Strutture con Isolamento Sismico: Edifici & Ponti - Dipartimento di ...
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Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Nuova Norma Sismica<br />
Comune <strong>di</strong> Napoli – Sezione Infrastrutture<br />
28 Marzo 2006, Napoli<br />
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong>:<br />
<strong>E<strong>di</strong>fici</strong> & <strong>Ponti</strong><br />
Luigi Di Sarno<br />
<strong>Dipartimento</strong> <strong>di</strong> Ingegneria<br />
Università Universit del Sannio<br />
Benevento
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Sommario<br />
• Danni nelle strutture dovuti al sisma<br />
• Strategie <strong>di</strong> protezione sismica<br />
• Controllo delle vibrazioni<br />
• Principi dell’isolamento<br />
dell isolamento sismico<br />
• Isolatori sismici<br />
• Dinamica sistemi isolati sismicamente<br />
• Normativa per l’isolamento l isolamento sismico<br />
• Aspetti applicativi<br />
• Conclusioni<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
I danni più frequenti negli e<strong>di</strong>fici <strong>con</strong> strutture in c.a. includono:<br />
• Crisi fragile per taglio <strong>di</strong> travi e/o pilastri;<br />
• Instabilità delle barre longitu<strong>di</strong>nali in travi e/o colonne;<br />
• Eccessiva fessurazione a taglio dei no<strong>di</strong> trave-colonna<br />
(zona <strong>di</strong> pannello);<br />
• Crisi dei legami <strong>di</strong> aderenza in zone soggette ad elevato<br />
impegno plastico;<br />
• Crisi <strong>di</strong> pareti singole e/o accoppiate (pareti <strong>con</strong> larghe<br />
aperture);<br />
• Tranciamento <strong>di</strong> impalcati in corrispondenza <strong>di</strong> strutture<br />
verticali rigide;<br />
• Concentrazione <strong>di</strong> danno in corrispondenza <strong>di</strong> piani soffici;<br />
• Martellamento tra e<strong>di</strong>fici o parti <strong>di</strong> essi <strong>con</strong>tigue.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Colonna<br />
Trave<br />
Lesione<br />
Verticale<br />
Travi<br />
Lesione<br />
Diagonale<br />
Colonna<br />
Rottura per flessione Rottura per taglio<br />
Kocaeli, Turchia (1999)<br />
Trave<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Adana-Ceyhan<br />
Adana Ceyhan<br />
Turchia (1998)<br />
Pilastri<br />
Effetto <strong>di</strong> ‘Pilastro Pilastro Tozzo’ Tozzo<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Esterni<br />
Interni<br />
Staffe?<br />
No<strong>di</strong><br />
Kocaeli, Turchia (1999)<br />
Esterni<br />
Staffe?<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Meccanismo <strong>di</strong> piano soffice<br />
Kobe, Giappone (1995)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Meccanismo <strong>di</strong> tipo torsionale<br />
Kocaeli, Turchia (1999) Atene, Grecia (1999)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Collasso globale<br />
Atene, Grecia (1998)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Martellamento: danni globali<br />
Kocaeli, Turchia (1999)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Danni locali in pareti<br />
Rottura per taglio Rottura giunto <strong>di</strong> collegamento<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Lesioni nei tompagni (danni non strutturali)<br />
Kocaeli, Turchia (1999)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> in Muratura<br />
I danni più frequenti negli strutture in muratura includono:<br />
• Crisi delle pareti portanti;<br />
• Crisi delle pareti non portanti;<br />
• Crisi delle <strong>con</strong>nessioni (parete-parete; solaio-parete).<br />
Pareti portanti<br />
Lungo i giunti<br />
Attraverso i blocchi<br />
Rotture a taglio<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> in Muratura<br />
Pareti portanti<br />
Collasso fuori piano<br />
Meccanismo Friuli (1976), Italia<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> in Muratura<br />
Lesioni<br />
Pareti non portanti<br />
Northridge (1994) , California<br />
Danni non strutturali<br />
Collasso fuori piano<br />
Atene (1999), Grecia<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> in Muratura<br />
Connessioni solaio-parete & parete-parete<br />
Meccanismo Friuli (1976), Italia<br />
Atene (1999), Grecia<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
I danni più frequenti sui ponti <strong>con</strong> strutture in c.a. includono:<br />
• Crisi per flessione delle cerniere plastiche per scarso<br />
<strong>con</strong>finamento;<br />
• Crisi per taglio delle pile;<br />
• Crisi per schiacciamento delle pile;<br />
• Instabilità delle barre <strong>di</strong> armatura longitu<strong>di</strong>nale;<br />
• Rottura dei vincoli <strong>di</strong> appoggio delle campate;<br />
• Martellamento e/o scorrimento delle campate;<br />
• Ribaltamento o rottura delle fondazioni;<br />
• Crisi delle fondazioni dovute a problemi <strong>di</strong> natura<br />
geotecnica.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Collasso appoggi campate<br />
Viadotti in California: San Fernando (1971) e Northridge (1994).<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Punzonamento delle pile<br />
Loma Prieta (1989), California.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Martellamento tra campate a<strong>di</strong>acenti<br />
Northridge (1994), California (sinistra) e Kobe (1995), Giappone (destra).<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Northridge (1994)<br />
California<br />
Scarso <strong>con</strong>finamento laterale<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Scarsa cura dei dettagli costruttivi<br />
Kobe (1995), Giappone.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Scarsa cura dei dettagli costruttivi<br />
Kobe (1995), Giappone.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Collasso <strong>di</strong> pile dovuto ad effetti taglianti<br />
Northridge (1994),<br />
California<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Danni su <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> Struttura in C.A.<br />
Collasso <strong>di</strong> pile dovuto ad effetti taglianti nei no<strong>di</strong><br />
Loma Prieta (1989), California<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Taglio alla Base / Peso <strong>Sismico</strong> (%)<br />
Strategie <strong>di</strong> Protezione Sismica<br />
Risposta strutturale<br />
Elastico Inelastico Collasso<br />
Rigidezza Resistenza Duttilità<br />
Limitazione Danno<br />
Danno Esteso<br />
Vicino al Collasso<br />
+ Smorzamento<br />
Spostamento Sommità / Altezza Struttura (%)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Locale<br />
Globale<br />
Strategie <strong>di</strong> Protezione Sismica<br />
Legame gerarchico tra caratteristiche strutturali<br />
Materiale(i)<br />
Sezioni<br />
Elementi Collegamenti<br />
Sistema<br />
Locale Globale<br />
Rigidezza Duttilità<br />
Resistenza Smorzamento<br />
Locale<br />
Globale<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Strategie <strong>di</strong> Protezione Sismica<br />
Strategie<br />
Convenzionali<br />
Strategie<br />
Non Convenzionali<br />
Ibrido<br />
Possibili Approcci Progettuali<br />
Progetto Elastico<br />
Progetto Inelastico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
Passivo<br />
Attivo<br />
Semi-attivo<br />
Gerarchia<br />
Resistenze<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
ECCITAZIONE STRUTTURA RISPOSTA<br />
STRUTTURA CONVENZIONALE<br />
ECCITAZIONE STRUTTURA RISPOSTA<br />
SENSORI<br />
PED<br />
STRUTTURA CON CONTROLLO PASSIVO<br />
COMPUTER<br />
CONTROLLER<br />
CONTROLLER<br />
ATTUATORI<br />
ECCITAZIONE STRUTTURA RISPOSTA<br />
STRUTTURA CON CONTROLLO ATTIVO<br />
SENSORI<br />
SENSORI<br />
ECCITAZIONE STRUTTURA RISPOSTA<br />
SENSORI<br />
COMPUTER<br />
CONTROLLER<br />
CONTROLLER<br />
ATTUATORI<br />
PED<br />
STRUTTURA CON CONTROLLO IBRIDO<br />
COMPUTER<br />
CONTROLLER<br />
CONTROLLER<br />
ATTUATORI<br />
PED<br />
SENSORI<br />
SENSORI<br />
ECCITAZIONE STRUTTURA RISPOSTA<br />
STRUTTURA CON CONTROLLO SEMI-ATTIVO<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Passivo Dissipazione Supplementare <strong>di</strong> Energia<br />
Smorzamento <strong>di</strong> Massa<br />
Forzanti <strong>di</strong> Controllo<br />
Attivo Variazione <strong>di</strong> Rigidezza<br />
Variazione <strong>di</strong> Smorzamento<br />
• Sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
• Sistemi <strong>di</strong> incremento <strong>di</strong> smorzamento<br />
OPCM 3431, 2005<br />
Euroco<strong>di</strong>ce 8, 2004<br />
SEAOC, 1999<br />
FEMA 356, 2000<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
TIPO DI CONTROLLO CAMPO DI APPLICAZIONE GRADO DI MATURITÀ<br />
<strong>Isolamento</strong> sismico • <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> bassi-me<strong>di</strong> (esistenti o<br />
nuovi).<br />
• <strong>Ponti</strong> e infrastrutture.<br />
• Apparecchiature e <strong>di</strong>spositivi<br />
vari.<br />
Dissipazione <strong>di</strong> energia • <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> me<strong>di</strong>-alti (esistenti o<br />
nuovi).<br />
• Torri, antenne e ciminiere.<br />
• <strong>Ponti</strong> <strong>di</strong> luce me<strong>di</strong>o-lunga.<br />
• Infrastrutture.<br />
Altri tipi <strong>di</strong> <strong>con</strong>trollo passivo • <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> me<strong>di</strong>-alti (esistenti o<br />
nuovi).<br />
• Torri, antenne e ciminiere.<br />
• <strong>Ponti</strong> <strong>di</strong> luce me<strong>di</strong>o-lunga.<br />
Controllo attivo, semi-attivo e<br />
ibrido<br />
• Infrastrutture.<br />
• <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> alti.<br />
• Torri, antenne e ciminiere.<br />
• <strong>Ponti</strong> <strong>di</strong> luce me<strong>di</strong>o-lunga.<br />
• Infrastrutture.<br />
• Tecnica matura.<br />
• Molti risultati dati teoricosperimentali.<br />
• Molte applicazioni nel mondo.<br />
• Tecnica matura.<br />
• Molti risultati dati teoricosperimentali.<br />
• Molte applicazioni nel mondo.<br />
• Tecnica relativamente matura.<br />
• Molti risultati dati teoricosperimentali.<br />
• Molte applicazioni nel mondo.<br />
• Fase <strong>di</strong> ricerca avanzata.<br />
• Molti risultati teorici.<br />
• Alcune applicazioni nel mondo.<br />
Applicazioni strutturali del <strong>con</strong>trollo delle vibrazioni.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
Smorzamento<br />
Esterno Fondazioni Interno<br />
Interazione-Fluido Ra<strong>di</strong>azione<br />
Naturale Aggiunto<br />
Aero<strong>di</strong>namico<br />
Idro<strong>di</strong>namico<br />
Strutturale<br />
Isteretico<br />
Attrito<br />
Viscoso<br />
Tipi <strong>di</strong> smorzamento in sistemi strutturali.<br />
Isteretico<br />
Attrito<br />
Viscoso<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Cemento Armato<br />
Piccola ampiezza (non fessurato)<br />
Me<strong>di</strong>a ampiezza (fessurato)<br />
Grande ampiezza (fessurato no snervamento acciaio)<br />
Cemento armato precompresso<br />
Acciaio<br />
Acciaio-Calcestruzzo<br />
1<br />
ξeq = ⋅<br />
4π<br />
Smorzamento<br />
viscoso equivalente<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
W<br />
W<br />
Materiale<br />
D<br />
S<br />
Tipici valori <strong>di</strong> smorzamento<br />
Smorzamento (in %)<br />
0.7-1.0<br />
1.0-4.0<br />
4.0-8.0<br />
0.4-0.7<br />
0.1-0.2<br />
02-0.3<br />
Valori <strong>di</strong> smorzamento<br />
pari a 10-30%<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
Sistemi <strong>di</strong> incremento <strong>di</strong> smorzamento<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
Sistemi <strong>di</strong> incremento <strong>di</strong> smorzamento<br />
Sistema ADAS<br />
Sistema TADAS<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Sistema viscoso<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
Sistemi <strong>di</strong> incremento <strong>di</strong> smorzamento<br />
Sistema<br />
visco-elastico<br />
Sistema<br />
ad attrito<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Force (kN)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
-15<br />
-20<br />
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8<br />
Displacement (mm)<br />
Controllo delle Vibrazioni<br />
Sistemi <strong>di</strong> incremento <strong>di</strong> smorzamento<br />
Force (kN)<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8<br />
Displacement (mm)<br />
Force (kN)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
-15<br />
-20<br />
-25<br />
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8<br />
Displacement (mm)<br />
Sistema ricentrante Sistema <strong>di</strong>ssipativo Sistema ibrido<br />
Sistema <strong>con</strong> leghe a memoria <strong>di</strong> forma (LMF)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Struttura a base fissa Struttura isolata alla base<br />
Deformazioni Diffuse in Altezza Deformazioni Concentrate alla Base<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Funzione isolamento sismico:<br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
• Resistere carichi verticali della sovrastruttura<br />
• Elevata deformabilità laterale<br />
• Elevata <strong>di</strong>ssipazione energia<br />
• Ricentraggio <strong>di</strong>spositivi<br />
Le strutture isolate hanno <strong>di</strong>versa risposta sismica rispetto alle<br />
corrispondenti strutture a base fissa in quanto:<br />
• Allungamento periodo fondamentale <strong>di</strong> vibrazione<br />
• Incremento dello smorzamento strutturale<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Accelerazione<br />
Spettrale<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Spettro Accelerazioni<br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Elongazione Periodo<br />
Periodo<br />
Effetto deformabilità deformabilit laterale<br />
Riduzione accelerazioni spettrali<br />
Aumento spostamenti spettrali<br />
Spostamento<br />
Spettrale<br />
Spettro Spostamenti<br />
Elongazione Periodo<br />
Periodo<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Spostamento<br />
Spettrale<br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Spettro Spostamenti<br />
Incremento smorzamento<br />
Periodo<br />
Effetto smorzamento viscoso<br />
Riduzione accelerazioni spettrali<br />
Riduzione <strong>di</strong>pendenza risposta strutturale da caratteristiche sisma<br />
Vincolo <strong>con</strong>tro azioni orizzontali ambientali breve periodo ritorno<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Forza e Spostamento<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
“Trade Trade-off off” Forza-Spostamento<br />
Forza Spostamento<br />
Forza Sismica su Struttura<br />
Elongazione<br />
Periodo<br />
Spostamento<br />
Struttura<br />
Periodo <strong>di</strong> vibrazione<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Accelerogramma Sisma Friuli (1976)<br />
Accelerazione (in g)<br />
0.60<br />
0.40<br />
0.20<br />
0.00<br />
0 5 10 15 20<br />
-0.20<br />
-0.40<br />
-0.60<br />
Tempo (se<strong>con</strong><strong>di</strong>)<br />
Spettro velocità<br />
velocit<br />
Spettro accelerazioni<br />
Spettro spostamenti<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Allungamento Periodo Incremento Smorzamento<br />
Allungamento Periodo & Incremento Smorzamento<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Forze Sismiche<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Capacità<br />
Domanda Struttura a Base Fissa<br />
(comportamento elastico)<br />
Forza Sismica <strong>di</strong> Progetto<br />
Periodo (se<strong>con</strong><strong>di</strong>)<br />
Domanda Struttura<br />
Isolata<br />
1.0 2.0<br />
3.0<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Forze sismiche<br />
Forza sismica<br />
progetto<br />
0.25 SEC<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
0.5 SEC<br />
Struttura a base<br />
fissa<br />
Meccanismo <strong>di</strong> funzionamento<br />
Differenza deve essere assorbita per duttilità = Danno strutturale<br />
Forze per strutture a base fissa = Domanda sismica<br />
Resistenza <strong>di</strong> snervamento per strutture<br />
progettate se<strong>con</strong>do norma = Capacità sismica<br />
1.0 SEC 1.5 SEC 2.0 SEC 2.5 SEC 3.0 SEC<br />
Intervallo<br />
per strutture isolate<br />
Forzesustrutture<br />
sismicamente isolate<br />
Periodo<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Comportamento strutture sismicamente isolate<br />
Come vengono eliminati/ridotti i danni nelle strutture<br />
sismicamente isolate?<br />
• Comportamento essenzialmente elastico sovrastruttura<br />
• Riduzione accelerazioni sismiche nella sovrastruttura<br />
• Riduzione forze sismiche nella sovrastruttura<br />
• Riduzione spostamenti interpiano<br />
Benefici a breve termine<br />
• Riduzione sezioni resistenti<br />
• <strong>Strutture</strong> geometrie irregolari<br />
• Tipologie strutturali <strong>di</strong>verse<br />
Benefici a lungo termine<br />
• Sicurezza globale maggiore<br />
• Riduzione costi riparazione<br />
• Operatività <strong>con</strong>tinua<br />
Struttura isolata durante un terremoto <strong>con</strong> M L=8.0 si comporta<br />
come se fosse soggetta ad un terremoto <strong>con</strong> M L=5.5<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Decelerazione<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Comportamento strutture sismicamente isolate<br />
<strong>E<strong>di</strong>fici</strong>o USC Hospital, LA, California<br />
Riduzione dell’amplificazione <strong>di</strong>namica<br />
dell’azione sismica alla base<br />
(A is /A bf = 1/9, posizionato a ca. 30km dall’epicentro)<br />
Terremoto <strong>di</strong> Northridge (1994)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Statistiche sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
Fonte: Martelli et al., 2004<br />
Giappone<br />
USA<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Statistiche sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
Fonte: Martelli et al., 2004<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Principi dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Possibili campi <strong>di</strong> applicazione<br />
Per quali strutture <strong>con</strong>viene utilizzare l’isolamento sismico?<br />
• <strong>Strutture</strong> ad alto rischio: centrali nucleari, impianti chimici, etc.<br />
• Infrastrutture (ponti e viadotti)<br />
• <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> pubblici (ospedali, centri <strong>di</strong> emergenza, scuole, etc.)<br />
• <strong>Strutture</strong> a<strong>di</strong>bite alla <strong>di</strong>fesa<br />
• <strong>Strutture</strong> che <strong>con</strong>tengono componenti <strong>di</strong> elevato valore<br />
• Monumenti artistici e storici<br />
Per tutte le strutture <strong>di</strong> cui sopra l’assenza <strong>di</strong> danno (strutturale<br />
e/o non strutturale) è fondamentale!<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Elastomerici<br />
Gomma + Piombo<br />
Scorrimento<br />
Isolatori Sismici<br />
Tipologie <strong>di</strong>spositivi<br />
Gomma a basso<br />
smorzamento<br />
Gomma a elevato<br />
smorzamento<br />
HDRB<br />
Superficie piana<br />
Superficie curva<br />
Piolo in Pb<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
TIPO ISOLATORE VANTAGGI SVANTAGGI<br />
ELASTOMERICO • Basse accelerazioni <strong>di</strong> piano.<br />
• Costo ridotto.<br />
GOMMA AD ALTO SMORZAMENTO • Moderate accelerazioni <strong>di</strong> piano.<br />
• Resistenza al carico <strong>di</strong> servizio.<br />
• Moderato-alto smozamento.<br />
GOMMA CON PIOLO IN PIOMBO • Moderate accelerazioni <strong>di</strong> piano.<br />
• Ampia scelta per rigidezza e<br />
smorzamento.<br />
A SCORRIMENTO SU SUPERFICIE PIATTA • Resistenza al carico <strong>di</strong> servizio.<br />
• Elevato smorzamento.<br />
• Momenti P-∆ alla base e sommità.<br />
A SCORRIMENTO SU SUPERFICIE CURVA • Resistenza al carico <strong>di</strong> servizio.<br />
• Moderato-alto smozamento.<br />
• Momenti P-∆ alla base e sommità.<br />
• Riduzione della risposta torsionale.<br />
• Spostamenti alti.<br />
• Basso smorzamento.<br />
• Scarsa resistenza al carico <strong>di</strong><br />
servizio.<br />
• Momenti P-∆ alla base e sommità.<br />
• Rigidezza e smorzamaneto<br />
<strong>di</strong>pendente dale deformazioni.<br />
• Analisi complessa.<br />
• Limitata scelta <strong>di</strong> rigidezza e<br />
smorzamento.<br />
• Momenti P-∆ alla base e sommità.<br />
• Momenti P-∆ alla base e sommità.<br />
• Elevate accelerazioni <strong>di</strong> piano.<br />
• Proprietà funzione della pressione<br />
e velocità.<br />
• Assenza <strong>di</strong> forze <strong>di</strong> recupero.<br />
• Elevate accelerazioni <strong>di</strong> piano.<br />
• Proprietà funzione della pressione<br />
e velocità.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
Dispositivo gomma alto<br />
smorzamento (HDRB)<br />
Isolatori Sismici<br />
Dispositivo gomma <strong>con</strong><br />
piolo in piombo (LRB)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
I <strong>di</strong>spositivi più <strong>di</strong>ffusi per l’isolamento sismico sono quelli in gomma<br />
<strong>con</strong> elevato smorzamento (HDRB = high damping rubber bearing).<br />
Gli HDRB sono costituiti da strati <strong>di</strong> gomma naturale o sintetica<br />
alternati a lamierini metallici <strong>di</strong> rinforzo.<br />
La presenza dei lamierini è necessaria per ridurre l’espansione laterale<br />
della gomma sotto i carichi verticali (<strong>con</strong>finamento), e incrementare la<br />
rigidezza verticale del <strong>di</strong>spositivo.<br />
La rigidezza orizzontale non è influenzata dalla presenza delle lamiere<br />
metalliche e risulta molto bassa essendo esclusivamente funzione<br />
delle proprietà elastiche dell’elastomero utilizzato e dalle caratteristiche<br />
geometriche del <strong>di</strong>spositivo.<br />
G <strong>di</strong>n A'<br />
k e =<br />
t<br />
e<br />
G<strong>di</strong>n = modulo <strong>di</strong>namico elastomero<br />
A’ = superficie orizzontale delle gomme depurate <strong>di</strong> eventuali fori<br />
te = somma degli spessori dei singoli strati <strong>di</strong> elastomero<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
Dispositivi <strong>con</strong> gomma ad elevato smorzamento (HDRB):<br />
• Comportamento non lineare della gomma.<br />
• La mescola <strong>di</strong> gomma può avere deformazioni angolari<br />
fino a valori della deformazione angolare pari a γ=200%.<br />
• La mescola <strong>di</strong> gomma ha smorzamento viscoso<br />
equivalente molto elevato (ξ variabile tra 10% e 30%).<br />
Modulo tangenziale (G) Smorzamento viscoso (ξ)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
La rigidezza K e degli isolatori <strong>di</strong>pende da:<br />
• Deformazione a taglio;<br />
•Temperatura;<br />
• Invecchiamento;<br />
• Frequenza (effetto trascurabile);<br />
• Carico assiale (effetto trascurabile).<br />
Generalmente l’invecchiamento provoca un<br />
incremento <strong>di</strong> rigidezza del 15% in 60 anni.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
Si è visto sperimentalmente che mentre la rigidezza equivalente K e<br />
non <strong>di</strong>pende fortemente dalla pressione verticale agente, lo<br />
smorzamento equivalente ξ cresce notevolmente al crescere del carico<br />
assiale: al raddoppiarsi del carico lo smorzamento ξ può aumentare dal<br />
50% al 100%.<br />
La rigidezza verticale K v dell’isolatore deve essere molto elevata. Essa<br />
è funzione del carico verticale applicato e può essere espressa come:<br />
E cA'<br />
k v =<br />
t<br />
essendo E c il modulo istantaneo <strong>di</strong> compressibilità longitu<strong>di</strong>nale del<br />
sistema <strong>di</strong> isolamento realizzato in strati <strong>di</strong> acciaio ed elastomero.<br />
e<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
Il valore <strong>di</strong> Ec per un singolo strato è funzione del “fattore <strong>di</strong> forma<br />
primario” S1: A'<br />
S1 =<br />
L<br />
A’ = area della superficie comune piastra-elastomero<br />
L = superficie laterale libera del singolo strato <strong>di</strong> elastomero<br />
Per isolatori circolari <strong>di</strong> raggio R il fattore <strong>di</strong> forma S 1:<br />
S =<br />
Per isolatori quadrati <strong>di</strong> lato a il fattore <strong>di</strong> forma S 1:<br />
1<br />
S =<br />
essendo t i lo spessore del singolo strato <strong>di</strong> elastomero.<br />
1<br />
R<br />
2t<br />
i<br />
a<br />
4t<br />
i<br />
E = 6 ⋅ G ⋅S<br />
c<br />
c<br />
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2<br />
1<br />
E = 6.<br />
73⋅<br />
G ⋅S<br />
E’ buona norma avere il fattore <strong>di</strong> forma S 1>12 (K v elevata).<br />
2<br />
1
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
L’instabilità degli isolatori HDRB è funzione del “fattore <strong>di</strong> forma<br />
se<strong>con</strong>dario” S 2:<br />
essendo D il <strong>di</strong>ametro della singola piastra <strong>di</strong> acciaio negli isolatori<br />
circolari o <strong>di</strong>mensione in pianta, misurata parallelamente all’azione<br />
orizzontale agente nelle <strong>di</strong>rezioni x e y negli isolatori quadrati.<br />
t e è la somma degli spessori dei singoli strati t i <strong>di</strong> elastomero.<br />
n è il numero <strong>di</strong> strati <strong>di</strong> elastomero.<br />
S<br />
2<br />
=<br />
D<br />
t<br />
e<br />
=<br />
D<br />
n ⋅ t<br />
i<br />
E’ buona norma avere il fattore <strong>di</strong> forma S 2>4 (instabilità prevenuta).<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Per la scelta dei <strong>di</strong>spositivi HDRB occorre generalmente specificare:<br />
• Carico verticale massimo;<br />
• Deformazione laterale massima;<br />
• Rigidezza orizzontale;<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
• Smorzamento viscoso equivalente.<br />
Alternativamente, lo smorzamento equivalente può essere sostituito<br />
dalla proprietà della mescola della gomma, per esempio morbida,<br />
normale e dura.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Caratteristiche meccaniche <strong>di</strong>spositivi<br />
Per la scelta dei <strong>di</strong>spositivi HDRB occorre generalmente specificare:<br />
d=100mm d=200mm<br />
www.fip-group.it<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
Dispositivi <strong>con</strong> gomma ad elevato smorzamento (HDRB)<br />
Smorzamento viscoso ξ (%)<br />
10<br />
16<br />
Rigidezza laterale (valutata a γ=100%)<br />
Modulo G (N/mmq)<br />
0.40<br />
0.80<br />
1.40<br />
www.alga.it<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Isolatori Sismici<br />
Sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
Posizione isolatori sismici<br />
Piastra <strong>di</strong> fondazione<br />
Base colonne primo livello<br />
Sommità colonne <strong>di</strong> base<br />
Testa colonne primo livello<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
POSIZIONAMENTO DISPOSITIVO VANTAGGI SVANTAGGI<br />
Piastra <strong>di</strong> fondazione<br />
Sommità colonne <strong>di</strong> base<br />
Base colonne primo livello<br />
Testa colonne primo livello<br />
Isolatori Sismici<br />
Sistemi <strong>di</strong> isolamento sismico<br />
• Non sono richiesti particolari dettagli<br />
per vani scale e ascensori.<br />
• Non sono richiesti particolari dettagli<br />
per i tompagni.<br />
• Base delle colonne collegate<br />
all’impalcato rigido <strong>di</strong> base.<br />
• Possono inserirsi sistemi <strong>di</strong> protezione<br />
per resistere ai carichi verticali.<br />
• Non sono richieste piastre<strong>con</strong>tropiastre.<br />
• Ridotto costo aggiunto per dettagli.<br />
• Base delle colonne collegate<br />
all’impalcato rigido <strong>di</strong> base.<br />
• Colonne servono anche come elementi<br />
<strong>di</strong> riserva per resistere a carichi<br />
verticali.<br />
• Ridotto costo aggiunto per dettagli.<br />
• Gap al piano dell’isolamento può<br />
ottenersi facilmente.<br />
• Base delle colonne sono collegate al<br />
<strong>di</strong>aframma rigido <strong>di</strong> piano.<br />
• Possono inserirsi sistemi <strong>di</strong> protezione<br />
per resistere ai carichi verticali.<br />
• Ridotto costo aggiunto per dettagli.<br />
• Soluzione <strong>con</strong>veniente se primo livello<br />
destinato a parcheggio.<br />
• Colonne servono anche come elementi<br />
<strong>di</strong> riserva per resistere a carichi<br />
verticali.<br />
• Costi aggiuntivo a meno<br />
dell’utilizzo dei cunicoli in<br />
fondazione.<br />
• Richiede una parete <strong>di</strong><br />
<strong>con</strong>tenimento aggiuntiva.<br />
• Può richiedere sistema <strong>di</strong><br />
sollevamento al primo livello.<br />
• Particolare cura per i vani scale al <strong>di</strong><br />
sotto del primo livello.<br />
• Può richiedere dei sistemi <strong>di</strong><br />
sollevamento e/o <strong>con</strong>troventamento<br />
aggiuntivi.<br />
• Cura per scale e ascensori.<br />
• Particolari tipi <strong>di</strong> tompagni al primo<br />
livello se non aperto.<br />
• Cura particolare per vani scale e<br />
ascensori.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Coor<strong>di</strong>nate spostamento relativo<br />
v = u − u<br />
s<br />
v = u − u<br />
b<br />
s<br />
b<br />
b<br />
g<br />
Analisi Sistema Strutturale Piano<br />
Spostamento relativo impalcato-base (interpiano)<br />
Spostamento relativo base-terreno (isolatori)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Sistema Elastico Lineare<br />
a Masse Concentrate<br />
Analisi risposta <strong>di</strong>namica necessita:<br />
Componenti deformabilità:<br />
- Rigidezza sistema isolamento sismico (k b)<br />
- Rigidezza sovrastruttura (k s)<br />
Componenti inerziali:<br />
- Massa basamento (piastra <strong>di</strong> base, m b)<br />
- Massa sovrastruttura (m)<br />
Componenti smorzamento (visco-elastico):<br />
- Smorzamento sistema isolamento sismico (c b)<br />
- Smorzamento sovrastruttura (c s)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’isolamento<br />
dell isolamento sismico<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Molle lineare (k)<br />
Smorzatori Viscosi Lineari (c)<br />
Equazione del moto (principio <strong>di</strong> D’Alembert):<br />
(coor<strong>di</strong>nate <strong>di</strong> spostamento assoluto)<br />
( u&<br />
− u ) + k ( u − u ) = 0<br />
m& u&<br />
s + c &<br />
s s b s s b<br />
( u&<br />
− u ) + k ( u − u ) = 0<br />
m&u &s<br />
+ m &u<br />
& b b + c &<br />
b b g b b g<br />
(Eq. massa m)<br />
(Eq. massa m+m b)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
M = massa totale = m+m b<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Equazione del moto<br />
(coor<strong>di</strong>nate <strong>di</strong> spostamento relativo)<br />
m&v & + m&v<br />
& + c v&<br />
+ k v = −m&u<br />
&<br />
s<br />
b<br />
s<br />
s<br />
s<br />
s<br />
( m + m ) & b v&<br />
b + m&v<br />
&s<br />
+ c bv&<br />
b + k bv<br />
b = −(<br />
m + m b ) &u<br />
& g = −M&u<br />
& g<br />
Eliminando lo spostamento relativo v s della sovrastruttura<br />
M&v & + c v&<br />
+ k v = −M&u<br />
&<br />
b<br />
b<br />
b<br />
b<br />
b<br />
g<br />
g<br />
Equazione Sistema 1 g.d.l.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
m<br />
γ =<br />
m +<br />
2<br />
b<br />
2<br />
s<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Parametri tipici:<br />
ε<br />
=<br />
2ω<br />
b<br />
ω<br />
ω<br />
ξ<br />
2ω<br />
ξ<br />
s<br />
b<br />
s<br />
m b<br />
=<br />
=<br />
=<br />
Rapporto <strong>di</strong> massa<br />
k<br />
b<br />
⋅ m<br />
⋅ k<br />
( m + m )<br />
c<br />
b<br />
b<br />
( m + m )<br />
c<br />
b<br />
m<br />
b<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
s<br />
⎛ T<br />
=<br />
⎜<br />
⎝ T<br />
s<br />
b<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
2<br />
Rapporto delle pulsazioni<br />
(in genere pari a circa 10 -2 )<br />
Rapporto d’isolamento<br />
Rapporti <strong>di</strong> smorzamento ξ b , ξ s<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Equazioni moto:<br />
&v & + γ ⋅&v<br />
& + 2⋅<br />
ω ⋅ξ<br />
⋅ v&<br />
+ ω ⋅ v = −&u<br />
&<br />
b<br />
b<br />
s<br />
s<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
s<br />
b<br />
&v & + &v<br />
& + 2⋅<br />
ω ⋅ξ<br />
⋅ v&<br />
+ ω ⋅ v = −&u<br />
&<br />
s<br />
b<br />
s<br />
b<br />
2<br />
s<br />
ω b, T b, ξ b: Pulsazione, periodo e smorzamento <strong>di</strong> un sistema 1 g.d.l.<br />
<strong>con</strong> massa M vincolata dal sistema <strong>di</strong> isolamento.<br />
ω s, T s, ξ s: Pulsazione, periodo e smorzamento <strong>di</strong> un sistema 1 g.d.l.<br />
<strong>con</strong> massa m (sovrastruttura) assunta a base fissa.<br />
2<br />
b<br />
s<br />
b<br />
g<br />
g<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Assumendo ε
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
L 1<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
1<br />
ε<br />
1<br />
⎨ ⎬<br />
⎩ε⎭<br />
=1 − γ ⋅ ε<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
1−<br />
1<br />
γ<br />
( − γ)<br />
1 ⎧ ⎫<br />
2 ⎪<br />
{ φ } =<br />
{ φ } = ⎨ − ( 1−<br />
γ)<br />
ε<br />
1<br />
⎧<br />
1<br />
−<br />
⎪⎩ γ<br />
1<br />
L = γ ⋅ε<br />
Fattori <strong>di</strong> partecipazione<br />
2<br />
⎪<br />
⎫<br />
ε⎬<br />
⎪⎭<br />
Autovettori (Mo<strong>di</strong>)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
L 1<br />
L 2<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
=1 − γ ⋅ ε<br />
=<br />
γ ⋅ε<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Fattori <strong>di</strong> partecipazione<br />
Osservazioni:<br />
• Il fattore <strong>di</strong> partecipazione L2, relativo alle deformazioni della sovrastruttura,<br />
è dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> ε ed in genere molto piccolo, supposto che<br />
le pulsazione ωb ed ωs siano ben <strong>di</strong>stinte.<br />
• La frequenza ω 2 è in genere più alta <strong>di</strong> quella corrispondente al<br />
sistema a base fissa. Tale caratteristica può risultare benefica per<br />
ridurre eventuali amplificazioni dovute a risonanze <strong>con</strong> le frequenze<br />
<strong>con</strong>tenute nel segnale sismico.<br />
• Essendo L 2 in genere molto piccolo, il se<strong>con</strong>do modo risulta<br />
ortogonale al sisma. La sovrastruttura non risente delle accelerazioni<br />
del terreno anche se la se<strong>con</strong>da frequenza viene eccitata dal sisma.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Spostamenti relativi in coor<strong>di</strong>nate modali:<br />
v = q φ + q φ<br />
b<br />
s<br />
1<br />
1<br />
1<br />
b<br />
v = q φ + q φ<br />
1<br />
1<br />
s<br />
1<br />
1<br />
2<br />
2<br />
1<br />
2<br />
b<br />
2<br />
s<br />
Equazioni modali (<strong>di</strong>saccoppiamento equazioni moto):<br />
&q & + 2⋅<br />
ω ⋅ξ<br />
⋅q&<br />
+ ω ⋅q<br />
= −L<br />
⋅&u<br />
&<br />
&q & + 2⋅<br />
ω ⋅ξ<br />
⋅q&<br />
+ ω ⋅q<br />
= −L<br />
⋅&u<br />
&<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1<br />
2<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2<br />
g<br />
g<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Rapporti <strong>di</strong> smorzamento:<br />
ξ<br />
ξ<br />
1<br />
2<br />
=<br />
=<br />
ξ<br />
b<br />
ξ<br />
s<br />
⎛<br />
⋅⎜1<br />
−<br />
⎝<br />
+ γ ⋅ξ<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
3 ⎞<br />
γ ⋅ε<br />
⎟<br />
2 ⎠<br />
b<br />
1−<br />
γ<br />
⋅<br />
ε ⎛ γ ⋅ε<br />
⎞<br />
⎜1−<br />
⎟<br />
⎝ 2 ⎠<br />
Lo smorzamento strutturale è incrementato dallo smorzamento degli<br />
isolatori dell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> ε 1/2 . Il prodotto <strong>di</strong> ξ b ed ε 1/2 può costituire un<br />
significativo incremento dello smorzamento strutturale, in genere basso.<br />
In genere lo smorzamento strutturale ξ s è dell’or<strong>di</strong>ne del 2-3%<br />
(senza inelasticità); lo smorzamento del sistema <strong>di</strong> isolamento può<br />
variare tra 10-30%.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
1 max<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
1<br />
d<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Assumendo un generico spettro <strong>di</strong> risposta<br />
in termini <strong>di</strong> spostamento S d(ω, x) ovvero<br />
pseudo-accelerazioni S a(ω,ξ)<br />
( ω , )<br />
q = L ⋅S<br />
ξ<br />
2 max<br />
2<br />
d<br />
1<br />
1<br />
( ω , )<br />
q = L ⋅S<br />
ξ<br />
2<br />
2<br />
Massimi risposta modale<br />
Assumendo la legge <strong>di</strong> composizione vettoriale SRSS:<br />
b max<br />
( ) ( ) 2<br />
1 2<br />
2<br />
q φ + q<br />
v =<br />
φ<br />
s max<br />
1max<br />
b<br />
2 max<br />
( ) ( ) 2<br />
1 2<br />
2<br />
q φ + q<br />
v =<br />
φ<br />
1max<br />
s<br />
2 max<br />
b<br />
s<br />
Massimi spostamenti relativi<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
b max<br />
s max<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Massimi spostamenti relativi in funzione<br />
dei parametri tipici definiti in precedenza:<br />
( ) [ ( ) ] [ ( ) ] 2<br />
2<br />
2 2 2<br />
1−<br />
γ ⋅ ε S ω , ξ + γ ⋅ ε S ω ,<br />
v =<br />
ξ<br />
d<br />
( ) [ ( ) ] [ ( ) ] [ ( ) ] 2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
1−<br />
2 ⋅ γ ⋅ ε S ω , ξ + 1−<br />
2 ⋅ 1−<br />
γ ⋅ ε S ω ,<br />
v = ε<br />
ξ<br />
La quantità<br />
ε<br />
2<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
d<br />
d<br />
1<br />
( ω , )<br />
S ξ<br />
2<br />
Inoltre si ha che: S ( ω , ξ )
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
b max<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Avendo assunto che ε
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
b max<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Questi due valori si ottengono anche <strong>con</strong> riferimento all’oscillatore<br />
elementare <strong>con</strong> massa pari alla massa totale della sovrastruttura,<br />
ossia quella al <strong>di</strong> sopra del sistema <strong>di</strong> isolamento M=m+m b, e <strong>con</strong><br />
rigidezza e smorzamento pari alle corrispondenti grandezze<br />
del sistema <strong>di</strong> isolamento k b e ξ b.<br />
Peraltro si ha che:<br />
s max<br />
( ω , )<br />
v = S ξ<br />
d<br />
( ω , )<br />
v = ε ⋅S<br />
ξ<br />
d<br />
b<br />
( ω , )<br />
C = S ξ<br />
s<br />
a<br />
b<br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
b<br />
b<br />
b<br />
b<br />
Massimo<br />
spostamento<br />
isolatori<br />
Coefficiente sismico<br />
Massimo spostamento interpiano<br />
Spostamento della sovrastruttura molto basso<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a 2 g.d.l.<br />
Per valori <strong>di</strong> ε piccoli si può progettare<br />
il sistema <strong>di</strong> isolamento in modo che il<br />
massimo spostamento relativo sia pari<br />
al valore spettrale:<br />
d<br />
( ω , )<br />
S ξ<br />
b<br />
b<br />
Il taglio sismico <strong>di</strong> progetto può essere computato a partire dal<br />
valore dell’accelerazione spettrale:<br />
( ω<br />
, )<br />
S ξ<br />
a<br />
b<br />
b<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a N g.d.l.<br />
Equazione moto sistema a base fissa:<br />
M ⋅ &u & + C ⋅ u&<br />
+ K ⋅ u = −M<br />
⋅ r ⋅ &u<br />
&<br />
Equazione moto sistema a base isolata:<br />
g<br />
( &u<br />
& &v<br />
)<br />
M ⋅ & v&<br />
+ C ⋅ v&<br />
+ K ⋅ v = −M<br />
⋅ r ⋅ + &<br />
Equazione moto globale e<strong>di</strong>ficio+piastra <strong>di</strong> base:<br />
( m + mb<br />
) ⋅ &v<br />
&b<br />
+ cb<br />
⋅ vb<br />
+ kb<br />
⋅ vb<br />
= −(<br />
m + mb<br />
) &u<br />
g<br />
T<br />
r ⋅ M ⋅ &v & +<br />
⋅ &<br />
g<br />
b<br />
m i<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli<br />
m<br />
k b, m b, c b
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
M<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a N g.d.l.<br />
Matrice delle masse<br />
C Matrice degli smorzamenti<br />
K<br />
Matrice delle rigidezze<br />
u Vettore spostamento relativo<br />
vs<br />
Spostamento relativo struttura-piastra base<br />
vb Spostamento relativo base piastra-terreno<br />
T<br />
r ⋅ M ⋅ r = m +<br />
m<br />
b<br />
Massa totale struttura<br />
m i<br />
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m<br />
k b, m b, c b<br />
r Vettore che lega ogni g.d.l. della struttura al moto del terreno
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Teoria Lineare: Sistema a N g.d.l.<br />
Massimo spostamento relativo alla base:<br />
1<br />
vb = L<br />
max<br />
1 ⋅Sa<br />
b ξ<br />
ω<br />
( ω , )<br />
Coefficiente <strong>di</strong> partecipazione:<br />
2<br />
b<br />
Coefficiente sismico:<br />
L<br />
⋅ M<br />
m<br />
Cs =<br />
2<br />
1 1 2<br />
Sa<br />
b ξb<br />
L<br />
i<br />
φ<br />
=<br />
φ<br />
iT<br />
iT<br />
( ω , )<br />
⋅ M ⋅ r<br />
⋅ M ⋅ φ<br />
i<br />
b<br />
m i<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli<br />
m<br />
k b, m b, c b<br />
Equazioni simili a quelle derivate per il sistema a 2 g.d.l. a meno <strong>di</strong> L 1.
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
In genere solo frequenze longitu<strong>di</strong>nale e laterali sono uguali. Se anche<br />
la frequenza torsionale è simile alle precedenti si può avere una<br />
risposta strutturale <strong>di</strong>namicamente accoppiata.<br />
Analisi sistema elastico costituito<br />
da masse su piastra rigida (viene<br />
trascurata la deformabilità della<br />
sovrastruttura).<br />
Il sistema <strong>di</strong> riferimento cartesiano<br />
viene assunto coincidente <strong>con</strong> il<br />
baricentro delle masse (C M). Il<br />
baricentro delle rigidezze è<br />
denotato <strong>con</strong> C R.<br />
Gli spostamenti orizzontali del centro <strong>di</strong> massa (C M) rispetto al<br />
suolo sono in<strong>di</strong>cati <strong>con</strong> ν x e ν y, mentre la rotazione della piastra<br />
<strong>di</strong> fondazione intorno all’asse verticale è θ.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
Gra<strong>di</strong> <strong>di</strong> libertà del sistema: 2 traslazioni<br />
+ 1 rotazione intorno asse verticale<br />
Denotate <strong>con</strong> kxi e kyi le rigidezze laterali<br />
(uguali) dei HDRBs, la rigidezza totale<br />
traslazionale del sistema lungo le due<br />
<strong>di</strong>rezioni principali (Kx e Ky) è data da:<br />
N<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
i<br />
K x = k K<br />
x y = ∑<br />
=<br />
e la rigidezza torsionale è pari a:<br />
i<br />
N<br />
1<br />
N<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
k<br />
i<br />
y<br />
∑<br />
i 2 i<br />
K θ = k x yi<br />
+ k y x<br />
in cui xi ed yi sono le coor<strong>di</strong>nate del baricentro dell’i-esimo isolatore nel<br />
sistema <strong>di</strong> riferimento cartesiano CMXY N<br />
i=<br />
1<br />
2<br />
i<br />
Si trascura la rigidezza<br />
torsionale dell’isolatore.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
Fissati i valori <strong>di</strong> k xi e k yi (k xi = k yi) segue<br />
che le coor<strong>di</strong>nate (e x, e y) del centro<br />
delle rigidezze (C R) del sistema <strong>di</strong><br />
isolamento rispetto al baricentro delle<br />
masse C M possono ricavarsi da:<br />
1<br />
N<br />
x =<br />
K y i<br />
i<br />
k y x i<br />
1<br />
e ∑ =<br />
1<br />
K<br />
N<br />
e y = ∑<br />
x i=<br />
1<br />
k<br />
i<br />
x<br />
y<br />
i<br />
x i ed y i denotano le coor<strong>di</strong>nate dell’isolatore i-esimo nel sistema <strong>di</strong><br />
riferimento prescelto.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Considerando la massa totale (M) e<br />
l’inerzia (I) dell’impalcato rigido pari a:<br />
M<br />
I<br />
=<br />
=<br />
N<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
N<br />
∑<br />
i = 1<br />
mi<br />
m<br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
i<br />
2 2 ( x + y )<br />
i<br />
i<br />
Possono ricavarsi le tre frequenze <strong>di</strong>saccoppiate del sistema (ω x, ω y e<br />
ω θ). Tali frequenze corrispondono al caso <strong>di</strong> centro <strong>di</strong> massa<br />
coincidente <strong>con</strong> quello <strong>di</strong> rigidezza (C M≡C R) e quin<strong>di</strong> e x=e y=0 e sono:<br />
2<br />
ωx<br />
=<br />
K x<br />
M<br />
Traslazionali<br />
2 K y<br />
y = ω 2 θ ωθ<br />
= 2<br />
M<br />
K<br />
M ⋅ r<br />
Rotazionale<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Le componenti dello spostamento <strong>di</strong> ogni<br />
isolatore sono date da:<br />
ν = ν − θ<br />
i<br />
x<br />
x<br />
ν +<br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
R +<br />
y<br />
i<br />
y = ν y θ x i<br />
( ν θ )<br />
i i<br />
y = k y y x i<br />
i<br />
Le componenti delle forze reattive sono<br />
date da:<br />
i<br />
x<br />
i<br />
x<br />
( u − θ y )<br />
R =<br />
k ⋅<br />
x<br />
i<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
Le equazioni <strong>di</strong>namiche del sistema<br />
meccanico possono esprimersi nella<br />
seguente forma <strong>di</strong>fferenziale:<br />
e<br />
2 2 y<br />
&ν<br />
&x<br />
+ ωx<br />
ν x − ωx<br />
νθ<br />
r<br />
e 2 y<br />
2 2 e x<br />
&ν<br />
&θ<br />
− ωx<br />
ν x + ωθ<br />
νθ<br />
+ ωy<br />
ν y<br />
r<br />
r<br />
2 2 e x<br />
&ν<br />
& y − ω yν<br />
y + ω y ν θ<br />
r<br />
=<br />
0<br />
=<br />
0<br />
= 0<br />
ω x, ω y ed ω ρ sono le frequenze <strong>di</strong>saccoppiate del sistema, mentre r è il<br />
raggio giratore d’inerzia; le precedenti sono grandezze note.<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Dinamica dell’<strong>Isolamento</strong><br />
dell <strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Analisi Risposta Accoppiata (Traslazione-Rotazione)<br />
Le pulsazioni (autovalori) sono date da:<br />
ω<br />
ω<br />
ω<br />
1<br />
2<br />
= ω<br />
ω =<br />
0<br />
0<br />
= ω<br />
⎛ e ⎞ ⎛ 1<br />
⎜1−<br />
⎟ ≈ ω0⎜1<br />
−<br />
⎝ r ⎠ ⎝ 2<br />
e<br />
r<br />
⎛ e ⎞ ⎛ 1 e ⎞<br />
⎜1+<br />
⎟ ≈ ω0⎜1<br />
+ ⎟<br />
⎝ r ⎠ ⎝ 2 r ⎠<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
3 0<br />
ω0 pulsazione prefissata per il sistema<br />
I mo<strong>di</strong> (autovettori) sono dati da:<br />
φ<br />
1<br />
⎡ e ⎤ y<br />
⎢ ⎥<br />
⎢<br />
e 2<br />
⎥<br />
= ⎢<br />
1<br />
⎥<br />
⎢<br />
2<br />
⎥<br />
⎢−<br />
ex<br />
⎥<br />
⎣ e 2⎦<br />
φ<br />
2<br />
⎡ ⎤<br />
⎢ ⎥<br />
= ⎢ ⎥<br />
⎢e<br />
⎥<br />
⎢⎣<br />
e ⎥⎦<br />
0e<br />
ex<br />
y<br />
φ<br />
3<br />
=<br />
⎡<br />
⎢−<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎣<br />
e ⎤ y<br />
e 2<br />
⎥<br />
⎥<br />
1<br />
⎥<br />
2<br />
⎥<br />
ex<br />
⎥<br />
e 2 ⎦<br />
I coefficienti <strong>di</strong> partecipazione<br />
sono dati da:<br />
L<br />
1 =<br />
e<br />
e<br />
y<br />
2<br />
L<br />
2 =<br />
ex<br />
e<br />
e<br />
=<br />
−<br />
e<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli<br />
L<br />
3<br />
y<br />
2
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
• EN 1998 (Euroco<strong>di</strong>ce 8)<br />
Quadro normativo nazionale ed europeo<br />
• CNR 10018 – Appoggi strutturali<br />
• EN 1337 – Appoggi strutturali<br />
• PrEN 15129 (CEN TC340) - Normativa europea sui <strong>di</strong>spositivi antisismici<br />
• Norme tecniche per le costruzioni (T.U. 14/09/05)<br />
• Or<strong>di</strong>nanza Presidente Consiglio dei Ministri n.3274 e 3431<br />
Allegato 2 <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 3 <strong>Ponti</strong><br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431<br />
ALLEGATO 2:<br />
Norme tecniche per il progetto, la valutazione e l’adeguamento<br />
sismico degli e<strong>di</strong>fici<br />
INDICE<br />
1. OGGETTO DELLE NORME<br />
2. REQUISITI DI SICUREZZA E CRITERI DI VERIFICA<br />
3. AZIONE SISMICA<br />
4. CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE<br />
5. EDIFICI CON STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO<br />
6. EDIFICI IN ACCIAIO<br />
7. EDIFICI CON STRUTTURA COMPOSTA ACCIAO-<br />
CALCESTRUZZO<br />
8. EDIFICI CON STRUTTURA IN MURATURA<br />
9. EDIFICI CON STRUTTURA IN LEGNO<br />
10. EDIFICI CON ISOLAMENTO SISMICO<br />
11. EDIFICI ESISTENTI<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10. <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
10.1 Scopo<br />
10.2 Definizioni e simboli<br />
10.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.6 Azione sismica<br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.8 Verifiche<br />
10.9 Aspetti costruttivi, manutenzione, sostituibilità<br />
10.10 Collaudo<br />
Allegato 10.A - Verifica allo SLU degli isolatori elastomerici<br />
Allegato 10.B – Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431<br />
ALLEGATO 3:<br />
Norme tecniche per il progetto sismico dei ponti<br />
INDICE<br />
1. CAMPO DI APPLICAZIONE<br />
2. OBIETTIVI DEL PROGETTO<br />
3. CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE<br />
4. LIVELLI DI PROTEZIONE ANTISISMICA<br />
5. AZIONE SISMICA<br />
6. MODELLO STRUTTURALE PER ANALISI LINEARI<br />
7. METODI DI ANALISI<br />
8. DIMENSIONAMENTO E DETTAGLI COSTRUTTIVI DEGLI<br />
ELEMENTI<br />
9. PONTI CON ISOLAMENTO SISMICO<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 - Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
9. <strong>Ponti</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
9.1 Scopo<br />
9.2 Definizioni e simboli<br />
9.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
9.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
9.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
9.6 Azione sismica<br />
9.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
9.8 Verifiche<br />
9.9 Aspetti costruttivi, manutenzione, sostituibilità<br />
9.10 Collaudo<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 - Allegati 2 & 3<br />
Sezioni specifiche relative all’isolamento sismico:<br />
• Particolarità del comportamento <strong>di</strong>namico delle strutture <strong>con</strong><br />
isolamento;<br />
• Particolarità delle prestazioni richieste allo SLD e SLU;<br />
• Progetto e <strong>con</strong>trollo dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento;<br />
• Progetto e <strong>con</strong>trollo della struttura;<br />
• Semplificazione procedure <strong>di</strong> analisi rispetto Linee Guida LLPP.<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.1 Scopo<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
“Il presente capitolo fornisce criteri e regole per il progetto degli<br />
e<strong>di</strong>fici nuovi e dell’adeguamento <strong>di</strong> quelli esistenti, nei quali un<br />
sistema <strong>di</strong> isolamento sismico è posto al <strong>di</strong> sotto della costruzione<br />
medesima, o sotto una sua porzione rilevante, allo scopo <strong>di</strong><br />
migliorarne la risposta nei <strong>con</strong>fronti delle azioni sismiche orizzontali”.<br />
………………………<br />
“Le prescrizioni del presente capitolo non si applicano ai sistemi <strong>di</strong><br />
protezione sismica basati sull’impiego <strong>di</strong> elementi <strong>di</strong>ssipativi a vari<br />
livelli, all’interno della costruzione”.<br />
Gli e<strong>di</strong>fici <strong>con</strong> sistemi <strong>di</strong>ssipativi si progettano applicando<br />
criteri, regole e meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> analisi vali<strong>di</strong> per e<strong>di</strong>fici<br />
<strong>con</strong>venzionali.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
9.1 Scopo<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
“Il presente capitolo fornisce criteri e regole per il progetto dei ponti<br />
nuovi e dell’adeguamento <strong>di</strong> quelli esistenti, nei quali un sistema<br />
d’isolamento sismico viene posto tra l’impalcato e le pile/spalle, allo<br />
scopo <strong>di</strong> migliorarne la risposta nei <strong>con</strong>fronti delle azioni sismiche<br />
orizzontali”.<br />
………………………<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.1 & 9.1 Scopo<br />
OPCM 3431 – Allegati 2 & 3<br />
“Strategie d’isolamento (anche in combinazione):<br />
a) Incremento del periodo fondamentale della costruzione per<br />
portarlo nel campo delle minori accelerazioni <strong>di</strong> risposta;<br />
b) Limitazione della massima forza orizzontale trasmessa;<br />
c) Dissipazione <strong>di</strong> una <strong>con</strong>sistente aliquota dell’energia meccanica<br />
trasmessa alla costruzione.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
“Gli e<strong>di</strong>fici <strong>con</strong> isolamento sismico debbono sod<strong>di</strong>sfare i requisiti generali<br />
<strong>di</strong> sicurezza e i criteri <strong>di</strong> verifica riportati nel capitolo 2 <strong>di</strong> queste norme.<br />
In particolare valgono integralmente le prescrizioni riguardanti la<br />
sicurezza nei <strong>con</strong>fronti della stabilità (SLU), della limitazione dei danni<br />
(SLD), i terreni <strong>di</strong> fondazione”.<br />
………………………………………………………………<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
“La sovrastruttura e la sottostruttura si devono mantenere<br />
sostanzialmente in campo elastico. Per questo la struttura può essere<br />
progettata <strong>con</strong> riferimento ai particolari costruttivi della zona 4, <strong>con</strong><br />
deroga, per le strutture in c.a., a quanto previsto al par. 5.5.2.1”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
“Un’affidabilità superiore è richiesta al sistema <strong>di</strong> isolamento per il ruolo<br />
critico che esso svolge. Tale affidabilità si ritiene <strong>con</strong>seguita se il<br />
sistema <strong>di</strong> isolamento è progettato e verificato sperimentalmente<br />
se<strong>con</strong>do quanto stabilito nel punto 10.8 e negli allegati 10.A e 10.B”.<br />
…………………………………………..<br />
• “I <strong>di</strong>spositivi saranno accompagnati da una relazione che illustri il<br />
comportamento meccanico sia <strong>di</strong> insieme che dei singoli componenti,<br />
così da minimizzare la possibilità del verificarsi <strong>di</strong> comportamenti non<br />
previsti”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
• “La definizione del comportamento meccanico del <strong>di</strong>spositivo sotto<br />
azioni orizzontali (sisma, vento, etc.) sia ai fini della risposta del sistema<br />
strutturale che lo <strong>con</strong>tiene che ai fini del <strong>di</strong>mensionamento del<br />
<strong>di</strong>spositivo stesso, sarà basata su:<br />
- un modello strutturale sufficientemente realistico (ove necessario non<br />
lineare, <strong>di</strong>pendente dallo sforzo normale, etc.);<br />
- prove <strong>di</strong> laboratorio effettuate in <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni più aderenti possibile alle<br />
<strong>con</strong><strong>di</strong>zioni reali in termini <strong>di</strong> accelerazione, velocità, spostamento e<br />
sollecitazione.<br />
• Eventuali mo<strong>di</strong>fiche <strong>di</strong> tale comportamento, …., possono essere<br />
ammesse solo <strong>con</strong> adeguate giustificazioni e verifiche, incluso il<br />
<strong>con</strong>trollo che non siano state introdotte sfavorevoli sovraresistenze e<br />
sovrarigidezze rispetto alle richieste <strong>di</strong> progetto”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
• “Nell’ambito del progetto si dovrà re<strong>di</strong>gere un piano <strong>di</strong> qualità<br />
riguardante sia la progettazione del <strong>di</strong>spositivo, che la costruzione, la<br />
messa in opera, la manutenzione e le relative verifiche analitiche e<br />
sperimentali”.<br />
• “I documenti <strong>di</strong> progetto in<strong>di</strong>cheranno i dettagli, le <strong>di</strong>mensioni e le<br />
prescrizioni sulla qualità, come pure eventuali <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> tipo speciale<br />
e le tolleranze <strong>con</strong>cernenti la messa in opera”.<br />
• “Elementi <strong>di</strong> elevata importanza, che richiedano particolari <strong>con</strong>trolli<br />
durante le fasi <strong>di</strong> costruzione e messa in opera, saranno in<strong>di</strong>cati negli<br />
elaborati grafici <strong>di</strong> progetto, insieme alle procedure <strong>di</strong> <strong>con</strong>trollo da<br />
adottare”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.3 Requisiti generali e criteri per il loro sod<strong>di</strong>sfacimento<br />
“Tutte le <strong>con</strong>dutture degli impianti che attraversano i giunti intorno alla<br />
struttura isolata dovranno non subire danni e rimanere funzionanti per i<br />
valori <strong>di</strong> spostamento corrispondenti allo SLD. Quelle del gas e <strong>di</strong> altri<br />
impianti pericolosi che attraversano i giunti <strong>di</strong> separazione dovranno<br />
essere progettati per <strong>con</strong>sentire gli spostamenti relativi della<br />
sovrastruttura isolata corrispondenti allo SLU, <strong>con</strong> lo stesso livello <strong>di</strong><br />
sicurezza adottato per il progetto del sistema <strong>di</strong> isolamento”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
“Ai fini delle presenti <strong>di</strong>sposizioni, i <strong>di</strong>spositivi facenti parte <strong>di</strong> un sistema<br />
<strong>di</strong> isolamento si <strong>di</strong>stinguono in:<br />
• Isolatori<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Gli isolatori sono <strong>di</strong>spositivi che svolgono fondamentalmente la funzione <strong>di</strong><br />
sostegno dei carichi verticali, <strong>con</strong> elevata rigidezza in <strong>di</strong>rezione verticale e bassa<br />
rigidezza o resistenza in <strong>di</strong>rezione orizzontale, permettendo notevoli<br />
spostamenti orizzontali……..<br />
• Dispositivi ausiliari<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
I <strong>di</strong>spositivi ausiliari svolgono fondamentalmente la funzione <strong>di</strong> <strong>di</strong>ssipazione <strong>di</strong><br />
energia e ricentraggio del sistema e/o vincolo laterale sotto carichi orizzontali <strong>di</strong><br />
servizio (non sismici), rispetto alle azioni orizzontali”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
“Tra gli isolatori si in<strong>di</strong>viduano:<br />
• Isolatori in materiale elastomerico ed acciaio<br />
• Isolatori a scorrimento<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
HDRB<br />
FPS<br />
LRB<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
“Tra i <strong>di</strong>spositivi ausiliari si <strong>di</strong>stinguono:<br />
• Dispositivi a comportamento non lineare, in<strong>di</strong>pendente dalla velocità<br />
<strong>di</strong> deformazione;<br />
• Dispositivi a comportamento viscoso, <strong>di</strong>pendente dalla velocità dei<br />
deformazione;<br />
• Dispositivi a comportamento lineare o quasi lineare.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
“Un sistema <strong>di</strong> isolamento può essere costituito:<br />
(i) Unicamente da isolatori elastomerici, eventualmente realizzati <strong>con</strong><br />
elastomeri ad alta <strong>di</strong>ssipazione o comprendenti inserti <strong>di</strong> materiali<br />
<strong>di</strong>ssipativi (ad es. piombo);<br />
(ii) Unicamente da isolatori a scorrimento o rotolamento, che inglobano<br />
funzioni <strong>di</strong>ssipative o ricentranti per la presenza <strong>di</strong> elementi capaci <strong>di</strong><br />
svolgere tali funzioni;<br />
(iii) Da un’opportuna combinazione <strong>di</strong> isolatori e <strong>di</strong>spositivi ausiliari.<br />
I <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento possono essere basati su materiali e<br />
meccanismi <strong>di</strong>versi………<br />
L’idoneità all’impiego deve essere accertata me<strong>di</strong>ante le prove sui<br />
materiali e sui <strong>di</strong>spositivi descritte nell’Allegato 10.B eseguite e certificate<br />
da laboratori ufficiali”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.1. Isolatori elastomerici<br />
“Gli isolatori elastomerici sono costituiti da strati <strong>di</strong> materiale<br />
elastomerico (gomma naturale o materiali artificiali idonei) alternati a<br />
piastre <strong>di</strong> acciaio, aventi prevalente funzione <strong>di</strong> <strong>con</strong>finamento<br />
dell’elastomero, e vengono <strong>di</strong>sposti nella struttura in modo da sopportare<br />
le azioni e deformazioni orizzontali <strong>di</strong> progetto me<strong>di</strong>ante azioni parallele<br />
alla giacitura degli strati <strong>di</strong> elastomero ed i carichi verticali me<strong>di</strong>ante<br />
azioni perpen<strong>di</strong>colari agli strati stessi.<br />
…………………………………….<br />
Gli isolatori debbono avere pianta <strong>con</strong> due assi <strong>di</strong> simmetria ortogonali”.<br />
…………………………………..<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.1. Isolatori elastomerici<br />
“Le piastre <strong>di</strong> acciaio saranno <strong>con</strong>formi alla CNR 10018 o equivalente <strong>con</strong><br />
un allungamento minimo a rottura del 18% e spessore minimo pari a 2mm<br />
per le piastre interne e a 20mm per le piastre esterne.<br />
Per gli effetti <strong>di</strong> azioni perpen<strong>di</strong>colari agli strati, si <strong>con</strong>siderano le<br />
<strong>di</strong>mensioni delle piastre in acciaio (area A’);<br />
Per gli effetti delle azioni parallele alla giacitura degli strati si <strong>con</strong>sidera la<br />
sezione intera dello strato <strong>di</strong> gomma (area A)”.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.1. Isolatori elastomerici<br />
Fattori <strong>di</strong> forma:<br />
• Primario S 1 (governa rigidezza verticale)<br />
• Se<strong>con</strong>dario S 2 (governa instabilità <strong>di</strong>spositivo)<br />
Parametri sintetici <strong>di</strong> progetto:<br />
• Rigidezza equivalente<br />
• Smorzamento viscoso equivalente<br />
F<br />
K e = = G<br />
d<br />
ξ<br />
e<br />
<strong>di</strong>n<br />
A<br />
t<br />
e<br />
W d<br />
=<br />
2πFd<br />
S 1 =<br />
S =<br />
2<br />
A'<br />
L<br />
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D<br />
t<br />
e
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.1. Isolatori elastomerici<br />
Le caratteristiche meccaniche (K e e ξ e ) dei <strong>di</strong>spositivi reali, valutate in<br />
corrispondenza dello spostamento massimo <strong>di</strong> progetto d 2 , dovranno<br />
avere variazioni limitate come segue:<br />
• Per la variabilità nella fornitura: massimo ±10%, me<strong>di</strong>o ±10%, rispetto al<br />
valore <strong>di</strong> progetto;<br />
• Per invecchiamento dell’elastomero: 20% del valore iniziale;<br />
• Per fattori ambientali (temperatura): ±20%;<br />
• Per variazioni del carico verticale: ±15%;<br />
• Per velocità <strong>di</strong> deformazione (frequenza): ±10%, valutate in un intervallo<br />
<strong>di</strong> ±30% del valore <strong>di</strong> progetto.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.1. Isolatori elastomerici<br />
Gli isolatori elastomerici devono inoltre essere in grado <strong>di</strong> sostenere<br />
almeno 10 cicli <strong>con</strong> spostamento massimo impresso pari a 1.2 d 2 .<br />
L’esito è positivo se:<br />
I <strong>di</strong>agrammi forza-spostamento mostrano un incremento <strong>di</strong> carico al<br />
crescere dello spostamento;<br />
K e − K K<br />
( i)<br />
e ( 3)<br />
e ( 3)<br />
ξ<br />
e ( i)<br />
− ξ<br />
e ( 3)<br />
ξ<br />
e ( 3)<br />
<<br />
<<br />
0.<br />
15<br />
0.<br />
15<br />
i ≠ 1<br />
d2 Progetto<br />
Piena funzionalità<br />
1.2 d 2<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.2. Isolatori a scorrimento<br />
Gli isolatori a scorrimento sono costituiti da appoggi a scorrimento<br />
(acciaio-PTFE) caratterizzati da bassi valori del coefficiente <strong>di</strong> attrito (f)<br />
compreso tra 0 e 4%.<br />
Il coefficiente <strong>di</strong> attrito, valutato in corrispondenza dello spostamento<br />
massimo <strong>di</strong> progetto d 2 , dovrà avere variazioni limitate come segue:<br />
• Per variabilità nella fornitura: massimo ±50%, me<strong>di</strong>o ±15%, rispetto al<br />
valore <strong>di</strong> progetto;<br />
• Per invecchiamento: 15% del valore iniziale;<br />
• Per fattori ambientali (temperatura): ±20%;<br />
• Per variazioni del carico verticale: 30%;<br />
• Per velocità <strong>di</strong> deformazione (frequenza): ±10%, valutate in un intervallo<br />
<strong>di</strong> ± 30% del valore <strong>di</strong> progetto.<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.2. Isolatori a scorrimento<br />
Gli isolatori a scorrimento devono inoltre essere in grado <strong>di</strong> sostenere<br />
almeno 10 cicli <strong>con</strong> spostamento massimo impresso pari a 1.2 d2 .<br />
L’esito è positivo se:<br />
f ( i)<br />
− f ( 3)<br />
f ( 3)<br />
<<br />
0.<br />
15<br />
i ≠ 1<br />
Gli isolatori a scorrimento devono essere in grado <strong>di</strong> garantire la loro<br />
funzione <strong>di</strong> appoggio fino a spostamenti pari ad 1.5 d 2 .<br />
Progetto<br />
Piena funzionalità<br />
Appoggio<br />
d 2<br />
1.2 d 2<br />
1.5 d 2<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.3. Dispositivi ausiliari a comportamento non lineare<br />
Trasmettono, in generale, solo azioni orizzontali ed hanno rigidezza<br />
trascurabile rispetto alle azioni verticali.<br />
Possono realizzare comportamenti meccanici <strong>di</strong>versi, ad elevata o bassa<br />
<strong>di</strong>ssipazione <strong>di</strong> energia, <strong>con</strong> riduzione o incremento della rigidezza al<br />
crescere dello spostamento, <strong>con</strong> o senza spostamenti residui<br />
all’azzeramento della forza.<br />
Sono in<strong>di</strong>viduati da un comportamento meccanico schematizzabile <strong>con</strong><br />
delle curve bilineari, definite dalle coor<strong>di</strong>nate (F 1 ,d 1 ), corrispondenti al<br />
limite teorico del comportamento elastico lineare del <strong>di</strong>spositivo, e dalle<br />
coor<strong>di</strong>nate (F 2 ,d 2 ) corrispondenti al valore <strong>di</strong> progetto allo SLU dello<br />
spostamento.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.3. Dispositivi ausiliari a comportamento non lineare<br />
Il ciclo bilineare teorico è definito dai seguenti parametri:<br />
d el = spostamento, nel primo ramo <strong>di</strong> carico, entro il quale il comportamento è sostanzialmente lineare.<br />
In generale può assumersi un valore pari a d 2 /20;<br />
F el = forza corrispondente a d el ;<br />
d 1 = ascissa del punto d’intersezione della linea retta <strong>con</strong>giungente l’origine <strong>con</strong> il punto (d el , F el ) e la<br />
linea retta <strong>con</strong>giungente i punti (d 2 /4, F(d 2 /4)) e (d 2 ,F 2 ) nel terzo ciclo;<br />
F 1 = forza corrispondente a d 1 nel terzo ciclo sperimentale;<br />
d 2 = spostamento massimo <strong>di</strong> progetto allo SLU;<br />
F 2 = forza corrispondente allo spostamento d 2 , ottenuta al terzo ciclo sperimentale.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.3. Dispositivi ausiliari a comportamento non lineare<br />
Ciclo teorico da assumere per l’esecuzione delle analisi non lineari per la<br />
progettazione della struttura:<br />
• Rigidezza elastica:<br />
K 1 = F1<br />
d1<br />
• Rigidezza post-elastica:<br />
K 2 =<br />
F2<br />
d 2<br />
• Rami <strong>di</strong> scarico e ricarico: coerenti <strong>con</strong> il comportamento reale;<br />
• Energia <strong>di</strong>ssipata in un ciclo: <strong>di</strong>fferente da quella <strong>di</strong>ssipata nel terzo<br />
ciclo <strong>di</strong> carico della prova sperimentale <strong>di</strong> non più del 10%.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.3. Dispositivi ausiliari a comportamento non lineare<br />
Le curve caratteristiche nel terzo ciclo <strong>di</strong> carico, valutate in termini <strong>di</strong><br />
forza F(d 1 ) e F(d 2 ) e <strong>di</strong> rigidezza K 2 , dovranno avere variazioni limitate<br />
come segue:<br />
• Per variabilità nella fornitura: massimo ±10%, me<strong>di</strong>o ±10% rispetto al<br />
valore <strong>di</strong> progetto;<br />
• Per invecchiamento dei materiali: 15% del valore iniziale;<br />
• Per fattori ambientali (temperatura): ±20%;<br />
• Per velocità <strong>di</strong> deformazione (frequenza): ±20%, valutazione in un<br />
intervallo <strong>di</strong> ±30% del valore <strong>di</strong> progetto.<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.3. Dispositivi ausiliari a comportamento non lineare<br />
I <strong>di</strong>spositivi a comportamento non lineare devono inoltre essere in grado<br />
<strong>di</strong> sostenere almeno 10 cicli <strong>con</strong> spostamento massimo impresso pari a<br />
1.2 d 2 .<br />
L’esito è positivo se:<br />
• I <strong>di</strong>agrammi forza-spostamento mostrano un incremento <strong>di</strong> carico al<br />
crescere dello spostamento;<br />
• Sia per (d=d 1 ) che per (d=d 2 ):<br />
F ( i)<br />
− F(<br />
3)<br />
F(<br />
3)<br />
<<br />
0.<br />
15<br />
K 2 ( i)<br />
− K 2(<br />
3)<br />
K 2(<br />
3)<br />
<<br />
0.<br />
15<br />
i ≠<br />
1<br />
Progetto<br />
Piena funzionalità<br />
d 2<br />
1.2 d 2<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.4. Dispositivi ausiliari a comportamento viscoso<br />
Trasmettono solo azioni orizzontali ed hanno rigidezza trascurabile<br />
rispetto alle azioni verticali.<br />
Fmax<br />
Ed<br />
Il loro comportamento è caratterizzato dalla massima forza sviluppata<br />
F max e dall’energia <strong>di</strong>ssipata E d in un ciclo, per una prefissata ampiezza e<br />
frequenza, ossia dalle costanti C e α. L’identificazione <strong>di</strong> tali parametri va<br />
fatta <strong>con</strong> riferimento al terzo ciclo <strong>di</strong> carico. La <strong>di</strong>fferenza tra valore<br />
teorico e sperimentale <strong>di</strong> F max e E d (C e α) deve essere inferiore al 10%.<br />
α
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.4. Dispositivi ausiliari a comportamento viscoso<br />
Le caratteristiche meccaniche F max ed E d valutate per frequenze <strong>di</strong> carico<br />
pari a quelle <strong>di</strong> progetto, dovranno avere variazioni limitate come segue:<br />
• Per variabilità nella fornitura: massimo ±10%, me<strong>di</strong>o ±10% rispetto al<br />
valore <strong>di</strong> progetto;<br />
• Per invecchiamento dei materiali: 15% del valore iniziale;<br />
• Per fattori ambientali (temperatura): ±20%;<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.4. Dispositivi ausiliari a comportamento viscoso<br />
I <strong>di</strong>spositivi viscosi devono inoltre essere in grado <strong>di</strong> sostenere almeno<br />
10 cicli <strong>con</strong> spostamento massimo impresso pari a 1.2 d 2 .<br />
L’esito è positivo se, in corrispondenza <strong>di</strong> d=d 1 e d=d 2 :<br />
F max( i)<br />
− Fmax(<br />
3)<br />
Fmax(<br />
3)<br />
E d ( i)<br />
−<br />
E d(<br />
3)<br />
E d(<br />
3)<br />
<<br />
<<br />
0.<br />
15<br />
0.<br />
15<br />
i ≠ 1<br />
Progetto<br />
Piena funzionalità<br />
d 2<br />
1.2 d 2<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.5. Dispositivi ausiliari a comportamento lineare o quasi lineare<br />
Trasmettono solo azioni orizzontali ed hanno rigidezza trascurabile<br />
rispetto alle azioni verticali.<br />
Parametri sintetici <strong>di</strong> progetto:<br />
(i) Rigidezza equivalente;<br />
(ii) Smorzamento viscoso equivalente.<br />
K e =<br />
F<br />
ξ<br />
e<br />
W d<br />
=<br />
2πFd<br />
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d
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.5. Dispositivi ausiliari a comportamento lineare o quasi lineare<br />
Le caratteristiche meccaniche K e e ξ e valutate in corrispondenza dello<br />
spostamento massimo <strong>di</strong> progetto d 2 e per una frequenza <strong>di</strong> carico pari a<br />
quella <strong>di</strong> progetto, dovranno avere variazioni limitate come segue:<br />
• Per variabilità nella fornitura: massimo ±10%, me<strong>di</strong>o ±10% rispetto al<br />
valore <strong>di</strong> progetto;<br />
• Per invecchiamento dei materiali: 15% del valore iniziale;<br />
• Per fattori ambientali (temperatura): ±20%;<br />
• Per velocità <strong>di</strong> deformazione (frequenza): ±10%, valutazione in un<br />
intervallo <strong>di</strong> ±30% del valore <strong>di</strong> progetto.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.4 Caratteristiche e criteri <strong>di</strong> accettazione dei <strong>di</strong>spositivi<br />
10.4.5. Dispositivi ausiliari a comportamento lineare o quasi lineare<br />
I <strong>di</strong>spositivi a comportamento lineare o quasi lineare devono inoltre<br />
essere in grado <strong>di</strong> sostenere almeno 10 cicli <strong>con</strong> spostamento massimo<br />
impresso pari a 1.2 d 2 .<br />
L’esito è positivo se:<br />
• I <strong>di</strong>agrammi forza-spostamento mostrano un incremento <strong>di</strong> carico al<br />
crescere dello spostamento;<br />
•<br />
•<br />
K e ( i)<br />
− K e(<br />
3)<br />
K e(<br />
3)<br />
ξ<br />
e ( i)<br />
− ξ<br />
e(<br />
3)<br />
ξ<br />
e(<br />
3)<br />
<<br />
<<br />
0.<br />
15<br />
0.<br />
15<br />
i ≠ 1<br />
Progetto<br />
Piena funzionalità<br />
d 2<br />
1.2 d 2<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
9.4.1 Isolatori elastomerici<br />
……………………………..<br />
9.4.2. Isolatori a scorrimento<br />
……………………………..<br />
9.4.3. Dispositivi ausiliari a comportamento non lineare<br />
……………………………..<br />
9.4.4. Dispositivi ausiliari a comportamento viscoso<br />
……………………………..<br />
9.4.5. Dispositivi ausiliari a comportamento lineare o quasi lineare<br />
……………………………..<br />
Le variazioni dovute a fattori ambientali (temperatura), valutate per le<br />
<strong>con</strong><strong>di</strong>zioni estreme <strong>di</strong> progetto dei fattori stessi e <strong>con</strong> riferimento al valore<br />
misurato in <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni me<strong>di</strong>e <strong>di</strong> tali fattori, non dovranno superare il 35%.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.A<br />
Verifica allo SLU degli isolatori elastomerici<br />
1. Tensione negli inserti in acciaio<br />
La tensione massima σ s agente nella generica piastra in acciaio deve<br />
risultare inferiore alla tensione <strong>di</strong> snervamento dell’acciaio f yk :<br />
σ<br />
s<br />
( t1<br />
+ t 2 ) ( A rt<br />
s ) f yk<br />
= 1 . 3V<br />
<<br />
dove V è lo sforzo normale massimo A r è l’area ridotta efficace<br />
dell’isolatore, t 1 e t 2 sono gli spessori dei due strati <strong>di</strong> elastomero<br />
<strong>di</strong>rettamente a <strong>con</strong>tatto <strong>con</strong> la piastra e t s il suo spessore (t s ≥2mm)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.A<br />
Verifica allo SLU degli isolatori elastomerici<br />
2. Deformazione <strong>di</strong> taglio massima degli isolatori<br />
Devono risultare sod<strong>di</strong>sfatte le <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni:<br />
dove:<br />
γ t = γ c + γ s + γ a è la deformazione <strong>di</strong> taglio totale <strong>di</strong> progetto;<br />
γ s = deformazione <strong>di</strong> taglio dell’elastomero per lo spostamento sismico totale;<br />
γ α = deformazione <strong>di</strong> taglio dovuta alla rotazione angolare;<br />
γ c = deformazione <strong>di</strong> taglio dell’elastomero prodotta dalla compressione;<br />
γ<br />
s<br />
γ<br />
t ≤<br />
≤ γ *<br />
γ* = massimo valore della deformazione <strong>di</strong> taglio raggiunto nelle prove <strong>di</strong> qualificazione<br />
relative all’efficacia della aderenza elastomero acciaio, senza segni <strong>di</strong> rottura.<br />
5<br />
1.<br />
5<br />
≤<br />
2<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Allegato 10.A<br />
Verifica allo SLU degli isolatori elastomerici<br />
3. Instabilità<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Il carico massimo verticale agente sul singolo isolatore dovrà essere<br />
inferiore al carico critico V cr <strong>di</strong>viso per un coefficiente <strong>di</strong> sicurezza 2.5:<br />
V ≤<br />
Vcr<br />
2.<br />
5<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.B<br />
Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
• Isolatori in materiale elastomerico ed acciaio;<br />
• Isolatori a scorrimento;<br />
• Dispositivi a comportamento non lineare e lineare;<br />
• Dispositivi a comportamento viscoso<br />
• Prove <strong>di</strong> accettazione sui materiali;<br />
• Prove <strong>di</strong> qualificazione sui <strong>di</strong>spositivi;<br />
• Prove <strong>di</strong> accettazione sui <strong>di</strong>spositivi.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.B<br />
Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
Prove <strong>di</strong> qualificazione sui <strong>di</strong>spositivi<br />
Le prove <strong>di</strong> qualificazione sui <strong>di</strong>spositivi devono essere effettuate su<br />
almeno 4 <strong>di</strong>spositivi (rapporti <strong>di</strong> scala compresi tra 0.5 e 2, fattore <strong>di</strong><br />
forma primario S 1 uguale, fattore <strong>di</strong> forma se<strong>con</strong>dario S 2 uguale o<br />
maggiore), 2 per le prove senza invecchiamento e 2 per le prove <strong>con</strong><br />
invecchiamento, a temperature <strong>di</strong> 23°C±3°C, ed a non meno <strong>di</strong> due giorni<br />
<strong>di</strong> <strong>di</strong>stanza dalla vulcanizzazione.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.B<br />
Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
Prove <strong>di</strong> qualificazione sui <strong>di</strong>spositivi<br />
1. Determinazione statica della rigidezza a compressione tra il 30% e il<br />
100% del carico verticale V <strong>di</strong> progetto in presenza <strong>di</strong> sisma;<br />
2. Determinazione statica, sotto compressione costante e pari a 6 MPa,<br />
del modulo statico <strong>di</strong> taglio G, definito come il modulo secante tra le<br />
deformazioni <strong>di</strong> taglio corrispondenti a 0.27t e e 0.58 t e ;<br />
3. Determinazione <strong>di</strong>namica, sotto compressione costante e pari a 6 MPa,<br />
del modulo <strong>di</strong>namico <strong>di</strong> taglio G <strong>di</strong>n e dello smorzamento ξ me<strong>di</strong>ante prove<br />
cicliche sinusoidali alla frequenza <strong>di</strong> 0.5 Hz ed in corrispondenza del 3°<br />
ciclo, valutando G <strong>di</strong>n =Ft e /(Ad) come modulo secante in corrispondenza <strong>di</strong><br />
d/t e =1;<br />
4. Determinazione delle caratteristiche <strong>di</strong> creep me<strong>di</strong>ante prove <strong>di</strong><br />
compressione sotto carico costante e pari a V, della durata <strong>di</strong> almeno 7<br />
giorni.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.B<br />
Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
Prove <strong>di</strong> qualificazione sui <strong>di</strong>spositivi<br />
5. Determinazione delle curve G-γ e ξ-γ me<strong>di</strong>ante prove <strong>di</strong>namiche cicliche<br />
per valori <strong>di</strong> γ pari a 0.05, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 2.0, effettuando almeno 5 cicli<br />
per ciascuna ampiezza;<br />
6. Valutazione della stabilità del <strong>di</strong>spositivo sotto compressione e taglio,<br />
effettuata accertandosi che il <strong>di</strong>spositivo rimanga stabile se assoggettato<br />
ad uno spostamento orizzontale pari ad 1.8 t e in presenza <strong>di</strong> un carico<br />
verticale pari sia ad 1.5 V max che a 0.5 V min ;<br />
7. Valutazione della capacità <strong>di</strong> sostenere, sotto compressione costante e<br />
pari a 6 MPa, almeno 10 cicli <strong>con</strong> spostamento massimo impresso almeno<br />
pari a 1.2 d 2 ;<br />
8. Valutazione <strong>di</strong> efficacia dell’aderenza elastomero-acciaio, effettuata<br />
sottoponendo l’isolatore ad una deformazione γ≥2.5, sotto compressione<br />
costante e pari a 6 MPa.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.B<br />
Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
Prove <strong>di</strong> qualificazione sui <strong>di</strong>spositivi<br />
9. Determinazione delle variazioni <strong>di</strong> rigidezza verticale ed orizzontale (sia<br />
statica che <strong>di</strong>namica), <strong>con</strong>seguenti ad un invecchiamento artificiale<br />
ottenuto mantenendo i <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> prova per 21 giorni a 70°C.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Allegato 10.B<br />
Modalità <strong>di</strong> prova dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento<br />
Prove <strong>di</strong> accettazione sui <strong>di</strong>spositivi<br />
Le prove <strong>di</strong> accettazione sui <strong>di</strong>spositivi si riterranno superate se il modulo<br />
statico G non <strong>di</strong>fferisce da quello delle prove <strong>di</strong> qualificazione <strong>di</strong> oltre il<br />
±10%.<br />
Le prove <strong>di</strong> accettazione devono essere effettuate su almeno il 20% dei<br />
<strong>di</strong>spositivi, e comunque non meno <strong>di</strong> 4.<br />
1. Misura della geometria esterna che dovrà rispettare le tolleranze prescritte dalla CNR 10018;<br />
2. Determinazione statica della rigidezza verticale tra il 30% e il 100% del carico V;<br />
3. Determinazione statica del modulo G <strong>con</strong> le modalità specificate per le prove <strong>di</strong><br />
qualificazione;<br />
4. Valutazione <strong>di</strong> efficacia dell’aderenza elastomero-acciaio, <strong>con</strong> le modalità specificate per le<br />
prove <strong>di</strong> qualificazione, ma adottando per la deformazione g il valore corrispondente allo<br />
spostamento d 2 .<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.5.1. In<strong>di</strong>cazioni riguardanti i <strong>di</strong>spositivi<br />
• L’alloggiamento dei <strong>di</strong>spositivi d’isolamento ed il loro<br />
collegamento alla struttura devono essere <strong>con</strong>cepiti in modo da<br />
assicurarne l’accesso e rendere i <strong>di</strong>spositivi stessi ispezionabili<br />
e sostituibili.<br />
• E’ necessario anche prevedere adeguati sistemi <strong>di</strong> <strong>con</strong>trasto,<br />
idonei a <strong>con</strong>seguire l’eventuale ricentraggio dei <strong>di</strong>spositivi<br />
qualora, a seguito <strong>di</strong> un sisma, si possano avere spostamenti<br />
residui incompatibili <strong>con</strong> la funzionalità dell’e<strong>di</strong>ficio e/o <strong>con</strong> il<br />
corretto comportamento del sistema <strong>di</strong> isolamento.<br />
• Ove necessario, gli isolatori dovranno essere protetti da<br />
possibili effetti derivanti da attacchi del fuoco, chimici o<br />
biologici. In alternativa, occorre prevedere <strong>di</strong>spositivi che, in<br />
caso <strong>di</strong> <strong>di</strong>struzione degli isolatori, siano idonei a trasferire il<br />
carico verticale alla sottostruttura.<br />
Accesso<br />
e ispezionabilità<br />
Contrasto per<br />
ricentraggio<br />
Protezione dal<br />
fuoco e altro<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.5.1. In<strong>di</strong>cazioni riguardanti i <strong>di</strong>spositivi<br />
• I materiali utilizzati nel progetto e nella costruzione dei<br />
<strong>di</strong>spositivi dovranno essere <strong>con</strong>formi alle corrispondenti norme<br />
in vigore.<br />
• Gli isolatori soggetti a forze <strong>di</strong> trazione o a sollevamento<br />
durante l’azione sismica dovranno essere in grado <strong>di</strong> sopportare<br />
la trazione o il sollevamento senza perdere la loro funzionalità<br />
strutturale.<br />
• Tali effetti andranno debitamente messi in <strong>con</strong>to nel modello <strong>di</strong><br />
calcolo ed il comportamento degli isolatori a trazione dovrà<br />
essere verificato sperimentalmente.<br />
Materiali<br />
Trazione negli<br />
isolatori<br />
Calcolo<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.5.2. Controllo <strong>di</strong> movimenti indesiderati<br />
• Per minimizzare gli effetti torsionali, la proiezione del centro <strong>di</strong><br />
massa dell’e<strong>di</strong>ficio sul piano degli isolatori ed il centro delle<br />
rigidezza dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento devono essere, per quanto<br />
possibili, coincidenti.<br />
• Nei casi in cui il sistema <strong>di</strong> isolamento affi<strong>di</strong> a pochi <strong>di</strong>spositivi<br />
le sue capacità <strong>di</strong>ssipative e ricentranti rispetto alle azioni<br />
orizzontali, occorre che tali <strong>di</strong>spositivi siano, per quanto<br />
possibile, <strong>di</strong>sposti perimetralmente e siano in numero<br />
staticamente ridondante.<br />
Effetti torsionali<br />
Disposizione<br />
perimetrale<br />
<strong>di</strong>spositivi<br />
principali<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.5.2. Controllo <strong>di</strong> movimenti indesiderati<br />
• Per minimizzare le <strong>di</strong>fferenze <strong>di</strong> comportamento degli isolatori,<br />
le tensioni <strong>di</strong> compressione a cui lavorano devono essere per<br />
quanto possibile uniformi.<br />
• Per evitare o limitare azioni <strong>di</strong> trazione negli isolatori, gli<br />
interassi della maglia strutturale dovranno essere scelti in modo<br />
tale che il carico verticale V <strong>di</strong> progetto agente sul singolo<br />
isolatore sotto le azioni sismiche e quelle <strong>con</strong>comitanti, risulti<br />
essere sempre <strong>di</strong> compressione o, al più, nullo.<br />
Tensioni<br />
isolatori<br />
Maglia<br />
strutturale per<br />
limitazione<br />
trazione isolatori<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.5.3. Controllo degli spostamenti sismici <strong>di</strong>fferenziali del terreno<br />
• Le strutture del piano <strong>di</strong> posa degli isolatori e del piano su cui<br />
appoggia la sovrastruttura devono essere <strong>di</strong>mensionate in modo<br />
da assicurare un comportamento rigido nel piano suddetto, così<br />
da limitare gli effetti <strong>di</strong> spostamenti sismici <strong>di</strong>fferenziali.<br />
• La <strong>con</strong><strong>di</strong>zione precedente si <strong>con</strong>sidera sod<strong>di</strong>sfatta se un<br />
<strong>di</strong>aframma rigido costituito da un solaio in c.a. oppure da un<br />
grigliato <strong>di</strong> travi progettato tenendo <strong>con</strong>to <strong>di</strong> possibili fenomeni<br />
<strong>di</strong> instabilità è presente sia al sopra che al <strong>di</strong> sotto del sistema <strong>di</strong><br />
isolamento e se i <strong>di</strong>spositivi del sistema <strong>di</strong> isolamento sono<br />
<strong>di</strong>rettamente fissati ad entrambi i <strong>di</strong>aframmi, oppure attraverso<br />
elementi verticali il cui spostamento orizzontale in <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni<br />
sismiche sia minore <strong>di</strong> 1/40 dello spostamento relativo del<br />
sistema <strong>di</strong> isolamento. Tali elementi dovranno essere progettati<br />
per rispondere in campo rigorosamente elastico.<br />
Rigidezza<br />
strutture<br />
interfaccia<br />
isolamento<br />
Requisiti<br />
strutture<br />
all’interfaccia<br />
isolamento<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
9.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
9.5.3. Controllo degli spostamenti sismici <strong>di</strong>fferenziali del terreno<br />
• La variabilità spaziale del moto del terreno dovrà essere messa<br />
in <strong>con</strong>to se<strong>con</strong>do quanto specificato in 5.2.9.<br />
Moto asincrono<br />
9.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
9.5.4. Controllo degli spostamenti relativi al terreno e alle costruzioni<br />
circostanti<br />
• I giunti <strong>di</strong> separazione tra le <strong>di</strong>verse porzioni <strong>di</strong> impalcato e tra<br />
l’impalcato e la sottostruttura dovranno essere <strong>di</strong>mensionati in<br />
modo da permettere il corretto funzionamento del sistema <strong>di</strong><br />
isolamento, senza impe<strong>di</strong>menti al libero spostamento delle parti<br />
isolate.<br />
Giunti<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
10.5 In<strong>di</strong>cazioni progettuali<br />
10.5.4. Controllo degli spostamenti relativi al terreno e alle costruzioni<br />
circostanti<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
• Adeguato spazio dovrà essere previsto tra la sovrastruttura<br />
isolata e il terreno o le costruzioni circostanti, per <strong>con</strong>sentire<br />
liberamente gli spostamenti sismici in tutte le <strong>di</strong>rezioni.<br />
• Le eventuali <strong>con</strong>nessioni, strutturali e non, fra la struttura<br />
isolata e il terreno o le parti <strong>di</strong> strutture non isolate devono<br />
essere progettate in modo tale da assorbire, <strong>con</strong> ampio margine<br />
<strong>di</strong> sicurezza, gli spostamenti relativi previsti dal calcolo.<br />
Particolare attenzione, a tale proposito, deve essere posta negli<br />
impianti.<br />
• Occorre anche attuare adeguati accorgimenti affinchè<br />
l’eventuale malfunzionamento delle <strong>con</strong>nessioni a cavallo dei<br />
giunti non possa compromettere l’efficienza dell’isolamento.<br />
Libertà <strong>di</strong><br />
movimento<br />
Connessioni <strong>con</strong><br />
terreno o<br />
strutture<br />
limitrofe<br />
Malfunzionamenti<br />
<strong>con</strong>nessioni<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.6 Azione sismica<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Ai fini della progettazione l’azione sismica è fondamentalmente definita,<br />
nel capitolo 3 delle presenti norme, in termini <strong>di</strong>:<br />
• Intensità, ovvero accelerazione massima del terreno;<br />
• Forme spettrali;<br />
• Durata degli accelerogrammi.<br />
Salvo quanto prescritto in modo specifico per la progettazione <strong>di</strong> e<strong>di</strong>fici<br />
<strong>con</strong> isolamento sismico in questo paragrafo.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.6 Azione sismica<br />
10.6.1. Spettri <strong>di</strong> progetto<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
In generale gli spettri elastici definiti al punto 3.2.3 verranno adottati<br />
come spettri <strong>di</strong> progetto, assumendo:<br />
• T D = 2.5 sec.<br />
• Or<strong>di</strong>nate spettrali per T>4sec pari all’or<strong>di</strong>nata a T=4.0 sec.<br />
• Spettri <strong>di</strong> progetto SLD pari agli spettri SLU/2.5.<br />
Le or<strong>di</strong>nate <strong>di</strong> tali spettri, in corrispondenza dei perio<strong>di</strong> propri <strong>di</strong><br />
interesse per il sistema, non potranno essere assunte inferiori alle<br />
or<strong>di</strong>nate dello spettro elastico standard applicabile, in relazione al<br />
profilo <strong>di</strong> suolo.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
Categoria Suolo<br />
A<br />
B, C, E<br />
D<br />
Categoria Suolo<br />
A,B,C,D,E<br />
S<br />
1.00<br />
1.25<br />
1.35<br />
T B<br />
0.15<br />
0.15<br />
0.20<br />
T C<br />
0.40<br />
0.50<br />
0.80<br />
Valori dei parametri dello spettro orizzontale.<br />
S<br />
T B<br />
T C<br />
1.00<br />
0.05<br />
0.15<br />
Valori dei parametri dello spettro verticale.<br />
T D<br />
2.50<br />
2.50<br />
2.50<br />
T D<br />
1.00<br />
Suolo A: formazione litoi<strong>di</strong> o suoli omogenei molto rigi<strong>di</strong>.<br />
Suolo B: depositi <strong>di</strong> sabbie o ghiaie molto addensate o argille molto <strong>con</strong>sistenti.<br />
Suolo C: depositi <strong>di</strong> sabbie o ghiaie me<strong>di</strong>amente addensate, o <strong>di</strong> argille <strong>di</strong> me<strong>di</strong>a<br />
<strong>con</strong>sistenza.<br />
Suolo D: depositi <strong>di</strong> terreni granulari da sciolti a poco addensati oppure coesivi<br />
da poco a me<strong>di</strong>amente <strong>con</strong>sistenti.<br />
Suolo E: profili <strong>di</strong> terreno costituiti da strati superficiali alluvionali.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
η<br />
=<br />
T 0 < ≤<br />
B<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.6 Azione sismica<br />
10.6.1. Spettri <strong>di</strong> progetto<br />
B T<br />
T T < T<br />
C<br />
10<br />
≥<br />
5 + ξ<br />
C<br />
S<br />
Spettro <strong>di</strong> risposta elastico<br />
e<br />
( T)<br />
⎛ T<br />
⎞<br />
= a ⎜ ( ) ⎟<br />
g ⋅S<br />
⋅<br />
⎜<br />
1+<br />
⋅ η⋅<br />
2,<br />
5 −1<br />
⎟<br />
⎝ TB<br />
⎠<br />
≤ ( T)<br />
= a ⋅S<br />
⋅ η ⋅ 2,<br />
5<br />
T ≤ T < T<br />
TD ≤ T<br />
D<br />
0.<br />
55<br />
S<br />
S<br />
e<br />
Se g<br />
e<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
( T)<br />
( T)<br />
= a<br />
g<br />
⋅S<br />
⋅<br />
η⋅<br />
⎛ TC<br />
⎞<br />
2,<br />
5⎜<br />
⋅⎟<br />
⎝ T ⎠<br />
⎛ TCT<br />
⋅S<br />
⋅ η ⋅ 2,<br />
5 ⋅ ⎜<br />
⎝ T<br />
D<br />
= a g<br />
2<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
Zona Valore <strong>di</strong> ag<br />
1 0,35g<br />
2 0,25g<br />
3 0.15g<br />
4 0,05g<br />
S<br />
Spettro <strong>di</strong> risposta elastico verticale<br />
ve<br />
( T)<br />
⎛<br />
⎞<br />
⎜<br />
T<br />
= 0,<br />
9a<br />
⋅ ⋅ + ⋅(<br />
η⋅<br />
3,<br />
0 −1)<br />
⎟<br />
g S 1<br />
⎜<br />
⎟<br />
⎝ TB<br />
⎠<br />
Sve( T)<br />
= 0,<br />
9a<br />
g ⋅S<br />
⋅ η⋅<br />
S<br />
ve<br />
S<br />
ve<br />
( T)<br />
( T)<br />
= 0,<br />
9a<br />
= 0,<br />
9a<br />
⋅S<br />
⋅<br />
η ⋅<br />
3,<br />
0<br />
⎛ TC<br />
⎞<br />
3,<br />
0⎜<br />
⋅⎟<br />
⎝ T ⎠<br />
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g<br />
g<br />
⋅ S ⋅<br />
η ⋅<br />
3<br />
, 0<br />
⎛ TCT<br />
⋅ ⎜ 2<br />
⎝ T<br />
D<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
2<br />
⎛ T ⎞<br />
SDe( T)<br />
= Se<br />
( T)<br />
⎜ ⎟<br />
2π<br />
⎠<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
⎝<br />
Suolo tipo B<br />
a g=0.35g<br />
10.6 Azione sismica<br />
10.6.1. Spettri <strong>di</strong> progetto<br />
Coefficiente per smorzamento<br />
viscoso equivalente<br />
η =<br />
10<br />
≥<br />
5 + ξ<br />
0.<br />
55<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.6 Azione sismica<br />
10.6.1. Spettri <strong>di</strong> progetto<br />
L’impiego <strong>di</strong> accelerogrammi è regolato dalle prescrizioni del punto<br />
3.2.7. e dalle seguenti:<br />
• Parte pseudo-stazionaria preceduta e seguita da tratti ad intensità<br />
crescente da zero e decrescente a zero;<br />
• Durata complessiva ≥25 sec;<br />
• Coerenza <strong>con</strong> spettro <strong>di</strong> norma:<br />
Per 0.8T bf -1.2 T is , me<strong>di</strong>a S dacc (T) ≥90% S dnorma(T)<br />
Per 0.15 sec e 4.00 sec, me<strong>di</strong>a S dacc (T) ≥80% S dnorma(T)<br />
T bf = stima inferiore periodo struttura a base fissa;<br />
T is = stima superiore periodo struttura isolata.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.1. Proprietà del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
Le proprietà meccaniche del sistema <strong>di</strong> isolamento da adottare nelle<br />
analisi <strong>di</strong> progetto, derivanti dalla combinazione delle proprietà<br />
meccaniche dei singoli <strong>di</strong>spositivi che lo costituis<strong>con</strong>o, saranno le più<br />
sfavorevoli che si possono verificare durante la sua vita utile.<br />
Esse dovranno tener <strong>con</strong>to dell’influenza <strong>di</strong>:<br />
• Entità delle deformazioni subite in relazione allo stato limite ultimo per la<br />
verifica del quale si svolge l’analisi;<br />
• Variabilità delle caratteristiche meccaniche dei <strong>di</strong>spositivi nell’ambito della<br />
fornitura;<br />
• Velocità <strong>di</strong> deformazione (frequenza), in un intervallo <strong>di</strong> variabilità <strong>di</strong> ±30% del<br />
valore <strong>di</strong> progetto;<br />
• Entità dei carichi verticali agenti simultaneamente;<br />
• Entità dei carichi e delle deformazioni in <strong>di</strong>rezione trasversale a quella<br />
<strong>con</strong>siderata;<br />
• Temperatura, per i valori massimo e minimo <strong>di</strong> progetto;<br />
• Cambiamento delle caratteristiche nel tempo (invecchiamento).<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.1. Proprietà del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
………………………………………………………..<br />
Si dovranno, pertanto, eseguire più analisi per ciascuno stato limite da verificare,<br />
attribuendo ai parametri del modello i valori estremi più sfavorevoli ai fini della<br />
valutazione delle grandezze da verificare e coerenti <strong>con</strong> l’entità delle<br />
deformazioni subite dai <strong>di</strong>spositivi.<br />
…………………………………………………………..<br />
Nella progettazione degli e<strong>di</strong>fici in categoria <strong>di</strong> importanza III, si possono adottare<br />
i valori me<strong>di</strong> delle proprietà meccaniche del sistema <strong>di</strong> isolamento, a <strong>con</strong><strong>di</strong>zione<br />
che i valori estremi (massimo oppure minimo) non <strong>di</strong>fferiscano <strong>di</strong> più del 20% dal<br />
valor me<strong>di</strong>o.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
9.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
9.7.1. Proprietà del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
………………………………………………………..<br />
Nella progettazione dei ponti <strong>di</strong> categoria <strong>di</strong> importanza II, si possono adottare i<br />
valori me<strong>di</strong> delle proprietà meccaniche del sistema <strong>di</strong> isolamento, a <strong>con</strong><strong>di</strong>zione<br />
che i valori estremi (massimo oppure minimo) non <strong>di</strong>fferiscano <strong>di</strong> più del 20% dal<br />
valor me<strong>di</strong>o.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.2. Modellazione<br />
La sovrastruttura e la sottostruttura vengono modellate sempre come sistemi a<br />
comportamento elastico lineare.<br />
Il sistema <strong>di</strong> isolamento può essere modellato, in relazione alle sue<br />
caratteristiche meccaniche, come avente comportamento visco-elastico lineare<br />
oppure <strong>con</strong> legame costitutivo non lineare.<br />
La deformabilità verticale degli isolatori dovrà essere messa in <strong>con</strong>to quando il<br />
rapporto tra la rigidezza verticale del sistema <strong>di</strong> isolamento K v e la rigidezza<br />
equivalente orizzontale K esi è inferiore a 800.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.2. Modellazione<br />
Modello lineare equivalente del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
Con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> applicabilità:<br />
• Rigidezza equivalente > 50% rigidezza secante al 20% dello spostamento <strong>di</strong><br />
riferimento;<br />
• Smorzamento lineare equivalente del sistema < 30%;<br />
• Caratteristiche forza-spostamento del sistema <strong>di</strong> isolamento non variano <strong>di</strong> più<br />
del 10% per effetto <strong>di</strong> variazioni della velocità <strong>di</strong> deformazione (±30%), e<br />
dell’azione verticale sui <strong>di</strong>spositivi;<br />
• Incremento forza tra 0.5 d dc e d dc ≥ 1.25% peso sovrastruttura.<br />
d dc = spostamento massimo <strong>di</strong> progetto del centro <strong>di</strong> rigidezza del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
corrispondente allo SLU.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.2. Modellazione<br />
Modello lineare equivalente del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
Modalità <strong>di</strong> applicazione:<br />
• Rigidezza secante riferita allo spostamento totale <strong>di</strong> progetto per lo stato limite<br />
in esame, <strong>di</strong> ciascun <strong>di</strong>spositivo facente parte del sistema <strong>di</strong> isolamento;<br />
• Rigidezza totale equivalente del sistema <strong>di</strong> isolamento, K esi , pari alla somma<br />
delle rigidezze equivalenti dei singoli <strong>di</strong>spositivi;<br />
• L’energia <strong>di</strong>ssipata dal sistema <strong>di</strong> isolamento espressa in termini <strong>di</strong> coefficiente<br />
<strong>di</strong> smorzamento viscoso equivalente, ξ esi , per cicli <strong>con</strong> frequenza nell’intervallo<br />
delle frequenze naturali dei mo<strong>di</strong> <strong>con</strong>siderati;<br />
• Per i mo<strong>di</strong> superiori della struttura, il rapporto <strong>di</strong> smorzamento del modello<br />
completo pari a quello della sovrastruttura nella <strong>con</strong><strong>di</strong>zione <strong>di</strong> base fissa;<br />
• Quando la rigidezza e/o smorzamento equivalenti del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
<strong>di</strong>pendono significativamente dallo spostamento <strong>di</strong> progetto, dovrà applicarsi<br />
una procedura iterativa fino a che la <strong>di</strong>fferenza tra il valore assunto e quello<br />
calcolato non sia inferiore al 5%.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.3. Meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> analisi<br />
In relazione alle caratteristiche dell’e<strong>di</strong>ficio e del sistema <strong>di</strong> isolamento possono<br />
essere utilizzati i seguenti meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> analisi:<br />
1. Statica lineare;<br />
2. Dinamica lineare;<br />
3. Dinamica non lineare.<br />
Meto<strong>di</strong> molto <strong>di</strong>ffusi nella<br />
pratica professionale<br />
Necessità <strong>di</strong> modellazione del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
<strong>con</strong> modello a comportamento visco-elastico<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.4. Analisi statica lineare<br />
Con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> applicabilità:<br />
• Configurazione regolare in pianta (punto 4.3);<br />
• Sovrastruttura H≤20m e non più <strong>di</strong> 5 piani;<br />
• Massima <strong>di</strong>mensione sovrastruttura ≤ 20m;<br />
• Sistema modellabile come lineare (punto 10.7.2);<br />
• Periodo equivalente<br />
• Rigidezza verticale<br />
• Periodo in <strong>di</strong>rezione verticale<br />
4Tbf ≤ Tis<br />
≤<br />
K ≥<br />
3.<br />
0sec<br />
• Nessun isolatori in trazione per azione sismica + carichi<br />
• Eccentricità rigidezza-massa sistema <strong>di</strong> isolamento ≤ 3%.<br />
v<br />
800K<br />
Tv ≤<br />
0.<br />
1sec<br />
esi<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
9.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
9.7.4. Analisi statica lineare<br />
Con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> applicabilità:<br />
• Lo schema statico regolare a impalcati appoggiati <strong>con</strong>tinui:<br />
- Sostanziale rettilineità dell’impalcato;<br />
- Luci uguali;<br />
- Rapporto massimo tra le rigidezze delle pile inferiore a 2;<br />
- Lunghezza totale dell’impalcato <strong>con</strong>tinuo inferiore a 150m.<br />
• Sistema modellabile come lineare (punto 9 o 10.7.2);<br />
• Periodo equivalente<br />
• Massa della metà superiore delle pile < 1/5 massa impalcato;<br />
• Le pile hanno altezza inferiore a 20m;<br />
• Rigidezza verticale<br />
• Periodo in <strong>di</strong>rezione verticale<br />
4Tbf ≤ Tis<br />
≤<br />
K ≥<br />
3.<br />
0sec<br />
• Nessun isolatore in trazione per azione sismica + carichi;<br />
• Eccentricità rigidezza-massa sistema <strong>di</strong> isolamento ≤3%.<br />
v<br />
800K<br />
Tv ≤<br />
0.<br />
1sec<br />
esi<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.4. Analisi statica lineare<br />
L’analisi statica lineare <strong>con</strong>sidera due traslazioni orizzontali in<strong>di</strong>pendenti, cui si<br />
sovrappone gli effetti torsionali.<br />
Si assume che la sovrapposizione sia un solido rigido che trasla al <strong>di</strong> sopra del<br />
sistema <strong>di</strong> isolamento, <strong>con</strong> un periodo equivalente <strong>di</strong> traslazione pari a:<br />
M = Massa totale della sovrastruttura;<br />
T = 2π<br />
K esi = Rigidezza equivalente orizzontale del sistema <strong>di</strong> isolamento.<br />
is<br />
Spostamento del centro <strong>di</strong> rigidezza dovuto all’azione sismica ddc in ciascuna<br />
<strong>di</strong>rezione orizzontale:<br />
MSe<br />
( Tis<br />
, ξesi<br />
)<br />
d dc =<br />
K<br />
Se(T is , ξ esi ) = accelerazione spettrale;<br />
K esi,min = Rigidezza equivalente orizzontale minima.<br />
M<br />
K<br />
esi,<br />
min<br />
esi<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.4. Analisi statica lineare<br />
Le forze orizzontali da applicare a ciascun piano della sovrastruttura debbono<br />
essere calcolate in ciascuna <strong>di</strong>rezione orizzontale me<strong>di</strong>ante la seguente<br />
espressione:<br />
In cui m j è la massa del piano j-esimo.<br />
j<br />
j<br />
e<br />
( T , )<br />
f =<br />
m S ξ<br />
is<br />
esi<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
9.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
9.7.4. Analisi statica lineare<br />
La forza orizzontale complessiva applicata al sistema <strong>di</strong> isolamento è pari a:<br />
e<br />
( T , )<br />
F =<br />
M ⋅S<br />
ξ<br />
is<br />
Tale forza verrà ripartita tra gli elementi strutturali costituenti la sottostruttura in<br />
proporzione alle rigidezze dei corrispondenti <strong>di</strong>spositivi d’isolamento.<br />
esi<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
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10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.4. Analisi statica lineare<br />
Gli effetti torsionali (accidentali) sui singoli <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> isolamento possono<br />
essere messi in <strong>con</strong>to amplificando gli spostamenti me<strong>di</strong>ante i fattori δ xi e δ yi :<br />
tot,<br />
y<br />
tot,<br />
x<br />
δ xi = 1+ y 2 i δ yi = 1+ x 2 i<br />
ry<br />
rx<br />
(x i ,y i ) = coor<strong>di</strong>nate del <strong>di</strong>spositivo rispetto al centro <strong>di</strong> rigidezza;<br />
e tot, x , e tot,y = eccentricità totale nella <strong>di</strong>rezione x e y;<br />
r x , r y = raggio torsionale del sistema, dato da:<br />
e<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
r ( x K + y K ) K ry<br />
( x i K yi + yi<br />
K xi )<br />
x<br />
∑ i yi i xi ∑<br />
= yi<br />
K xi e K yi = rigidezze equivalenti <strong>di</strong>spositivo i-esimo in x e y.<br />
e<br />
∑ ∑<br />
= K xi<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.4. Analisi statica lineare<br />
Gli effetti torsionali (accidentali) sulla sovrastruttura, ai fini della verifica degli<br />
elementi strutturali, saranno valutati come specificato in 4.5.2, ossia me<strong>di</strong>ante un<br />
fattore amplificativo delle sollecitazioni pari a:<br />
δ = 1+ 0.<br />
6 ⋅ x<br />
x = <strong>di</strong>stanza dell’elemento resistente verticale dal baricentro geometrico<br />
dell’e<strong>di</strong>ficio, misurata perpen<strong>di</strong>colarmente alla <strong>di</strong>rezione dell’azione sismica<br />
<strong>con</strong>siderata,<br />
L e = <strong>di</strong>stanza tra i due elementi resistenti più lontani, misurata allo stesso modo.<br />
L e<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.5. Analisi <strong>di</strong>namica lineare<br />
L’analisi <strong>di</strong>namica lineare è ammessa quando risulta possibile modellare<br />
elasticamente il sistema <strong>di</strong> isolamento, nel rispetto delle <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> cui al<br />
punto 10.7.2.<br />
Si assume un comportamento elastico lineare per:<br />
• Sottostruttura;<br />
• Sistema d’isolamento;<br />
• Sovrastruttura.<br />
L’analisi può essere svolta me<strong>di</strong>ante:<br />
• Analisi modale <strong>con</strong> spettro <strong>di</strong> risposta;<br />
• Integrazione <strong>con</strong> accelerogrammi;<br />
• Integrazione <strong>con</strong> accelerogrammi delle equazioni modali.<br />
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Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.5. Analisi <strong>di</strong>namica lineare<br />
L’analisi modale <strong>con</strong> spettro <strong>di</strong> risposta dovrà essere svolta se<strong>con</strong>do quanto<br />
specificato in 4.5.3, salvo <strong>di</strong>verse in<strong>di</strong>cazioni fornite nel presente paragrafo.<br />
Le due componenti orizzontali dell’azione sismica si <strong>con</strong>sidereranno in generale<br />
agenti simultaneamente, adottando ai fini della combinazione degli effetti le<br />
regole riportate in 4.6.<br />
La componente verticale dovrà essere messa in <strong>con</strong>to nei casi previsti in 4.6, in<br />
ogni caso, quando K v / K esi < 800.<br />
In tali casi si avrà cura che la massa eccitata dai mo<strong>di</strong> in <strong>di</strong>rezione verticale<br />
<strong>con</strong>siderati nell’analisi sia significativa.<br />
Nel caso del metodo dello spettro <strong>di</strong> risposta, lo spettro elastico definito in 3.2.3<br />
(come mo<strong>di</strong>ficato in 10.6.1) va ridotto per tutto il campo dei periori T≥0.8 T is ,<br />
assumendo per il coefficiente riduttivo η il valore corrispondente al coefficiente<br />
<strong>di</strong> smorzamento viscoso equivalente ξ esi del sistema <strong>di</strong> isolamento.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.5. Analisi <strong>di</strong>namica lineare<br />
Analisi lineare <strong>con</strong> integrazione al passo<br />
Si può adottare un solo accelerogramma, purchè esso rispetti le <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni <strong>di</strong><br />
coerenza <strong>con</strong> lo spettro <strong>di</strong> partenza specificate, al punto 3.2.7.<br />
La messa in <strong>con</strong>to del corretto valore del coefficiente <strong>di</strong> smorzamento viscoso<br />
equivalente ξ si ottiene:<br />
• Quando si opera sulle singole equazioni modali <strong>di</strong>saccoppiate, assegnando a<br />
ciascuna equazione il corrispondente valore modale ξ;<br />
• Quando si opera sul sistema completo, definendo in maniera appropriata la<br />
matrice <strong>di</strong> smorzamento del sistema.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.7 Modellazione e analisi strutturale<br />
10.7.6. Analisi <strong>di</strong>namica non lineare<br />
L’analisi <strong>di</strong>namica non lineare può essere svolta in ogni caso.<br />
Essa è obbligatoria quando il sistema d’isolamento non può essere<br />
rappresentato da un modello lineare equivalente, come stabilito in 10.7.2.<br />
Le analisi dovranno essere svolte nel rispetto delle prescrizioni riportate in 4.5.5.<br />
Nel caso in cui sussistano le <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni per l’esecuzione <strong>di</strong> analisi statiche lineari<br />
specificate al punto 10.7.4, <strong>con</strong> la sola eccezione del comportamento del sistema<br />
d’isolamento, si potrà utilizzare un modello semplificato del sistema strutturale.<br />
Si <strong>con</strong>sidera la struttura come massa rigida, collegata a terra tramite elementi<br />
che riproducano correttamente il comportamento del sistema <strong>di</strong> isolamento<br />
risultante dal <strong>con</strong>tributo <strong>di</strong> tutti i suoi <strong>di</strong>spositivi.<br />
Lo spostamento ottenuto dall’analisi verrà assunto come spostamento <strong>di</strong><br />
progetto del sistema <strong>di</strong> isolamento.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.8 Verifiche<br />
10.8.1. Stato limite <strong>di</strong> danno (SLD)<br />
Il livello <strong>di</strong> protezione richiesto per la sottostruttura e le<br />
fondazioni nei <strong>con</strong>fronti dello SLD è da ritenere <strong>con</strong>seguito<br />
se sono sod<strong>di</strong>sfatte le relative verifiche nei <strong>con</strong>fronti dello<br />
SLU, <strong>di</strong> cui al punto 10.8.2.<br />
La verifica allo SLD della sovrastruttura verrà svolta<br />
<strong>con</strong>trollando che gli spostamenti <strong>di</strong> interpiano ottenuti<br />
dall’analisi siano inferiori ai limiti in<strong>di</strong>cati nel punto 4.10.2.<br />
I <strong>di</strong>spositivi del sistema <strong>di</strong> isolamento non debbono subire<br />
danni che possano comprometterne il funzionamento nelle<br />
usuali <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> servizio e per il terremoto <strong>di</strong> progetto<br />
allo SLU.<br />
Il caso <strong>di</strong> sistemi a comportamento fortemente non lineare,<br />
gli eventuali spostamenti residui al termine dell’azione<br />
sismica, debbono essere compatibili <strong>con</strong> la funzionalità<br />
della costruzione.<br />
Sottostruttura<br />
e fondazioni<br />
Sovrastruttura<br />
Sistema <strong>di</strong><br />
isolamento<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.8 Verifiche<br />
10.8.1. Stato limite <strong>di</strong> danno (SLD)<br />
Il primo requisito si ritiene normalmente sod<strong>di</strong>sfatto se sono<br />
sod<strong>di</strong>sfatte le verifiche allo SLU.<br />
Per sistemi <strong>di</strong> isolamento <strong>con</strong> isolatori elastomerici il livello<br />
<strong>di</strong> protezione richiesto è da ritenersi <strong>con</strong>seguito se sono<br />
sod<strong>di</strong>sfatte le verifiche nei <strong>con</strong>fronti dello SLU, <strong>di</strong> cui al<br />
successivo punto 10.8.2.<br />
Le eventuali <strong>con</strong>nessioni, strutturali e non, particolarmente<br />
quelle degli impianti, fra la struttura isolata e il terreno o le<br />
parti <strong>di</strong> strutture non isolate, devono assorbire gli<br />
spostamenti relativi massimi ottenuti dal calcolo senza<br />
alcun danno o limitazioni d’uso.<br />
Isolatori<br />
elastomerici<br />
Connessioni<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.8 Verifiche<br />
10.8.2. Stato limite ultimo (SLU)<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Lo SLU della sottostruttura e della sovrastruttura dovranno<br />
essere verificati <strong>con</strong> i valori <strong>di</strong> γ M utilizzati per gli e<strong>di</strong>fici non<br />
isolati.<br />
Gli elementi strutturali della sottostruttura dovranno essere<br />
verificati rispetto alle sollecitazioni prodotte dalle forze e i<br />
momenti trasmessi dal sistema d’isolamento e dalle forze<br />
d’inerzia <strong>di</strong>rettamente applicate ad essa, assunte pari al<br />
prodotto delle masse della sottostruttura per l’accelerazione<br />
del terreno a g .<br />
Le <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> resistenza degli elementi strutturali della<br />
sovrastruttura possono essere sod<strong>di</strong>sfatte <strong>con</strong>siderando gli<br />
effetti dell’azione sismica <strong>di</strong>visi dal fattore:<br />
q =<br />
1.<br />
15⋅<br />
α u α1<br />
=<br />
1.<br />
265<br />
÷ 1.<br />
725<br />
Coefficienti <strong>di</strong><br />
sicurezza<br />
Sollecitazioni<br />
sottostruttura<br />
Sollecitazioni<br />
sovrastruttura<br />
in cui αu /α1 è specificato in 5.3.2., combinati <strong>con</strong> le altre azioni se<strong>con</strong>do le regole<br />
del punto 3.3.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.8 Verifiche<br />
10.8.2. Stato limite ultimo (SLU)<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
I giunti tra le strutture <strong>con</strong>tigue devono essere <strong>di</strong>mensionati<br />
se<strong>con</strong>do quanto previsto al punto 4.11.1.5.<br />
Lo spostamento massimo <strong>di</strong> un eventuale costruzione<br />
<strong>con</strong>tigua esistente potrà essere stimato in 1/100 dell’altezza<br />
solo se la costruzione non è isolata.<br />
I tubi per la fornitura del gas o che trasportano altri flui<strong>di</strong><br />
pericolosi, al passaggio dal terreno o da altre costruzioni<br />
all’e<strong>di</strong>ficio in esame, dovranno sopportare senza rotture gli<br />
spostamenti relativi cui sono sottoposti.<br />
Negli e<strong>di</strong>fici <strong>di</strong> categoria d’importanza I, le eventuali<br />
<strong>con</strong>nessioni, strutturali e non, particolarmente quelle degli<br />
impianti, fra la struttura isolata e il terreno o le parti <strong>di</strong><br />
strutture non isolate devono assorbire gli spostamenti<br />
relativi previsti dal calcolo, senza danni.<br />
Giunti <strong>di</strong><br />
separazione<br />
Condutture<br />
flui<strong>di</strong> pericolosi<br />
Connessioni<br />
<strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Categoria I<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
9.8 Verifiche<br />
9.8.2. Stato limite ultimo (SLU)<br />
OPCM 3431 – Allegato 3 - <strong>Ponti</strong><br />
I giunti <strong>di</strong> separazione tra strutture <strong>con</strong>tigue devono essere<br />
<strong>di</strong>mensionati <strong>con</strong> riferimento agli spostamenti valutati per il<br />
sistema d’isolamento e degli spostamenti <strong>di</strong>fferenziali<br />
determinati dalla variabilità spaziale del moto.<br />
Eventuali <strong>con</strong>dotte che trasportano flui<strong>di</strong> pericolosi per<br />
l’ambiente dovranno sopportare senza rotture gli<br />
spostamenti relativi cui sono sottoposti.<br />
Nei ponti <strong>di</strong> categoria d’importanza I, le eventuali<br />
<strong>con</strong>nessioni, strutturali e non, fra le <strong>di</strong>verse parti strutturali<br />
che si muovono <strong>con</strong> moto <strong>di</strong>saccoppiato devono assorbire<br />
gli spostamenti relativi previsti dal calcolo senza danni.<br />
Giunti <strong>di</strong><br />
separazione<br />
Condutture<br />
flui<strong>di</strong> pericolosi<br />
Connessioni<br />
<strong>Ponti</strong><br />
Categoria I<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.8 Verifiche<br />
10.8.2. Stato limite ultimo (SLU)<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
I <strong>di</strong>spositivi del sistema <strong>di</strong> isolamento debbono essere in<br />
grado <strong>di</strong> sostenere, senza rotture, gli spostamenti d 2 ,<br />
valutati per un terremoto avente probabilità <strong>di</strong> arrivo<br />
inferiori a quello <strong>di</strong> progetto allo SLU, ottenuto amplificando<br />
quest’ultimo del 20%.<br />
Nel caso <strong>di</strong> sistemi <strong>di</strong> isolamento a comportamento<br />
modellabile come lineare, è sufficiente maggiorare del 20%<br />
lo spostamento ottenuto <strong>con</strong> il terremoto <strong>di</strong> progetto.<br />
Nel caso <strong>di</strong> sistemi a comportamento nonlineare, occorre<br />
ripetere le analisi per l’azione sismica maggiorata.<br />
Per tutti gli isolatori deve essere, in generale, sod<strong>di</strong>sfatta la<br />
<strong>con</strong><strong>di</strong>zione V≥0 (assenza <strong>di</strong> trazione). Nel caso in cui<br />
dall’analisi risultasse V
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.8 Verifiche<br />
10.8.2. Stato limite ultimo (SLU)<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Nelle <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> massima sollecitazione le parti dei<br />
<strong>di</strong>spositivi non impegnate nella funzione <strong>di</strong>ssipativa devono<br />
rimanere in campo elastico, nel rispetto delle norme relative<br />
ai materiali <strong>di</strong> cui sono costituite, e comunque <strong>con</strong> un<br />
coefficiente <strong>di</strong> sicurezza almeno pari a 1.5.<br />
Gli isolatori elastomerici debbono sod<strong>di</strong>sfare le verifiche<br />
riportate nell’Allegato 10A.<br />
Le modalità <strong>di</strong> effettuazione delle prove sperimentali sui<br />
<strong>di</strong>spositivi, atte a verificare la rispondenza dei <strong>di</strong>spositivi<br />
alle ipotesi progettuali e alle <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni da rispettare agli<br />
stati limite sono riportate nell’Allegato 10B.<br />
Spostamento <strong>di</strong><br />
progetto<br />
<strong>di</strong>spositivi<br />
Verifiche<br />
Prove<br />
sperimentali<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.9 Aspetti costruttivi, manutenzione e sostituibilità<br />
Il progetto dei <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> qualsiasi tipo comprende la<br />
redazione <strong>di</strong> un piano <strong>di</strong> qualità, che prevede, fra l’altro, la<br />
descrizione delle loro modalità <strong>di</strong> installazione durante la<br />
fase <strong>di</strong> costruzione dell’opera da isolare, nonché il<br />
programma dei <strong>con</strong>trolli perio<strong>di</strong>ci e degli interventi <strong>di</strong><br />
manutenzione durante la vita <strong>di</strong> progetto della struttura, la<br />
cui durata deve essere specificata nei documenti <strong>di</strong> progetto<br />
e che, comunque, non deve risultare minore <strong>di</strong> 60 anni.<br />
Ai fini della durabilità sono rilevanti le <strong>di</strong>fferenti proprietà <strong>di</strong><br />
invecchiamento degli elastomeri (gomme) e dei polimeri<br />
termoplastici (teflon), l’azione degradante esercitata<br />
dall’ossigeno atmosferico sulle superfici degli elementi <strong>di</strong><br />
acciaio, le caratteristiche fisiche e chimiche degli adesivi,<br />
utilizzati per incollare le lamiere <strong>di</strong> acciaio alla gomma, e<br />
quelle dei polimeri organici del silicio a catena lineare (olii e<br />
grassi sili<strong>con</strong>ici), utilizzati nei <strong>di</strong>spositivi viscosi.<br />
Piano <strong>di</strong> qualità<br />
Durabilità<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.9 Aspetti costruttivi, manutenzione e sostituibilità<br />
Ai fini della qualità della posa in opera, gli isolatori devono<br />
essere installati da personale specializzato, sulla base <strong>di</strong> un<br />
<strong>di</strong>segno planimetrico recante le coor<strong>di</strong>nate e la quota <strong>di</strong><br />
ciascun <strong>di</strong>spositivo, l’entità e la preregolazione degli<br />
eventuali <strong>di</strong>spositivi mobili a rotolamento, le <strong>di</strong>mensioni<br />
delle eventuali nicchie pre<strong>di</strong>sposte nei getti <strong>di</strong> calcestruzzo<br />
per accogliere staffe o perni <strong>di</strong> ancoraggio, le caratteristiche<br />
delle malte <strong>di</strong> spianamento e sigillatura.<br />
Ai fini della sostituzione degli isolatori, il progetto delle<br />
strutture <strong>di</strong> c.a. deve prevedere la possibilità <strong>di</strong> trasferire<br />
temporaneamente i carichi verticali dalla sovrastruttura alla<br />
sottostruttura per il tramite <strong>di</strong> martinetti oleo<strong>di</strong>namici<br />
a<strong>di</strong>acenti all’isolatore da sostituire. A tale scopo il progetto<br />
delle strutture può prevedere nicchie per l’inserimento dei<br />
martinetti tra la sottostruttura e la sovrastruttura ovvero<br />
altre <strong>di</strong>sposizioni costruttive equivalenti (per es. mensole<br />
corte che aggettano dalla base della sovrastruttura e che<br />
appoggiano su due martinetti ai lati dell’isolatore).<br />
Installazione<br />
Sostituzione<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.9 Aspetti costruttivi, manutenzione e sostituibilità<br />
Anche i percorsi che <strong>con</strong>sentono al personale addetto <strong>di</strong><br />
raggiungere e <strong>di</strong> ispezionare gli isolatori, devono essere<br />
previsti e riportati sul progetto esecutivo delle strutture<br />
portanti e su quello delle eventuali murature <strong>di</strong><br />
tamponamento, in modo da garantire l’accessibilità al<br />
<strong>di</strong>spositivo da tutti i lati.<br />
Le risultanze delle visite perio<strong>di</strong>che <strong>di</strong> <strong>con</strong>trollo devono<br />
essere annotate su un apposito documento, che deve<br />
essere <strong>con</strong>servato <strong>con</strong> il progetto della struttura isolata<br />
durante l’intera vita <strong>di</strong> utilizzazione della costituzione.<br />
Ispezionabilità<br />
Visite perio<strong>di</strong>che<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
10.10 Collaudo<br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
Il collaudo statico deve essere effettuato in corso d’opera, al<br />
riguardo si segnala che <strong>di</strong> fondamentale importanza è il<br />
<strong>con</strong>trollo della posa in opera dei <strong>di</strong>spositivi, nel rispetto<br />
delle tolleranze e delle modalità <strong>di</strong> posa prescritte dal<br />
progetto.<br />
Il collaudatore deve avere specifiche competenze tecniche,<br />
acquisite attraverso precedenti esperienze, come<br />
progettista, collaudatore o <strong>di</strong>rettore dei lavori <strong>di</strong> struttura<br />
<strong>con</strong> isolamento sismico, o attraverso corsi universitari o <strong>di</strong><br />
specializzazione universitaria.<br />
Oltre a quanto in<strong>di</strong>cato nelle norme tecniche emanate ai<br />
sensi dell’art.21 della legge 5.11.71 n.1086, per le opere in<br />
c.a., in c.a.p. ed a struttura metallica, devono osservarsi le<br />
prescrizioni <strong>di</strong> seguito riportate:<br />
Collaudo in c.o.<br />
Visite perio<strong>di</strong>che<br />
Documentazione<br />
<strong>di</strong>spositivi<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Normativa per l’<strong>Isolamento</strong><br />
<strong>Isolamento</strong> <strong>Sismico</strong><br />
OPCM 3431 – Allegato 2 - <strong>E<strong>di</strong>fici</strong><br />
10.10 Collaudo<br />
- Devono essere acquisiti dal collaudatore i documenti <strong>di</strong><br />
origine, forniti dal produttore, unitamente ai certificati<br />
relativi alle prove sui materiali ed alla qualificazione dei<br />
<strong>di</strong>spositivi, nonché i certificati relativi alle prove <strong>di</strong><br />
accettazione in cantiere <strong>di</strong>sposte dalla Direzione dei Lavori.<br />
- La documentazione ed i certificati soprain<strong>di</strong>cati devono<br />
essere esposti nella relazione a struttura ultimata del<br />
Direttore dei Lavori cui spetta, ai sensi delle vigenti norme,<br />
il preminente compito <strong>di</strong> accertare la qualità dei materiali<br />
impiegati nella realizzazione dell’opera.<br />
Il collaudatore, nell’ambito dei suoi poteri <strong>di</strong>screzionali,<br />
potrà estendere i propri accertamenti, ove ne ravvisi la<br />
necessità. In tale senso il collaudatore potrà <strong>di</strong>sporre<br />
l’esecuzione <strong>di</strong> speciali prove per la caratterizzazione<br />
<strong>di</strong>namica del sistema <strong>di</strong> isolamento atte a verificare, nei<br />
riguar<strong>di</strong> <strong>di</strong> azioni <strong>di</strong> tipo sismico, che le caratteristiche della<br />
costruzione corrispondano a quelle attese.<br />
Documentazione<br />
<strong>di</strong>spositivi<br />
Relazione a<br />
struttura<br />
ultimata<br />
Collaudo<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Quando e dove?<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Santarem, Portogallo<br />
Quando e dove?<br />
Nuovi <strong>E<strong>di</strong>fici</strong> Residenziali in Italia<br />
<strong>Ponti</strong> in Europa<br />
Corinto, Grecia<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Esempio <strong>di</strong> adeguamento strutturale a Napoli<br />
Complesso polifunzionale “Bonatti”<br />
Napoli, zona Soccavo<br />
Struttura multi-piano in c.a.<br />
Dimensioni: 125x170m (pianta)<br />
20m (altezza)<br />
Superficie utile piano: ca. 33000 mq<br />
Data Costruzione: 1976 – 1979<br />
(interrotta)<br />
Progetto per soli carichi verticali<br />
Aspetti Applicativi<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Esempio <strong>di</strong> adeguamento strutturale a Napoli<br />
Sistema <strong>di</strong> isolamento sismico alla base <strong>con</strong><br />
inserimento <strong>di</strong> 626 isolatori tipo HDRB nei pilastri a<br />
livello del piano sotterraneo<br />
Diaframma rigido<br />
Progetto eseguito se<strong>con</strong>do Linee Guida LL.PP. 1998<br />
Rapporto <strong>di</strong> isolamento: ca. 3.0<br />
Massimo spostamento laterale: 90mm<br />
Carico verticale <strong>di</strong> progetto: 390-2200 kN<br />
Tipologia isolatori utilizzati: 4 tipi quadrati e 4 tipi circolari<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Smorzamento lineare<br />
viscoso equivalente (ξ):<br />
10%<br />
Aspetti Applicativi<br />
Esempio <strong>di</strong> adeguamento strutturale a Napoli<br />
Isolatori tipo HDRB<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Esempio <strong>di</strong> adeguamento strutturale a Napoli<br />
Sistema <strong>di</strong> montaggio<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Esempio <strong>di</strong> adeguamento strutturale a Napoli<br />
Sistema <strong>di</strong> montaggio<br />
N.B.: Adeguamento<br />
preventivo pilastri <strong>con</strong><br />
armatura aggiuntiva<br />
(calastrellatura)<br />
Passi procedura seguita:<br />
1. Applicazione morse;<br />
2. Applicazione martinetti;<br />
3. Messa in carico;<br />
4. Bloccaggio dei martinetti;<br />
5. Posizionamento sega;<br />
6. Taglio del tronco <strong>di</strong> pilastro;<br />
7. Rimozione del tronco tagliato;<br />
8. Inserimento isolatore;<br />
9. Rilascio del carico;<br />
10. Rimozione morse.<br />
Corso <strong>di</strong> Aggiornamento Norma Sismica - 28 Marzo 2006, Napoli
<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Esempio <strong>di</strong> adeguamento strutturale a Napoli<br />
Modello FEM tri<strong>di</strong>mensionale non lineare<br />
Modellazione del sistema <strong>di</strong> isolamento sulla base<br />
<strong>di</strong> dati sperimentali.<br />
Modello <strong>con</strong> circa 24000 g.d.l.<br />
Analisi <strong>di</strong>namica (lineare) <strong>con</strong> spettro <strong>di</strong> risposta<br />
Analisi <strong>di</strong>namica non lineare<br />
Spetto <strong>di</strong> risposta da Linee Guida:<br />
Accelerazione alla base: a g = 0.20g.<br />
Suolo tipo B<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Nuova struttura da realizzare a Napoli<br />
<strong>E<strong>di</strong>fici</strong>o ospedaliero denominato Ospedale del Mare (Napoli, zona <strong>Ponti</strong>celli)<br />
Struttura ospedaliera isolata alla base più grande <strong>di</strong> Europa<br />
Caratteristiche geometriche molto simili all’ospedale dell’USC<br />
Irregolarità in pianta ed elevazione<br />
Dimensioni in pianta <strong>di</strong> ca. 150x150m<br />
Altezza <strong>di</strong> ca. 30m (parte 8 piani)<br />
Fase <strong>di</strong> progetto esecutivo<br />
Progetto eseguito se<strong>con</strong>do OPCM 3431 (a g =0.25g)<br />
Sistema <strong>di</strong> isolamento sismico alla base (HDRB)<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Aspetti Applicativi<br />
Costo interventi <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Per e<strong>di</strong>fici e ponti occorre tener <strong>con</strong>to non solo del costo iniziale bensì<br />
del cosiddetto Life cycle cost (LCC) comprendente le fasi <strong>di</strong><br />
costruzione, gestione e manutenzione (or<strong>di</strong>naria e straor<strong>di</strong>naria).<br />
Limitazione <strong>di</strong> danni strutturali e non strutturali<br />
Importanza della <strong>con</strong>tinuità <strong>di</strong> uso anche durante e dopo eventi sismici<br />
<strong>con</strong> magnitu<strong>di</strong>ne me<strong>di</strong>o-alta.<br />
<strong>E<strong>di</strong>fici</strong>:<br />
Si prende come unità <strong>di</strong> riferimento il metro quadrato <strong>di</strong> superficie utile<br />
Per e<strong>di</strong>fici <strong>di</strong> nuova costruzione l’isolamento sismico costa ca. 15-30<br />
€/mq<br />
Per e<strong>di</strong>fici esistenti l’adeguamento strutturale <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
costa complessivamente ca. 100 a 200 €/mq.<br />
<strong>Ponti</strong>:<br />
Quantificazione più complessa data la varietà delle tipologie strutturali<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Milioni <strong>di</strong> $<br />
Danno<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Aspetti Applicativi<br />
Costo interventi <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
• Struttura a telaio e nucleo (4 piani)<br />
• Sito <strong>con</strong> materiale <strong>di</strong> riporto<br />
• Valore <strong>E<strong>di</strong>fici</strong>o - $ 6,000,000<br />
• Valore Contenuto - $ 20,000,000<br />
O V VI VII VIII IX X<br />
Conventional Isolated MMI<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Conclusioni<br />
• I sistemi <strong>di</strong> protezione sismica <strong>di</strong> tipo passivo (per esempio isolamento<br />
sismico alla base e incremento <strong>di</strong> smorzamento) sono particolarmente<br />
in<strong>di</strong>cati per strutture <strong>di</strong> tipo strategico ovvero ad elevato <strong>con</strong>tenuto<br />
tecnologico.<br />
• L’isolamento sismico alla base può risultare una scelta ottimale nel caso <strong>di</strong><br />
strutture irregolari (pianta e/o elevazione) sia nuove che esistenti.<br />
• Il sistema <strong>di</strong> isolamento sismico piu’ <strong>di</strong>ffuso e’ quello che si basa sull’utilizzo<br />
<strong>di</strong> <strong>di</strong>spositivi in elastomero ed acciaio, generalmente ad elevato smorzamento<br />
(<strong>di</strong>spositivi HDRB).<br />
• L’isolamento sismico <strong>con</strong> <strong>di</strong>ssipatori tipo HDRBs genera sia un incremento<br />
del periodo fondamentale che <strong>di</strong> smorzamento viscoso equivalente<br />
prevenendo/eliminando danni strutturali/non strutturali.<br />
• La progettazione <strong>di</strong> sistemi strutturali <strong>con</strong> isolamento sismico risulta molto<br />
semplificata rispetto alla progettazione tra<strong>di</strong>zionale basata sulla duttilita’.<br />
• La nuova normativa sismica (OPCM 3431) fornisce prescrizioni chiare per la<br />
progettazione <strong>di</strong> strutture per e<strong>di</strong>fici e ponti <strong>con</strong> isolamento sismico.<br />
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<strong>Strutture</strong> <strong>con</strong> isolamento sismico<br />
Conclusioni<br />
Esistono numerosi aspetti tecnologici e progettuali relativi ai sistemi <strong>di</strong><br />
protezione sismica (sistemi passivi) che devono essere ancora<br />
ulteriormente indagati. In particolare:<br />
• Ottimizzazione delle prestazioni meccaniche delle mescole per i sistemi <strong>di</strong><br />
isolamento;<br />
• Miglioramento della capacità <strong>di</strong> smorzamento e ricentrante dei sistemi <strong>di</strong><br />
isolamento, per esempio lamine <strong>di</strong> FRP anziché <strong>di</strong> acciaio;<br />
• Analisi comportamento strutture isolate in <strong>con</strong><strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> “near-field”;<br />
• Effetti della componente verticale del sisma sulle strutture isolate;<br />
• Definizione <strong>di</strong> metodologie progettuali affidabili per i sistemi <strong>con</strong> “dampers”;<br />
• Analisi delle prestazioni <strong>di</strong> strutture isolate e <strong>con</strong> “dampers”;<br />
• Monitoraggio <strong>di</strong> strutture protette sismicamente <strong>con</strong> sistemi non tra<strong>di</strong>zionali,<br />
per esempio isolamento sismico e/o “dampers”.<br />
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