Dispositivi antisismici

Ing. FRANCESCO TOMASELLI
TECNOLOGIE MECCANICHE ED ANTISISMICHE
APPLICATE IN EDILIZIA E INFRASTRUTTURE
Pistoia, 14 aprile 2011
TECNOLOGIE MECCANICHE ED
ANTISISMICHE APPLICATE IN
EDILIZIA E INFRASTRUTTURE
Pistoia, 14 aprile 2011
ing. Francesco Tomaselli
Project Manager
[email protected]
SITUAZIONE NORMATIVA
Dispositivi antisismici
• D.M. 14-1-2008
• Norma armonizzata UNI EN 15129:2009
in lingua inglese
pag. 1
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MATERIALI E PRODOTTI PER USO
STRUTTURALE
D.M. 14/1/2008 § 11.1
In particolare, per quanto attiene l’identificazione e la qualificazione,
possono configurarsi i seguenti casi:
A) materiali e prodotti per uso strutturale per i quali sia di sponibile una
norma europea armonizzata (…) il loro impiego nelle opere è possibile
soltanto se in posse sso della Marcatura CE, previ sta dalla Direttiva
89/106/CEE “Prodotti da costruzione” (CP D), recepita in Italia dal DP R
21/04/1993, n.246, così come modificato dal DPR 10/12/1997, n. 499;
B) materiali e prodotti per uso strutturale per i quali non sia di sponibile
una norma armonizzata ovvero la ste ssa ricada nel periodo di
coesi stenza, per i quali sia invece prevista la qualificazione con le
modalità e le procedure indicate nelle presenti norme. E’ fatto salvo il
caso in cui, nel periodo di coesistenza della specifica norm a
armonizzata, il produttore abbia volontariamente optato per la
Marcatura CE;
C) Materiali e prodotti per uso strutturale innovativi o comunque non
citati nel presente capitolo e non ricadenti in una delle tipologie A) o
B). (…)
Esempio di
ATTESTATO DI
QUALIFICAZIONE DI
ISOLATORI
ELASTOMERICI
IN GOMMA DISSIPATIVA
A MESCOLA DURA
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La norma armonizzata per i prodotti anti si smi ci EN 15129 è entrata
in vigore l’1/8/2010, e per un anno coesi sterà con le normative
nazionali (in Italia il D.M. 14/1/2008).
Dall’ 1/8/2011 diventerà obbligatoria.
Ciò vuol dire che fino all’1/8/2011 la marcatura CE non sarà
obbligatoria, ma solo facoltativa (si possono fornire ancora
dispositivi anti si smici secondo il D.M. 2008) e quindi un
produttore potrà o no avere la marcatura CE per il determinato
prodotto.
Dall’1/8/2011 sarà obbligatorio immettere
dispositivi antisismici marcati CE.
sul
mercato
solo
CERTIFICATO DI
CONFORMITA’
(MARCATURA CE)
ISOLATORI A
SCORRIMENTO A
SUPERFICIE CURVA
(FRICTION ISOLATION
PENDULUM)
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L’ingegneria sismica “tradizionale”
(Capacity design o Gerarchia delle resistenze)
resistenze)
È basata sul concetto di duttilità: una
sufficiente duttilità (locale e globale)
garantisce che la struttura non crolli,
anche se gravemente danneggiata,
per un terremoto forte.
L’ingegneria sismica “tradizionale”
All’atto del sisma si deve formare il maggior
numero possibile di cerniere plastiche
prima del collasso.
La struttura cioè deve essere in grado di dissipare
da sola la maggior quantità possibile di energia.
Ciò avviene attraverso il danneggiamento degli
elementi strutturali (oltre che di quelli non
strutturali - pericolo nel caso di edifici).
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D.M. 14/1/2008 § 11.9
DISPOSITIVI ANTISISMICI
Per dispositivi antisismici si intendono gli
elementi che contribuiscono a modificare la
risposta sismica di una struttura, ad esempio
incrementando il periodo fondamentale della
struttura, modificando la forma dei modi di
vibrare
fondamentali,
incrementando
la
dissipazione di energia, limitando la forza
trasmessa alla struttura e/o introducendo vincoli
permanenti o temporanei che migliorano la
risposta sismica.
DISPOSITIVI ANTISISMICI
In s intes i ci sono 3 famiglie di dis pos itiv i antis is mici, ma solo
le ultime 2 danno la protezione sismica:
Conness ione, per prevenire o limitare gli spostamenti degli
impalcat i rispetto ai s upporti, e per distribuire equamente le
forze dinamiche sulle pile.
La progettazione della struttura viene eseguita in modo
tradizionale (metodo della Gerarchia delle Resistenze).
PERMANENTE
(GUIDE e RITEGNI)
TEMPORA NEA
(DISPOSITIVI DI
VINCOLO DINA MICO)
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GUIDE e RITEGNI
• Le guide sono dispos itiv i meccanici che consentono lo
scorrimento in una direzione del piano orizzontale,
trasmettendo la forza nella direzione ortogonale.
Vengono dimens ionati per una deter minata forza or izzontale
ed uno scorrimento ad essa perpendicolare.
GUIDE e RITEGNI
• I r itegni sono dispos it ivi meccanici fissi, che bloccano gli
spostament i nel piano tras mettendo la forza orizzontale in
ogni direzione.
Vengono dimensionati per una determinata forza orizzontale.
Entrambi non trasferiscono carichi verticali.
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GUIDE e RITEGNI
Possono essere utilizzati, per esempio, per far fronte
alle forze orizzontali laddove questo compito non può
essere assolto dagli appoggi.
Esempio:
Ristrutturazione di un viadotto in zona sismica in cui
si debbano sostituire gli appoggi esistenti non
vincolati meccanicamente.
Essendo molto problematico, se non spesso
impossibile, il nuovo ancoraggio meccanico alla sovra
e sottostruttura, si possono prevedere appoggi in
acciaio-PTFE multidirezionali per sostenere il carico
verticale, e guide e ritegni come vincoli agli
spostamenti orizzontali.
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CONNESSIONI TEMPORANEE:
Dispositivi di vincolo dinamico
(Shock Transmitters)
Dispositivi di vincolo assiale (cioè agiscono in uno
o più frequentemente in entrambi i versi, di
un’unica direzione) che:
• permettono gli spostamenti a bassa velocità
(ad es. indotti dalle variazioni di temperatura
o dal creep) senza offrire un’apprezzabile
resistenza;
• impediscono gli spostamenti ad alta velocità
(ad es. indotti dal terremoto o dal vento)
opponendo la forza di reazione di progetto.
Dispositivi di vincolo dinamico
•
Dispositivi cilindro/pistone che utilizzano il passaggio di un
fluido attraverso orifizi
•
Il fluido siliconico riempie le due camere separate da un
pistone
•
Gli snodi sferici alle estremità assicurano il buon
funzionamento dei dispositivi
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Tipico schema applicativo su viadotto continuo
Gli STUs (OT negli schizzi)
collegano la sommità delle pile
mobili e l’impalcato
Gli STUs consentono le
dilatazioni termiche senza
apprezzabili resistenze
Gli STUs bloccano l’impalcato
durante le azioni dinamiche
(quasi come trasformando gli
appoggi mobili
longitudinalmente in appoggi
temporaneamente fissi)
Dispositivi di vincolo dinamico
Posizionamento frontale
cassone
spalla
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Dispositivi di vincolo dinamico
Posizionamento sotto trave
Stonecutters Bridge -Hong Kong
n. 8 STUs
F = 8000 kN
s = ± 400 mm
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4
4
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I dispositivi dinamici sono utilizzati anche
negli edifici, per evitare il martellamento in
fase sismica tra due blocchi contigui: negli
edifici esistenti consentono di mantenere il
giunto termico, in quelli nuovi di evitare il
giunto sismico.
Hanno applicazioni anche nelle strutture
monumentali.
Ospedale Santa Maria della Misericordia (Udine)
n. 39 STUs
F= 250 kN
s = ± 25 mm
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Apparecchi di appoggio accoppiati con
dispositivi di vincolo dinamico
Apparecchi d’appoggio
mobili che grazie ai
dispositivi di vincolo
dinamico cui sono
accoppiati, durante
l’evento sismico
impediscono i moviment i
relativi degli elementi
strutturali da questi
collegati, diventando così
temporaneamente fissi.
IL TERREMOTO E’ ENERGIA
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L’approccio energetico
alla progettazione sismica
Ei = EE + EK + EH + EV
Ei è l’energia in ingresso, che rappresenta il lavoro
compiuto dalla forza di inerzia agente sulla struttura
(=taglio alla base) a causa dello spostamento del suo
punto di applicazione
EE è l’energia di deformazione elastica
EK è l’energia cinetica
Ed è l’energia dissipata (attraverso distinti meccanismi,
ad es. isteretico EH e viscoso EV)
L’approccio energetico
alla progettazione sismica
domanda ≤ offerta
Ei ≤ EE + EK + EH + EV
Ed
La protezione sismica si può realizzare
riducendo la domanda
e/o aumentando l’offerta
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DISPOSITIVI ANTISISMICI
Connessione, per prevenire o limitare g li spostamenti degli impalcati rispetto ai suppo rti, e per
distribuire equamente le forze dinamiche sulle pile.
La progettazione della struttu ra v iene eseguita in modo tradizionale (metodo della Ge rarch ia delle
Resistenze).
Is olamento: cons iste nella sconnessione della struttura dalle
fondazioni, in modo che l’azione sis mica trasmessa dal
terreno non raggiunga le opere in elevazione a pieno regime.
Nei pont i generalmente s i par la di sconness ione
dell’impalcato dalle pile/spalle.
Equivale ad incrementare il per iodo propr io di oscillazione
della struttura, che viene progettata per rimanere in campo
elastico.
• ISOLAMENTO SISMICO
forte riduzione dell’energia in ingresso,
mediante dispositivi orizzontalmente molto flessibili
EFFETTI DELL’ISOLAMENTO
Riduzione delle accelerazioni
Aumento dello
spostamento alla base
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Isolamento sismico: il concetto
Ei ≤ EE + EK + EH + EV
Isolamento sismico = riduzione della domanda
ossia riduzione di Ei
N.B. l’energia in ingresso non è una proprietà intrinseca del
terremoto, in quanto oltre che dallo spostamento del
terreno dipende dalla risposta strutturale.
Essa dipende principalmente dal periodo fondamentale
di vibrazione, oltre che dall’accelerogramma applicato.
Isolamento sismico: il concetto
Disaccoppiare il moto della
struttura da quello del terreno
per ridurre gli effetti distruttivi
del terremoto.
Il disaccoppiamento, ottenuto attraverso
dispositivi detti ISOLATORI, solitamente
interposti tra le pile/spalle e l’impalcato, consente
di ridurre le accelerazioni trasmesse alla
sovrastruttura, che si comporta come un corpo
rigido al di sopra degli isolatori.
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Comportamento sismico di edifici isolati
Struttura a base fissa
Struttura isolata alla base
Filmati gentilmente concessi da ENEA - Bologna
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Vantaggi dell’isolamento
L’isolamento sismico di un edificio comporta una sensibile riduzione delle
accelerazioni trasmesse dal sisma alla struttura, anche ai piani più alti.
Di conseguenza si hanno i seguenti principali benefici effetti, rispetto ad un
analogo edificio non dotato di isolamento alla base:
• minori
forze sulla struttura, che evitano non solo il collasso
dell’edificio, ma anche il danneggiamento degli elementi strutturali;
• minori accelerazioni di piano che consentono di evitare i danni a
quanto è contenuto nell’edificio, e quindi di mantenere la funzionalità
anche dopo un terremoto violento;
• riduzione degli spostamenti d’interpiano che consentono di evitare i
danni, non solo agli elementi strutturali, ma anche agli elementi non
strutturali (come le tamponature) e agli impianti tecnici (ascensori,
impianti elettrici, impianti idraulici, impianti di riscaldamento, ecc), danni
che possono rendere inutilizzabile un edificio realizzato in modo
tradizionale;
• minore percezione umana delle scosse si smiche, grazie all’effetto
“filtro” degli isolatori (diminuisce il cosiddetto “effetto panico”).
Vantaggi dell’isolamento
La peculiarità più importante dell’isolamento alla
base degli edifici è dunque la possibilità di:
1. eliminare completamente, o quantomeno
ridurre significativamente, i danni strutturali
e non,
2. evitare anche il danneggiamento o la perdita
di funzionalità delle apparecchiature contenute
all’interno dell’edificio.
Questo aspetto ha una ripercussione
importantissima nei seguenti casi:
• edifici che devono rimanere operativi anche dopo un sisma violento
(ospedali, caserme dei VVFF, ecc);
• edifici il cui contenuto ha un valore (economico, artistico, culturale,ecc)
molto superiore a quello degli edifici stessi (banche, musei, centri per le
telecomunicazioni, biblioteche, ecc).
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Vantaggi economici dell’isolamento
Il confronto economico tra edifici con e senza
isolamento sismico non va fatto valutando il
costo aggiuntivo del sistema di isolamento
(comprensivo degli isolatori veri e propri, dei
test, della realizzazione delle opere strutturali
aggiuntive e del giunto sismico intorno
all’edificio per consentirne gli spostamenti
orizzontali), ma considerando anche i risparmi
sulla sovrastruttura.
Consuntivi su realizzazioni
fonte ing. Martelli (ENEA BO – GLIS)
pag. 19
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L’isolamento
sismico degli
edifici
Posizionamento
degli isolatori
L’isolamento sismico degli edifici
Riduzione della domanda mediante l’aumento del
periodo proprio, ottenuto con l’interposizione di
dispositivi a bassa rigidezza orizzontale tra
l’edificio e la sua fondazione
edificio tradizionale
edificio isolato alla base
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Impianti in un edificio isolato
Tutte le condutture degli impianti che attraversano i
giunti intorno alla struttura isolata dovranno non
subire danni e rimanere funzionanti per i valori di
spostamento corrispondenti allo SLD. Quelle del gas
e di altri impianti pericolosi che attraversano i giunti
di separazione dovranno essere progettati per
consentire gli spostamenti relativi della sovrastruttura isolata corrispondenti allo SLU, con lo
stesso livello di sicurezza adottato per il progetto del
sistema di isolamento.
Impianti in un
edificio isolato
acque
bianche
acque
nere
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L’isolamento sismico degli edifici:
importanza del giunto
E’ importante che il giunto
attorno all’edificio isolato sia
correttamente realizzato e
mantenuto libero.
I progettisti devono dunque
informare correttamente tutte
le persone coinvolte nella
costruzione e nella manutenzione, inclusi i proprietari.
Isolatori elastomerici
Gli is olatori elastomerici sono costituiti da strati alterni di
acciaio e di elastomero collegati mediante vulcanizzazione.
Il loro comportamento
può essere modellato
come lineare,
mediante la rigidezza
equivalente ed il
coefficiente di
smorzamento viscoso
equivalente.
pag. 22
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Isolatori elastomerici
Solitamente sono realizzati con mescole elastomeriche ad alto
smorzamento, cioè con coefficiente di smorzamento viscoso
equivalente tra il 10 ed il 15% ad una deformazione di taglio del
100%.
La rigidezza orizzontale è sufficientemente bassa da consentire
un sensibile incremento del periodo proprio della struttura.
Isolatori
elastomerici
Test in
laboratorio
statici
(prove di
accettazione)
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Prove di qualificazione
• prove statiche
e dinamiche,
fino a γ ≥ 2.5
e 1.5 Vmax
• su isolatori
in scala
• invecchiamento
accelerato
• creep
• su min. 4
dispositivi (di cui
2 invecchiati)
Prove di qualificazione
“possono essere estese a tutti i dispositivi geometricamente simili (rappor ti
di scala geometrica compresi tra 0,5 e 2, fattore di forma primario S1
uguale, con tolleranza del ±10%, fattore di forma secondario S2 uguale o
maggiore) e prodotti con gli stessi materiali di quelli provati”.
Ciò significa che le prove di qualificazione dipendono dai “trascorsi” della
ditta produttrice: più sono le forniture passate, più è probabile che ci sia la
“copertura” di una o più tipologie di isolatori, e che quindi l’impresa possa
risparmiarle.
pag. 24
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Vincolo interno
Isolatore ancorati
con bulloni
Isolatore ancorato
a contenimento
Isolatori elastomerici
con nucleo in piombo
Gli isolator i sono isolatori elastomer ici con un nucleo centrale
in piombo di forma cilindrica.
pag. 25
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Isolatori elastomerici
con nucleo in piombo
• la dissipazione è data dalla plasticizzazione del nucleo in Pb
• coeff. di smorzamento viscoso equivalente ξ ≤ 30 %
• nella progettazione si possono usare modelli non linear i o
lineari equivalenti, a seconda delle prescrizioni normative.
Isolatori a scorrimento
a superficie piana
Sono apparecchi d’appoggio multidirezionali con
superfici di scorrimento a basso attrito. Sono sempre
combinati con altri dispositivi antisismici (isolatori
e/o dissipatori).
Il coefficiente d’attrito
dinamico è circa l’1%,
quindi il loro contributo alle forze orizzontali è quasi sempre
trascurabile.
pag. 26
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negli edifici:
Se il periodo obbiettivo è alto, può risultare
impossibile e/o troppo costoso ottenerlo con
un sistema di isolamento
composto unicamente
T = 2π M K
da isolatori elastomerici, perché la rigidezza
necessaria risulterebbe troppo bassa.
Si possono allora combinare agli isolatori
elastomerici un certo numero di isolatori a
scorrimento a superficie piana, considerando
praticamente nulla la loro rigidezza a taglio.
negli edifici:
Vengono solitamente posizionati capovolti
rispetto a come vanno usualmente collocati nei
ponti, cioè con l’elemento a tazza in alto.
Questo perché si desidera mantenere il carico
centrato rispetto alla sovrastruttura e non alla
sottostruttura.
Non è necessario
ancorarsi meccanicamente alla struttura,
ma è sufficiente la
resina epossidica.
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Ospedale “del Mare”, Napoli
500 posti letto, 15 sale
operatorie e 2 sale parto.
Nella zona periferica
orientale di Napoli.
Tra i primi casi in Italia di
appalto in regime di
“concessione-project-finance”
nel settore dell’edilizia
ospedaliera.
Ospedale “del Mare”
Napoli
Edificio con significative irregolarità
in pianta ed elevazione.
144 x 144 m (pianta)
13 m & 29 m (altezza)
pag. 28
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Ospedale “del Mare”, Napoli
•
ag=0.25 g (ULS), suolo B, γ I=1.4
•
q=1.5 per la sovrastruttura
•
Tx=2.74 s, Tq=2.50 s, Ty =2.32 s
•
s=1.2*d 2=204 mm
•
327 Isolatori elastomerici di 3 tipi:
SI-N 600/150 (Ke = 1.51 kN/mm)
SI-H 650/156 (Ke = 2.98 kN/mm)
SI-H 800/144 (Ke = 4.89 kN/mm)
ξ =15%
•
L’uso dell’isolamento ha consentito
un risparmio del 40% sulle armature
della sovrastruttura
Ospedale “del Mare”, Napoli
pag. 29
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Ospedale “del Mare”, Napoli
Prova di sollevamento per eventuale sostituzione di un isolatore
Ospedale “del Mare”, Napoli
• Giunti degli impianti
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Centro Protezione Civile di Foligno
Centro Protezione Civile di Foligno
Centro Operativo Emergenza e Formazione
n.10
SI-S 1000/240
pag. 31
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Centro Protezione Civile di Foligno
Centro Operativo Emergenza e Formazione
n.10
SI-S 1000/240
Centro Protezione Civile di Foligno
Uffici Amministrativi
n.6 SI-S 900/200
n.10 SI-S 700/220
n.8 VM 220/660/660
pag. 32
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Edifici residenziali privati isolati alla base
S.Giuliano di Puglia
com parto 8 R
Messina
Via Spadafora
(8 piani)
Scarperia (FI) - villetta
Alternativa agli isolatori in gomma e gomma- piombo sono gli…
Isolatori a scorrimento a superficie curva
Gli isolatori a scorrimento a superficie curva (Fr iction Isolat ion
Pendulum) usano la forza di gravità come forza di ricentraggio.
Il principio di funzionamento è quello del pendolo.
La dissipazione di energia è
fornita dall’attrito nella
superficie di scorrimento
principale. I parametri del
legame costitutivo bilineare
dipendono dal raggio di curvatura e dal coefficiente di attrito.
pag. 33
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Isolatori a scorrimento a superficie curva
Funzionamento
riconducibile a
quello del
pendolo
Il periodo T non
dipende dalla massa
T = 2π
1
1 µ
g ⋅ + 
R X
Isolatori a scorrimento a superficie curva
Sono sostanzialmente costituit i da 3 element i d’acciaio
sovrapposti:
• una
base
concava
super ior mente,
opportunamente
sagomata in modo da ottenere il per iodo di oscillazione
desiderato;
• una rotula centrale, convessa sia
infer ior mente che
superiormente;
• un terzo elemento che
s i accoppia
con
la
rotula
sottostante consentendo le rotazioni.
pag. 34
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Isolatori a scorrimento a superficie curva
Isolatori a scorrimento a superficie curva
Gli isolatori a doppia superficie curva, consentono di
ridurre l’ingombro in pianta, sono più stabili e più
compatti.
pag. 35
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Isolatori a scorrimento a superficie curva
Isolatori a scorrimento a superficie curva
• coeff. di smorzamento viscoso equivalente 10 % ≤ ξ ≤ 30%
in base al materiale di scorrimento utilizzato
pag. 36
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Isolatori a scorrimento a superficie curva
Le principali qualità sono:
• l’ indipendenza del per iodo di oscillazione dalla massa
gravante (il che rende molto versatile il dis pos itivo in
rapporto ai diversi valori di carico supportato)
• l’indipendenza della capacità portante dallo spostamento
• la più rapida realizzazione
• il ridotto spessore
Isolatori a scorrimento a superficie curva
pag. 37
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Abruzzo – Terremoto dell’Aquila
6 Aprile 2009
Abruzzo,
Progetto C.A.S.E.
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TECNOLOGIE MECCANICHE ED ANTISISMICHE
APPLICATE IN EDILIZIA E INFRASTRUTTURE
Pistoia, 14 aprile 2011
parapolvere
Abruzzo, Progetto
C.A.S.E.
Assemblaggio in officina
Abruzzo, Progetto C.A.S.E.
Test in laboratorio
Prove di accettazione (determinazione
quasi-statica del coefficiente di attrito)
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Abruzzo, Progetto C.A.S.E.
T=3.16 s
ξ= 24 %
Carico verticale max 3000 kN
Spostamento ±260 mm
Abruzzo, Progetto C.A.S.E.
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APPLICATE IN EDILIZIA E INFRASTRUTTURE
Pistoia, 14 aprile 2011
Abruzzo, Progetto C.A.S.E.
Abruzzo, Progetto C.A.S.E.
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Pistoia, 14 aprile 2011
Scuola in località Castelverde (ROMA)
Scuola in località Castelverde
128 isolatori
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Pistoia, 14 aprile 2011
Prove di
accettazione
Prove su gruppi di 6 isolatori
Scuola in località Castelverde
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Pistoia, 14 aprile 2011
Scuola in località Castelverde
ADEGUAMENTO SISMICO
di un EDIFICIO in C.A.
mediante ISOLAMENTO ALLA BASE:
TECNICA INNOVATIVA
DEL TAGLIO PILASTRI
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Pistoia, 14 aprile 2011
L’approccio energetico alla progettazione
sismica
Ei = EE + EK + EH + EV
Dissipazione di energia = aumento dell’offerta
ossia aumento di Ed
Se si utilizzano dispositivi progettati ad hoc (dissipatori)
per dissipare energia, non si ha danno negli elementi
strutturali, come invece si ha con il capacity design.
I dissipatori agiscono da “fusibili”.
Quando la dissipazione di energia si ha nel sistema di
isolamento si ha contemporaneamente riduzione della
domanda ed aumento dell’offerta.
DISPOSITIVI ANTISISMICI
In s intes i ci sono 3 famiglie di dispos it iv i per la protezione
sismica:
Connessione, per prevenir e o limitare gli spostamenti degli impalc ati rispetto ai supporti,
e per distribuire equamente le forze dinamiche sulle pile.
La progett azione della struttur a vi ene eseguit a in modo tradizionale (m etodo della
Gerarchia delle Resistenze).
Isolamento: consiste nella sconnessione dell a struttura dall e fondazioni, in modo che
l’azione sismica tr asmessa dal t erreno non r aggiunga le opere in el evazione a pieno
regime. Nei ponti generalmente si parla di sconnessione dell’impalcato dalle pile/spalle.
Equivale ad incrementar e il periodo proprio di oscillazione della struttura, che viene
progettata per rimanere in campo elastico.
Diss ipazione energet ica: cons iste nel limitare le accelerazioni
trasmesse alla struttura, riducendo così le forze d’inerzia.
Nei ponti la dissipazione è sempre associata all’isolamento.
• DISSIPA ZIONE
convogliamento dell’energia in ingresso in
appositi dispositivi in grado di dissiparla in grande quantità
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Pistoia, 14 aprile 2011
EFFETTI DELLA DISSIPAZIONE
Riduzione
delle Accelerazioni
Riduzione dello
Spostamento
Dissipatori viscosi
I dissipatori viscosi sono dispositivi
cilindro/pistone in cui la laminazione di un fluido
siliconico attraverso un idoneo circuito idraulico
permette la dissipazione di energia.
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Dissipatori viscosi
F = C vα
α = 0.15
dove:
F = forza
C = coeff. di smorzamento viscoso
v = velocità
Coefficiente di
smorzamento
viscoso
equivalente
ξ ≅ 60 %
Connessione RionRion-Antirion,
Grecia
Ponte principale:
Dissipatori trasversali
F=3500kN, corsa fino a 2600mm
Viadotti di accesso:
F da 800 a 2400kN
corsa da 200 a 420mm
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Ponte principale
Rion-- Antirion
Rion
Test su uno dei
dissipatori viscosi
Dispositivi posti in
opera
Connessione RionRion-Antirion
Antirion,, Grecia
Terremoto di Achalia – Ilia dell’8 giugno 2008
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Taipei 101 - Taiwan
Smorzatore a Massa Risonante
Taipei 101 - Taiwan
•
•
•
•
8 dissipatori viscosi
F = cv2 (0÷1 m/s);
F = 1000 kN
s = ± 750 mm
F = cv0.1 (1÷2.3 m/s)
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Taipei 101 - Taiwan
Taipei 101 - Taiwan
Tifone Lun Huan
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Taipei 101 - Taiwan
Terremoto 12 maggio 2008
Dissipatori viscosi integrati con appoggi
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Pistoia, 14 aprile 2011
Dissipatori viscosi ricentranti
F = Fo + Kx + Cvα
dove:
α = 0.15
• Fo rappresenta la forza di precarica
• Kx rappresenta la reazione elastica del
dispositivo allo spostamento x
• Cvα rappresenta la forza di reazione viscosa
dovuta alla laminazione del fluido siliconico
attraverso un idoneo circuito idraulico
Dissipatori viscosi ricentranti
La componente elastica
• diminuisce l’efficienza dissipativa
• favorisce il ricentraggio dopo l’evento
sismico
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Pistoia, 14 aprile 2011
Tipica applicazione nei ponti:
ponti:
in senso
trasversale
Duomo di Siena
Dissipatori viscosi ricentranti per evitare
il ribaltamento della facciata
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Duomo di Siena
Situazione
pre-intervento
Situazione di progetto
Immagini gentilmente
fornite dallo Studio Tosti,
Perugia
Duomo di Siena
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Duomo di Siena
Dissipatori isteretici in acciaio
I dissipatori isteretici in acciaio sfruttano come fonte
di dissipazione di energia la plasticizzazione di
elementi in acciaio di forma opportuna, progettata per
garantire un comportamento ciclico stabile.
Gli elementi più usati per i ponti sono quelli a falce di
luna e a piolo: i primi occupano una maggior superficie
ma sono di spessore contenuto, viceversa i secondi
sono discretamente alti, ma occupano poco spazio nel
piano.
IMPORTANTE: non vanno sostituiti dopo il terremoto
perché sono calcolati per sopportare diversi eventi
sismici.
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Dissipatori isteretici in acciaio
Diagramma Forza-Spostamento indipendente dalla velocità
Coeff. di smorzamento
viscoso equivalente
ξ ≅ 35÷
÷ 45%
Modellabili con una
bilineare
Sy = 5÷15% Smax
Kp/Ke = 0,025 ÷ 0,050
Dissipatori isteretici in acciaio
Cicli isteretici misurati su un elemento a fuso durante
una prova su tavola vibrante
60
40
Force (kN)
20
0
-20
-40
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Displacement (mm)
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Dissipatori isteretici
in acciaio
PIOLI
FALCE
DI
LUNA
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CINGOLI o C
Controventi dissipativi isteretici
assiali ad instabilità impedita
• Tipologia di dissipatori isteretici particolarmente adatta
all’utilizzo come controventi dissipativi in edifici
intelaiati
• Sfruttano la plasticizzazione in trazione/compressione
del nucleo interno in acciaio
• Il tubo esterno ed il calcestruzzo impediscono
l’instabilità
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APPLICATE IN EDILIZIA E INFRASTRUTTURE
Pistoia, 14 aprile 2011
Controventi dissipativi isteretici
assiali ad instabilità impedita
Controventi dissipativi isteretici
assiali ad instabilità impedita
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APPLICATE IN EDILIZIA E INFRASTRUTTURE
Pistoia, 14 aprile 2011
Università di Ancona
Polo didattico Montedago
1° applicazione in Europa
Università di Ancona
Polo didattico Montedago
•
•
•
•
•
edificio prefabbricato
controventi a K
n. 86 B.R.A.D.
Fmax=140 ÷ 190 kN
smax= ± 15 mm
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Università di Ancona
Polo didattico Montedago
Liceo Perticari di Senigallia
Adeguamento sismico
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Pistoia, 14 aprile 2011
Liceo Perticari
di Senigallia
• n° 23 BRAD 14/30
• n° 22 BRAD 21/30
• n° 8 BRAD 41/30
Scuola Cappuccini a Ramacca (CT)
adeguamento sismico
PGA=0.25 g,
suolo B
8 BRAD 20/30
8 BRAD 21/40
8 BRAD 39/30
Costo ≈ 35 €/mc
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Sa
Sa--Chun Bridge (Korea)
n. 6 Isolatori in
acciaio “fissi”
n. 30 Isolatori in
acciaio “mobili”
Forza 675 ÷ 900 kN
Spostamento ± 150 mm
Carico verticale
9000 ÷ 12000 kN
PROGETTAZIONE SISMICA EDIFICI
Fip Industriale organizza c/o la propria sede a Selvazzano
(PD) seminari gratuiti della durata di un pomeriggio …
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PROGETTAZIONE SISMICA EDIFICI
… il programma prevede una presentazione con esempi
di calcolo riferiti alla Normativa Italiana e la visita
ad Officina e Laboratorio Prove.
Per informazioni, segreteria: [email protected]
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