Appendice
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Pannelli compositi in zinco (ZCM) – Serie ALPOLIC –
1. Caratteristiche superficiali della lega di zinco
(1) Composizione della lega
Zinco: minimo 99.5%, 0.2% di rame e 0.1% di titanio.
(2) Finitura superficiale
La lega di zinco é trattata di fabbrica con un processo di conversione chimica che produce uno strato di colore grigio
argento molto chiaro. Nel tempo, questo stato iniziale lascia il posto ad uno strato protettivo naturale che si forma sulla
superficie della lega per effetto dell’esposizione agli agenti atmosferici.
(3) Durata eccellente
Lo strato antiruggine (carbonato di zinco) che si forma sulla superficie della lega di zinco per effetto dell’esposizione
alle condizioni climatiche naturali riduce la velocità di degrado ad un tasso di erosione dello zinco di soli 1-7 micron
(mediamente 3 micron) all’anno. In altre parole uno strato di zinco di spessore 100 micron (0.1mm) impiega 25 anni ad
erodersi.
(4) Alterazioni cromatiche dovute all’esposizione in atmosfera
Il processo di formazione dello strato protettivo naturale impiega diversi anni di esposizione in atmosfera prima di
giungere a completamento dopo di che la superficie dello zinco si stabilizza. Il principale componente dello strato
protettivo naturale è il carbonato di zinco anche se è possibile trovarvi tracce anche di altri composti di zinco. È possibile
che colore della superficie esposta assuma sfumature e toni diversi a seconda delle condizioni atmosferiche, ma questo
processo di transizione è così lento da essere praticamente impercettibile all’occhio.
(5) Auto-ristrutturante
Lo strato protettivo naturale che si forma sulla superficie dello zinco per effetto dell’esposizione in atmosfera è in grado
di ripristinare da solo eventuali graffi e rigature della superficie.
2. Tabella comparativa delle proprietà dei metalli
La seguente tabella riporta i valori tipici delle principali caratteristiche dello zinco rispetto ad altri metalli.
Nota: Lo zinco mostra un diverso tasso di dilatazione/ritiro termico e proprietà meccaniche differenti a seconda del senso del
pannello. In tabella, P e T rappresentano rispettivamente il senso “parallelo” e quello “trasversale” al senso della laminatura.
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3. Potenziale galvanico
Il potenziale (libero) di corrosione dello zinco é inferiore a quello di altri metalli. A contatto con metalli dal potenziale
più elevato – come acciaio e rame – ed in presenza di umidità, è possibile che si verifichi un fenomeno di corrosione
precoce dello zinco. Alluminio e acciaio inox danno invece luogo ad una condizione di passività della superficie dello
zinco e non causano alcun fenomeno di corrosione accelerata dello zinco.
zinco
Lega di alluminio
Acciaio dolce, ghisa
Acciaio a basso tenore di carbonio
ottone
stagno
rame
Lega per saldature (50/50)
Bronzo alluminio
bronzo
Acciaio inox (SUS 430)
piombo
Lega d’argento per brasatura
argento
Acciaio inox (SUS 304)
Acciaio inox (SUS 316)
titanio
platino
grafite
4. Dilatazione/ritiro termico
Il coefficiente di dilatazione/ritiro del materiale composito ZCM è quasi uguale a quello dell’alluminio metallico e quasi
il doppio di quello di acciaio e calcestruzzo. La seguente tabella riporta i valori di dilatazione/ritiro di vari materiali edili.
Coefficiente di
dilatazione/ritiro
termico
Dilatazione per ogni
metro lineare a 50°C di
sbalzo termico
Dilatazione per ogni 3
piedi a 90°F di sbalzo
termico
Unità di misura
10-6 mm/mm/°C
ZCM Z-Z
(P) 28 (T) 20
ZCM Z-A
(P) 25 (T) 22
ALPOLIC/fr
24
Alluminio
24
Acciaio
12
10-6 in/in/°F
(P) 15 (T) 11
(P) 14 (T) 12
13
13
6.7
mm
(P) 1.4 (T)
1.0
(P) 1.3 (T)
1.1
1.2
1.2
0.6
pollici
(P) 0.049”
(T) 0.036”
(P) 0.042”
(T) 0.036”
0.042”
0.042”
0.022”
Acciaio inox
304
Rame
Calcestruzzo
Vetro
Fogli di
acrilico
10-6/in/in/°F
mm
17
9.5
0.9
17
9.5
0.9
12
6.7
0.6
9
5.0
0.5
70
39
3.5
pollici
0.031”
0.031”
0.022”
0.016”
0.13”
(Continua)
Unità di misura
Coefficiente di
dilatazione/ritiro
Dilatazione per ogni
metro lineare a 50°C di
sbalzo termico
Dilatazione per ogni 3
piedi a 90°F di sbalzo
termico
10-6mm/mm/°C
Nota: In tabella, P e T rappresentano rispettivamente il senso “parallelo” e quello “trasversale” al senso della laminatura.
5. Rigidità e peso del pannello
La seguente tabella indica la rigidità dei pannelli ZCM rispetto ad altri metalli. Il materiale composito ZCM ha una
rigidità elevata pur conservando un peso leggero. La rigidità dei pannelli ZCM é equivalente a quella di una lamiera di
zinco da 2.9 mm o di una lamiera di alluminio da 3.1 mm.
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Rigidità del composito ZCM e di altri metalli
Unità di misura
ZCM Z-Z
ZCM Z-A
Lega di
zinco
Alluminio
Acciaio
Acciaio
Spessore a rigidità
equivalente
mm
4
4
2.92
3.14
2.18
inox 304
2.21
Modulo di elasticità
(E)
103 N/mm2
33 Note
34 Note
(106 psi)
kNmm2/mm
(4.8)
180 Note
(4.9)
180 Note
87
(13)
70
(10)
210
(30)
200
(29)
(103 lbs.in2/in)
kg/m2
(1.6)
(1.6)
181
(1.6)
181
(1.6)
181
(1.6)
180
(1.6)
10.8
9.3
20.7
8.5
17.2
17.5
(psf)
(2.21)
(1.91)
(4.24)
(1.74)
(3.53)
(3.59)
%, ZCM Z-Z=100
100
-
192
79
159
162
%, ZCM Z-A=100
-
100
223
91
185
188
Rigidità a flessione
(E×I)
Peso modulo
Rapporto peso
Nota: Dato che la differenza tra i pannelli ZCM serie ZZ e ZA è trascurabile, i calcoli strutturali sono eseguiti con lo
stesso coefficiente di sicurezza.
Tabella comparativa tra ZCM ed ALPOLIC/fr 4mm
Modulo di elasticità
(E)
Unità di misura
103 N/mm2 (106
psi)
ZCM 4mm
33 (4.8)
ALPOLIC/fr 4mm
40 (5.8)
Rigidità a flessione
(E×I)
kNmm2/mm (103
lbs.in2/in)
180 (1.6)
210 (1.9)
Spessore
dell’alluminio a parità
di rigidità
Peso del pannello
mm
3.14
3.30
kg/m2 psf
9.3-10.8 1.91-2.21
7.6 1.56
6. Resistenza del pannello
Il carico del vento determina una sollecitazione a livello della lamina di metallo come reazione all’applicazione della
forza di piegatura esercitata appunto dal vento. Contestualmente il pannello mostra un certo grado di inflessione. Se
l’intensità di questa forza supera i limiti consentiti, il pannello ZCM perde di elasticità e l’inflessione subita diventa
permanente. Il calcolo di verifica va effettuato in base alle seguenti formule:
(1) Grado di sollecitazione ammissibile
A. Calcolo
La massima sollecitazione sotto l’azione del vento sostenibile dalle lamine di metallo che rivestono i pannelli ZCM, si
calcola con un’unica formula per ambedue le versioni ZCM: Z-Z e Z-A. Se la massima sollecitazione teorica di calcolo
2
3
è inferiore al limite elastico 0.2% della lamina di zinco (168 MPa o N/mm o 24×10 psi), il pannello ZCM è in grado
di sostenere le condizioni di calcolo. Il calcolo viene effettuato applicando sempre un coefficiente di sicurezza.
Max sollecitazione ammissibile = B·w·b2 / t2
Dove:
Sollecitazione: in MPa o N/mm2 (o psi),
b = larghezza pannello in mm (o pollici)
B: Coefficiente di sicurezza, come da seguente scheda 1
w: Carico del vento in MPa o N/mm2 (o psi)
t2: spessore apparente al quadrato dello ZCM, posto come 7.81 mm2 (o 12.1×10-3 in2)
B. Risultati di calcolo di alcuni casi tipici
La tabella 1 e 2 riporta i risultati di calcolo di 4 casi di pannelli solo appoggiati su 4 lati e 4 casi di pannelli fissati su 4
lati.
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(2) Grado di inflessione del pannello
A. Calcolo
La massima inflessione ammissibile dei pannelli ZCM si determina con la seguente equazione:
Max inflessione ammissibile =
Dove:
Inflessione: in mm (o pollici),
B = altezza o larghezza pannello, ma sempre la più corta delle due (in mm o pollici)
A = coefficiente come da seguente scheda 2
2
W = carico del vento in MPa o N/mm (o psi)
EAP = modulo elastico a flessione dello ZCM,
tAP = spessore del modulo ZCM (in mm o pollici)
3
3
3
EAPtAP = valore espresso in 2110×10 N·mm (o 18.8×10 libre · pollice)
B. Risultati di calcolo di alcuni casi tipici
La tabella 3 e 4 riporta i valori di calcolo di 4 casi di pannello solo appoggiati su 4 lati e 4 casi di pannelli fissati su 4
lati.
Interpretazione dei risultati: “>” significa che la massima sollecitazione è superiore a 0.2% limite elastico della lamina di zinco
2
(168 MPa or N/mm ) e pertanto in questo campo è necessario ricorrere a dei rinforzi. In tutti gli altri campi di sollecitazione inferiore
2
a 168 MPa or N/mm , il pannello ZCM è in grado di sostenere da solo il carico del vento applicato.
Nota: “NA” indica che in tali condizioni, il pannello ZCM subisce deformazioni permanenti.
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