Analisi comparativa delle procedure di calcolo per il dimensionamento statico di vetrocamere. Definizione di un metodo analitico per la valutazione del load sharing di composizioni vetrate isolanti

The peculiarities of glass, such as its transparency and excellent mechanical properties, make it attractive from both an aesthetic and a performance point of view. However, at the same time, glass has a number of critical aspects as a material: the extremely fragile behaviour due to the unstable propagation of micro-cracks, the combined effect of long-term loads and environmental actions resulting in sub-critical propagation of defects and the inability to redistribute stresses due to its lack of ductility. With the increasing use of glass and the increasingly high performance required of glass systems, the need has arisen to specialise calculation models and design techniques to predict the behaviour of these systems with high reliability. The following discussion has as its initial objective the study, analysis and validation of the analytical calculation procedures proposed by the standards present in the European panorama, and, in particular, in Italy, for the determination of the load-bearing capacity of flat glass panes with a curtain wall function. For the parametric analysis, other non-prescriptive and more refined tools were used, which make use of a FEM calculation method, such as SJ Mepla, or FEM-like or glassAdvisor App developed by glassAdvisor, of the Pellini Group. The second part of the thesis aims to define a model, a simple and effective analytical calculation tool, which provides realistic and consistent results compared to the values obtained with the FEM software. The calculation model developed is based on BAM (Betti's analytical method), a recently developed method by L. Galuppi and G. Royer Carfagni, whose strength lies in the possibility of evaluating the pressure variation of the gas in the cavity without resorting to iterative methods of complex resolution; and on the double Navier series for two-dimensional elements. The main advantage of this approach over other methods is that it requires only the deformation of a linear-elastic plate, with the same shape as the glass plates, to be evaluated under uniform pressure and simply constrained edges. Once this deformation is known, it is possible to evaluate the change in gas pressure for any type of load (linear or point loads) applied to each panel.

Le peculiarità del vetro, come la trasparenza e le ottime proprietà meccaniche lo rendono interessante sia dal punto di vista estetico che prestazionale, ma, allo stesso tempo, il vetro presenta non poche criticità come materiale: il comportamento estremamente fragile dovuto alla propagazione instabile di micro-cricche, l’effetto combinato di carichi di lunga durata ed azioni ambientali che determina una propagazione sub-critica dei difetti e l’incapacità di ridistribuire gli sforzi agenti dovuta all’assenza di duttilità. A partire dal crescente utilizzo del vetro e dalle sempre più elevate performance richieste ai sistemi vetrati, è nata l’esigenza di specializzare anche i modelli di calcolo e le tecniche di progettazione al fine di prevedere i comportamenti di detti sistemi con un’elevata affidabilità. La seguente trattazione si pone come obiettivo iniziale lo studio, l’analisi e la validazione delle procedure di calcolo analitiche proposte dagli standard presenti nel panorama europeo ed in particolare italiano, per la determinazione della capacità portante di lastre di vetro piano aventi funzione di tamponamento. Per l’analisi parametrica sono stati utilizzati altri strumenti, non prescrittivi e più raffinati, che si avvalgono di un metodo di calcolo FEM, come SJ Mepla, o simil-FEM ovvero glassAdvisor App sviluppata da glassAdvisor, del gruppo Pellini. La seconda parte della tesi ha invece come obiettivo la definizione di un modello, uno strumento di calcolo analitico, semplice ed efficace, che fornisca dei risultati realistici e consistenti rispetto ai valori ottenuti con il software FEM. Il modello di calcolo sviluppato è basato sul BAM (Metodo analitico di Betti), metodo di sviluppato recentemente da L. Galuppi e G. Royer Carfagni, il cui punto di forza consiste nella possibilità di valutare la variazione di pressione del gas in intercapedine senza ricorrere a metodi iterativi di complessa risoluzione, e sulle doppie serie di Navier per elementi bidimensionali. Il vantaggio principale di questo approccio rispetto ad altri metodi è che richiede di valutare solo la deformazione di una piastra lineare-elastica, con la stessa forma delle lastre di vetro, sotto pressione uniforme e bordi semplicemente vincolati. Una volta nota tale deformazione, è possibile valutare la variazione della pressione del gas per qualsiasi tipo di carico (carichi lineari o puntuali) applicato ad ogni pannello.