VETRI TEMPERATI CURVATI A FREDDO

Lastre piane temperate e successivamente deformate in regime elastico. 

La tempera di lastre piane sane (prive di difetti come inclusioni o bruciature di mola, ecc.) se realizzata correttamente in forni orizzontali di tempera non crea problemi e le lastre possono essere sollecitate con deformazioni anche intense compatibili con la distribuzione delle tensioni interne del pezzo accumulate in regime elastico durante la tempera e in equilibrio tra loro.

E'evidente che uno stato di sollecitazione neutro (sistema di forze di sola compressione a risultante nullo) lascia tutto immutato, ma se si realizzano deformazioni attraverso carichi e corrispondenti reazioni dei vincoli eventuali (telai o supporti) la distribuzione delle tensioni superficiali e interne viene modificata.

In conseguenza delle deformazioni subite lo stato di compressione può divenire insufficiente a proteggere le superfici esterne e dalla configurazione di  lastra piana di partenza temperata con simmetria delle tensioni, quindi con compressione della stessa entità sulla superficie delle facce esterne, trazione interna e assi neutri simmetrici rispetto all'asse geometrico si può produrre la modifica di tutta la distribuzione delle tensioni interne. Se si interviene flettendo progressivamente, con continuità di deformazione il manufatto, si può raggiungere addirittura l'annullamento della compressione superficiale e quindi produrre la rottura come accadeva nel caso della lastra non temperata quando veniva troppo sollecitata.

Il risultato che si può ottenere con le deformazioni post tempera è che spesso la resistenza migliorata del vetro temperato viene utilizzata per permettere una deformazione che approssima un profilo che sarebbe incompatibile con il vetro piano ricotto. Tutto ciò al fine di ottenere un risparmio nei costi evitando la tempera curva e quindi presenza di attrezzature e impianti dedicati alla produzione, mantenendo la possibilità dell'accoppiamento e dell'aggiustaggio grazie alla resistenza residua del vetro piano temperato curvato a freddo.

Con questo artificio si possono ottenere deboli curvature su particolari di dimensioni allungate e con spessori non eccessivi realizzando un risparmio nei costi di produzione, evitando di processare le lastre in impianti di curvatura a particolare. Si risolvono anche le  problematiche di stretto rispetto delle tolleranze che possono essere assorbite dall'aggiustaggio forzato per accoppiarsi al profilo delle guide sul telaio di accoglienza, che a questo punto deve essere sufficientemente robusto dovendo costituire una necessaria protezione aggiuntiva.

Con questo artificio cambia tutto perche siamo in totale regime elastico del sistema complessivo vetro più telaio che spesso divengono completamente solidali in tutto il profilo perimetrale con l'impiego di collanti, costituendo finalmente un solo macrocomponente.

Se si realizza la deformata richiesta siamo passati ad una condizione in cui la lastra certamente perde parte della compressione superficiale facendo affidamento sulla rigidezza del telaio che dovrebbe proteggerla da quelle piccole sollecitazioni aggiuntive che potrebbero portare alla rottura. E'una situazione a rischio in cui non è ben chiaro il ruolo della tempera  sbilanciata che andrebbe studiata in condizioni operative di una lastra piana a norma ma successivamente deformata meccanicamente e quindi tanto più rischiosa quanto più la deformazione  espone la faccia al limite della compressione portandola in prossimitá delle condizioni di trazione pericolose.

Anche un riscaldamento locale, in presenza di depositi di vernice disposti in maniera allineata con i bordi del telaio, potrebbe dare luogo a quel plus di stress che porterebbe a rotture. La stessa sollecitazione, in grado di danneggiare una lastra temperata e curvata a freddo, non produrrebbe invece alcun danno se la lastra impiegata fosse curvata e temperata a caldo inserendola successivamente nel telaio compatibile con lo stesso profilo.

E'evidente che l'argomento in esame ricadrebbe immediatamente nello studio della produzione, talvolta critica, delle lastre geometricamente  piane ma con tempera asimmetrica e di particolari lastre curve, per le quali la curvatura è ottenuta proprio con sbilanciamento del raffreddamento di tempera e/o del riscaldamento sotto-sopra (in forno a rulli). L'argomento è molto complesso e riguarderebbe uno studio comparato sul comportamento dei vari spessori nelle fasi di riscaldamento e raffreddamento (forno e tempera) e successivo impiego in opera, valutando le sollecitazioni di sistema sommate alle accidentali per garantire la integrità.

Quando si può prevedere con buoni margini di certezza il tipo di sollecitazione e la direzione delle forze a cui può essere sottoposto il vetro, è possibile studiare una curvatura ad aria (sbilancio termico dello stato tensionale) per modificare la distribuzione delle tensioni nel modo più favorevole.

I vetri piani, temperati e curvati successivamente a freddo, utilizzando telai e/o riscontri per mantenere la sagoma, devono essere progettati tenendo presenti le condizioni dei vincoli e le sollecitazioni provenienti da forze esterne considerando che la distribuzione della tensioni della lastra piana originale, generate dalla tempera, può essere fortemente modificata dalla nuova configurazione rendendo la lastra pericolosa a causa di rotture provocabili anche da deboli sollecitazioni attive nelle sezioni che risultano indebolite.

ROTTURA VETRO TEMPERATO RISCHIO RESIDUO

Danni da impatto con frammenti di vetro provenienti da lastre temperate a norma e/o curvate a freddo.

Il procedimento della tempera del vetro ha come obiettivo il miglioramento della resistenza meccanica delle lastre e parallelamente una riduzione della dimensione dei frammenti per ridurne la pericolosità nel caso di impatto con la persona. Tali prestazioni possono essere raggiunte con diversi livelli di qualità e solitamente sono soddisfatte quando una eventuale rottura del manufatto mostra una dimensione media dei frammenti (esiste normativa per tutti gli spessori ed impieghi), simile a quella del sale da cucina in grana grossa, infatti le tensioni accumulate sono migliorative della resistenza e contemporaneamente producono elementi di dimensione decrescente con l'aumento del livello della tempera raggiunto.
Questa frammentazione dovrebbe escludere totalmente il danno fisico grave che la rottura in grandi pezzi di una lastra non temperata potrebbe procurare al malcapitato, infatti l'obiettivo viene raggiunto quando i frammenti, che ora hanno i bordi meno acuminati, hanno massa ridotta e si muovono individualmente acquisendo scarsa energia nel caso di caduta a gravità. Occorre comprendere che la tipologia della rottura risente della collocazione dell'oggetto unitamente ai fatti accidentali che possono modificare il procedere della rottura in sicurezza, ossia se pur correttamente frammentato secondo la normativa, ma non completamente separato nelle traiettorie dei singoli pezzi dispersi, il vetro può mantenere una sua configurazione simil continua composta da elementi frammentati ma in realtà costituenti massa unica in movimento e creare comunque danno.

Importanti considerazioni sorgono quando alla rottura di un manufatto temperato a norma , montato correttamente si aggiungono conseguenze derivanti dalla posizione in quota che potrebbe influenzare la velocità di caduta. 

La tempera vuole evitare il danno grave, in alcuni casi con esito letale, dovuto ad elementi taglienti di grande massa, tuttavia può accadere che in casi molto particolari ci si possa fare male comunque, ma l'entità del danno fisico dovrebbe essere limitata quando all'atto dell'impatto si manifesta la separazione dei frammenti che dovessero essere rimasti adiacenti durante la caduta.

Resta irrisolto il caso della caduta di elementi montati verticalmente che mantengono una traiettoria in caduta senza separarsi, in questo caso l'oggetto frammentato rappresenta un unicum che può causare comunque danni quando acquista velocità. In questo caso la riduzione del rischio potrebbe essere ottenuta con film plastici in grado di ancorare il vetro alla struttura evitando gli esiti dinamici che comunque andrebbero valutati caso per caso.

                                              Fig.1) Grande lastra con tempera insufficiente 

L'esempio mostrato in fig.1) riporta la situazione di una grande lastra che vale la pena analizzare.

1. Se fossimo in presenza di una singola lastra ad ex.spess. 10mm temperata, sarebbe una condizione di altissimo rischio, infatti la caduta dei frammenti riuniti in elementi di dimensione pericolosa porterebbe certamente un danno alla persona.
2. Se fossimo in presenza di vetrata stratificata con pv. 1mm intercalare tra due lastre temperate da 8mm di cui una sola frammentata, la struttura manterrebbe la sua staticità in assenza di sollecitazioni aggiuntive. Le condizioni di sicurezza in previsione di un evento di sollecitazione intensa andrebbero declassate alla situazione di presenza di una sola lastra temperata; il pvb manterrebbe uniti i frammenti ma un eventuale collasso non si potrebbe escludere se i vincoli periferici fossero delle semplici guide o appoggi di centratura.
3.  Lastre stratificate 6mm con SentryGlass intermedio, nessun problema di collasso se i vincoli al telaio sono correttamente realizzati
4. La qualità del vincolo periferico (solo guida, incastro, incollaggio) deve aumentare con la dimensione della lastra e suo collocamento a rischio crescente.

Evidentemente la pericolosità esiste anche nel caso di box doccia, vetri per banchi frigo vetrate generiche, in assenza di stratifica e montate in posizione verticale, soprattutto se in quota, per le quali si raccomanda assolutamente l'esecuzione di tempera a norma di legge e inserimento plastico di stratifica con studio dei vincoli e degli appoggi.