ANALISI DI UN EDIFICIO IN C.A. CON E SENZA ISOLAMENTO SISMICO ALLA BASE

modello ad elementi finiti del fabbricato isolato alla base con indicazione delle  sezioni delle travi e dei pilastri di bordo
Autore: Nicola Nastasi
Relatore: Pietro Crespi – Rita Carolina Laurenzano
Azienda: Laurenzano Ingegneria

Master: Progettazione delle strutture in c.a. –  2017-18

Per migliorare la risposta sismica di edifici in calcestruzzo armato, l’impiego di isolatori alla base rappresenta una valida soluzione progettuale. La correttezza della scelta può essere stimata valutando le azioni sollecitanti di progetto nel caso di fabbricato isolato con quelle del caso cosiddetto a base fissa, il quale non tiene conto della interazione suolo-struttura).

E’ il caso di un fabbricato con destinazione d’uso residenziale, avente strutture in calcestruzzo armato, ubicato in provincia di Reggio Calabria, in una zona ad alta sismicità. Tale edificio è caratterizzato da una significativa irregolarità della distribuzione delle rigidezze in pianta, stante il posizionamento non simmetrico dei setti degli ascensori e dei vani scala.

Pertanto, vista la configurazione strutturale del fabbricato e le caratteristiche meccaniche degli materiali, è stato eseguito un pre-dimensionamento del sistema di isolamento tale da ottenere un periodo proprio di circa 2.5 s.

Successivamente, valutando attentamente  diverse tipologie di dispositivi (disponibili in commercio), è stato possibile individuare un’opportuna distribuzione degli isolatori alla base (tenendo conto delle rispettive rigidezze) in modo da disaccoppiare le componenti traslazionali e rotazionali della risposta modale della struttura. La struttura isolata alla base raggiunge circa l’85% di massa partecipante nei primi due modi traslazionali, pertanto i risultati ottenuti, con l’apposito modello ad elementi finiti, possono ritenersi validi.

Tali risultati hanno mostrato una notevole diminuzione degli spostamenti rispetto al caso inziale a base fissa, inoltre, confrontando la soluzione isolata con quella a base fissa si è notata una importante diminuzione del quantitativo di armatura longitudinale delle travi, quantificabile in circa un risparmio del 36% per i telai principali, risparmio che arriva fino al 67% per i telai secondari (per questi ultimi, l’ottimo risultato è dovuto anche alla differenza, in termini di requisiti minimi, imposti dalla normativa tecnica, tra strutture isolate e strutture a base fissa in zona sismica). Analogamente, anche per le armature trasversali da disporre si rileva una diminuzione del quantitativo di acciaio, il quale sfiora circa il (valore medio) del 63%. I risultati ottenuti per le travi si ritrovano anche nei pilastri e nei setti (ove: per i pilastri, diminuzione del quantitativo d’armatura pari a circa il 56%, per i setti, pari a circa il 68%).

Pertanto, in una zona ad alta sismicità, a partire da una attenta modellazione strutturale, è possibile definire un idoneo sistema di isolatori capaci di ridurre sezioni e quantitativi di armatura, ottimizzando costi e tempi di esecuzione.

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