Vetro per costruire

Titolo del progetto di ricerca

GLASS & CO - Enhancing the effective strength of structural GLASS with functional COatings

Area scientifica  

Ingegneria civile, Architettura, Scienza dei materiali

Coordinatore del progetto

Mauro Corrado

Abstract

Il progetto ha sviluppato innovativi coating funzionali, cioè pellicole trasparenti in materiale polimerico, capaci di migliorare le prestazioni meccaniche del vetro, con lo scopo di renderlo resistente al punto da poterlo utilizzare per elementi portanti di edifici.

Descrizione del progetto di ricerca 

Il vetro è un materiale sempre più utilizzato nell’industria delle costruzioni ma sono necessarie tecnologie innovative per gli elementi portanti e anche per consentire nuove soluzioni architettoniche.  Il progetto GLASS & CO  ha affrontato due problematiche  che impediscono il pieno sfruttamento delle proprietà meccaniche del vetro ricotto, limitandone così l'utilizzo per la realizzazione di elementi strutturali: la tenso-corrosione e la concentrazione delle tensioni.

La tenso-corrosione è il fenomeno della diminuzione della resistenza alla trazione che avviene nel tempo, sotto l'effetto combinato di agenti atmosferici e carichi applicati.

La concentrazione di sollecitazioni qui considerata, invece, è quella che avviene all'interno di una lastra di vetro quando vengono applicate pressioni di contatto lungo i bordi e può condurre alla comparsa di fessure longitudinali in seguito a una sollecitazione di compressione

La soluzione è stata ricercata attraverso lo sviluppo di rivestimenti polimerici funzionali. In particolare,

  • rivestimenti altamente idrofobi, ottimizzati per garantire anche una buona adesione con il substrato di vetro, appaiono come una soluzione efficace alla tenso-corrosione, mentre
  • rivestimenti spessi aventi proprietà meccaniche specifiche possono ridurre la concentrazione di sollecitazioni accomodando la rugosità dei bordi e ridistribuendo le pressioni.

Lo sviluppo di questi nuovi materiali è stato supportato da prove sperimentali per evidenziare il problema, simulazioni numeriche per identificare le soluzioni ottimali e test delle prestazioni. Una  ricerca  altamente interdisciplinare che ha richiesto competenze che vanno dalla scienza dei materiali, alla modellazione numerica e alla progettazione strutturale.

Impatto sulla società

I rivestimenti sviluppati contribuiranno a migliorare l'affidabilità degli elementi strutturali in vetro, promuovendone così l'uso per applicazioni strutturali impegnative e riducendone lo spreco causato da sovradimensionamenti. Tali rivestimenti funzionali potranno essere applicati sistematicamente a nuovi elementi, così come saranno disponibili anche per applicazioni in-situ, dando la possibilità di intervenire su strutture esistenti e contribuendo alla conservazione del patrimonio architettonico.

Inoltre, la tecnologia adottata ha indiscutibili vantaggi rispetto alle tecniche di rinforzo convenzionali poiché consuma meno energia della tempra termica ed è più economica della tempra chimica.

Risultati della ricerca

I rivestimenti polimerici UV-indurenti sviluppati nell’ambito del progetto rendono il vetro un elemento di costruzione molto più solido e resistente, ovviando al problema della tenso-corrosione e riducendo la sensibilità del vetro alle tensioni  lungo i bordi. La tecnologia sviluppata è vantaggiosa rispetto ad altre già esistenti perché consuma meno energia rispetto alla tempra termica ed è più economica della tempra chimica. L’applicazione del rivestimento aumenta del 90% la resistenza a trazione del vetro per azioni di lunga durata. Si è inoltre esplorata la possibilità di utilizzare la stampa 3D per accoppiare materiali polimerici e vetro, aprendo la strada alla produzione di materiali compositi vetro-polimeri.

Tra i principali risultati e impatti della ricerca ricordiamo:

  • 9 pubblicazioni scientifiche e 5 presentazioni del progetto a conferenze di settore
  • Nuove collaborazioni con la School for Advanced Studies di Lucca e con la Technische Universität Darmstadt (Germania).
  • Nuovi contatti con le aziende Bottero SpA e AGC Glass Europe
  • Partecipazione al progetto NEWFRAC finanziato nell’ambito della call europea Marie Sklodowska-Curie Innovative Training Network 2018.

Breve cv del coordinatore

Mauro Corrado ha conseguito la Laurea in Ingegneria Civile nel 2004 e il Dottorato di Ricerca in Ingegneria Strutturale nel 2008 presso il Politecnico di Torino. Assegnista di ricerca dal 2008 al 2011, è diventato Ricercatore di Scienza delle Costruzioni presso il DISEG - Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica del Politecnico di Torino nel 2011. Dal 2014 al 2016 è stato Marie Curie Fellow presso il Computational Solid Mechanics Laboratory dell'EPFL, in Svizzera. È stato visiting professor presso la Scuola IMT Alti Studi Lucca a febbraio 2014 ed aprile 2017. È membro del comitato di redazione della rivista "Frattura ed Integrità Strutturale". Ha lavorato come revisore scientifico per il MIUR e per la Commissione Fulbright-Masaryk ceca.

Gruppo di lavoro@Polito

Roberta Maria Bongiovanni, Professore Ordinario, DISAT, Dipartimento di scienza Applicata e Tecnologia

Simonetta Lucia Pagliolico, Ricercatore, DISAT

Sara Dalle Vacche, Assegnista di ricerca, DISAT

Gregorio Mariggiò, Assegnista di ricerca, DISEG

Partenariato

Partner accademico

Glass and Transparency Research Group, Delft University of Technology, Olanda

Partner non accademico

Cromology Italia S.p.A., Italia

  • Budget: 150.000
  • Data inizio: 15/09/2017
  • Data fine: 14/09/2019