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Adeguamento sismico dell’esistente: gli interventi più moderni

Continuiamo ad occuparci del tema dell’adeguamento sismico dell’esistente con l’ing. Cicchiello che analizza le tecniche più moderne per intervenire.
Infatti, accanto alle tecniche tradizionali di intervento, le più moderne tecniche di adeguamento sismico degli edifici esistenti sono basate sul controllo della risposta strutturale, mediante isolamento sismico e dissipazione di energia.

Tra le filosofie più moderne di adeguamento sismico, si possono individuare:
1. interventi per la variazione ad hoc della rigidezza globale della struttura;
2. tecniche di aumento artificiale dello smorzamento strutturale;
3. accorgimenti per l’attenuazione dell’energia in ingresso;
4. mix dei metodi precedenti.

1) Gli interventi di variazione ad hoc, con aumento o diminuzione, della rigidezza globale della struttura sono diretti alla riduzione della sensibilità dell’edificio all'azione dei sismi. Per gli edifici di altezza limitata esiste un intervallo di rigidezze in cui l'accelerazione del suolo viene notevolmente amplificata dalla costruzione medesima, con conseguenze gravi in termini di danneggiamento. Con questi interventi si mira a modificare la rigidezza complessiva della struttura, portandola al di fuori dell’intervallo di sensibilità. Per conseguire questo fine, ci sono due vie alternative:
a) con l’isolamento di base si riduce la rigidezza della costruzione, aumentando il periodo proprio;
b) con l’inserimento di controventature che, disattivate in condizioni non-sismiche, si attivano automaticamente in occasione del sisma, si consegue l’ aumento della rigidezza. La variazione di rigidezza viene gestita, piano per piano, con una procedura automatizzata, detta AVS (Active Variable Stiffness). In buona sostanza, il dispositivo di controllo stabilisce l’attivazione o meno delle controventature ai singoli piani.

2) Le tecniche di aumento artificiale dello smorzamento strutturale sono finalizzate alla riduzione della risposta risonante. Dal momento che, allorquando le strutture vengono poste in risonanza, la forzante e la velocità sono in fase, per poter agire efficacemente sull'amplificazione dinamica dello spostamento si può fare ricorso solamente a forze che siano in controfase alla velocità, per mezzo dell’incremento artificiale dello smorzamento viscoso. I dispositivi che consentono di raggiungere tale scopo sono:
a) controventature attive, il cui funzionamento sia regolato da un meccanismo elettroidraulico;
b) dissipatori viscosi, che possono essere di piano-suolo oppure d’interpiano;

c) dissipatore inerziale passivo a massa ausiliaria

3) Gli accorgimenti per l’attenuazione dell’energia in ingresso permettono di incrementare lo smorzamento naturale della costruzione, con una delle tecniche seguenti:
a) una tecnica attiva prevede l'inserimento di controventature governate da un servocomando elettroidraulico. Grazie a dei trasduttori si può “leggere” il moto del suolo, mettendo in atto, solo per la durata del sisma, l'azione di contrasto.
b) una tecnica passiva si realizza con l'inserimento di dissipatori ad attrito nella costruzione. Questi dissipatori, di tipo viscoso o colombiano, agiscono nel ciclo di spostamento d’interpiano;
c) lo smorzatore inerziale di Frahm, che prevede l'accoppiamento di un oscillatore secondario di massa m all'oscillatore principale M, che rappresenta il nostro edificio. Calibrando il rapporto tra m ed M, la risposta di m ritarda di un quarto di ciclo rispetto a quella di M, facendo sì che l'azione di richiamo elastico esercita su M da m sia in controfase al moto di M. Ciò, per la massa M, è del tutto equivalente ad uno smorzamento viscoso.

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

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