Le proprietà del vetro

Composizione

I vetri silico-sodo-calcici in uso nel settore edile hanno la seguente composizione:

- un vetrificante, la silice, introdotta sotto forma di sabbia (dal 70 al 72%),

- un fondente, la soda, sotto forma di carbonato o di solfato (14% circa),

- uno stabilizzante, la calce, sotto forma di calcare (10% circa),

-vari altri ossidi, come l'allumina e il magnesio che servono a migliorare le proprietà fisiche del vetro, in particolare la resistenza all'azione degli agenti atmosferici,

- per alcuni tipi di vetri, l'introduzione di particolari ossidi metallici consente la colorazione nella massa (SGG PARSOL).

 

Fabbricazione

Composizione del vetro (1)

Al miscuglio vetrificabile viene aggiunto del rottame di vetro al fine di abbassare la temperatura di fusione. Il trasporto, la pesatura, la miscelazione e l'inserimento nel forno avvengono automaticamente. Il miscuglio viene umidificato in modo da evitare la separazione tra i  diversi componenti e la fuoriuscita di polvere.

Forno di fusione (2)

La produzione del vetro comprende tre fasi principali:

- la fusione, nel corso della quale le materie prime vengono fuse a temperature vicine ai 1550 °C;

- il processo di omogeneizzazione del vetro fuso, che comprende l’affinaggio per l’eliminazione delle bolle gassose;

- il condizionamento termico, in cui il vetro, in condizioni di bassa viscosità, viene raffreddato fino a raggiungere una maggiore viscosità corrispondente alle esigenze del processo di formazione.

Bagno di stagno (3)

Il vetro allo stato pastoso viene versato su di un bagno di stagno fuso a circa 1.000°C. Il vetro, che presenta una densità inferiore a quella dello stagno, vi "galleggia", formando un nastro di spessore naturale compreso tra 4 e 6 mm.

Alcuni dispositivi consentono l'accelerazione o la riduzione dello spandersi del vetro per determinarne lo spessore.

Forno di ricottura (4)

All'uscita dal bagno di stagno, il nastro di vetro ormai rigido passa attraverso la "étenderie", un tunnel di raffreddamento. La temperatura del vetro si abbassa regolarmente da 620 a 250°C. Segue poi un raffreddamento lento all'aria per eliminare le tensioni interne al vetro, che potrebbero determinarne la rottura nel corso delle operazioni di taglio.

Taglio (5)

Il nastro di vetro raffreddato, che si presentava finora in forma continua, viene a questo punto tagliato automaticamente in lastre di 6.000 x 3.210 mm.

Il vetro chiaro di SAINT-GOBAIN GLASS ha denominazione SGG PLANILUX.

 

Caratteristiche fisiche

Proprietà meccaniche

Densità - Massa volumica

Il vetro ha densità pari a 2,5, che corrisponde, nel caso dei vetri piani, ad una massa di 2,5 kg per ogni m2 e per ogni mm di spessore.

Resistenza alla compressione

Il vetro offre un'elevatissima resistenza alla compressione (1 000 N/mm2 = 1 000 MPa).

Ciò vuol dire che, per rompere un cubo di vetro di 1 cm di lato, occorre un carico dell'ordine di 10 tonnellate.

Resistenza alla flessione

Un vetro sollecitato a  flessione presenta una faccia in compressione ed una in trazione. Il valore di resistenza alla rottura di un vetro flesso è dell'ordine di:

- 40 MPa (N/mm2) per vetri levigati ricotti;

- 120 a 200 MPa (N/mm2) per vetri temprati (variabile secondo lo spessore, la molatura dei bordi e il tipo lavorazione).

Il valore elevato di resistenza del vetro temprato SGG SECURIT è dovuto al fatto che il processo di tempra ha l'effetto di mettere le facce della lastra trattata in condizioni di forte compressione.

Nell'ambito dei coefficienti di sicurezza, i carichi di lavoro "s" previsti da SAINT-GOBAIN GLASS" e solitamente rispettati sono indicati nel capitolo 3.1 "Questioni tecniche" per le applicazioni più comuni.

 

Elasticità

Il vetro è un materiale estremamente elastico, che non presenta mai deformazioni permanenti.

Esso presenta tuttavia caratteristiche di fragilità ovvero, quando è sottoposto ad un carico crescente a flessione, si rompe senza alcun segno di preavviso.

 

• Module de Young, E

Questo modulo esprime la forza di trazione che bisognerebbe teoricamente applicare ad una provetta di vetro per conferirle un allungamento pari alla sua lunghezza iniziale.

Esso si esprime in forza per unità di superficie. Per il vetro, secondo le norme europee:

E = 7 x 1010 Pa = 70 GPa

 

• Coefficiente di Poisson, µ (coefficiente di contrazione laterale)

Quando una provetta subisce un allungamento in conseguenza di uno sforzo meccanico, si osserva un restringimento della sua sezione. Il coefficiente di Poisson (µ) è il rapporto tra il restringimento unitario in direzione perpendicolare

al senso dello sforzo e l'allungamento unitario nella direzione dello sforzo.

Per i vetri utilizzati nell'edilizia, il coefficiente µ è pari a 0,22.

 

Comportamento termico

Dilatazione lineare

La dilatazione lineare è espressa da un coefficiente che misura l'allungamento dell'unità di lunghezza per una variazione di temperatura pari a 1°C.

Il coefficiente si riferisce generalmente ad un intervallo di temperature compreso tra 20 e 300°C.

Il coefficiente di dilatazione lineare del vetro è pari a 9.10-6.

 

Sollecitazioni di origine termica

Data la scarsa conduttività termica del vetro (vedi capitolo "Il vetro e l'isolamento termico", il riscaldamento o il raffreddamento parziale di una vetrata determina in questa delle sollecitazioni che possono provocare rotture cosiddette termiche.

L'esempio più comune di rischio di rottura termica è quello rappresentato dai bordi coperti  di un vetro ad elevato assorbimento energetico,  che in presenza di forte irraggiamento solare si riscalderanno più lentamente della superficie esposta.

Nei casi in cui le condizioni di utilizzo o di posa in opera rischiano di determinare in un vetro considerevoli differenze di temperatura (vedi leggi o normative nazionali), sarà necessario adottare delle precauzioni in fase di posa o di lavorazione.

Con un trattamento termico complementare, come la tempra,  si consente al vetro di sopportare delle differenze di temperatura sino ai 200°C. 

 

Il vetro e la luce

Il vetro agisce in qualche modo da "filtro" prodigioso che permette di addomesticare e ammorbidire la luce per consentirci di sfruttarla secondo le nostre esigenze.

La finestra, a sua volta, è un luogo formidabile di scambio con il mondo esterno, pur restando la nostra privata "bolla di cristallo". Se disegnata, dimensionata e posta con cura, essa condiziona la qualità dell'edificio, sia dal punto di vista del carattere architettonico che da quello degli ambienti interni. Di seguito sono riportati alcuni principi di costruzione che consentono di sfruttare al massimo i benefici della luce.

 

Il vetro e la radiazione solare

Radiazione solare

Composizione della radiazione solare

La radiazione solare che raggiunge la terra è composta all'incirca dal 3% di ultravioletti (UV), dal 55% di infrarossi (IR) e dal 42% di luce visibile.

Queste tre componenti della radiazione corrispondono ciascuna ad una gamma di lunghezza d'onda. L'ultravioletto si estende da 0,28 a 0,38 µm*, il visibile da 0,38 a 0,78 µm e l'infrarosso da 0,78 a 2,5 µm.

La curva rappresentata di seguito illustra la distribuzione energetica della radiazione solare globale in funzione della lunghezza d'onda tra µm (spettro) per una superficie perpendicolare a tale radiazione.

Lo spettro riprende le definizioni della norma EN 410 e un certo numero di parametri fissi relativi alla caratterizzazione dell'aria e all'irraggiamento diffuso.

 

Sensazione luminosa

La sensazione luminosa che prova l'essere umano è dovuta alla sola azione delle radiazioni elettromagnetiche di lunghezza d'onda compresa tra 0,38 µm e 0,78 µm.

Sono infatti queste radiazioni che, agendo in modo variabile sull'occhio a seconda della loro lunghezza d'onda, danno luogo al fenomeno fisiologico della visione. L'efficacia luminosa delle diverse radiazioni permette di trasformare il flusso energetico emesso da una sorgente di radiazione in flusso luminoso.

 

Caratteristiche spettrofotometriche

Irraggiamento

L'irraggiamento che colpisce un vetro viene in parte riflesso, in parte assorbito  nello spessore del vetro e in parte trasmesso. I rapporti di ciascuna di queste componenti sul flusso incidente definiscono rispettivamente il fattore di riflessione, il fattore di assorbimento e il fattore di trasmissione del vetro stesso.

In corrispondenza di una data incidenza, tali rapporti dipendono dall'eventuale colore del vetro, dal suo spessore e, nel caso di un vetro con deposito, dalla natura del deposito applicato.

A titolo esemplificativo, vengono riportate di seguito le curve di trasmissione spettrale dei seguenti vetri:

• il vetro trasparente SGG PLANILUX da 6 mm,

• il vetro colorato SGG PARSOL Bronzo da 6 mm.

 

Fattori di trasmissione, di riflessione e di assorbimento energetici

I fattori di trasmissione, di riflessione e di assorbimento energetici rappresentano i rapporti tra i flussi energetici trasmessi, riflessi o assorbiti e il flusso energetico incidente.

Le tabelle in coda al MANUALE riportano, per ogni tipo di vetro, tutti e tre i fattori calcolati secondo la norma EN 410.

Questi fattori vengono determinati per lunghezze d'onda comprese tra 0,3 e 2,5 µm.

 

Fattori di trasmissione e di riflessione luminosa

I fattori di trasmissione e di riflessione luminosa di un vetro rappresentano i rapporti tra i flussi luminosi trasmessi o riflessi e il flusso luminoso incidente.

Le tabelle in coda al MANUALE riportano, per ogni tipo di vetro, i due fattori in corrispondenza di un'incidenza normale; i fattori vengono riportati solo a titolo indicativo e possono essere soggetti a lievi variazioni in funzione della fabbricazione.

Alcuni vetri particolarmente spessi o multipli (vetri isolanti e vetri stratificati),

anche se non colorati, possono produrre per trasmissione un effetto di colorazione verdastra o bluastra, variabile in funzione dello spessore totale della vetrata o dei componenti della stessa.

 

Fattore solare

Il Fattore solare g di una vetrata rappresenta il rapporto tra l'energia totale trasmessa nel locale in cui si trova la vetrata e l'energia solare incidente sulla stessa vetrata. Questa energia totale è a sua volta costituita dalla somma dell'energia solare introdotta per trasmissione diretta e dell'energia ceduta dal vetro all'ambiente interno in seguito al suo riscaldamento per assorbimento energetico.

Le tabelle in coda al MANUALE riportano i fattori solari, secondo la norma EN 410 dei diversi tipi di vetri in funzione dei fattori di trasmissione e di assorbimento energetici, assumendo per convenzione:

• lo spettro solare come definito dalla norma,

• temperature ambienti interna ed esterna uguali,

• coefficienti di scambio del vetro pari a 23 W/(m2.K) verso l'esterno e a 8 W/(m2.K) verso l’interno. Si rimanda in questo stesso capitolo al paragrafo "Il vetro e l'isolamento termico".

 

Fattore solare

Effetto serra

L'energia solare introdotta in un locale attraverso un vetro viene assorbita dagli oggetti e dalle pareti interne che, riscaldandosi, riemettono un irraggiamento termico (vedi CARATTERISTICHE TERMICHE) situato prevalentemente nell'infrarosso lontano (superiore a 5 µm).

I vetri, anche se trasparenti, sono praticamente opachi rispetto alle radiazioni di lunghezza d'onda superiore a 5 mm. L'energia solare entrata dal vetro si trova quindi intrappolata all'interno del locale, che tende a scaldarsi. E’ il cosiddetto "effetto serra", quello che si sperimenta per esempio in un’automobile parcheggiata sotto il sole, con i finestrini chiusi.

 

Controllo solare

Per evitare surriscaldamenti, si può procedere nei seguenti modi:

• assicurare una corretta ventilazione,

• far uso di veneziane, accertandosi che non possano essere all'origine di rotture termiche. Inoltre, occorre considerare che, se le veneziane sono disposte all'interno, sono meno efficaci poiché schermano l'irraggiamento solare solo dopo l'attraversamento del vetro. Se invece sono disposte all'esterno del vetro, occorrerà preventivare la necessità di interventi di manutenzione.

• ricorrere a vetrate a trasmissione energetica limitata, denominate "vetrate a controllo solare", che permettono il passaggio di una parte determinata dell'irraggiamento energetico solare e che consentono di ottenere una buona illuminazione evitando i surriscaldamenti.

 

La protezione solare attraverso il vetro

Il problema della protezione solare va affrontato considerando tre obiettivi:

• diminuzione degli apporti solari (fattore solare minimo),

• diminuzione del trasferimento di calore dall'esterno verso l'interno (valore U minimo)

• garanzia di una buona trasmissione luminosa.

SAINT-GOBAIN GLASS propone una gamma completa di vetri a controllo solare che offrono prestazioni estremamente variabili con numerose opportunità estetiche.

  

Illuminazione

Fattore luce diurna

La conoscenza del fattore di trasmissione di un vetro permette di fissare un ordine di grandezza prossimo al livello di illuminamento disponibile all'interno di un locale quando si conosce il livello di illuminamento esterno.

Infatti, il rapporto tra l'illuminamento interno in un punto dato e l'illuminamento esterno misurato su un piano orizzontale è costante, indipendentemente dall'ora del giorno.

Questo rapporto è denominato "fattore di luce diurna" (FLD).

Quindi, in un locale con fattore di luce diurna pari a 0,10 in prossimità dell'apertura vetrata  e a 0,01 in fondo alla stanza (caso medio di un locale tipo), un illuminamento esterno di 5000 lux (cielo coperto, nuvole spesse) darà luogo ad un illuminamento interno di 500 lux in prossimità dell'apertura e di 50 lux in fondo alla stanza,mentre un illuminamento di 20000 lux (cielo coperto, nuvole bianche) determinerà valori di illuminamento rispettivamente pari a 2000 e 200 lux nello stesso locale.

 

Comfort visivo

L'illuminazione deve contribuire al benessere della persona, creando le condizioni ottimali per gli occhi in termini di quantità e distribuzione della luce, evitando da una parte i fenomeni di abbagliamento e dall'altra quelli di oscuramento.

La qualità del comfort visivo è legata ad una scelta oculata della trasmissione luminosa, nonché alla distribuzione, all'orientamento e alle dimensioni dei vetri (vedi "Il vetro e la luce").

 

Il fenomeno della decolorazione

La luce solare che è necessaria per la percezione dell'ambiente circostante, è una forma di energia in grado, in alcuni casi, di degradare i colori degli oggetti che vi sono esposti.

Come si è specificato in precedenza, la luce diurna è composta da tre tipi di radiazioni:

• la radiazione visibile, percepita dall'occhio sotto forma di luce bianca, che è composta da tutti i colori, e le cui lunghezze d'onda sono comprese tra 0,38 mm (viola) e 0,78 mm (rosso),

• la radiazione infrarossa (IR) che si percepisce sotto forma di calore, compresa tra 0,78 e 2,5 mm,

• la radiazione ultravioletta (UV), compresa nell'intervallo fra 0,28 e 0,38 mm che, pur essendo invisibile, come la radiazione IR, si manifesta tra l'altro in modo sensibile a livello dell'organismo attraverso la pigmentazione della pelle o attraverso i cosiddetti "colpi di sole".

L'alterazione dei colori degli oggetti sottoposti ad irraggiamento solare deriva dalla degradazione progressiva dei legami molecolari dei coloranti sotto l'azione dei fotoni di intensa energia. Le radiazioni capaci di una tale azione fotochimica sono principalmente le ultraviolette e in misura minore la luce visibile di breve lunghezza d'onda (viola, blu).

L'assorbimento della radiazione solare da parte delle superfici degli oggetti determina un rialzo della temperatura che può essere anch'esso causa di reazioni chimiche di alterazione del colore.

Va osservato come questo fenomeno di degradazione interessi prevalentemente i coloranti organici, i cui legami chimici sono generalmente meno stabili rispetto a quelli dei pigmenti minerali.

Dal momento che ogni radiazione è portatrice di energia, nessun metodo è in grado di proteggere gli oggetti in modo assoluto contro la decolorazione, tranne quello di disporli lontano dalla luce, a bassa temperatura e al riparo dall'aria e da condizioni atmosferiche aggressive.

Tuttavia, i prodotti vetrari offrono soluzioni efficaci a questo problema.

L'espediente più riuscito è quello di isolare le radiazioni ultraviolette che, a dispetto della loro bassa proporzione all'interno della radiazione solare, sono la causa principale delle degradazioni.

Le radiazioni ultraviolette possono essere bloccate quasi del tutto attraverso l'uso di vetri stratificati con PVB delle gamme SGG STADIP, le quali trasmettono solo lo 04% degli UV (contro il 44% di un vetro SGG PLANILUX di 10 mm di spessore).

In secondo luogo, è possibile ricorrere all'uso di vetri colorati, che filtrano la luce in modo selettivo: per esempio a vetri stampati con colore dominante giallo che assorbono in modo particolare la luce viola e blu.

Infine, i vetri a basso Fattore solare consentono di ridurre l'azione termica dell'irraggiamento.

Occorre tuttavia sottolineare che nessun prodotto vetrario può garantire una protezione totale dai fenomeni di decolorazione.

L'ottimizzazione di un tale vetro comporta sempre la ricerca di un compromesso tra vari parametri che implicano scelte di ordine estetico ed economico.

 

 Il vetro e l’isolamento termico

Scambi termici

Una parete vetrata separa generalmente due ambienti di diversa temperatura.

Come per qualsiasi altro tipo di parete, anche attraverso il vetro ha luogo uno scambio termico dall'ambiente più caldo all'ambiente più freddo.

Tuttavia, una parete vetrata presenta anche la particolarità di essere trasparente all'irraggiamento solare che apporta gratuitamente calore.

Scambi di calore attraverso una parete

Lo scambio termico attraverso una parete può avvenire secondo tre modi di propagazione:

• la conduzione è un trasferimento di calore attraverso un corpo o tra due corpi a contatto diretto tra loro.

Tale trasferimento si verifica senza alcuno spostamento di materia.

Il flusso di calore tra le due facce di un vetro dipende dallo scarto di temperatura esistente tra di esse e dalla conduttività termica del materiale.

La conduttività termica del vetro è l = 1,0 W/(m.K)

• la convezione è un trasferimento di calore che avviene tra la superficie di un corpo solido e un fluido liquido

o gassoso. Tale trasferimento è accompagnato da uno spostamento di materia,

• l'irraggiamento è un trasferimento di calore che avviene attraverso onde elettromagnetiche tra due corpi

a temperature diverse.

L’irraggiamento a temperatura ambiente è situato nell'infrarosso a lunghezze d'onda superiori a 5 mm. Esso risulta proporzionale all'emissività dei corpi,

• l'emissività è una caratteristica superficiale dei corpi.

Ad una scarsa emissività corrisponde uno scarso scambio termico per irraggiamento.

L'emissività normale en del vetro è di 0,89. Ad alcuni vetri può essere applicato un deposito detto basso emissivo con en inferiore a 0,10.

Coefficiente di scambio superficiale

Quando una parete è a contatto con l'aria, scambia calore con quest'ultima per conduzione e convezione e con l'ambiente per irraggiamento.

L'insieme di questi scambi termici è definito convenzionalmente per una velocità di vento, emissività e temperature normalmente riscontrate nell'ambito dell'edificio. Essi sono caratterizzati da he per gli scambi esterni e da hi per gli scambi interni.

Questi due coefficienti presentano i seguenti valori normalizzati:

he           =             23           W/(m2.K)

hi            =             8             W/(m2.K)

 

Trasmissione termica di una parete

Trasmittanza termica - U*

Gli scambi termici che si verificano attraverso una parete per conduzione,

convezione e irraggiamento sono espressi dal valore U*.

Questo rappresenta il flusso di calore che attraversa 1 m 2 di parete per una differenza di temperatura pari a 1 grado tra l'interno e l'esterno del locale nell’unità di tempo.

Il valore convenzionale è stabilito per i coefficienti di scambio superficiale he e hi definiti in precedenza. Esso viene calcolato secondo la norma EN 673.

 

*U, in passato K, ha assunto questa nuova denominazione con l’entrata in vigore delle norme europee

 

È prevista la possibilità di calcolare un valore U* specifico utilizzando valori diversi di he, che è funzione della velocità del vento e di nuove condizioni di temperatura. Quanto più basso è il valore U, tanto minori sono le dispersioni termiche.

 

Trasmittanza  termica dei vetri - U*

La parete vetrata può essere costituita da una vetrata semplice o da una vetrata isolante, che consente di ottenere un migliore isolamento termico. Il principio della vetrata isolante consiste nel racchiudere tra due lastre di vetro un'intercapedine d'aria immobile e asciutta al fine di limitare gli scambi termici per convezione, sfruttando la scarsa conduttività termica dell'aria.

 

Miglioramento della Trasmittanza termica dei vetri - U*

Per migliorare il valore U, è necessario ridurre gli scambi termici per conduzione, convezione ed irraggiamento.

Poiché non risulta possibile agire sui coefficienti di scambio superficiale, il miglioramento consisterà  nella riduzione degli scambi tra i due componenti della vetrata isolante:

• Gli scambi per irraggiamento possono essere ridotti utilizzando lastre con depositi basso emissivi.

Per sfruttare a pieno questa possibilità, SAINT-GOBAIN GLASS ha messo a punto dei vetri con deposito basso emissivo che consentono di ottenere un Isolamento Termico Rinforzato:

- Vetri con deposito sotto vuoto SGG PLANITHERM, SGG PLANITHERM FUTUR N, SGG PLANITHERM ULTRA N, SGG PLANISTAR.

• Gli scambi per conduzione e convezione possono essere ridotti sostituendo l'aria racchiusa tra le due lastre con un gas più pesante a conduttività termica inferiore (in genere Argon).

 

Fattore - g

La parete vetrata è generalmente trasparente all'irraggiamento solare, apportatore di energia gratuita.

Il Fattore solare di una parete vetrata rappresenta la percentuale di energia introdotta nel locale in rapporto all'energia solare incidente.

Esso è pari al flusso trasmesso più il flusso riemesso verso l'interno del locale. Quanto più basso è il Fattore solare, tanto meno importanti sono gli apporti solari.

 

Fattore solare delle finestre

Il Fattore solare delle finestre dipende dalla loro posizione rispetto al profilo esterno del  muro, dalla luce diurna e dal materiale del telaio.

 

Bilancio energetico

La finestra è veicolo di dispersione termica caratterizzata dal valore di U e di apporti solari caratterizzati dal Fattore solare. Il bilancio energetico è dato dalla somma algebrica tra la dispersione termica e gli apporti solari recuperabili.

 

Comfort termico

Riduzione dell’effetto “parete fredda”

Il corpo umano scambia calore con l'ambiente per irraggiamento.

È in virtù di questo che è possibile provare una sensazione di freddo nelle vicinanze di una parete a bassa temperatura, anche se ci si trova in una stanza in cui la temperatura è 380evole. Durante la stagione invernale, con un basso valore U, la temperatura della faccia interna della parete vetrata sarà più elevata e l'effetto detto di "parete fredda" ne verrà ridotto.

Sarà pertanto possibile:

• avvicinarsi di più alle finestre senza alcuna sensazione sgradevole,

• ridurre i rischi di formazione di condensa.

Controllo solare - diminuzione degli apporti energetici solari

In estate, le condizioni meteorologiche sono caratterizzate dai seguenti fattori:

• cielo terso,

• temperature elevate,

• flusso solare importante e prolungato

• venti deboli,

Un'apertura vetrata trasparente costituisce il passaggio privilegiato del flusso energetico solare.

In queste condizioni, ciò può tradursi in un considerevole rialzo della temperatura all'interno dei locali, comunemente denominato "effetto serra".

Per attenuare questo fenomeno, è consigliato l'uso di vetrate a controllo solare.

Queste vetrate consentono:

• di limitare le spese di climatizzazione,

• di diminuire il fastidio legato al rialzo della temperatura,

• di migliorare il comfort visivo prevenendo il fenomeno dell'abbagliamento.

La protezione termica in estate è inversamente proporzionale al Fattore solare e al valore di U.

La quantità di energia solare che penetra in un locale può essere limitata mediante l'utilizzo di vetrate ad elevato assorbimento energetico o ad elevata riflessione energetica verso l'esterno.

 

* Temperatura della faccia interna

della vetrata isolante

 Il vetro e l’isolamento acustico

 

Principi generali

Intensità, pressioni e livelli sonori

La "potenza" di un rumore può essere data dalla sua intensità I o dalla sua pressione P (misurate rispettivamente

in W per metro quadrato e in Pascal).

In pratica si utilizza il livello di pressione o di intensità riferito su scala logaritmica la cui origine è la soglia di udibilità

(I0, P0).

Livello di intensità

L1 = 10 log l/l0

Livello di pressione

L1 = 10 log P2/ P02 = 20 log P/P0

L'unità, il decibel (dB) rappresenta

pertanto il logaritmo di un rapporto.

Se le intensità sonore di due o più sorgenti di suono si sommano, ciò non avviene anche per il livello risultante.

Esempio

2 trombe che producono ciascuna un livello di 80 dB, producono in totale 83 dB (e non 160).

Frequenza

La frequenza è il numero di volte che un fenomeno periodico (acustico o di altro tipo) riprende lo stesso stato per ogni secondo. Essa si esprime in Hertz (Hz). L'orecchio umano è sensibile ai suoni le cui frequenze sono comprese nell'intervallo tra 16 Hz e 20.000 Hz. L’acustica architettonica considera soltanto l’intervallo tra 50 Hz e 5.000 Hz, suddiviso in bande di ottava (ogni frequenza è il doppio della precedente) o di 1/3 di ottava.

 

Valori ponderati

Per tenere conto della differenza di sensibilità dell'orecchio umano alle diverse frequenze (suoni bassi, medi, alti), i livelli (fisici) vengono ponderati seguendo una curva, la cosiddetta curva "A".

I rumori, espressi in dB(A), indicano meglio la percezione del loro livello.

I fonometri consentono di misurare i livelli in dB o in dB(A).

 

Indice di attenuazione acustica

L'indice di attenuazione acustica si misura in laboratorio. Misurato secondo la norma EN ISO 140, esso rappresenta le caratteristiche di un elemento (finestra, parete divisoria, ecc.) per ciascuna banda di 1/3 di ottava centrata tra i valori 100 e 3150 Hz (16 valori).

È prevista la possibilità di effettuare misurazioni per le frequenze comprese tra 50 e 100 Hz e tra 3150 e 5000 Hz.

Partendo dai 16 valori di attenuazione acustica in funzione della frequenza,

i calcoli consentono di esprimere in modo diverso le proprietà acustiche dell'elemento in esame. I valori

correntemente in uso sono quelli globali definiti dalla norma EN ISO 717-1 per una curva di riferimento adattata

a due spettri di rumore dato:

• Il rumore detto "rose" di riferimento contiene la stessa energia acustica in ciascun intervallo di frequenza di misura,

• Il rumore stradale detto "route" definisce un rumore esterno proprio del traffico urbano.

 

Uso dell’indice unico Rw (C;Ctr)

L'intensità del rumore esterno percepito dagli occupanti di un edificio costituisce  l’elemento determinante di valutazione, a finestra chiusa, della protezione dai rumori esterni.

L'isolamento acustico ottenuto grazie alla costruzione è definito da un indice che rappresenta la differenza tra il rumore interno e quello esterno.

La caratteristica fonoisolante di un elemento di costruzione è rappresentata dall'indice di attenuazione misurato R. Nella progettazione della costruzione si scelgono gli indici di attenuazione R di ciascun elemento costruttivo in modo da ottenere il valore richiesto di DnT (isolamento acustico normalizzato).

 

ùdice di attenuazione ponderato Rw

L'indice di attenuazione acustica R è funzione della frequenza. I dati corrispondenti sono riportati in una

tabella (16 valori per 16 bande di terzi di ottava, da 100 Hz a 3150 Hz).

Il valore determinato Rw tiene conto di questi 16 valori e rappresenta il valore acustico standard di una finestra.

 

Termini di adattamento ad uno spettro C e Ctr

A seconda del montaggio e della realizzazione, una finestra potrà avere dei punti deboli in corrispondenza delle frequenze basse, medie o alte.

Il risultato ottimale per una finestra isolante è rappresentato da un buon isolamento acustico a tutte le frequenze in cui la sorgente di rumore è più forte. Attraverso la scelta del tipo di vetro e di una configurazione appropriata, è possibile ottimizzare le caratteristiche per un rumore specifico. Fino ad oggi, un vetro veniva valutato in base ad un solo indice, senza tenere conto delle caratteristiche della sorgente di rumore e questo poteva indurre ad errori di investimento o ad insoddisfazione per le prestazioni del prodotto.

Per evitare questo tipo di situazioni,  si è creato un indice comune per tutti:

Rw (C; Ctr). L'indice "tr" trae il suo nome da "traffico" e quindi la correzione Ctr verrà applicata preferibilmente in caso di rumori dovuti al traffico. Per altri tipi di rumore, verrà invece adottata la correzione C. Queste due correzioni sono generalmente rappresentate da valori negativi; la loro applicazione consiste nell'abbassamento di un valore troppo vantaggioso di isolamento acustico. Le due correzioni sono indicate dai laboratori di misura ed appaiono accanto al valore Rw.

 

Esempio

Secondo la norma EN 717-1, la formula è: Rw (C; Ctr) = 37 (-4; -9).

Ciò significa, in questo esempio, che l'indice ponderato di attenuazione Rw equivale a 37 dB e che, in condizioni di traffico urbano, viene ridotto di 9 dB.

In alcuni paesi, si potrà indicare direttamente il risultato:

RA, tr = 28 dB, ovvero =37-9.

Lo stesso criterio vale per il termine C (rumore "rose"). In questo caso si può scrivere: RA = 33 dB, ovvero = 37-4.

 

 Il vetro e l’isolamento acustico

Questo metodo rende possibile la scelta delle finestre più adatte ad un'applicazione molto specifica.

Un'informazione migliore si ottiene confrontando i valori per terzi di ottava con l'indice di attenuazione R della finestra e dello spettro di rumore (vedi fig. 1).

 

Comportamento del vetro

Ogni lastra di materiale presenta una frequenza critica in corrispondenza della quale vibra molto più facilmente.

A quella frequenza, il rumore viene trasmesso molto meglio. La lastra di vetro subisce, rispetto all'isolamento acustico, una perdita di prestazione compresa tra 10 e 15 dB. Per una vetrata dello spessore di 4 mm, questa frequenza critica corrisponde a 3000 Hz, mentre per una lastra di gesso dello spessore di 13 mm, corrisponde a 3200 Hz.

Aumentando lo spessore del vetro, la perdita del potere fonoisolante dovuta alla frequenza critica si sposta verso le basse frequenze (vedi figg. 3 e 4).

Occorrerebbe raggiungere uno spessore di 12 cm perché il "buco" causato dalla frequenza critica sia inferiore ai 100 Hz, e quindi insignificante.

Il trattamento acustico delle facciate sottoposte a numerosi rumori di elevata intensità a bassa frequenza (rumori stradali) si presenta estremamente difficile.

Fino a non molto tempo fa, il miglioramento delle prestazioni acustiche delle vetrate era ottenuto soprattutto attraverso un aumento degli spessori e l'asimmetria delle lastre di vetro nelle vetrate isolanti e i vetri stratificati di sicurezza avevano un comportamento quasi uguale a quello dei vetri monolitici dello stesso spessore (vedi figg. 3 e 4).

Oggi, grazie alla progettazione del vetro stratificatofono isolante SGG STADIP SILENCE, l'effetto della frequenza critica è del tutto eliminato (vedi fig. 4). In media, è possibile ottenere un guadagno compreso tra 1 e 3 dB per composizioni vetrarie simili e soprattutto assicurare una omogeneità di prestazione fonoisolante attraverso tutte le frequenze.

 

Il vetro e l’isolamento acustico

 

Indice R

Il vetro viene applicato nelle costruzioni incorporato in un telaio.

La vetrata e il telaio formano insieme l'elemento che determina l'isolamento acustico di tutta la finestra e, in alcuni casi, della facciata. Non è possibile definire le caratteristiche della finestra partendo solo dalle prestazioni del vetro. L'indice di attenuazione acustica può essere quindi calcolato solo dopo aver effettuato le misure opportune sulla finestra finita.

D'altro canto, è opportuno armonizzare il tipo di vetrata con il telaio e con il tipo di giunti.

Le vetrate di alta gamma devono essere montate in telai  di buona qualità.

La tabella seguente riporta il valore di Rw (C; Ctr) per i diversi tipi di vetrate attualmente disponibili sul mercato, con i due termini di adattamento (in dB). Nelle ultime due colonne, vengono indicati direttamente i valori di isolamento acustico RA e RA, tr (in dB).

Le prestazioni acustiche della finestra non sono condizionate in alcun modo dal senso di posa del vetro.

Le tecnologie di fabbricazione, di trasformazione e di assemblaggio permettono di conferire ai vetri delle proprietà eccellenti di risposta alle normative di sicurezza attualmente richieste nel settore dell'edilizia, in particolare in materia di protezione dagli urti. I potenziali urti possono essere di diversa natura e i livelli di risposta dei vetri dipendono sostanzialmente da due fattori:

• il livello di energia trasmesso nell'impatto (o negli impatti ): E,

• la superficie massima di contatto sviluppata durante l'urto: SCM.

I campi di impiego  possono essere rappresentati schematicamente in funzione di questi due fattori. In ogni caso, il riferimento sarà alle norme europee o nazionali corrispondenti.

 

Il vetro e la protezione  dagli urti

Protezione dal rischio di ferite in caso di urti accidentali

Di norma, i vetri adatti allo scopo sono quelli la cui definizione normativa è completata dal termine "sicurezza".

Si tratta in particolare delle vetrate SGG SECURIT, SGG SECURIPOINT, e SGG STADIP che rispondono rispettivamente: i primi due alla norma EN 12150 "Vetro per l'edilizia - Vetro di sicurezza sottoposto a tempra termica" e il terzo alla norma EN 12543-2 "Vetro per l'edilizia - Vetro stratificato e vetro stratificato di sicurezza - Parte 2: Vetro stratificato di sicurezza".

 

 Protezione dal rischio di caduta di oggetti sulle coperture vetrate

I vetri stratificati SGG STADIP e SGG STADIP PROTECT evitano il passaggio attraverso la parete vetrata di un oggetto in caduta accidentale e garantiscono una stabilità residua del vetro dopo l'urto per la protezione delle zone di attività e di passaggio esposte.

Anche i vetri SGG SECURIT e SGG SECURPOINT, oltre a SGG DECORGLASS ARMÉ possono rispondere alle normative nazionali in materia.

 

Protezione dal rischio di caduta delle persone

I vetri SGG STADIP PROTECT rispondono alle esigenze anche di questo campo di impiego.

In alcuni casi, secondo le normative nazionali, potranno essere ugualmente utilizzati vetri SGG SECURIT e SGG SECURIPOINT.

 

 Protezione di primo livello dagli atti vandalici e dall’effrazione

L'attacco manuale e gli atti vandalici si esprimono spesso con il lancio di oggetti scagliati in modo più o meno violento.

I corpi utilizzati e i livelli di energia d'urto associati, descritti dalla norma EN 356*, definiscono le aggressioni cui possono essere soggette le vetrate esposte a tale rischio.

I vetri SGG STADIP PROTECT, che fanno specificamente riferimento a tale norma, propongono livelli graduati di risposta alle aggressioni.

 

Protezione rinforzata dagli atti vandalici e dall’effrazione

Per questi campo di impiego, la norma EN 356 prevede dei test di resistenza a ripetuti colpi di ascia e di martello.

I vetri SGG STADIP PROTECT SP (vedi SGG STADIP) sono in grado di rispondere al livello di protezione desiderato.

 

 Protezione dai proiettili di fucile da caccia

Questo tipo d'arma, in termini di tipo di impatto generato, rappresenta, un caso particolare nell'ambito delle armi da fuoco.

La classificazione è pertanto trattata in modo specifico nella norma EN 1063.

 

La gamma dei vetri SGG STADIP PROTECT è in grado di coprire le due classi dedicate a tale funzione.

 

Protezione dai proiettili di arma da spalla e da pugno

La norma EN 1063 ha definito 7 classi per poter coprire le esigenze di protezione rispetto all’energia generata da queste armi. La gamma SGG STADIP PROTECT , studiata da SAINT-GOBAIN GLASS, copre le 7 classi.

Con la sigla “NS” la stessa norma distingue i vetri che, sotto l’azione dei proiettili, non generano proiezione di schegge**.

 

Il vetro e la protezione dagli urti

 E’ necessario che  i serramenti e la posa in opera siano adeguati alle prestazioni di protezione richieste conformemente alle norme europee in vigore disponibili.

All’alba del terzo millennio, lo sviluppo continuo dell’urbanizzazione e il crescente numero di grandi aree ad alta densità di popolazione rendono imperativo il controllo dei rischi legati al fuoco

In materia di sicurezza antincendio, si rende necessaria l'adozione di misure in fase di progettazione e di costruzione degli edifici. Questa esigenza, fondamentale per gli edifici abitativi, lo è ancora di più per quelli destinati al pubblico o al lavoro.

È indispensabile, per esempio, effettuare la scelta dei materiali edili in vista del controllo dei rischi di scoppio, sviluppo o propagazione del fuoco.

Nel caso che si produca un incendio, occorre prevedere misure tali da limitarne gli effetti, evitando che vi siano vittime per asfissia, ustioni e carbonizzazioni o anche per panico.

L'insieme delle misure adottate tende verso un obiettivo prioritario:

la protezione delle persone.

È per questo motivo che la sicurezza antincendio nell'edilizia è prevista come obbligatoria nei documenti legislativi e normativi e poggia su norme e metodologie di collaudo o di classificazione dei materiali, degli elementi costruttivi e delle opere che costituiscono ciascun edificio.

 

Reazione al fuoco

Nelle misure di prevenzione degli incendi, è fondamentale scegliere oculatamente i materiali da utilizzare nella costruzione, in funzione della loro reazione in presenza di fuoco.

La scelta più evidente sembrerebbe quella orientata verso l’utilizzo di componenti che non rischiano di infiammarsi a contatto con cenere di sigaretta o di un fiammifero non del tutto spento.

La scelta più evidente sembrerebbe quella orientata verso l’utilizzo di componenti che non rischiano di infiammarsi a contatto con cenere di sigaretta o di un fiammifero non del tutto spento. Tuttavia, un approccio tecnico è possibile solo con materiali sono stati  testati e classificati con gli stessi metodi ufficiali di riferimento e se le forniture corrispondenti sono  identificate con chiarezza ed accompagnate dalle necessarie attestazioni.

Per la classificazione dei materiali, questi ultimi vengono testati in laboratori di prova certificati, per determinare le caratteristiche, su apparecchi omologati e nelle condizioni specificate, attraverso la simulazione in laboratorio della situazione di sollecitazione che si produrrebbe nella fase iniziale di un incendio.

Per ogni materiale, si misurano e si registrano quindi i parametri corrispondenti principalmente alle seguenti caratteristiche:

• combustione,

• infiammabilità,

• propagazione delle fiamme,

• emanazione di fumoe gas tossici,

• potere calorifero,

• trasmissione dell’irraggiamento calorifico. 

In Italia, per un quadro preciso di norme atte a definire l’idoneità di un materiale a proteggere dal fuoco

abbiamo come riferimento in tal senso:

• Circolare Ministero dell’interno n.91 del 14 settembre 1961

• Decreto Ministero dell’interno del 30 novembre 1983

• Decreto Ministero dell’interno n.48 del 26 giugno 1984.

 

 Il vetro e la protezione antincendio

Inoltre sono allo studio da parte dell’Ispettore Tecnico di Prevenzione Incendi del Ministero dell’Interno nuove normative nel campo della prevenzione incendi e relative ad applicazioni specifiche. Le classi migliori in termini di reazione al fuoco, sono quelle dei materiali incombustibili, non infiammabili o difficilmente infiammabili; tra le altre classi vi sono quelle dei materiali poco infiammabili, infiammabili o molto infiammabili.

• Incombustibile per tutti i vetri monolitici SGG ANTELIO, SGG PARSOL, SGG PLANILUX, ecc.

• Non infiammabile per la maggior parte degli stratificati delle gamme SGG STADIP

 

Resistenza al fuoco

Quando scoppia un incendio, occorre fare tutto quanto è possibile per salvare la vita delle persone, opponendosi agli effetti dell'incendio stesso: in sostanza, proteggere opponendo resistenza.

Tra i pericoli principali, vi sono i seguenti:

• crollo totale o parziale di strutture che possano bloccare il passaggio delle persone in pericolo,

• fumo e relative componenti tossiche, che costituiscono un pericolo sia in termini di rischio di asfissia che in termini di perdita di orientamento e di visibilità e delle conseguenti eventuali reazioni di panico,

• irraggiamento intenso che può determinare ustioni gravi e mortali.

Per proteggere, occorre poter contare su elementi di costruzione adatti. Anche in questo caso, si ricorre a metodi di prova ufficiali applicati secondo le normative. Gli elementi di costruzione vengono sottoposti ad un programma termico convenzionale detto incendio convenzionale.

Quasi in tutto il mondo, si adotta la curva pilota temperatura/tempo ISO 834-10 per i casi rappresentativi di rischio in edilizia. In Italia per alcune applicazioni viene utilizzata la curva tempo-temperatura della Circolare Ministero dll’Interno n.91 del 14 settembre 1961 che

comunque differisce pochissimo dall’incendio standard ISO 834-10.

Si effettua a questo punto una verifica di risposta a tre criteri principali in una durata minima:

• criterio di Resistenza o stabilità (R),

• criterio di Tenuta alle fiamme o ai gas caldi (E),

• criterio di Isolamento termico durante l'incendio (I).

In base alla risposta ai suddetti criteri, associati a durate minime di esposizione al fuoco, si definiscono delle classi di resistenza al fuoco.

Per esempio, un elemento che abbia dimostrato resistenza e tenuta per 30 minuti verrà classificato RE 30; uno che abbia dato prova di tenuta ed isolamento per 60 minuti sarà REI 60, ecc.

Si potranno prendere in considerazione anche criteri facoltativi o complementari di valutazione, come per esempio il criterio W (flusso termico massimo per irraggaimento in kW/m2).

Infine, vengono redatti documenti e certificati di omologazione per gli elementi apribili e certificati per gli elementi fissi, a autorizzazioni ufficiali di impiego. Questa documentazione si riferisce esclusivamente a elementi di costruzione completi (sistemi), con configurazione e montaggio identici a quelli reali di posa in opera, (mai ai singoli materiali costitutivi o componenti), come porte, pareti, moduli di facciata, schermi divisori.

SAINT-GOBAIN GLASS ha studiato una gamma completa di vetrate dedicata specificamente a questo tipo di utilizzo:

• SGG FIVESTAR

• SGG PYROSWISS

• SGG VETROFLAM

• SGG SWISSFLAM LITE

• SGG SWISSFLAM

• SGG CONTRAFLAM

e propone un insieme di soluzioni certificate in continua evoluzione al fine di risolvere la maggior parte dei casi applicativi.