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Ecco il materiale per strutture che non ti aspetti: il vetro

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Certo siamo sempre stati abituati a concepire il vetro come una soluzione soprattutto estetica che, nelle sapienti mani degli architetti, poteva creare trasparenze, giochi cromatici e finiture di per sé raffinate e talvolta magnifiche, ma un po’ fini a sé stesse, giudicate da un punto di vista invece puramente ingegneristico. Possiamo dire invece che negli ultimi due decenni la ricerca in questo settore ha permesso progressivamente di conciliare le esigenze, talvolta contrapposte, delle due anime progettuali che popolano qualsiasi cantiere edilizio di media o grande dimensione. È infatti grazie alla collaborazione tra Università e Aziende del segmento che il vetro, grazie in particolare alla evoluzione delle tecniche produttive, si è decisamente affermato anche come elemento strutturale, per cui oggi gli esempi in cui lo vediamo utilizzato per travi, pile, pareti portanti, solette o pavimenti sono davvero molto numerosi, e non si può non citare in quest’ultimo caso il già celeberrimo Skywalk, il ponte semicircolare trasparente che apre una vista meravigliosa sugli oltre 1200 metri sottostanti del Grand Canyon e del fiume Colorado, negli Stati Uniti. In poche parole il vetro strutturale può oggi essere proposto come un’alternativa assolutamente credibile a materiali classici come il calcestruzzo, l’acciaio o il legno oppure costituire un buon connubio con questi tre materiali, strutturali per storia ed eccellenza, con i quali può essere interallacciato mettendo, come detto, d’accordo chi tende a privilegiare il senso estetico e chi invece mette al primo posto la compattezza delle realizzazioni.

Prima di dedicarci nei prossimi giorni ai maggiori attori italiani in questo ambito e alle loro realizzazioni, pare doveroso classificare il vetro, in base alle tecniche produttive ed ai materiali usati, secondo quanto proposto l’anno scorso dal Consiglio Nazionale delle Ricerche. Il vetro, che tecnicamente si definisce silicato sodo-calcico piano, può essere realizzato in svariate versioni: float, ottenuto in colata continua e flottazione su bagno di metallo; tirato, quando invece viene applicata una tecnica di tiraggio continuo; stampato, quando dopo colata continua, laminatura viene eseguita la decorazione a caldo di una o entrambe le facce; armato, realizzato con la stessa tecnica del precedente, ma con una rete in acciaio incorporata durante la produzione; profilato, colato in continua, laminato, opzionalmente armato e infine profilato a U; decorato, ottenuto dalla versione float con successivi trattamenti superficiali per ragioni puramente estetiche; con coating, sempre da vetro float in partenza, sul quale vengono applicati strati solidi di materiali inorganici; ricotto, da vetro float sottoposto a ricottura e quindi raffreddato in modo lento e controllato, processo che riduce in modo decisivo il rischio di rotture durante eventuali fasi successive di lavorazione; presollecitato, se sottoposto a trattamento termico o chimico che inibisce la propagazione di fessure superficiali, migliorando resistenza meccanica o termica, con la controindicazione che non può più essere tagliato, forato o lavorato; indurito termicamente, quando viene sottoposto ad un ciclo di riscaldamento/raffreddamento per indurre sforzi contrapposti di compressione/trazione per ottenere risultati similari al ricotto, ovvero di particolare resistenza a shock termici e meccanici; temprato termicamente, se sottoposto ad un ciclo simile al precedente ma con una sollecitazione indotta di compressione superficiale superiore a quello indurito termicamente; indurito chimicamente, quando la maggiore resistenza alle sollecitazioni termiche e chimiche (come nei casi precedenti) viene ottenuta mediante scambio ionico (tra sodio e potassio) in un bagno chimico; borosilicato, quando la percentuale di ossidi di boro viene artificialmente aumentata tra il 7% e il 15%, portando maggiore resistenza chimica, agli acidi, e termica; vetro-ceramica, dove è presente anche una fase cristallina oltre che vetrosa.

Abbiamo volutamente lasciato per ultime le categorie di vetro che vengono definite strutturali, in base alle normative UNI EN di riferimento. E allora elementi strutturali sono: innanzitutto il vetro monolitico, ovvero un’unica lastra di vario spessore; quindi il vetro stratificato (norma UNI EN12543), ottenuto da una lastra di vetro accoppiata con una o più lastre di vetro e/o materiale plastico, separate e fatte aderire mediante intercalari; il vetro stratificato simmetrico o asimmetrico a seconda che l’accoppiamento di lastre e intercalari presenti simmetria o meno rispetto al piano medio; e infine il vetro stratificato di sicurezza che presenta grazie al particolare tipo di intercalare utilizzato parametri di resistenza residua alla rottura particolarmente elevati. Fra i vetri cosiddetti strutturali, ricorre con una certa frequenza il termine “intercalare”. Si tratta di un elemento molto importante in fase di fabbricazione, poiché rappresenta lo strato di materiale con funzioni adesive e di separazione che viene frapposto fra le lastre di vetro o i fogli di materie plastiche come il policarbonato o le fibre acriliche (polivinilbutirrale o semplicemente PVB) e che ha la funzione non soltanto di rendere molto più stabile la stratificazione, ma anche quella di accrescere il comportamento del vetro così ottenuto a fronte di parametri quali la resistenza meccanica, chimica, gli shock termici o il fuoco stesso ed anche migliorarne il comportamento nel campo dell’isolamento termico ed acustico. In ogni caso la stratificazioni fra vetri (e materie plastiche) ed intercalari può avvenire per laminazione ad alta temperatura e pressione in autoclave, con i valori che dipenderanno dalla composizione chimica dell’intercalare stesso, oppure per colata continua, nel caso in cui l’intercalare venga versato in forma liquida fra le lastre e poi indurito chimicamente, all’interno di un forno a bacino.

A questo punto resta solo da vedere quali siano gli elementi definibili in vetro strutturale. Innanzitutto la trave di vetro, classificata come tale, come peraltro le travi di qualsiasi altro materiale dall’acciaio al legno lamellare, quando una dimensione, ovvero la lunghezza, predomina sull’altra, cioè rispetto alla dimensione della sezione trasversale. Quindi la piastra o pannello di vetro, nella quale lunghezza e altezza sono prevalenti rispetto alla terza dimensione, lo spessore, e che deve presentare una forma mediamente piana. Un esempio tipico di utilizzo di questa tipologia di lastra sono le facciate, nelle quali sono quasi sempre utilizzate in collaborazione strutturale, se così si può dire, con l’acciaio oppure per le pavimentazioni di strutture particolari come il già citato Skywalk o quella che sta per essere completata nel restauro del primo piano della Tour Eiffel a Parigi. Poi il guscio di vetro, che è sempre un elemento in cui due dimensioni sono prevalenti sulla terza, ma la cui forma non è riconducibile a quella piana e del quale si vedono esempi preponderanti di utilizzo nelle coperture. Quarto elemento strutturale in vetro è la pinna o costa di vetro, la cui applicazione è come piano ortogonale di supporto a vetrate, avendo lo scopo essenziale di irrigidirne la struttura rispetto ad eventuali sollecitazioni esterne. Si chiude con i sistemi di connessione o giunti, che come si evince dalla definizione stessa hanno lo scopo essenziale di interconnettere fra loro due o più elementi in vetro o gli stessi con una retro-struttura portante. E’ chiaro a questo punto che i parametri imprescindibili che permettono l’utilizzo del vetro come elemento strutturale debbano essere i medesimi degli altri materiali ad utilizzo strutturale, e quindi in primo luogo la elevata resistenza meccanica agli sforzi di tensione, compressione e flessione e che tali parametri vengano accresciuti grazie alle moderne tecniche produttive, trovando una ottimizzazione essenziale proprio nelle lastre di vetro stratificato arricchite con intercalare in PVB o policarbonato, che garantiscono non soltanto la necessaria resistenza meccanica, ma anche una elevata trasparenza o traslucenza, argomento imprescindibile che mantiene questo materiale nel cuore progettuale dell’architettura moderna.

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