Progettazione e Validazione per mezzo di Analisi Dinamica Non-Lineare di migliorie strutturali innovative con Sistema di Isolamento Fps proposte in variante al Progetto Strutturale di un edificio pubblic

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Autore: Carmela Cristaldi

Relatore: Pietro Giuseppe Crespi, Cesare Costantino

Azienda: RCC Ingegneria

Master: Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili a.a. 2017-2018

 

L’isolamento sismico rappresenta una efficace – ed oramai consolidata – strategia di protezione passiva dall’azione esercitata dal sisma per edifici di nuova realizzazione. Tale strategia si basa sul disaccoppiamento del moto del terreno da quello relativo alla struttura posizionata al di sopra del piano di isolamento. Il disaccoppiamento è possibile in quanto gli isolatori sismici sono elementi dotati di bassa rigidezza orizzontale.

La soluzione con isolamento è stata recentemente proposta nell’ambito della gara – indetta dall’Università degli studi di Palermo – relativa alla realizzazione di un nuovo edificio pubblico destinato ad ospitare locali universitari (aule, sale studio, etc.). Tale edificio sorgerà a Palermo su un’area precedentemente occupata dall’ex consorzio agrario. Il sistema smorzante scelto per suddetta gara prevede l’installazione di isolatori del tipo FPS attraverso i quali, nelle analisi sismiche, è stato possibile constatare l’abbattimento della risposta dinamica della sovrastruttura, ottenendo: un aumento del periodo fondamentale ed un effetto dissipativo (giungendo ad uno smorzamento viscoso equivalente dell’ordine del 15-25%).

Il sistema smorzante ha quindi consentito l’adozione di strutture portanti caratterizzate da geometrie ed armature contenute rispetto ad una classica soluzione priva del sistema smorzante. Ad esempio, è stato possibile contenere le dimensioni dei pilastri che – nel caso in oggetto – hanno sezione trasversale notevolmente ridotta, mentre per quanto riguarda gli impalcati di piano, si è potuto ricorrere alla vantaggiosa soluzione a piastra tipo “flat-slab” la quale consente: maggiori dimensioni delle maglie strutturali, un’elevata permeabilità agli impianti e l’eliminazione di travi emergenti.

Per la valutazione delle risposta sismica, una volta implementato il modello ad elementi finiti, sono state eseguite analisi modali con spettro di risposta ed analisi dinamiche del tipo Time History. Inoltre, notando che la maggior parte degli elementi strutturali permane in campo elastico, in fase di definizione del sistema, sono state svolte anche analisi del tipo FNA (Fast Non-linear Analysis). In queste ultime si è notato che la quasi totalità della massa era eccitata nel primo modo e che le deformate modali erano tra loro disaccoppiate.

In conclusione, le differenti analisi hanno dato risultati soddisfacenti in termini di miglioramento della risposta sismica mettendo in evidenza i vantaggi offerti da tale strategia, una volta scelta opportunamente la tipologia di isolatori.

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Nelle Figure: modello FEM dell’edificio e ciclo di isteresi su uno degli isolatori

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