RICERCA 2017
COLD-BENDING E COLD-LAMINATION-BENDING DEL VETRO STRATIFICATO
Modellazione e ottimizzazione della forma
Laura Galuppi
Dipartimento di Ingegneria e Architettura, Università di Parma
laura.galuppi@unipr.it
Structural 212 | Luglio - Agosto  2017
10.12917/Stru212.19 – https://doi.org/10.12917/STRU212.19

Le più recenti tendenze architettoniche si stanno muovendo, negli ultimi anni, verso l’utilizzo di involucri edilizi di forma libera, realizzati con pannelli in vetro stratificato curvo che possono essere ottenuti tramite "cold-bending", vincolando il pannello stesso nella forma desiderata. Grazie alla viscosità dell’interstrato, l'elemento presenta un rilassamento dello stress a partire dall'istante in cui viene posizionato.
Un’altra possibilità per la realizzazione di pannelli curvi è il processo di “cold-lamination-bending”, anche detto “warm-bending” del vetro stratificato, che consiste nel deformare il pacchetto composto da vetri ed intercalare vincolandolo provvisoriamente ad uno stampo, e nell’eseguire successivamente, in questa configurazione deformata, il trattamento in autoclave. Una volta rimossi i vincoli provvisori, l’adesione tra i vari strati di vetro fa sì che la curvatura venga, almeno in parte, mantenuta. L’elemento stratificato esibisce un ritorno elastico iniziale, seguito da un rilassamento causato dalla viscosità dell’intercalare.
Entrambi i metodi citati si stanno rapidamente sviluppando, perché permettono di ottenere, a costi relativamente contenuti, pannelli di forma qualsiasi senza la necessità di stampo e controstampo, e senza l’utilizzo di forni, richiesti invece per i tradizionali processi di curvatura a caldo.
Nell’articolo viene esposto un metodo analitico, basato sulla teoria delle travi sandwich, che, per processi di cold-bending, permette di valutare lo stato tensionale, dipendente dal tempo, sia negli strati di vetro che nell’intercalare. Lo stesso modello viene esteso a processi di cold-lamination-bending, per i quali consente di valutare anche la variazione nel tempo della forma del pannello. Il modello ha permesso di dimostrare che la forma più utilizzata per questo tipo di processi, quella con curvatura costante, provoca l’insorgenza di concentrazioni di tensione agli estremi della trave. Altre forme, molto simili, sono invece decisamente più convenienti.

ARGOMENTO:  STRUCTURAL GLASS - VETRO STRUTTURALE,SUPERFICI E RIVESTIMENTI
PAROLE CHIAVE: Vetro stratificato, curvatura a freddo, cold-lamination-bending, ottimizzazione di forma, concentrazioni di tensione
Abstract
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Cold-Bending and Cold-Lamination-Bending of glass

Architectural trends move towards free-form building envelopes. Curved transparent panels can be obtained via “cold-bending”, by elastically constraining laminated glass in the desired curved shape. Due to the interlayer viscosity, the element exhibits a stress relaxation from the instant in which it is positioned.
Another possibility is “cold-lamination-bending”, also known as “warm-bending” of laminated glass, which consists in curving the unbonded glass-interlayer package in the desired shape and in performing the lamination process in autoclave in this curved configuration. When releasing the assembly, the curvature is only partially maintained through the interlayer bond, and the laminate suffers a spring-back followed by a relaxation, due to the interlayer viscosity. These methods are widely developing because they allow for the construction, at relatively low cost, of curved free-form glazed surfaces with no need of negative moulds and ovens used for traditional hot-bending processes.
Based on sandwich beam theory, a method has been proposed to find the time-dependent stress state in both glass and interlayer during cold-bending. This can be extended to cold-lamination-bending, allowing to evaluate not only the stress distribution, but also the (time-dependent) deformed shape of the panel.
Remarkably, it is demonstrated that the most used constant-curvature shape is perhaps the most critical configuration to achieve, because it produces high stress concentrations in the interlayer. Other shapes, just slightly different, are much more performant in terms of stress state.

KEYWORDS: Laminated glass, cold-bending, cold-lamination-bending, shape optimization, stress concentration
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