalmente polivinilbutirrato, è chiamato secondo le Norme di Unificazione, ad esempio secondo UNI 7172, di sicurezza.

L’elemento multistrato così ottenuto presenta buone caratteristiche contro lo sfondamento e la rottura provocata da urti, ma non risolve gli inconvenienti sopra indicati che si presentano per ogni singolo elemento lastrìforme che costituisce il multistrato. E’ inoltre nota la tecnica di tenacizzare l’elemento multistrato mediante interposizione di un elemento lastrìforme in materiale plastico trasparente tenace, in genere policarbonato. Lo strato interno tenacizzante aderisce alle superfici vetrate rendendole tra loro solidali. In caso di innesco di una frattura del vetro portante il policarbonato, materiale notoriamente tenace, conserva ancora proprietà meccaniche sufficienti per fornire una residua resistenza scongiurando il collasso repentino della struttura.

La costruzione di elementi strutturali quali travi e pilastri secondo tale tecnica nota è riportata in

L’impiego di policarbonato o polimeri analoghi è sicuramente un elemento aggiuntivo di sicurezza che però non limita in alcun modo il procedere dei difetti nelle lastre di vetro. Infatti l’elemento tenacizzante interviene unicamente quando tutte le lastre risultano lesionate ed il suo compito è quello di garantire che la struttura multistrato non collassi repentinamente e che il sistema sia in grado di reggere ancora carico.

Nei brevetti statunitensi USA 4190698 e USA 5565273 è descritto un metodo per la realizzazione di elementi con proprietà di resistenza al fuoco ed ad alte temperature costituiti da una pluralità di lastre di vetro con interposto tra di esse un composto intumescente a base di polisilicati alcalini idrati con rapporto molareSiO2/Me2O maggiore di 3. In caso di fuoco od alte temperature il polisilicato alcalino idrato forma una schiuma che trattiene i frammenti di vetro e che, inglobando una notevole quantità di gas, presenta una elevata resistenza alla trasmissione del calore per conduzione e per irraggiamento.

Inconvenienti di tali noti metodi per la realizzazione di elementi strutturali sono la complessità delle lavorazioni di preparazione che implicano il taglio di elementi lastriformi multistrato di grosso spessore, il notevole peso e costo, la necessità di usare un coefficiente di sicurezza piuttosto elevato per prevenire o cautelarsi contro l’insorgenza di micro cricche che tendono ad aumentare a velocità piuttosto elevata compromettendo la stabilità statica delle struttura.

Inoltre, utilizzando gli elementi multistrato sopra indicati, la resistenza dell’elemento strutturale realizzato è data dalla semplice somma dei contributi dei singoli strati. In particolare la rigidezza fissionale, definita come prodotto tra il valore del modulo elastico ed il valore del momento di inerzia dell’area della struttura nel piano di flessione, è data dalla addizione dei valori delle rigidezze fissionali deli singole lastre.

Per migliorare il momento di inerzia della sezione, in Atlante del Vetro, UTET 1998, al capitolo 2 a cura di Werner Sobek e Mathias Kutterrer, è riportai la realizzazione di sezioni scatolari cave con quantità di materiale maggiore nella zona sollecitata a trazione.

Sempre al capitolo 2 dell’Atlante del Vetro, UTET 1998, è indicato un modo per la costruzione di travi in vetro in combinazione con altri materiali.

Quando il vetro, resistente alla compressione, ma data la sua fragilità poco resistente alle sollecitazioni di trazione, viene fatto collaborare con un elemento o con una struttura tenace e resistente alla trazione, è possibile ripartire vantaggiosamente per la struttura complessiva i carichi di trazione. Al vetro compete una aliquota minore di carico rispetto a quanto avverrebbe se non venisse adottata alcuna soluzione collaborativa. In caso di rottura del vetro le forze di trazione che insistono sulla trave vengono sostenute dall’elemento o dalla struttura aggiunta, mentre il vetro assorbe le forze di compressione giacché è in grado di mantenere la sua resistenza a compressione anche in presenza di lesioni. Le tensioni di trazione, assorbite dall’elemento resistente alla trazione, vengono scaricate direttamente al piano di imposta della trave.

Secondo tale arte nota sono possibili soluzioni differenti:

-travi trasparenti sostenute da un sistema di travi reticolari in metallo od in materiale plastico;

- travi di vetro stratificato con spigolo inferiore piegato ed un cavo inserito; - travi con spigolo inferiore piegato ed un elemento di trazione a bandella posto su una strato intermedio di metallo o fibre di carbonio.

In tutte queste ultime realizzazioni gli elementi in vetro poggiano senza aderenza sugli elementi di trazione La forza di trazione viene ancorata solo sul piano di imposta .

Inconveniente di tali metodi noti è la necessità di costruire vincoli per gli elementi di trazione in grado dì sopportare gli sforzi di trazione generati ed i relativi momenti flettenti che si generano. Essi sono notevolmente più complessi e costosi degli appoggi semplici destinati a ricevere solo un carico ortogonale.

Nel brevetto W00076763 è descritta la realizzazione di un elemento multistrato in vetro con cavi di acciaio inseriti tra le lastre che compongono l’elemento posti equidistanti e per tutta la superficie delle stesse.

Presentazione della invenzione

Uno scopo primario del presente trovato è pertanto quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati mettendo a disposizione elementi strutturali trasparenti con rigidezza flessionale e sicurezza incrementate.

Altro scopo è mettere a disposizione elementi strutturali trasparenti tenacizzati senza aggiunta tra le lastre di vetro di una o più lastre di polimero tenace e trasparente.

Altro scopo è mettere a disposizione elementi strutturali trasparenti protetti contro la crescita subcritica delle microcrìcche provocata o favorita dalla umidità.

Ulteriore scopo è mettere a disposizione elementi strutturali trasparenti più leggeri e che sfruttano meglio il materiale utilizzato.

Uno scopo particolare dell’invenzione è quello di mettere a disposizione elementi strutturali trasparenti con costi di produzione e montaggio ridotti.

Questi scopi ed altri ancora sono raggiunti da un elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata comprendente almeno un elemento lastriforme in materiale trasparente caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elemento nastriforme aderente solidalmente ad almeno un bordo di detto elemento lastriforme in modo da incrementarne la rigidezza flessionale e/o la tenacità.

Grazie al trovato secondo la presente invenzione è possibile realizzare elementi strutturali quali travi, pilastri, campate, capriate, puntoni in vetro dotati di un elevato grado di sicurezza, di peso limitato e con costi ridotti.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative in cui:

la FIG. 1 rappresenta una vista prospettica di un primo esempio realizzativo di un elemento strutturale trasparente secondo la presente invenzione sollecitato a flessione;

la FIG. 2 rappresenta una vista dall’alto dell’esempio realizzativo di FIG. 1 ; la FIG. 3 rappresenta una sezione eseguita lungo un piano di traccia Z-Z ortogonale al piano di inflessione dell’esempio realizzativo di FIG. 1;

le FIGG. 4 e 5 rappresentano il dettaglio di alcune forme realizzative dell’elemento nastriforme;

la FIG. 6 rappresenta una vista prospettica di un secondo esempio realizzativo di un elemento strutturale trasparente secondo la presente invenzione sollecitato a flessione;

la FIG. 7 rappresenta una vista dall’alto dell’esempio realizzativo di FIG. 6; la FIG. 8 rappresenta una sezione eseguita lungo un piano di traccia V-V ortogonale al piano di inflessione dell’esempio realizzativo di FIG. 6;

la FIG. 9 rappresenta una vista prospettica di un terzo esempio realizzativo di un elemento strutturale trasparente secondo la presente invenzione sollecitato a flessione;

la FIG.10 rappresenta una vista dall’alto dell’esempio realizzativo di FIG. 9; la FIG. 11 rappresenta una vista prospettica di un quarto esempio realizzativo di un elemento strutturale trasparente secondo la presente invenzione sollecitato a presso-flessione;

la FIG. 12 rappresenta una vista frontale dell’esempio realizzativo di FIG.

11;

la FIG. 13 rappresenta una sezione eseguita lungo un piano di traccia U-U dell’esempio realizzativo di FIG. 11 ;

la FIG. 14 rappresenta lo schema di un elemento strutturale orizzontale o verticale, sollecitato a flessione da un carico uniformemente distribuito;

la FIG. 15 rappresenta lo schema di un elemento strutturale orizzontale o verticale secondo la presente invenzione sollecitato a flessione da un carico uniformemente distribuito.

Descrizione detagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti Nelle allegate figure 1 e 2 è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 1 un elemento strutturale trasparente secondo il presente trovato sollecitato a flessione (trave) essenzialmente costituito da una porzione lastriforme 2 e una porzione nastriforme 3 solidalmente unita ad almeno un bordo 4 della porzione 2.

La porzione lastriforme 2 è composta da uno o più elementi lastriformi trasparenti 5, 5’, 5”, 5’”, di vetro od altro materiale trasparente quale il policarbonato, disposti adiacenti e paralleli tra loro tra i quali sono interposti strati 6, 6’,6” di adesivo trasparente.

La sollecitazione di flessione è indotta da un carico P agente parallelamente al piano maggiore degli elementi lastriformi ed ortogonalmente alla loro dimensione maggiore ed è contrastata dagli appoggi semplici A ed A’.

Lungo tutto il bordo 4 della porzione 2 sottoposto a trazione viene fatto aderire a mezzo di uno strato 7 di adesivo l’elemento nastriforme 3 essenzialmente costituito da uno o più nastri 8 sovrapposti con interposti strati 9 di adesivo.

Lo spessore degli strati di adesivo è preferibilmente compreso tra 0,1 e 1 mm.

Opportunamente l’adesivo trasparente è a base di polivinilbutirrale.

Vantaggiosamente, quando è richiesta una resistenza al calore e/o al fuoco, l’adesivo trasparente intumescente ha uno spessore preferìbilmente compreso tra 0,1 e 3 mm.

I nastri 8 possono essere costruiti in materiale omogeneo metallico come alluminio, acciaio o titanio, o non metallico come fibra di carbonio o kevlar. oppure in materiale composito.

Vantaggiosamente il materiale composito è una matrice polimerica fibrorinforzata con fibre lunghe o corte.

Opportunamente le fibre possono essere di natura inorganica come fibre di boro od acciaio, od organica come fibre di carbonio, kevlar o loro combinazioni.

Preferibilmente tali fibre sono organizzate in tessuti, stuoie, mat.

L’elemento nastriforme 3 può essere costituito da uno strato oppure da più strati di materiale diverso. Opportunamente saranno presenti strati tenaci posti in aderenza al bordo 4 dell’elemento 2 e strati rìgidi posti esternamente.

L’esempio realizzativo dell’elemento nastriforme rappresentato in FIG. 3 è costituito da uno strato 8 in materiale tenace e da uno strato 8’ in materiale rigido tra loro solidali mediante lo strato adesivo 9. Nella FIG. 4 è riportato un esempio realizzativo in cui l’elemento nastriforme 3 è costituito da un solo nastro 10 in materiale tenace o rigido. Secondo l’esempio realizzativo rappresentato nella FIG. 5 l’elemento nastriforme 3 è costituito da una strato 11 in materiale tenace, da uno strato 12 in materiale rigido metallico e da uno strato 13 in materiale rigido costituito da matrice polimerica fibrorìnforzata tra loro solidali medianti gli strati 9 e 9’ di adesivo.

Gli strati rigidi sono costituiti da materiale avente un modulo elastico maggiore di quello del vetro, pari a 70GPa.

Gli strati tenaci sono costituiti da materiale avente Klc maggiore di 0,75 MPaVm.

In tutti i casi l’elemento nastriforme 3 è vincolato solidalmente alla trave e non al piano di imposta della stessa. I vincoli della trave sono appoggi semplici e perciò non in grado di contrastare sforzi aventi direzione diversa dalla ortogonale.

Nella FIG. 14 è rappresentata in modo schematico una trave semplicemente appoggiata caricata con un carico uniformemente distribuito Q avente sezione schematizzata in 14b. Nella FIG. 14c è indicato il diagramma del momento flettente ed in 14d il diagramma degli sforzi. Essendo il materiale isotropo, si ha una uguale distribuzione degli sforzi di compressione e di trazione separati dall’asse neutro di traccia X-X.

Nella FIG. 15 è rappresentata in modo schematico una trave semplicemente appoggiata caricata con un carico uniformemente distribuito Q’ avente sezione secondo il trovato della presente invenzione schematizzata in 15b. Nella FIG.

15c è indicato il diagramma del momento flettente e nella FIG. 15d è rappresentato il diagramma degli sforzi in cui si nota come gran parte dello sforzo di trazione è assorbito dall’elemento nastriforme e l’asse neutro di traccia Y-Y è decisamente spostato verso il bordo sollecitato a trazione.

Nelle allegate figure dalla 6 alla 8 è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 14 una seconda realizzazione di un elemento strutturale trasparente secondo il presente trovato sollecitato a flessione (trave) essenzialmente costituito da una porzione lastriforme 15 e una porzione nastriforme 3 solidamente unita ad almeno un bordo 4 della porzione 15.

La porzione lastriforme 15 è costituita da una pluralità di elementi lastriformi 16, 16’, 16”, 16’”, 16””... aventi ciascuno una lunghezza inferiore alla luce L della trave, disposti adiacenti e parallelamente tra loro ma sfalsati l’uno rispetto all’altro in maniera continua nel senso della lunghezza della trave. La porzione nastriforme 3 è solidamente unita al bordo 4 della porzione 15, sollecitata a trazione, mediante lo strato 7 di adesivo. La sollecitazione è indotta da un carico P’ agente parallelamente al piano maggiore degli elementi lastriformi ed ortogonalmente alla loro dimensione maggiore ed è contrastata dagli appoggi semplici A ed A’.

In questo modo è possibile costruire travi anche molto lunghe utilizzando elementi lastriformi 16 molto più corti della luce L della trave, assemblati in modo sfalsato.

Nelle allegate figure 9 e 10 è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 17 una terza realizzazione di un elemento strutturale trasparente secondo il presente trovato sollecitato a flessione avente forma arcuata essenzialmente costituito da una porzione lastriforme 18 e una porzione nastriforme 3 solidamente unita al bordo 4 sollecitato a trazione della porzione 18.

La porzione lastriforme 18 è costituita da una pluralità di elementi lastriformi 19, 19’, 19”, 19”’, 19"”... aventi il bordo inferiore arcuato, ciascuno una lunghezza inferiore alla luce LL dell’arco, disposti adiacenti e parallelamente tra loro ma sfalsati l’uno rispetto all’altro in maniera continua nel senso della ascissa curvilinea dell’arco La porzione nastriforme 3 è solidamente unita al bordo 4 sollecitato a trazione della porzione 18 mediante lo strato 7 di adesivo. La sollecitazione è indotta da un carico P” agente parallelamente al piano maggiore degli elementi lastriformi ed ortogonalmente alla loro dimensione maggiore è contrastata dagli appoggi semplici A ed A’.

Nelle allegate figure 11 e 12 è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 20 una quarta realizzazione di un elemento strutturale trasparente secondo il presente trovato sollecitato a presso-flessione (pilastro) essenzialmente costituito da una porzione lastriforme 21 e da due porzioni nastriformi 22 e 22’ solidamente unite ai bordi 23 e 24 della porzione 21 paralleli alla direzione del carico.

La porzione lastriforme 21 è composta da uno o più elementi lastriformi trasparenti di vetro od altro materiale trasparente quale il policarbonato, disposti adiacenti e paralleli tra loro tra i quali sono interposti strati di adesivo trasparente.

La sollecitazione di presso-flessione è indotta da un carico P”’ agente parallelamente al piano maggiore degli elementi lastriformi e parallelamente alla loro dimensione maggiore.

Come insegnato dalla Tecnica delle Costruzioni, senza gli elementi nastriformi 22 e 22’ il momento di inerzia dell’area dell’elemento strutturale nel piano di flessione è dato dalla somma dei contributi dei singoli elementi che lo costituiscono, calcolati ciascuno come bh<3>/12. Con gli elementi nastriformi il momento di inerzia dell’area dell’elemento strutturale nel piano di flessione è dato, senza tener conto del contributo irrigidente degli elementi nastriformi 22 e 22’, da bD<3>/12 con D somma degli spessori b delle singole lastre con evidente maggiore rigidezza flessionale definita come prodotto del valore del momento di inerzia ed il valore del modulo elastico.

Esempio 1

Elemento strutturale trasparente sollecitato a flessione costituito da lastre di vetro tra loro parallele, lunghe 4300 mm, larghe 600 mm, spesse 15 mm. Tra ogni coppia di lastre adiacenti è interposto uno strato spesso 0.76 mm di polivinilbutirrale. La sollecitazione è indotta da un carico agente parallelamente al piano maggiore degli elementi lastriformi. Lungo tutto il bordo sottoposto a trazione viene fatto aderire a mezzo di uno strato di adesivo epossidico tipo araldite (Ciba) uno strato di alluminio spesso 10 mm, largo 62 mm, lungo 4300 mm.

Esempio 2

Elemento strutturale trasparente sollecitato a flessione costituito da lastre di vetro tra loro parallele, lunghe 4300 mm, larghe 600 mm, spesse 15 mm. Tra ogni coppia di lastre adiacenti è interposto uno strato spesso 0.76 mm di polivinilbutirrale. La sollecitazione è indotta da un carico agente parallelamente al piano maggiore degli elementi lastriformi. Lungo tutto il bordo sottoposto a trazione viene fatto aderire a mezzo di uno strato di adesivo epossidico tipo araldite (Ciba) un elemento nastriforme costituito da uno strato in alluminio spesso 5 mm, largo 62 mm e lungo 4300 mm in alluminio ed uno strato di 5 mm di spessore, 62 mm di larghezza e 4300 mm di lunghezza in resina fibrorìnforzata con fibre lunghe ed unidirezionali di carbonio con modulo elastico superiore a 300 GPa. La frazione volumetrica delle fibre è pari al 50 per cento.

Esempio 3

Elemento strutturale trasparente composito sollecitato a flessione costituito da quattro ordini di lastre di vetro tra loro paralleli, lunghi 4400 mm, larghi 600 mm. Il primo ordine di lastre è costituito, lungo l'ascissa della trave, da una prima lastra lunga 1100 mm, larga 600 mm, spessa 15 mm, da una seconda lastra lunga 2200 mm, larga 600 mm, spessa 15 mm, da una terza lastra lunga 1100 mm, larga 600 mm, spessa 15 mm; il secondo ordine di lastre è costituito, lungo l’ascissa della trave, da una prima e da una seconda lastra lunghe 2200 mm, il terzo ordine di lastre è costituito, lungo l’ascissa della trave, come il primo ordine di lastre ed il quarto è costituito come il secondo ordine di lastre. Tra ogni ordine di lastre adiacente è interposto uno strato spesso 0.76 mm di polivinilbutirrale. Lungo tutto il bordo sottoposto a trazione viene fatto aderire a mezzo di uno strato di adesivo epossidico tipo araldite (Ciba) un elemento nastriforme costituito come nell’esempio 2.

Esempio 4

Elemento strutturale trasparente composito avente forma arcuata con una luce pari a 3000 mm sollecitato a flessione costituito da quattro ordini di lastre di vetro tra loro paralleli costituiti da una pluralità di elementi lastriformi aventi il bordo inferiore arcuato, ciascuno una lunghezza inferiore alla luce dell’arco, disposti adiacenti e parallelamente tra loro ma sfalsati l’uno rispetto all’altro in maniera continua nel senso della ascissa curvilinea deH’arco. Il primo ordine dì lastre è costituito, lungo l’ascissa curvilinea dell’arco, da una prima lastra lunga 700 mm, larga 600 mm, spessa 15 mm, da una seconda lastra lunga 1600 mm, larga 600 mm, spessa 15 mm, da una terza lastra lunga 700mm, larga 600 mm, spessa 15 mm; il secondo ordine di lastre è costituito, lungo l’ascissa curvilinea dell’arco, da una prima e da una seconda lastra lunghe 1500 mm, il terzo ordine di lastre è costituito, lungo l’ascissa curvilinea dell’arco, come il primo ordine di lastre ed il quarto è costituito come il secondo ordine di lastre. Tra ogni ordine di lastre adiacente è interposto uno strato spesso 0.76 mm di polivinilbutirrale. Lungo tutto il bordo sottoposto a trazione viene fatto aderire a mezzo di uno strato di adesivo epossidico tipo araldite (Ciba) un elemento nastriforme costituito come nell’esempio 2.

L’apposizione dell’elemento nastriforme secondo il presente trovato consente di proteggere il bordo di taglio o non molato dell’elemento lastriforme in vetro dalla azione della umidità e perciò di inibire o quantomeno ostacolare l’accrescimento delle cricche presenti indotte dalla operazione di taglio e/o molatura.

La trasparenza dell’elemento strutturale non viene sostanzialmente modificata in quanto il bordo su cui l’elemento nastriforme è posto in modo solidale è ordinariamente molato è perciò di per se poco trasparente.

Inoltre l’apposizione dell’elemento nastriforme secondo il presente trovato consente di posizionare gli elementi strutturali sollecitati a trazione su appoggi semplici. La realizzazione degli appoggi al piano di imposta è notevolmente semplificata non essendo necessario realizzare vincoli tipo incastro in grado di contrastare sia gli sforzi di trazione sia i momenti flettenti.

II trovato secondo la presente invenzione consente di incrementare la rigidezza flessionale dell’elemento strutturale nel suo complesso. In particolare nel caso di elementi sottoposti a presso flessione permette di incrementare il carico critico sulla struttura stessa

Vantaggiosamente, in caso di necessità di elementi strutturali resistenti al calore o al fuoco, lo strato adesivo tra gli elementi nastriformi può essere costituito da materiale avente caratteristiche intumescenti.

La presenza di una strato tenace nell’elemento nastriforme tenacizza l’elemento strutturale e rende superflua, a parità di sicurezza, la presenza di una lastra in materiale tenace quale il policarbonato nella porzione lastriforme con conseguente semplificazione costruttiva e diminuzione dei costi.

L’aggiunta di una strato tenace e/o rigido solidale al bordo sollecitato a trazione della struttura, assorbendo gran parte della sollecitazioni di trazione che sono responsabili della crescita subcritica delle microcricche permette una progettazione più precisa dell’elemento strutturale e perciò, a parità di sicurezza, permette l’uso di un coefficiente di sicurezza decisamente inferiore.

Inoltre la migliore progettazione ed il coefficiente di sicurezza inferiore, permettendo il miglior sfruttamento del materiale, consentono la realizzazione di strutture più agili e leggere e meno costose.

Un ulteriore vantaggio consiste nel poter utilizzare il trovato secondo la presente invenzione anche su strutture già esistenti.

Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissati. ovviamente esso potrà assumere, nella sua realizzazione pratica, anche forme e configurazioni diverse da quelle sopra illustrate senza che per questo si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, forme impiegate potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata comprendente almeno un elemento lastriforme in materiale trasparente caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un elemento nastriforme aderente solidalmente ad almeno un bordo di detto elemento lastriforme in modo da incrementarne la rigidezza flessionale e/o la tenacità.
2. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto detto elemento lastriforme è un multistrato.
3. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto elemento nastriforme , aderisce solidalmente al bordo del multistrato sollecitato a trazione.
4. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto elemento nastriforme comprende uno o più strati tra loro solidali.
5. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto multistrato comprende elementi lastriformi trasparenti con interposto una strato di adesivo trasparente.
6. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento multistrato è costituito da lastre monolitiche parallele tra loro.
7. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento multistrato è costituito da elementi lastriformi tra loro incollati in modo sfalsato con adesivo trasparente.
8. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto materiale trasparente è vetro e/o polimero trasparente.
9. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che detto polimero trasparente è policarbonato, poliuretano, polivinilclururo o loro miscele o loro copolimeri.
10. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto detto adesivo trasparente è polivinilbutirrale, poliuretano o loro combinazioni o copolimeri.
11. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto detto adesivo trasparente è un materiale intumescente.
12. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento nastriforme comprende un materiale avente Klc maggiore di 0,75 MPaVm.
13. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento nastriforme comprende un materiale avente modulo elastico maggiore di 70000 MPa.
14. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento nastriforme comprende almeno un materiale avente modulo elastico maggiore di 70000 MPa ed almeno un materiale avente Klc maggiore di 0,75 MPaVm.
15. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto elemento avente modulo elastico maggiore di 70000 MPa è acciaio, titanio, composito a matrice polimerica fibro rinforzata o loro combinazioni o leghe.
16. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto materiale avente Klc maggiore di 0,75 MPaVm è alluminio o polimero.
17. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette fibre possono essere lunghe o corte o miscele delle stesse.
18. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette fibre possono essere organizzate in tessuti, stuoie, mat o loro combinazioni.
19. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette fibre sono di materiale organico od inorganico o loro combinazioni.
20. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette fibre di materiale organico sono fibre di carbonio, di kevlar, o loro combinazioni
21. Elemento strutturale trasparente a sicurezza incrementata secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette fibre di materiale inorganico sono fibre di boro, di acciaio o loro combinazioni.