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Sistemi di isolamento sismico: previsioni normative attuali

Nell’articolo precedente (leggi articolo) sono state illustrate origini, sviluppi e applicazioni della tecnica di isolamento sismico degli edifici. Questo articolo, si pone l’obiettivo di illustrare brevemente le previsioni normative attuali per i sistemi d’isolamento sismico. Negli articoli successivi si esamineranno alcuni aspetti progettuali peculiari e, infine, si mostreranno i vantaggi in termini di risparmio d’armatura conseguibili in un edificio il cui progetto preveda un sistema d’isolamento.

Il primo aspetto che si ritiene utile sottolineare è relativo all’impiego di accelerogrammi (NTC 2008, § 3.2.3.6). Nel caso di costruzioni con isolamento sismico, il limite superiore dell’intervallo di coerenza da assumersi deve essere 1,2 T_is, ove con T_is si indica il periodo equivalente della struttura isolata, valutato per gli spostamenti del sistema d’isolamento prodotti dallo stato limite che si sta esaminando. Chiarito che sovrastruttura e sottostruttura sono da analizzare con modelli elastici lineari, al variare delle caratteristiche meccaniche dei dispositivi d’isolamento, questi vanno modellati facendo ricorso a un comportamento visco-elastico lineare, adottando una rigidezza equivalente legata allo spostamento totale di progetto riferito allo SL oggetto di verifica, o con un legame costitutivo non lineare.
Il comportamento di un sistema d’isolamento si può modellare come lineare equivalente, purché ricorrano delle precise condizioni, esplicitate nel § 7.10.5.2. Della effettiva deformabilità verticale degli isolatori va tenuto conto solo quando il rapporto tra la rigidezza verticale K_v e quella equivalente orizzontale K_esi, pari alla somma delle rigidezze equivalenti dei singoli dispositivi, è inferiore a 800. Le capacità dissipative possedute dal sistema d’isolamento vengono stimate attraverso il coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ_esi (nella foto di apertura un Isolatore della Fip Industriale).

Per un edificio dotato di base-isolation, una delle analisi possibili, esclusa quella statica non lineare, è costituita da un’analisi statica lineare, a determinate condizioni (§ 7.10.5.3.1), ricorrendo le quali si possono svolgere due modellazioni separate, una per sovrastruttura più sistema d’isolamento e una per la sottostruttura. È altresì ammessa un’analisi lineare dinamica (§ 7.10.5.3.2), da svolgersi con analisi modale con spettro di risposta o integrazione al passo delle equazioni del moto. Per quanto riguarda la verifiche da condurre allo SLE (§ 7.10.6.1), sottostruttura e fondazioni vanno controllate per SLV (§ 7.10.6.2), mentre la verifica allo SLD della sovrastruttura si svolge con riferimento agli interstorey drift, che sono limitati superiormente ai 2/3 dei limiti previsti per SLD in § 7.3.7.2 (contenimento del danno a carico di elementi non strutturali). Ovviamente, i dispositivi d’isolamento devono superare le verifiche allo SLV, mentre le connessioni devono poter assorbire gli spostamenti previsti dallo SLD. Per ciò che attiene agli SLU (§ 7.10.6.2), si prescrive allo SLV l’utilizzo dei coefficienti γ_M da utilizzare in edifici non isolati. La sottostruttura può essere trattata come infinitamente rigida, quindi ricevere direttamente le forze d’inerzia generate dalla a_g, qualora l’analisi conduca a una stima del suo periodo proprio inferiore a 0,05 s. Per la verifica della sovrastruttura, le sollecitazioni sismiche, abbattute del coefficiente γ_f=1,50, si “sommano” agli effetti ordinari come prescritto in § 3.2.4.
Per le verifiche allo SLC, gli isolatori devono poter assorbire spostamenti d₂, mentre, per sistemi non lineari, agli effetti diretti dell’azione sismica va sommato il valore maggiore tra spostamento residuo SLD e la metà di quello corrispondente all’annullamento della forza. Va sottolineato che, nell’ottica delle predizioni di vita utile (Life cycle design) e corretta gestione manutentiva, devono essere esplicitate le esigenze peculiari dei dispositivi d’isolamento, noti, per definizione, al progettista (foto 1 – Isolatori della Fip Industriale impiegati all’Aquila).

Continua …

Leggi anche:
Aspetti peculiari del progetto di un sistema d'isolamento sismico;
Conseguenze pratiche di un sistema di isolamento sismico

Articolo dell’Ing. Pierpaolo Cicchiello, Strutturista, Collaboratore del Politecnico di Milano. L'articolo integrale è stato pubblicato sul numero di marzo 2010 del tabloid Ingegneri

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