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Isolamento sismico

Definizione – Etimologia

L’isolamento sismico è una tecnologia costruttiva che permette di migliorare le prestazioni di una struttura soggetta a sisma limitando l’energia meccanica trasmessa dal terreno alla costruzione. Delle due parole che compongono il termine, la prima deriva dal latino isolàre, a sua volta derivante da isola, che significa staccare checchessia da qualunque altro corpo o da ogni mezzo di comunicazione; la seconda dal greco σεισμός, “scuotimento”, “terremoto”, che a sua volta deriva da σείω. “scuoto”, “crollo”.

Generalità

L’isolamento sismico è una tecnologia che prevede l’interposizione, fra la base della struttura in elevazione (o “sovrastruttura”) e le fondazioni (o “sottostruttura”), di opportune apparecchiature chiamate isolatori sismici aventi una rigidezza per azioni taglianti molto inferiore rispetto alla rigidezza per azioni assiali. Questi dispositivi, inoltre, sono in genere in grado di riassumere la configurazione iniziale al termine dell’evento sismico (“ricentraggio”).
L’isolatore sismico agisce come un filtro applicato alla struttura, che produce l’allungamento del periodo fondamentale della sovrastruttura cui consegue una riduzione delle accelerazioni spettrali e quindi delle forze sismiche. L’elevata deformabilità trasversale degli isolatori sismici induce una concentrazione degli spostamenti orizzontali in corrispondenza degli isolatori stessi ed una conseguente diminuzione degli spostamenti d’interpiano della sovrastruttura che tende a muoversi come un corpo rigido. Per limitare gli spostamenti orizzontali subiti dall’isolatore durante l’evento sismico si ricorre all’utilizzo di sistemi di dissipazione energetica con meccanismi isteretici e/o viscosi ed all’inserimento di vincoli supplementari per limitare gli spostamenti orizzontali dovuti ad azioni non sismiche quali, per esempio, il vento. I sistemi di isolamento sismico devono inoltre essere concepiti in modo tale da permettere una facile manutenzione degli stessi attraverso adeguati sistemi di contrasto.
I principali tipi di isolatori sismici oggi disponibili sul mercato sono gli isolatori elastomerici laminati, gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo (Lead Rubber Bearings, LRB), gli isolatori metallici e gli isolatori ad attrito (Friction Pendulum System, FPS). Gli isolatori elastomerici laminati sono prodotti con strati di neoprene alternati a strati di acciaio uniti fra loro tramite un processo di vulcanizzazione. Gli strati di acciaio hanno il compito di produrre un effetto di confinamento irrigidente sugli strati di materiale elastomerico. L’isolatore più diffuso di tale tipologia è chiamato LRB ed è caratterizzato dalla presenza di un nucleo in piombo progettato per snervarsi e dunque dissipare energia durante i cicli deformativi indotti dal sisma. Gli isolatori ad attrito utilizzano la forza di gravità per il ricentraggio degli stessi; il sistema consiste in articolazioni concave che scorrono su superfici convesse, oppure in due superficie sferiche tra le quali è interposta un’articolazione. Il periodo di vibrazione della sovrastruttura dipende dal raggio di curvatura di queste superfici sferiche, mentre lo smorzamento dipende dall’attrito della superficie di scorrimento.

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