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Caratteristiche fisiche dei vetri

PROPRIETÀ MECCANICHE

Densità - massa volumica.
Il vetro ha un peso specifico di circa 2.500 Kg/m3; ciò significa che una lastra di vetro pesa 2,5 Kg per metro quadrato e per millimetro di spessore (in pratica, ad esempio, un metro quadrato di una lastra di 4 mm di spessore pesa 10 Kg).

Resistenza alla compressione.
Il vetro ha una elevatissima resistenza alla compressione, pari a circa 1.000 N/mm2 = 10.000 Kg/cm2; ciò significa che per rompere un cubetto di vetro di 1 cm di lato occorre un carico dell’ordine di 10 tonnellate.

Resistenza alla flessione.

Una lastra vetro sollecitata a flessione presenta una faccia in compressione (quella dalla parte in cui è applicato il carico) ed una in trazione. Il valore della resistenza di un vetro flesso è dell’ordine di:
40 N/mm2 = 400 Kg/cm2 per vetri levigati ricotti
120 N/mm2 = 1.200 Kg/cm2 per vetri temprati
(variabile a seconda dello spessore e del tipo di lavorazione)


Il valore elevato di resistenza del vetro temprato è dovuto al fatto che il processo di tempra ha l’effetto di mettere le due facce superficiali della lastra trattata in condizioni di forte compressione (creando una vera e propria precompressione che aumenta conseguentemente la resistenza a trazione).

Elasticità.
Il vetro è un materiale estremamente elastico, che non presenta dunque deformazioni permanenti; il che significa che dopo un deformazione a seguito di una sollecitazione ritorna nello stato di riposo esattamente come era nella forma iniziale; di contro, però, è un materiale anche estremamente fragile, e cioè non presenta alcuna fase plastica (deformazioni permanenti) prima di una rottura e, quindi, se sottoposto a carichi crescenti a flessione si rompe senza alcun preavviso.

COMPORTAMENTO TERMICO

Dilatazione termica lineare.
Questa caratteristica dei materiali è espressa da un coefficiente empirico che misura l’allungamento della unità di lunghezza per una variazione di temperatura pari ad 1 °C (in un intervallo di temperature tra 20 e 300 °C); per il vetro il coefficiente di dilatazione termica lineare è pari a 9x10-6 = 0,000009.
Ciò significa ad esempio, che una lastra di vetro lunga 2 m se riscaldata con un aumento di temperatura di 40 °C si allunga di 0,72 mm. È utile avere conoscenza del valore del coefficiente λ di dilatazione termica lineare di altri materiali:

legno..............................................................4x10-6
mattone.........................................................5x10-6
pietra.............................................................5x10-6
vetro...............................................................9x10-6
acciaio........................................................12x10-6
calcestruzzo..............................................14x10-6
alluminio.....................................................23x10-6
cloruro di polivinile (PVC).......................70x10-6


per comprendere immediatamente la intrinseca “compatibilità” tra il legno e il vetro, e di contro la minore compatibilità tra l’alluminio e il vetro e la ancor minore compatibilità tra il PVC e il vetro (e tale caratteristica rende evidentemente più semplice e sicura l’adesione delle lastre di vetro ai telai delle ante di legno, a vantaggio di sigillatura e ermeticità, rispetto alle ante in alluminio o in Pvc).

Sollecitazioni di origine termica.
Il vetro ha una scarsa conduttività termica; questa caratteristica ha per conseguenza che il riscaldamento o il raffreddamento di una sola parte di una vetrata potrebbe determinare delle sollecitazioni interne che possono provocare rotture cosiddette termiche. L’esempio più comune di rischio di rottura termica è quello rappresentato dai bordi perimetrali coperti di un vetro ad elevato assorbimento energetico, che in presenza di forte irraggiamento solare si riscalderanno più lentamente della superficie esposta, e correranno il rischio di lesionarsi. Pertanto, nei casi in cui le condizioni di utilizzo o di posa in opera rischiano di determinare in un vetro considerevoli differenze di temperatura (cfr. normative al riguardo), sarà necessario adottare particolari precauzioni. Una di queste, riguardo il materiale in se stesso, è la tempra, che è un trattamento termico complementare nelle fasi di produzione delle lastre di vetro, che consente di far sopportare alle lastre stesse differenze di temperature dell’ordine di 200 °C.


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