Dispositivi antisismici

Gli isolatori elastomerici della serie SI sono costituiti da strati alterni di acciaio e di elastomero collegati mediante vulcanizzazione. Il loro comportamento può essere modellato come lineare, mediante la rigidezza equivalente ed il coefficiente di smorzamento viscoso equivalente. Solitamente sono realizzati con mescole elastomeriche ad alto smorzamento, cioè con coefficiente di smorzamento viscoso equivalente pari al 15% ad una deformazione di taglio del 100%.

Classificazione

• SI – [tipo di mescola] [diametro dell’elastomero (mm)] / [spessore degli strati elastomerici (mm)]

Gli isolatori della serie LRB sono isolatori elastomerici con uno o più nuclei in piombo. La plasticizzazione del piombo consente di ottenere un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente fino al 30% circa. Il legame costitutivo degli isolatori della serie LRB è bilineare; di conseguenza nella progettazione si devono usare modelli non lineari.

Classificazione

• LRB – [tipo di mescola] [diametro dell’elastomero (mm)] / [spessore degli strati elastomerici (mm)] – [diametro del nucleo in piombo (mm)]

Gli isolatori a scorrimento a superficie curva, o isolatori a pendolo, usano la forza di gravità come forza di ricentraggio; il principio di funzionamento è quello del pendolo. La dissipazione di energia è fornita dall’attrito. I parametri del legame costitutivo bilineare dipendono dal raggio di curvatura e dal coefficiente di attrito. Possono essere realizzati a semplice (serie FIP) o a doppia superficie curva (serie FIP-D). E' solitamente più conveniente l'uso di isolatori a doppia superficie curva, che consentono di ridurre l'ingombro in pianta.

Classificazione

• FIP – [tipo di attrito] [numero convenzionale] / [spostamento totale (mm)] ( raggio di curvatura (mm) )
  FIP-D – [tipo di attrito] [numero convenzionale] / [spostamento totale (mm)] ( raggio di curvatura (mm) )

Questi isolatori costituiscono la combinazione in un unico dispositivo di un apparecchio d’appoggio e di dissipatori; questi ultimi sono tipicamente dissipatori isteretici in acciaio e/o dissipatori viscosi. Sono quindi caratterizzati da un’elevata capacità dissipativa. L’apparecchio di appoggio può essere multidirezionale o unidirezionale. Gli isolatori possono comprendere anche dispositivi di vincolo dinamico o dispositivi di vincolo a fusibile meccanico.

I dissipatori viscosi delle serie OTP o OP sono dispositivi cilindro/pistone in cui la laminazione di un fluido siliconico attraverso un idoneo circuito idraulico permette la dissipazione di energia. Il tipico legame costitutivo forza-velocità che ne risulta è non lineare, cioè F=Cvα, dove F è la forza, C è la costante di smorzamento, v è la velocità, ed α=0.15. Su richiesta possono essere realizzati con valori diversi dell'esponente α.

Classificazione

• OTP [carico assiale a SLC (tonnellate)] / [spostamento totale (mm)]
• OP [carico assiale a SLC (tonnellate)] / [spostamento totale (mm)]

I dissipatori viscosi ricentranti sono dispositivi cilindro/pistone caratterizzati da un legame costitutivo in cui la forza di reazione F dipende sia dalla velocità v che dallo spostamento x, secondo la legge F=F0+Kx+Cvα, dove F0 è l’eventuale forza di precarico, K è la rigidezza, C è la costante di smorzamento ed α=0.15. La forza di precarico può essere a volte utile per evitare spostamenti per le azioni orizzontali di servizio.

I dissipatori isteretici in acciaio sfruttano la plasticizzazione di elementi in acciaio di forma opportuna, progettata per garantire un comportamento ciclico stabile. Gli elementi a falce di luna e a piolo sono i più usati per i ponti, mentre i dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita (Buckling Restrained Axial Dampers - BRAD®) sono i più usati come controventi dissipativi negli edifici.

I dispositivi di vincolo dinamico, noti anche con il nome inglese di shock transmitters, costituiscono un vincolo molto rigido a fronte di un’azione dinamica, mentre consentono i movimenti lenti delle strutture, ad esempio quelli prodotti dalle variazioni termiche, senza offrire un’apprezzabile resistenza. Sono quindi utilizzati nei casi in cui è opportuno che il comportamento strutturale sia diverso per le azioni di servizio e per quelle sismiche o dinamiche.

Classificazione

• OT [carico assiale a SLC (tonnellate)] / [spostamento totale (mm)]

I dispositivi di vincolo a fusibile meccanico della serie SR impediscono i movimenti relativi fra le parti collegate sino al raggiungimento di una soglia di forza. Al superamento di tale forza, grazie alla rottura di un elemento sacrificale, consentono tali movimenti. Sono utilizzati per escludere il sistema di protezione sismica nelle condizioni di servizio, consentendone invece il libero funzionamento durante il terremoto di progetto.

I dispositivi in lega a memoria di forma SMAD® sono dispositivi assiali di vincolo che sfruttano le proprietà super-elastiche delle leghe a memoria di forma. La curva forza-spostamento, caratterizzata da uno o più “plateaux” (tratti in cui la forza rimane pressoché costante all’aumentare dello spostamento), consente agli SMAD® di limitare la forza massima trasmessa alla struttura a cui sono connessi. Sono caratterizzati anche da un’elevata capacità ricentrante.

Gli smorzatori a massa risonante o accordata, comunemente conosciuti come Tuned Mass Dampers (TMD), sono costituiti da un sistema massa/molla/dissipatore che viene sintonizzato (tuned) per entrare in risonanza alla frequenza di disturbo e quindi dissipare l’energia che viene trasferita dalla struttura al TMD.

Sono solitamente usati in strutture flessibili interessate da fenomeni esterni caratterizzati da un range di frequenze di disturbo tali da eccitare la frequenza propria della struttura. Applicazioni tipiche sono quelle a passerelle pedonali, ponti strallati, coperture e gradinate di stadi, ciminiere, torri e grattacieli ecc..

ISOLART® è una famiglia di prodotti speciali di isolamento sismico sviluppata per la protezione delle opere d’arte, ma applicabile anche ad altri oggetti leggeri, come container, server, apparecchiature critiche o molto sensibili alle accelerazioni, ecc.

Tali prodotti si declinano in ISOLART® PENDULUM, simile all'isolatore a scorrimento a superficie curva, ed ISOLART® SMA, sistema brevettato basato sulle proprietà superelastiche delle leghe a memoria di forma.