Vetro strutturale: diffusione nell’architettura

Parallelamente al crescente utilizzo del vetro nelle costruzioni, il termine vetro strutturale è sempre più utilizzato anche tra i non operatori del settore in termini più generici di quanto si dovrebbe.

Riteniamo che il crescente uso (e abuso) del termine sia determinato dal fatto che, intorno a noi, il vetro “cresce” nel senso geometrico del termine; in pratica finestre, vetrate,rivestimenti, ecc. tendono a diventare sempre più grandi e, inoltre, molti componenti dell’ambiente che ci circonda e che solitamente delimitano i nostri spazi vitali li vediamo ora realizzati di vetro.

È sempre più comune avvicinarsi a vetrate imponenti, entrare in uffici le cui pareti sono totalmente vetrate (anche a discapito della privacy), salire su una scala i cui gradini sono di vetro, appoggiarsi a parapetti di vetro e magari anche montati su pavimenti anch’essi di vetro.

Il mondo dell’architettura, infatti, tende sempre più ad utilizzare il vetro come materiale da costruzione piuttosto che solo come componente indispensabile a garantire luminosità; questo approccio ci sta abituando ad un diverso rapporto con il vetro, spesso affascinante, ma talora inquietante per il modo in cui viene utilizzato.

Uso comune del termine e connotazione tecnica

Il termine vetro strutturale è quindi diventato di uso comune e, ogni qualvolta si pensa ad una grossa lastra di vetro, automaticamente tendiamo a definirla lastra strutturale, a volte erroneamente perchè “così il vetraio ci ha detto” o “così era scritto nel preventivo” o abbiamo letto in rete.

Il termine però ha una precisa connotazione tecnica, definisce cioè l’aspetto prestazionale del vetro che deve rispondere a predeterminati requisiti in relazione alla sua funzione.
Classificare genericamente un vetro come vetro strutturale può quindi generare una seria confusione in termini di aspettative prestazionali e non solo, dato che, quando si tratta realmente di vetro strutturale, la sua produzione non può prescindere da una attenta valutazione tecnica ampiamente regolamentata anche se (purtroppo) non in maniera esaustiva in Italia.

Per quanto sopra quindi, riteniamo opportuno fare chiarezza su come e quando definire un vetro strutturale e vedremo quanto sarà ostico districarsi tra gli aspetti prescrittivi talvolta disordinati e la difficoltà a poter sempre e con certezza definire quanto un vetro è da intendersi strutturale e quando no.

Cosa si intende per strutturale?

Definiamo innanzitutto il termine strutturale che compone la definizione vetro strutturale.

Da Wikipedia: Strutturale – Struttura Resistente – (o struttura portante o più semplicemente struttura) di un manufatto (sia questo di civile
abitazione, ponti e viadotti, edifici industriali, aerei, parti di macchine, etc.) è la parte espressamente destinata ad assorbire i carichi e le azioni esterne cui il manufatto è soggetto durante tutta la sua vita di esercizio.

Dunque, senza scomodare importanti testi della letteratura tecnica, un componente si intende strutturale se è preposto ad assorbire carichi per azioni interne o esterne per tutta la durata della vita del componente stesso.

Sarebbe opportuno estendere il significato di questo termine e lo faremo introducendo il concetto di sicurezza strutturale che divideremo in almeno due parti: la sicurezza statica , quella a cui prima si faceva riferimento, cioè la capacità di resistere nei confronti di azioni interne ed esterne e la sicurezza intrinseca del materiale, cioè quella della conservazione della sua integrità rispetto ad azioni aggressive non propriamente riconducibili a carichi.

Ad esempio, di una costruzione di ferro non si dovrà solo verificarne la capacità statica, ma anche dei fenomeni di corrosione, la sicurezza al fuoco, la fatica, la stabilità chimica, ecc; insomma è doveroso analizzare anche di tutti gli aspetti potenzialmente lesivi della capacità di conservazione delle caratteristiche prestazionali del materiale strutturale.

Per quanto sopra, il significato del termine strutturale può e deve essere inteso in un contesto funzionale più ampio di quello che solitamente siamo abituati a percepire.

Nel definire un vetro strutturale quindi, dovremmo tener conto di tutte le azioni che potrebbero limitare le capacità meccaniche del vetro e inficiarne la funzionalità e non solo quelle determinate da carichi esterni (come cita la definizione di premessa presa ad esempio).

Le azioni aggressive sul materiale in genere sono comunque contemplate nella voce uso e manutenzione, indicazioni che sono specificatamente mirate proprio al corretto uso e conservazione del componente strutturale.

Eurocodici e vetro strutturale

Gli Eurocodici sono delle norme europee finalizzate a prescrivere il modus operandi della progettazione strutturale. Rappresentano quindi un complesso di norme tecniche che consente al progettista di adottare criteri di calcolo progettuale comuni in tutta Europa.

Ogni Eurocodice affronta distintamente un preciso argomento e, senza entrare nello specifico, sono trattati i vari materiali strutturali comunemente utilizzati come acciaio, calcestruzzo, legno, ecc.

In Italia tutto il panorama tecnico è affrontato principalmente dall’UNI (Ente Nazionale di Unificazione) che è un associazione che tratta le norme tecniche di quasi tutti i settori industriali e dove è possibile trovare tutte le norme relative agli Eurocodici.

Ad oggi gli Eurocodici pubblicati in versione definitiva sono 10 (da zero a nove) ma nessun Eurocodice tratta il materiale vetro nel suo aspetto strutturale, cioè che specifichi le procedure di calcolo per tali applicazioni.

Norme tecniche di costruzione e vetro strutturale

Confermato che non è ancora stato proposto un Eurocodice per la progettazione del vetro strutturale, vediamo a quali norme è possibile far riferimento ad oggi in Italia per la progettazione del vetro strutturale o del vetro in genere.

La progettazione delle costruzioni oggi è disciplinata dalle NTC 2008 cioè le Norme Tecniche per le Costruzioni .

Le NTC 2008 sono cogenti ed ogni materiale ad uso strutturale deve essere costruito nel rispetto di tali norme perchè definite in un decreto ministeriale emanato dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti.

Le norme, che sono raccolte in un unico testo, definiscono non solo i principi costruttivi, ma anche l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni nonchè stabilità, durabilità, ecc.

Queste norme superano le precedenti in ogni senso e obbligano il progettista ad un approccio progettuale di verifica dell’azione sismica in tutto il territorio nazionale e di calcoli strutturali con il metodo semiprobabilistico agli Stati Limite (SL) basato sugli Eurocodici (vedi capitolo 2)e limitando di fatto l’utilizzo del vecchio sistema di calcolo alle Tensioni Ammissibili.

Le norme stabiliscono che le strutture devono essere verificate nella loro globalità, cioè non è possibile verificare solo una parte di un insieme più ampio data l’obbligatorietà alla verifica sismica.

Quindi tutti i materiali utilizzati a fini strutturali devono essere calcolati secondo le norme NTC 2008.

Le norme non comprendono tutti i materiali possibili e, nel caso che a noi interessa, il vetro strutturale non è disciplinato da alcun Eurocodice.

Le NTC 2008 però affrontano questo argomento e, il paragrafo 4.6 Costruzioni di altri materiali, cita testualmente: “I materiali non tradizionali o non trattati nelle presenti norme tecniche potranno essere utilizzati per la realizzazione di elementi strutturali od opere, previa autorizzazione del Servizio Tecnico Centrale su parere del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, autorizzazione che riguarderà l’utilizzo del materiale nelle specifiche tipologie strutturali proposte sulla base di procedure definite dal Servizio Tecnico Centrale. Si intende qui riferirsi a materiali quali calcestruzzi di classe di resistenza superiore a C70/85, calcestruzzi fibrorinforzati, acciai da costruzione non previsti in 4.2, leghe di alluminio, leghe di rame, travi tralicciate in acciaio conglobate nel getto di calcestruzzo collaborante, materiali polimerici fibrorinforzati, pannelli con poliuretano o polistirolo collaborante, materiali murari non tradizionali, vetro strutturale, materiali diversi dall’acciaio con funzione di armatura da c.a.”

Da questa specifica deriva l’importanza di stabilire quando un vetro è da definirsi strutturale e quando no.

Precisazioni sulle Norme Tecniche di Costruzione

Al fine di procedere nel nostro tentativo di fare chiarezza sull’impiego del vetro strutturale, è opportuna qualche precisazione sulle NTC 2008 che risulteranno utili successivamente.

Come abbiamo visto nel precedente capitolo, le NTC 2008 non escludono l’utilizzo di materiali strutturali diversi da quelli contemplati nelle stesse norme, tutt’altro, la norma apre all’impiego di materiali diversi e ne cita vari, tra cui il vetro strutturale; la norma precisa che detti materiali possono essere impiegati facendo riferimento anche ad altri codici internazionali con i dovuti limiti che vedremo.

Comunque, di seguito si riporta integralmente il paragrafo 12 delle NTC 2008 che riguarda appunto i riferimenti tecnici a cui poter accedere per una corretta progettazione:

Riferimenti tecnici

Per quanto non diversamente specificato nella presente norma, si intendono coerenti con i principi alla base della stessa, le indicazioni riportate nei seguenti documenti:

– Eurocodici strutturali pubblicati dal CEN, con le precisazioni riportate nelle Appendici Nazionali o, in mancanza di esse, nella forma internazionale EN; – Norme UNI EN armonizzate i cui riferimenti siano pubblicati su Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea; – Norme per prove, materiali e prodotti pubblicate da UNI.

Inoltre, in mancanza di specifiche indicazioni, a integrazione delle presenti norme e per quanto con esse non in contrasto, possono essere utilizzati i documenti di seguito indicati che costituiscono riferimenti di comprovata validità: – Istruzioni del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici; – Linee Guida del Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici; – Linee Guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale e successive modificazioni del Ministero per i Beni e le Attività Culturali, come licenziate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici e ss. mm. ii.; – Istruzioni e documenti tecnici del Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R.).

Possono essere utilizzati anche altri codici internazionali, purchè sia dimostrato che garantiscano livelli di sicurezza non inferiori a quelli delle presenti Norme tecniche

Dunque è possibile per il progettista, in mancanza di riferimenti precisi nelle NTC 2008, accedere a tutto il bagaglio di norme tecniche pubblicate da Enti, Associazioni o Istituzioni indicati nella stessa norma.

Bene, al fine di poter procedere nella nostra ricerca sul vetro strutturale è necessario quindi chiarire quali sono le normative a cui poter fare riferimento emesse sul materiale vetro e di ns. interesse dai soggetti citati nelle NTC 2008.

Ovviamente, non ci proponiamo di valutare tutte le norme emesse dagli stati membri dell’Unione Europea, ma solo di quelle principali italiane funzionali alla progettazione del vetro strutturale.

Principali Norme Tecniche funzionali alla
progettazione del Vetro Strutturale

Esistono tantissime norme relative al vetro relativi al materiale stesso e alle sue prestazioni, ma di seguito se ne elencano le principali o comunque quelle di maggior interesse ai fini della nostra trattazione.

• UNI EN 572-2:2004 Vetro float.
• UNI 6534-74:1994 Progettazione, materiali e posa in opera.
• UNI EN 572-1:2004 Definizioni e proprietà generali fisiche e meccaniche.
• UNI 7143-72:1972 Spessore dei vetri piani per vetrazioni in funzione delle loro dimensioni, dell’azione del vento e del carico neve.
• UNI 7697:2007 (revisione dell’edizione 2002) Criteri di sicurezza nelle applicazioni vetrarie.
• UNI EN 1288-1:2001 Determinazione della resistenza a flessione del vetro.
• UNI EN 1288-2:2001 e UNI EN 1288-3:2001 Determinazione della resistenza a flessione del vetro.
• UNI EN 1863-1:2002 e UNI EN 1863-2:2005 Vetro indurito termicamente.
• UNI EN 12150-1:2001 e UNI EN 12150-2:2005 Vetro di sicurezza temprato termicamente.
• UNI EN 12337-1:2001 e UNI EN 12337-1:2005 Vetro indurito chimicamente.
• UNI EN ISO 12543-1:2000 – 2:2000 – 3:2000 — UNI EN ISO 12543 (sostituisce UNI 7172) Vetro stratificato e vetro stratificato di sicurezza.
• UNI EN 12600:2004 Vetro per edilizia. Prova del pendolo. Metodo della prova di impatto e classificazione per vetro piano.
• Dlg n. 115 del 1995 (recepito dalla Direttiva Europea 1992/59/CE). Richiama la norma UNI 7697 Tratta la sicurezza generale dei prodotti vetrati.
• Dlg n. 172 del 2004 (recepito dalla direttiva europea 2001/95/CE). Richiama la norma UNI 7697 Tratta la sicurezza generale dei prodotti vetrati.
• prEN 13474-3 (CEN/TC129/WG8) Progetto di elementi in vetro strutturale.
• CNR-DT 210/2013 Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione ed il controllo di Costruzioni con elementi strutturali di vetro.