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Prove sulle prestazioni strutturali
dei nastri VHB™ su pannelli metallici
per edilizia
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Scheda Tecnica
Data: Ottobre 2003
Introduzione
I nastri biadesivi VHB sono utilizzati in tutto il mondo in una vasta gamma di
applicazioni nell’industria edilizia. Per aumentare il livello di considerazione che
essi hanno per queste applicazioni, sono stati effettuate delle prove sulle loro
prestazioni presso il Construction Research Laboratory di Miami (Florida - USA),
per valutare i nastri VHB sotto sforzo e nelle condizioni ambientali che i pannelli
metallici generalmente devono sostenere sia nel rivestimento esterno di edifici che
su muri non portanti.
Sommario
Dei pannelli metallici per edilizia sono stati assemblati utilizzando tre diversi
nastri VHB e poi sottoposti a diverse sequenze di test specifici per dimostrare le
loro prestazioni elevate in queste applicazioni. Le prove comprendevano cicli
termici, passaggi d’aria, infiltrazioni d’acqua, resistenza strutturale al vento a
temperature non ambientali, effetto degli uragani, cicli di pressione da uragani.
I pannelli costruiti con i nastri VHB hanno fornito in generale eccellenti
prestazioni. Hanno superato prove di tenuta a un carico di vento fino a 585 kg/m2,
che corrisponde ad una velocità del vento di circa 355 km orari; test a carico di
vento a basse ed alte temperature fino a 293 kg/m2, corrispondenti ad una velocità
del vento di circa 250 km orari; test ciclici di impatto e pressione di uragani, con
una pressione calcolata per un edificio fino a 293 kg/m2. Questi test hanno anche
dimostrato che si evitano infiltrazioni di aria o acqua se l’assemblaggio viene
effettuato con metodi appropriati.
La tabella seguente riassume brevemente i risultati delle prove condotte. Per
maggiori dettagli, vedere le descrizioni delle tre sequenze dei cicli di prova e
consultare la relazione completa rilasciata dal Construction Research Laboratory.
Prova
Ciclo termico
Metodo
di prova
Pannello con nastro
VHB 4955
Pannello con nastro
VHB 4956
Pannello con nastro
VHB 5962
20 cicli
(da -29 °C a 82 °C)
Nessuna perdita di adesione
Infiltrazione d’aria
ASTM E283
Nessuna infiltrazione
Infiltrazione d’acqua
ASTM E331
Piccola infiltrazione
in un angolo
Nessuna infiltrazione
Nessuna infiltrazione
Carico di vento
a 32 °C
ASTM E330
(pressione massima)
4,3 kPa
5,7 kPa
2,9 kPa
Carico di vento
a -29 °C, 23 °C, 66 °C
ASTM E330
(pressione massima)
>2,9 kPa
>2,9 kPa
1,9 kPa
Effetto uragano
ASTM E1996 (zona 4)
Pressione ciclica
uragano
ASTM E1886 + PA 203
(pressione calcolata)
Perdita di adesione trascurabile
>2,9 kPa
>2,9 kPa
1,9 kPa
Prove sulle prestazioni strutturali dei nastri VHB™
su pannelli metallici per edilizia
Pannelli
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I pannelli sottoposti alle prove sono stati costruiti da uno dei maggiori fabbricanti
di pareti (non portanti) per edilizia, utilizzando progetti, procedure d’assemblaggio
e condizioni di cantiere tipiche dell’industria edilizia. I pannelli, della misura di
1.524 mm x 2.438 mm (5’ x 8’) erano composti da lamiera di alluminio o
materiale composito di alluminio (ACM). Sul retro di ogni pannello sono stati
applicati un telaio perimetrale di alluminio estruso e tre nervature di rinforzo,
anch’esse in alluminio. Per l’assemblaggio sono stati utilizzati solamente nastri
VHB, senza fissaggi meccanici, adesivi liquidi o altri materiali per bloccare le
varie parti di questi pannelli.
Disegno del pannello
Nastri
Nella gamma dei nastri VHB ci sono oltre 30 prodotti, ognuno con proprie
caratteristiche specifiche per soddisfare le diverse richieste dell’industria. I nastri
utilizzati in queste prove sono stati scelti per rappresentare le tre serie di prodotti
che si sono dimostrate generalmente adatte alle applicazioni nell’industria edilizia:
Nastro VHB 4955 (serie 4950)
Nastro VHB 4956 (serie 4941)
Nastro VHB 5962 (serie 5952)
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Prove
I pannelli sono stati sottoposti a tre differenti sequenze di prove, per valutare le
loro prestazioni. I riassunti dei metodi, le osservazioni e i risultati ufficiali sono
esposti nelle pagine seguenti. Pur se i pannelli metallici per edilizia possono avere
diversi disegni e materiali, le prove su questi pannelli “tipici” dimostrano l’alto
livello delle prestazioni dei nastri VHB 3M in queste applicazioni critiche. Il
cliente deve sempre effettuare valutazioni specifiche per verificare se il prodotto o
i prodotti scelti rispondono a tutti i requisiti della propria applicazione.
Sequenza n° 1
Questa sequenza di prove consiste nella misurazione dell’infiltrazione d’aria e
d’acqua, della resistenza all’azione del vento su un gruppo di pannelli assemblati
con nastri VHB, che hanno superato cicli termici.
Invecchiamento a caldo
Tre pannelli, ognuno assemblato con un diverso nastro VHB, hanno subito 20 cicli
termici tra – 29 °C e 82 °C di temperatura effettiva, con i valori estremi mantenuti
per almeno 15 minuti. I cicli hanno sottoposto i nastri VHB ad un invecchiamento
accelerato, a sforzi dovuti ad espansione e contrazione termica delle parti fissate. I
nastri hanno mantenuto un contatto perfetto con le superfici durante tutta la
sequenza di cicli, senza alcuna perdita di adesione.
Infiltrazione d’aria
La prova d’infiltrazione d’aria è stata condotta secondo il metodo ASTM E283
“Standard test method for determining rate of air leakage through exterior
windows, curtain walls, and doors under specific pressure differences across the
specimen”, con una pressione statica di 0,3 kPa, corrispondente ad una velocità del
vento di 80 km orari. Non si è rilevata alcuna infiltrazione misurabile attraverso i
nastri VHB che fissavano il telaio sul perimetro dei pannelli.
Infiltrazione d’acqua
Questa prova è stata condotta secondo il metodo ASTM E331 “Standard test
method for water penetration of exterior windows, skylights, doors and curtain
walls by uniform static air pressure difference”, con un getto d’acqua ad alta
pressione sotto una pressione statica di 0,7 kPa per 15 minuti. I pannelli assemblati
con i nastri VHB 4956 e 5962 non hanno mostrato alcuna infiltrazione, mentre il
pannello preparato con il nastro VHB 4955 ha mostrato una minima infiltrazione
vicino al punto di giunta del nastro in un angolo. I nastri VHB, con le procedure
appropriate e forse con un po’ di sigillante siliconico nelle giunte d’angolo
possono garantire una sigillatura adeguata contro ogni infiltrazione in quelle
applicazioni che prevedono una perfetta tenuta su tutto il telaio perimetrale.
Tenuta strutturale al vento Il test di tenuta strutturale al vento è stata condotta attenendosi al metodo ASTM
E330 “Standard test method for structural performance of exterior windows,
curtain walls and doors by uniform static air pressure difference” con carichi
crescenti fino a un massimo di 5,7 kPa. I pannelli sono stati sottoposti a carichi
sia positivi (dall’esterno - la situazione peggiore per le nervature di rinforzo) che
negativi (dall’interno - la situazione peggiore per il telaio). I pannelli hanno prima
subito carichi di 0,5 kPa, 1 kPa, 1,9 kPa e 2,9 kPa in ogni direzione, col picco di
pressione mantenuto per 1 minuto. Il livello di 2,9 kPa rappresenta la pressione
calcolata nel tipico progetto di un edificio molto alto, oppure una velocità del
vento di 250 km orari. I pannelli sono stati poi controllati visivamente e sia i
rinforzi che il telaio apparivano ancora perfettamente attaccati. Successivamente i
pannelli sono stati sottoposti a carichi di 4,3 kPa e 5,7 kPa in ogni direzione, con
il picco massimo mantenuto per 10 secondi. Il livello di 5,7 kPa equivale ad una
velocità del vento di 355 km orari, oppure al doppio della pressione tipica
calcolata per un edificio molto alto. Dopo la prova, i pannelli sono stati
nuovamente ispezionati. Tutti i rinforzi applicati con i nastri VHB 4955 e 4956
erano ancora perfettamente attaccati, mentre quelli con il nastro VHB 5962 erano
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Tenuta strutturale al vento ancora funzionanti con solamente un piccolo cedimento coesivo alle estremità
(continua)
delle nervature. I telai fissati con i nastri VHB 4956 e 5962 erano ancora
completamente attaccati; il telaio fissato con il nastro VHB 4955 presentava una
lieve separazione dal pannello, ma solamente dopo la prova a -5,7 kPa di pressione
per la durata di 6 secondi. I nastri VHB hanno mostrato ottime prestazioni in
queste prove, sebbene i pannelli e i rinforzi presentassero deformazioni permanenti
al termine della sequenza.
Sequenza n° 2
Questa sequenza di prove consiste nella misurazione delle prestazioni a livello
strutturale di un gruppo di pannelli, assemblati con nastri VHB, all’azione del
vento, a temperatura ambiente, a freddo e ad alta temperatura.
Le prove di tenuta al vento sono state condotte secondo il metodo ASTM E330,
con i pannelli sottoposti a carichi di 1 kPa, 1,9 kPa e 2,9 kPa in entrambe le
direzioni. Il test è stato ripetuto tre volte con temperatura ambiente (32 °C), a
freddo (-29 °C) e ad alta temperatura (66 °C). Le temperature indicate si
riferiscono all’aria esterna a contatto dei pannelli. Queste erano le temperature
estreme raggiungibili con l’attrezzatura disponibile per questo tipo di prove.
Dopo i tre test, i pannelli sono stati controllati visivamente. Tutte le nervature di
rinforzo fissate con i nastri VHB 4955 e 4956 erano ancora completamente
attaccate al livello di pressione di 2,9 kPa, corrispondente alla velocità del vento
di 250 km orari. Le nervature fissate con il nastro VHB 5962 erano ancora
funzionanti, con solo un piccolo cedimento coesivo alle loro estremità. In
conclusione, tutti i nastri VHB hanno mantenuto un contatto completo con telaio
e rinforzi per tutta la sequenza di prove. Anche in questo caso i nastri VHB
hanno fornito ottime prestazioni nonostante che i pannelli e le nervature avessero
subito forti deformazioni e fossero stati sottoposti a sforzi elevati dovuti agli
sbalzi termici.
Sequenza n° 3
Questa sequenza di prove consiste nella determinazione della capacità di un
gruppo di pannelli, assemblati con nastri VHB, di resistere a cicli di pressione ed
agli impatti con detriti volanti che possono avvenire durante un uragano o altri
eventi con forte vento.
Effetto uragano
I test d’urto per uragano sono stati effettuati secondo il metodo ASTM E1996
“Standard specification for performance of exterior windows, curtain walls,
doors and storm shutters impacted by windborne debris in hurricanes”, usando la
classificazione massima di vento per edifici non essenziali (wind zone 4). Questa
categoria specifica due posizioni d’impatto (centro e un angolo) per pannello,
utilizzando come proiettile un peso di 4,1 kg, composto di legno da costruzione,
con una velocità d’urto di 15,2 m/s. Gli urti al centro dei pannelli hanno
provocato il danneggiamento permanente dei pannelli stessi e della nervatura
centrale. Comunque tutti i tre nastri VHB hanno mantenuto un contatto completo
lungo le nervature di rinforzo, senza perdita di adesione, con le schiume espanse
a chiudere le luci formate dalle deformazioni. Gli impatti negli angoli dei tre
pannelli hanno notevolmente danneggiato i pannelli stessi, ma i nastri VHB li
hanno comunque tenuti fissati ai telai, con solo dei piccoli distacchi nell’angolo
colpito.
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Cicli di pressione
da uragano
Queste prove sono state eseguite secondo il metodo ASTM E1886 “Standard test
method for performance of exterior windows, curtain walls, doors and storm
shutters impacted by missiles and exposed to cyclic pressure differentials”. Lo
stesso gruppo di pannelli utilizzati per il test precedente è stato in primo luogo
sottoposto ad una sequenza ciclica di pressione, indicata dalla Dade County
Specification PA-203, utilizzando una pressione standard di 1,9 kPa, tipica per
edifici non molto alti. La prova comportava 1.342 cicli sui pannelli. Al termine
della prova, l’ispezione visiva ha verificato che tutte le nervature erano ancora ben
fissate ai pannelli, senza cedimenti. Si è poi ripetuta la prova sugli stessi pannelli,
portando la pressione a 2,9 kPa (per edifici alti) per altri 1.342 cicli. Il controllo
visivo al termine della seconda serie di prove ha evidenziato che i pannelli fissati
con i nastri VHB 4955 e 4956 erano ancora completamente attaccati. I nastri VHB
hanno dimostrato eccellenti prestazioni anche sotto queste condizioni severissime.
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Adesivi e Nastri
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