Strategia della limitazione della forza, nella progettazione di sistemi d’isolamento sismico alla base.
Creators: name: Cancellara, Donato
Publisher: name: Università degli Studi di Napoli Federico II
Year: 2010

description: Nel presente lavoro di tesi si analizza la possibilità offerta da un sistema di isolamento sismico alla base, progettato secondo la strategia della limitazione della forza, di conferire un significativo livello di “robustness” alla sovrastruttura isolata. Robustness intesa come riserva, sia in termini di resistenza sia in termini di deformazione, che una struttura può possedere per fronteggiare un’azione eccezionale, conservando la sua funzionalità. Come azione eccezionale si focalizza l’attenzione su possibili eventi sismici decisamente più gravosi, per intensità e/o contenuto in frequenza, rispetto a quelli attesi cui si riferiscono le NTC 2008 secondo la metodologia del Performance Based Design. Con riferimento alla progettazione di una struttura isolata alla base, secondo la strategia della limitazione della forza, viene proposto un nuovo isolatore sismico ibrido ad alto smorzamento, denominato (High Damping Hybrid Seismic Isolator - HDHSI) ottenuto dall’assemblaggio in serie, di un isolatore elastomerico con nucleo di piombo (Lead Rubber Bearing - LRB) con un isolatore a scorrimento ad alto coefficiente d’attrito (Friction Slider - FS). Il dispositivo HDHSI si pone in contrapposizione all’isolatore R-FBI (Resilient-Friction Base Isolation) e vuol essere un’ottimizzazione del sistema EDF (Electricité De France). L’utilizzo di un isolatore LRB (a smorzamento controllato) come componente elastomerica per il dispositivo HDHSI, piuttosto che un HDRB (High Damping Rubber Bearing) previsto nel sistema EDF, assicura una più efficace riduzione dello spostamento massimo alla base della sovrastruttura ed offre una più affidabile riproducibilità, per via numerica, del comportamento non lineare dell’isolatore elastomerico, mediante il consolidato e robusto modello isteretico di Bouc-Wen. Viene presentata la modellazione del dispositivo HDHSI mediante elementi finiti non lineari NLlink (NonLinear link) e successivamente vengono eseguite analisi dinamiche non lineari con riferimento ad un sistema ad 1-GDL in presenza di forzante armonica, al fine di caratterizzare il comportamento ciclico-isteretico del dispositivo per diversi livelli di deformazione a taglio. È stata verificata l’affidabilità della modellazione non lineare adottata, analizzando i cicli isteretici dei singoli isolatori disposti in serie che compongono il dispositivo HDHSI, di cui è sperimentalmente noto il loro andamento. Successivamente, è stata analizzata l’affidabilità del ciclo isteretico del dispositivo complessivo, comparando i risultati attesi con quelli ottenuti a valle dell’analisi numerica. Sono state eseguite analisi dinamiche non lineari su una struttura intelaiata in c.a. isolata alla base mediante i dispositivi proposti, con l’intento di valutarne la risposta strutturale nel domino del tempo, considerando diversi accelerogrammi naturali come input sismico, evidenziando l’efficacia del sistema di isolamento e la sua non influenza dalle caratteristiche del sisma. La struttura, progettata e verificata secondo le NTC 2008 (allo SLD; SLV e SLC) presenta una risposta sismica tale da evidenziare l’efficacia del sistema di isolamento anche in presenza di terremoti anomali per intensità, come la registrazione di El Centro - California (componente N00W, 1940) amplificata di 1.5 e 2, nonché l’efficacia in presenza di terremoti anomali per contenuto in frequenza come la registrazione Erzincan - Turchia (componente N90W, 1992) caratterizzata da un elevato contenuto energetico in bassa frequenza tale da poter vanificare i vantaggi dell’isolamento sismico, nel caso di tradizionali ed usuali sistemi di isolamento progettati mediante il “Target Period”. Infine, con riferimento alla medesima struttura e nelle usuali condizioni di progetto allo SLV e SLC, è stata confrontata la risposta sismica del sistema HDHSI con quella dei consolidati sistemi elastomerici HDRB; LRB e dei sistemi attritivi FPC; DCFP. Si precisa inoltre che il dispositivo proposto, si mostra efficace anche nel fronteggiare eventi sismici, attesi o anomali, caratterizzati oltre che da elevata intensità e da un elevato contenuto energetico in bassa frequenza, anche da azioni di tipo impulsivo (“pulse type”), quali i terremoti affetti da fenomeni di faglia (“near fault motion”).