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ISOLAMENTO SISMICO2020-02-24T17:12:19+00:00

Isolamento Sismico – Protezione Sismica degli edifici sia nuovi che esistenti.

ISOLAMENTO SISMICO – PROTEZIONE SISMICA

Tra le moderne tecnologie di protezione sismica, la più diffusa negli edifici di nuova costruzione è quella dell’isolamento sismico, che si realizza operando una sconnessione strutturale, generalmente al di sopra del piano di fondazione o del piano interrato, interponendo tra la sottostruttura e la sovrastruttura dispositivi a bassa rigidezza orizzontale, con l’obiettivo di incrementare il periodo proprio della struttura sino a valori intorno ai 2-3 sec, nel campo dello spettro di progetto a basse accelerazioni. Il comportamento della sovrastruttura è quello di un corpo rigido che trasla sugli isolatori, sollecitato da accelerazioni fortemente ridotte e soggetto a deformazioni ni di interpiano molto contenute.
Di conseguenza l’approccio progettuale con l’isolamento sismico presenta i seguenti vantaggi nei confronti degli edifici a base fissa:
– Riduzione delle sollecitazioni sia sulla sovrastruttura sia sulla sottostruttura;
– Annullamento o forte riduzione del danno, non solo alla struttura ma anche agli elementi non strutturali ed al contenuto degli edifici;
– Drastica riduzione degli effetti torsionali anche in strutture irregolari in pianta (poiché una corretta disposizione dei dispositivi è in grado di far coincidere il centro di massa con il centro di rigidezza);
– Maggiore flessibilità architettonica
È intuitivo comprendere come per gli edifici progettati con l’inserimento di isolatori sismici alla base diventino secondari i requisiti di duttilità strutturale
. Ne consegue che una struttura isolata, nella maggioranza dei casi, non comporta costi maggiori rispetto alle strutture tradizionali.
In particolare, valgono le seguenti considerazioni:
– Progettazione: la modellazione di un edificio isolato alla base ricade, il più delle volte, nella condizione in cui il sistema di isolamento può essere modellato come lineare equivalente, ciò non comporta maggiori oneri progettuali.
– Sugli elementi strutturali riscontriamo due diversi tipi di vantaggi: riduzione delle azioni (e quindi delle sezioni resistenti) in virtù dell’azione di filtraggio operato dai dispositivi; risparmio in termini di materiali e tempi di esecuzione (quindi di manodopera) grazie alla semplificazione dei particolari costruttivi concessa dalla normativa per le strutture isolate in zona sismica. In virtù dei suddetti vantaggi, la differenza di costo tra una struttura tradizionale ed una isolata sismicamente arriva ad annullarsi o addirittura diventa vantaggiosa per edifici multipiano e/o in zone con un input sismico particolarmente severo.
Per edifici di modesta dimensione, come le piccole abitazioni mono, bi-familiari o edifici monopiano, gli extra-costi che derivano dall’adozione del sistema di isolamento, che prevalentemente consistono nell’acquisto dei dispositivi con relative prove di accettazione, dall’eventuale realizzazione di un piano irrigidente supplementare, o dalle modifiche architettoniche finalizzate alla necessità di garantire l’accesso agli isolatori, sono in buona parte compensati dai risparmi di cui sopra. Le considerazioni già fatte si limitano a misurare i vantaggi solo nella fase realizzativa dell’opera. Aspetto fondamentale della strategia dell’isolamento sismico è però l’altissimo livello di sicurezza raggiungibile e l’assenza di danno post-sisma: infatti il requisito di linearità degli elementi strutturali e gli spostamenti di interpiano praticamente nulli, oltre a salvaguardare la totale integrità della struttura, determinano la salvaguardia degli elementi non strutturali e del contenuto stesso dell’edificio. È palese come ciò implichi enormi vantaggi economici “a lungo termine” considerando che a valle di un importante evento sismico, contenitore e contenuto non saranno oggetto di alcun intervento di riparazione, verranno quindi meno gli ulteriori costi “sociali” legati alle sistemazioni temporanee dei residenti, nel caso di civili abitazioni, o dell’interruzione delle attività lavorative per uffici o stabilimenti produttivi, senza contare gli eventuali
risvolti psicologici.

Protezione Sismica degli edifici sia nuovi che esistenti

I dispositivi utilizzati per l’isolamento alla base degli edifici possono essere identificati in due famiglie:
Isolatori elastomerici con gomma ad alto smorzamento tipo ISI o ISI-P, qualora si decidesse di aumentare la dissipazione utilizzando un nucleo in piombo;
Isolatori a scorrimento, a loro volta divisi in due tipologie:
Isolatori a scorrimento a superficie curva o a pendolo del tipo XXX
Isolatori a scorrimento a superficie piana, del tipo ERGOFLON DISC serie P utilizzati solo in abbinamento agli isolatori elastomerici, in quanto non dotati di capacità .
La scelta del tipo di isolatori è solitamente legata alla tipologia di struttura ed a considerazioni tecnico-economiche.
Negli ultimi anni le applicazioni di isolamento sismico in Italia si sono estese non solo dal settore pubblico al settore privato, ma anche dagli interventi nelle nuove costruzioni al miglioramento o adeguamento sismico di edifici esistenti.
Nell’ambito dell’isolamento sismico di edifici esistenti, è certamente da citare l’esempio della ricostruzione post sisma della città del L’Aquila , dove numerose applicazioni sono state portate a termine.
L’utilizzo dell’isolamento sismico come tecnica di adeguamento o miglioramento consente di concentrare la maggior parte degli interventi al piano di isolamento (fondazione, interrato o piano terra), limitando notevolmente gli interventi di rinforzo agli elementi strutturali della sovrastruttura.
Non di rado la tecnologia dell’isolamento sismico si è dimostrata essere l’unica in grado di raggiungere gli standard di sicurezza richiesti dalle normative, diversamente perseguibili soltanto mediante demolizione e ricostruzione dei fabbricati danneggiati.
Si noti che, con un’accorta progettazione delle fasi di intervento, è possibile mantenere l’uso del fabbricato durante i lavori di inserimento dei dispositivi di isolamento.
Tutto ciò è possibile farlo anche con gli edifici storici, numerosi sono ad oggi gli esempi portati a termine come per esempio l’Emiciclo, edificio storico del 1800 isolato sismicamente con isolatori elastomerici tipo ISI e con isolatori a scorrimento a superficie piana tipi ERGOFLON DISC P.
Per queste strutture, ai vantaggi descritti sopra, si aggiunge quello di poter salvaguardare anche le finiture interne, spesso di notevole pregio artistico, limitando gli interventi quasi esclusivamente alle fondazioni e sottofondazioni.
Oltre che attraverso l’isolamento sismico, il miglioramento/adeguamento sismico di edifici esistenti è spesso vantaggiosamente ottenuto mediante l’uso di dissipatori, solitamente inseriti nelle strutture intelaiate come componenti di controventi dissipativi, sfruttando cioè lo spostamento di interpiano per dissipare energia.
I dissipatori di energia si dividono in due famiglie:
– Dispositivi dipendenti dallo spostamento, generalmente basati sulle proprietà isteretiche di elementi metallici del tipo SOMMA HBF
– Dispositivi dipendenti dalla velocità, ossia dispositivi cilindro/pistone (o oleodinamici o fluidodinamici del tipo MC ) che sfruttano la dissipazione viscosa dovuta al passaggio di particolari fluidi attraverso un opportuno circuito idraulico; il legame costitutivo che ne consegue è dipendente dalla velocità, solitamente con una dipendenza non lineare che massimizza la capacità dissipativa.
L’inserimento di dissipatori in una struttura consente di ridurre fortemente la richiesta di duttilità negli elementi strutturali, e quindi di migliorare fortemente la capacità della struttura di resistere al sisma.
Non sempre però risulta possibile mantenere la struttura completamente in campo elastico, e quindi evitarne completamente il danneggiamento.
E’ però sempre possibile raggiungere un elevato grado di sicurezza, con ottimi rapporti costi-benefici. Si noti inoltre che, a differenza dell’isolamento sismico che non sempre è fattibile in un edificio esistente, l’inserimento di dissipatori di energia in un edificio esistente intelaiato è quasi sempre fattibile, anche se le implicazioni architettoniche finora ne hanno limitato l’uso per lo più agli edifici pubblici, soprattutto scuole. Tra i dispositivi antisismici utili nell’adeguamento sismico di edifici esistenti, vi sono anche i dispositivi di vincolo dinamico (o di vincolo provvisorio o shock transmitters del tipo ROD), dispositivi che costituiscono un vincolo rigido assiale tra le strutture cui sono collegati quando sottoposti ad azioni dinamiche (come il terremoto), mentre consentono gli spostamenti in caso di azioni lente (dilatazioni termiche) .
Tipicamente tali dispositivi trovano applicazione laddove i giunti tra edifici adiacenti non sono sufficienti, per collegare tra loro i diversi corpi in fase sismica, previa verifica del comportamento d’insieme degli edifici che in fase sismica costituiscono un nuovo unico organismo strutturale sismo resistente.

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