SM2Mago_prestazioni_..

RAPPORTO SULLA RESISTENZA AL CARICO DEL SISTEMA
CONTROTELAIO
IN FUNZIONE DELLE AZIONI
SULLA CHIUSURA OSCURANTE
COMMITTENTE:
SERROMARCHE VIA UMBRIA 51 COLBUCCARO DI CORRIDONIA (MC)
CODICE DOCUMENTO
REV.
DATA
REDATTO ED APPROVATO DA
C.032.ENE.STR.13
01
23 gennaio 2014
Ing. Luca Papili
FIRMA
FIRM
FI
RMA
RM
A
[email protected] / [email protected]
Sede legale: Via Mascagni, 70 - 62015 Monte San Giusto MC / Sede operativa: Via Fermana Sud snc - 63014 Montegranaro FM / PI e CF
01768280438
PREMESSA
Su incarico della ditta Serromarche Via Umbria 51 Colbuccaro di Corridonia (MC), si è provveduto a
pianificare e svolgere una campagna prove su un telaio per il fissaggio delle chiusure oscuranti
basato sul sistema SM2 MAGO’ dal punto di vista della caratteristiche termoacustiche e di
resistenza la carico del vento.
Il test di resistenza al carico del vento e lo studio del sistema di fissaggio più idoneo è stato svolto in
collaborazione con Fischer Italia presso il laboratorio della sede di Padova in Corso stati Uniti report
riportato in allegato.
Sulla base delle questioni emerse nel ciclo di test si sviluppano le seguenti linee guida per il calcolo
della tipologia e del numero di fissaggi meccanici da utilizzare per una chiusura oscurante fissata
con cardini. L’ipotesi di vedere installata una persiana o scuri con telaio e ante è da ritenersi in
questo caso a vantaggio di sicurezza visto che dà la possibilità di distribuire il carico sulla cornice e
tutto il sistema risulta più stabile grazie all’interfaccia con il telaio perimetrale.
Carico massimo e di esercizio su una chiusura oscurante
La prestazione di resistenza al carico del vento di un sistema oscurante dichiarata dal produttore è
collegata alla sicurezza in uso del serramento stesso.
Il sistema di fissaggio della chiusura oscurante deve essere adeguato al carico di esercizio ed al
carico massimo dichiarati dal produttore, anche in relazione alla specifica destinazione d’uso del
prodotto stesso.
Per le chiusure oscuranti, a differenza dei serramenti, è oramai comune vedere dichiarata la classe
di carico massimo (classe6).
Classificazione della resistenza al carico di vento secondo UNI EN 13659
Classe di resistenza al vento
Pressione di prova (N/m2)
Carico di sicurezza (N/m2)
0
<50
<75
1
50
75
2
70
100
3
100
150
4
170
250
5
270
400
6
400
600
Tabella 1
La classe viene dichiarata dal produttore nella certificazione CE che accompagna il prodotto.
Qualora la caratteristica non fosse dichiarata si può ipotizzare in ogni caso la classe 6 anche perché
le azioni in gioco non sono poi così critiche come accade ad esempio per i serramenti.
Il legame tra caratteristica dichiarata e carico esercitato sulla chiusura è riportata in tabella 1.
In relazione al carico di prova sul serramento si distingue il carico applicato in carico di esercizio e
carico di sicurezza: il carico di esercizio è il carico normale sul sistema che richiede non si verifichino
danni o perdite di prestazione, il carico di sicurezza è quello per il quale non si hanno danni alle
strutture e si continua ad avere la funzionalità minima del prodotto. Nell’applicazione del carico di
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sicurezza è accettabile un livello minimo di danno o di deformazione ripristinabile con attività di
manutenzione ordinaria.
carico applicato ciclicamente
(carico di esercizio kg/m2)
carico di sicurezza
(deformazione accettabile
senza rotture o perdita di
funzionalità kg/m2)
5
7
10
17
28
41
Classe 1
Classe 2
Classe 3
Classe 4
Classe 5
Classe 6
8
11
15
25
41
61
Il carico corrispondente alla classe deve essere trasferito al muro evitando qualsiasi trasferimento
delle azioni al sistema a cappotto che circonda il profilo. Il carico di esercizio inoltre deve garantire
che non vi siano azioni tali da creare deformazioni in grado di rompere l’interfaccia tra telaio e
cappotto. In relazione ai bassi carichi di esercizio è opportuno per il calcolo prendere in
considerazione anche i carichi dovuti a posizioni sfavorevoli dell’anta o azioni derivanti da errate
manovre dell’operatore che possono generare azioni perpendicolari o verticali sul cardine.
Per la simulazione di calcolo si considera la condizione più sfavorevole ovvero finestra (2 cardini e 2
fissaggi per anta) dimensioni complessive h=1600 mm b=1900mm 2 ante.
Peso proprio*
n
Anta alluminio or pers
Permanente portato
kN/m
2
Carico Unitario
2
1
15,00 kg/m Tipo anta
2
Chiusura e minuteria
Accidentale
4,00 kg/m
2
trascurabile kg/m
vento
2
24,70 kg/m Peso considerato con fattore di sicurezza 1,3
Pfatt.
1 Persiana per finestra
L1
1600 mm
B1
950 mm
P1
Altezza anta
Larghezza anta
37,54 kg
* il peso proprio è stato assunto da calcoli forniti dalla committenza
Calcolo delle sollecitazioni sui perni delle persiane
Persiana per finestra
a1
1400 mm
Distanza tra i cardini
b1
700 mm
distanza tra il cardine superiore e il baricentro della persiana
d1
B1
L1
P1
N 1,1
N 1,2
T 1,1
T 1,2
475
950
1600
37,54
12,74
12,74
37,54
37,54
mm
mm
mm
kg
kg
kg
kg
kg
Larghezza anta / 2
Larghezza anta
Altezza anta
Peso persiana
Sforzo orizzontale assiale sui cardini
Sforzo assiale sui cardini
Sforzo di taglio sui cardini (verticale)
Sforzo di taglio sui cardini (verticale)
sistema 2 ante
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Peso proprio*
n
Anta alluminio or pers
Permanente portato
kN/m
2
Carico Unitario
2
1
15,00 kg/m Tipo anta
2
4,00 kg/m
Chiusura e minuteria
Accidentale
2
trascurabile kg/m
vento
2
24,70 kg/m Peso considerato con fattore di sicurezza 1,3
Pfatt.
1 Persiana per finestra
L1
1600 mm
Altezza anta
B1
1266 mm
Larghezza anta
P1
50,03 kg
* il peso proprio è stato assunto da calcoli forniti dalla committenza
Calcolo delle sollecitazioni sui perni delle persiane
Persiana per finestra
a1
1400 mm
Distanza tra i cardini
b1
700 mm
distanza tra il cardine superiore e il baricentro della persiana
d1
B1
L1
P1
N 1,1
N 1,2
T 1,1
T 1,2
633
1266
1600
50,03
22,62
22,62
50,03
50,03
mm
mm
mm
kg
kg
kg
kg
kg
Larghezza anta / 2
Larghezza anta
Altezza anta
Peso persiana
Sforzo orizzontale assiale sui cardini
Sforzo assiale sui cardini
Sforzo di taglio sui cardini (verticale)
Sforzo di taglio sui cardini (verticale)
sistema 3 ante
Per definire il carico verticale di esercizio sul singolo cardine si usa la configurazione a 2 ante mentre
per definire il carico orizzontale agente sul cardine si usa la configurazione svantaggiosa a 3 ante.
A vantaggio di sicurezza non si considerano azioni favorevoli come il punto di chiusura centrale o
appoggi intermedi che evitano che le azioni del peso proprio possano agire direttamente sui cardini.
Ipotesi di montaggio del controtelaio
Il sistema di staffe che collega il telaio al muro è particolarmente rigido per limitare al massimo le
piccole deformazioni in fase di esercizio.
Le staffe sono fissate al muro con tasselli meccanici o chimici in relazione al tipo di muratura
presente in cantiere. La scelta di sistemi chimici offre maggiori garanzie se non si hanno dati relativi
al tipo di muratura che viene adottata (ristrutturazioni di edifici esistenti). Il confronto tra diverse
tipologie di fissaggio viene fatto con il carico di estrazione sul cardine (condizione verificabile con
azione diretta del vento o con anta in posizione di apertura 90°).
Carico limite e carico di esercizio
I carichi limite sul controtelaio e i carichi di esercizio vengono dedotti dalla prova effettuata presso il
laboratorio della Fischer Italia di Padova.
Sul cardine vengono effettuate prove in cui il carico viene applicato nelle tre direzioni possibili:
1- Carico a trazione sul cardine (ipotesi di persiana aperta a 90° e peso proprio + eventuale
carico anomalo o azione del vento nelle 2 direzioni ad imposte chiuse);
2- Carico perpendicolare al cardine (es. componente del peso proprio);
3- Carico orizzontale applicato al cardine (es. componente del peso proprio).
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1
2
3
Per il carico di esercizio si assume in accordo con le specifiche ETAG per i fissaggi leggeri un carico di
esercizio pari ad 1/7 del carico di rottura. Il carico di esercizio viene anche verificato con l’azione
sopportata dal sistema per uno spostamento imposto ammissibile di 0.5 mm. La scelta di uno
spostamento così piccolo assicura assenza di micro lesioni su intonaci all’interfaccia con il cardine
stesso.
La condizione di prova 1 viene utilizzata anche per la valutazione del diverso comportamento dei
diversi tasselli.
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Carico a deformazione
Carico esercizio (daN per
ammissibile 0,5mm (daN
fissaggio)
per fissaggio)
cardine con tassello a rete
cardine senza tassello a rete
cardine con tassello a rete e bussola
90,4
98,3
104,7
59,4
129,4
93,4
Carico a deformazione
Carico esercizio (daN per
ammissibile 0,5mm (daN
fissaggio)
per fissaggio)
carico parallelo al cardine
carico perpendicolare al cardine
19,3
33,9
18,3
53,0
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Per quanto riguarda le azioni perpendicolare e parallela (2 e 3) è da precisare che la rottura viene
sempre valutata dopo che il sistema ha sopportato diverse serie di cicli a spostamento imposto
(serie da 20 cicli) che registrano tutte il perfetto ritorno elastico del sistema. Per il carico di sicurezza
si assume la sollecitazione che produce uno spostamento di 0.5 mm (data la particolare criticità che
si ha all’interfaccia telaio intonaco o cappotto).
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Numero e posizione dei fissaggi meccanici
Per la posa del telaio in PVC per il fissaggio dei cardini della chiusura oscurante è previsto l’utilizzo di
minimo 4 piastre di fissaggio del tipo riportati nella foto sottostante.
staffa rompi tratta e tasselli meccanici
Le staffe di fissaggio con 2 tasselli per staffa garantiscono il carico massimo ed il carico di esercizio
della chiusura oscurante.
Per garantire la perfetta stabilità meccanica e l’assenza di spostamenti è previsto anche l’utilizzo di
staffe rompi tratta da installare come da schema sottostante.
staffa rompi tratta e tasselli meccanici
L’indicazione viene fornita per distribuire e limitare l’effetto di deformazioni termiche e gli
assestamenti possibili tra telaio e muro.
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Verifica ai carichi di esercizio e al carico di sicurezza
A titolo esemplificativo si effettuano simulazioni di calcolo nel caso considerato sfavorevole per
rapporto tra dimensioni e mumero di fissaggi:
· Persiana 2 ante 1,90 m x 1.60 m (Sup. 3.04 m2) sul quale secondo lo schema di fissaggio
proposto insistono 4 staffe con 8 fissaggi meccanici distribuiti secondo lo schema in figura.
Nella tabella sottostante si riportano i valori di carico sostenibile per le azioni verticali,
orizzontali e di estrazione.
Carico di esercizio sulla persiana
(daN)
Carico sostenibile da 4 punti di fissaggio
(carico di esercizio kg/m2)
41
-
122
76
361
77
238
73
23
-
34
53
carico applicato ciclicamente
vento Classe 6
peso proprio
carico orizzontale sul
singolo cardine
Carico sostenibile da 4 punti di fissaggio
(calcolata ad 1/7 carico di rottura daN) (calcolata a deformazione ammissibile daN)
I risultati di calcolo mostrano come il sistema abbia un ampio margine di sicurezza rispetto alle
azioni in gioco con particolare riferimento ai carichi di estrazione e alle azioni orizzontali. Rispetto al
peso proprio il margine è minore ma tale risultato si ottiene con larghissimo margine sul carico di
rottura e con deformazioni imposte assolutamente trascurabili. Inoltre non si considera le azioni dei
rompi tratta e dell’eventuale appoggio sulla soglia.
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Durante le fasi ti test inoltre il sistema ha mostrato una notevolissima capacità elastica anche a
seguito di cicli ripetuti di carico a deformazioni imposte molto superiori a quella assunta come
ammissibile.
Rispetto al carico anomalo derivante da azioni accidentali o manovre errate dell’operatore si
osserva come alle azioni orizzontali e al carico di estrazione sul cardine ci sia un margine di sicurezza
che consente di aumentare notevolmente i carichi in gioco. In relazione alle specifiche dimensioni e
alle azioni giudicate probabili sarà possibile, seguendo lo schema di calcolo proposto nella presente
relazione, effettuare le verifiche del caso considerando la possibilità di usufruire di un margine di
sicurezza quasi doppio rispetto alle azioni ammissibili dal sistema. Ancora una volta si ricorda di aver
trascurato le azioni dei rompi tratta, la cui presenza viene giustificata al solo fine di conferire al
sistema la rigidità necessaria ad impedire qualsiasi trasferimento di azioni al cappotto o all’intonaco
esterno.
Monte San Giusto 23/01/2014
Il tecnico incaricato
Dott. Ing. Luca Papili
[email protected] / [email protected]
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Allegati
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Rapporto di prova laboratorio
Fischer
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Progettazione e
Sviluppo Prodotti
RELAZIONE DI PROVA
Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
Rev. 0
Pagina 1 di 11
Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
INDICE
1.
DESCRIZIONE ................................................................................................................................................. 2
2.
CONDIZIONI DI PROVA ............................................................................................................................... 2
3.
DATI DI PROVA .............................................................................................................................................. 6
3.1.
3.2.
3.3.
CARICO A TRAZIONE SU CARDINE ................................................................................................................ 6
CARICO CICLICO A FLESSIONE CON DIREZIONE DEL CARICO PERPENDICOLARE ALL’ASSE DEL CARDINE. ...... 8
CARICO CICLICO A FLESSIONE CON DIREZIONE DEL CARICO PARALLELO ALL’ASSE DEL CARDINE. ............. 10
Firma:
Funzione:
Data
Elaborazione
Verifica
Approvazione
Nicola Furlan
Stefano Bolzonella
Nicola Furlan
L.P.
S.T.
L.P.
29/11/2013
29/11/2013
29/11/2013
Progettazione e
Sviluppo Prodotti
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Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Pagina 2 di 11
Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
1. Descrizione
Analisi del comportamento di controtelai in PVC applicati su supporti in muratura con sistemi di
fissaggio Fischer.
Analisi del comportamento del fissaggio con ancorante chimico del cardine per serramento.
2. Condizioni di prova
Profili per Controtelaio in PVC forniti dal richiedente e testati nello stato in cui si trovano.
Staffa in acciaio per il fisaggio a parete del controtelaio fornita dal richiedeente e testata nello stato in
cui si trova.
Staffa fissata su controtelaio con 4 viti truciolari Ø 5 x 80 mm Z/B e 2 viti truciolari Ø 5 x 60 mm Z/B.
Staffa fissata su muratura in blocchi perimetrali in poroton misura 19 x 25 x 20 cm con intonaco
mendiante due tasselli fischer SXR 10 x 52 FUS
Foratura eseguita a sola rotazione.
Progettazione e
Sviluppo Prodotti
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Data: 06/02/08
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
Applicazione cardine su profilo in PVC nelle seguenti varianti:
Foro Ø 20 x 85 mm – tassello Fis H 20 x 85 K – resina vinilestere fischer V bond.
Foro Ø 14 x 70 mm –resina vinilestere fischer V bond.
Foro Ø 20 x 85 mm – tassello Fis H 20 x 85 K – Bussola FIS E 15 x 85 - resina vinilestere
fischer V bond.
tassello Fis H 20 x 85 K
Bussola FIS E 15 x 85
resina vinilestere fischer V bond.
Progettazione e
Sviluppo Prodotti
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Data: 06/02/08
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
Carico a trazione condotto a cediemento.
Carico F
Applicazione cardine su profilo in PVC e profilo fissato a parete in muratura:
Foro Ø 14 x 70 mm –resina vinilestere fischer V bond.
Distanza B d’installazione da asse staffa cardine 70 cm
Carico ciclico a flessione con direzione del carico perpendicolare all’asse del cardine.
Progettazione e
Sviluppo Prodotti
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Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
Carico ciclico a flessione con direzione del carico parallelo all’asse del cardine.
In entrambi i casi il carico è poi stato condotto a cedimento.
Test eseguiti con macchina Zwick Roell cella dinamometrica da 250 kN certificato di taratura N°27879
emesso da TMT e valido fino al 25/02/14.
Temperatura ambiente 21 °C umidità relativa 56 %
Progettazione e
Sviluppo Prodotti
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Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
3. Dati di prova
3.1. Carico a trazione su cardine
Prova
Carico max Spostamento
(daN)
max imposto
(mm)
1
632,48
11,11
2
687,84
5,24
3
732,65
9,88
Esito
Fuoriuscita tassello
Rottura pannello
Fuoriuscita boccola
La differenza di carico ottenuta dai tre sistemi testati è esigua, pertanto si procede nelle seguenti
applicazioni con l’iniezione dell’ancorante chimico direttamente nel foro sul profilo in PVC quindi il
cardine viene installato senza accessori quali tassello a rete e/o bussola metrica.
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
Format RP
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Data: 06/02/08
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Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
3.2. Carico ciclico a flessione con direzione del carico perpendicolare all’asse del cardine.
Prova
1
2
3
4
5
Carico max
(daN)
38,78
53,17
64,80
75,73
84,09
Spostamento max
imposto (mm)
1
1,5
2
2,5
3
Spostamento
residuo (mm)
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Progettazione e
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RELAZIONE DI PROVA
Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
Carico a trazione post ciclo
Prova carico max (daN)
1
236,99
Spostamento (mm)
4,18
Esito
Rottura supporto in muratura
Progettazione e
Sviluppo Prodotti
RELAZIONE DI PROVA
Format RP
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Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
3.3. Carico ciclico a flessione con direzione del carico parallelo all’asse del cardine.
Prova
1
2
3
Carico max
(daN)
45,04
53,40
60,94
Spostamento max
imposto (mm)
1,5
2
3
Spostamento
residuo (mm)
0,1
0,1
0,1
Progettazione e
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RELAZIONE DI PROVA
Format RP
Rev. C
Data: 06/02/08
Doc. n°. RP 045-13
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Oggetto: Prove di carico su telai per serramenti in PVC.
Carico a trazione post ciclo
Prova carico max (daN)
1
134,87
Spostamento (mm)
10,13
Esito
Rottura supporto in muratura