Sul comportamento nel piano di pannelli di vetro stratificato contornati da telai in acciaio. Applicazione alla conservazione di beni architettonici.

Questo lavoro discute il comportamento nel piano di pannelli di vetro stratificato contornati da sottili telai in acciaio, con l’obiettivo di applicarli nel miglioramento sismico di edifici appartenenti al patrimonio culturale. Il vetro stratificato, composto da strati di vetro e interstrati polimerici, viene utilizzato per scopi strutturali in virtù della sua risposta in fase post-rottura: i frammenti rimangono attaccati al polimero, garantendo una certa coesione all’assemblaggio ed evitando danni dovuti al collasso catastrofico. Grazie al meccanismo di tension stiffening dell’intercalare dovuto al contatto con i frammenti di vetro, gli elementi danneggiati hanno una capacità portante residua, fortemente dipendente dalla quantità di delaminazione. Inoltre, studi sperimentali hanno dimostrato che l’elemento rotto può dissipare energia se sollecitato da carichi ciclici, mediante il contatto coesivo polimero-vetro. Ciò suggerisce l’uso di pannelli di vetro stratificato per aumentare la capacità portante e la duttilità di edifici esistenti sollecitati da azioni orizzontali, come quelle causate da eventi sismici. Per mitigare la fragilità intrinseca del vetro, il pannello può essere contornato da un sottile telaio in acciaio. Questo diaframma strutturale ibrido vetro-acciaio è ideale per interventi atti a conservare edifici storici, andando nella direzione dei moderni principi di conservazione e restauro: minimo impatto visivo, riconoscibilità e reversibilità. La soluzione proposta è progettata per rimanere integra in caso di terremoti moderati, mentre può collassare (duttilmente) e dissipare energia sotto carico ciclico nel caso di azioni più gravi. Quando il vetro è intatto, la rigidezza è governata da questo, mentre nella fase post-rottura lo schema resistente al carico è costituto dal telaio in acciaio di contorno e dal puntone diagonale compresso che si realizza nel pannello, con uno schema statico simile a quello di un pannello di tamponamento in muratura. Il comportamento nella fase di pre-rottura del vetro è ampiamente studiato. Viene, inoltre proposta, una semplice formulazione per la valutazione della rigidezza equivalente nella fase post-rottura, che dipende dal modulo elastico dell intercalare e dalla quantità di delaminazione. Il confronto con esperimenti numerici conferma la sua potenzialità nell’interpretare la risposta di porzioni rappresentative di vetro stratificato rotto, costituite da un gran numero di frammenti di vetro, al variare della forma del frammento e della quantità di delaminazione. Il modello proposto può essere un pratico strumento utile per valutare la risposta post-critica del vetro stratificato caricato nel piano, in particolare nel caso di taglianti sismici. I materiali e la geometria sono stati ottimizzati per raggiungere i requisiti ricercati, sia in fase pre- che post-rottura del vetro. Il contatto diretto tra metallo e vetro viene evitato interponendo un materiale deformabile e gli angoli della cella sono progettati per evitare concentrazioni di tensione. Sono state eseguite simulazioni numeriche lineari e non lineari per valutare la risposta strutturale della cella ibrida e le sue interazioni con strutture esistenti. Inoltre, vengono utilizzati approcci analitici e/o semplificativi per fornire utili strumenti di controllo nella progettazione di questi elementi.