Isolamento sismico edifici muratura

7/24/2019 Isolamento sismico edifici muratura

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Isolamento sismicoalla base di edifici

in muratura

Tommaso Chiti, Michele Rosi

Gli isolatori sismici svolgono la funzione di limitare le accelerazioni trasmesse alla struttura

mediante labbassamento del periodo di oscillazione. La ricerca di strategie non convenzionali

di protezione sismica di edifici in muratura ha prodotto un sistema disolamento, alla base

della struttura, semplice ed economico

R

icerca

olti studi, a partire da quelli svolti negli anni 70dello scorso secolo, hanno messo in risalto lacapacit di resistenza della struttura muraria in

laterizio, evidenziando come la stessa non solo sia in gradodi resistere ai sismi pi severi ma, in molti casi, presenti uncomportamento pi efficiente di altri sistemi strutturaliconsiderati privilegiati.Le indagini sistematiche hanno consentito un approccio ditipo analitico ad un problema che fino a non molto tempofa era affrontato in modo del tutto empirico.

In Italia, dove oltre la met del patrimonio edilizio storico realizzata in pietra e laterizio, la muratura portante, fino apochi anni fa, stata considerata fuorilegge non essendocinorme che ne disciplinassero luso, il dimensionamento e laprogettazione. Lo specifico sistema costruttivo, dunque, hascontato duramente le conseguenze di ritardi normativi in-giustificati e,soprattutto,del sostegno incondizionato che lacultura progettuale ha assegnato,dagli inizi dello XX secolo,ad altre tecniche costruttive, come le strutture intelaiate inmetallo o in cemento armato;una tendenza totalizzante cheha creato i presupposti di un vero e proprio monopoliotecnologico, sul quale intere generazioni di progettisti

hanno fondato - nel bene o nel male - le basi della loro at-tivit professionale.A questa situazione ha sicuramente contribuito anche los-servazione sommaria e indiscriminata dei danni prodottidagli eventi sismici sulle costruzioni nel secolo scorso, cheha posto tutti gli edifici in muratura sullo stesso piano, senzafare distinzione fra apparecchiature murarie e materiali co-struttivi che, alla prova del terremoto, avevano risposto inmodo assolutamente diverso. La riforma normativa che ha

interessato negli ultimi anni il settore, dopo anni di ricercasperimentale e un lungo processo di maturazione della cul-tura tecnologica, ha posto le condizioni per restituire allamuratura portante il ruolo di primo piano che si storica-mente meritata.

Il comportamento delle strutture in muratura alle

azioni sismiche Le strutture di un edificio, sotto leffettodel carico dinamico dovuto allazione sismica, tendono adabbandonare il loro comportamento in campo lineare per

mettere in gioco la loro capacit di dissipare energia.Il grado di smorzamento dellenergia tellurica che investeun edificio dipende dai materiali con cui la sua struttura realizzata, dai suoi giunti e dalla presenza delementi anchenon strutturali attivi allazione del sisma.Tenere conto dellosmorzamento non significa modificare le curve dello spet-tro di risposta ma considerarne dei valori pi bassi, checomportano minori amplificazioni delle accelerazioni im-presse alla base, con conseguente riduzione delle forze iner-ziali che agiscono sulledificio.Lo smorzamento una dellecaratteristiche peculiari di cui sono generalmente dotate lecostruzioni in muratura. Come hanno posto in evidenza

prove sperimentali svolte in Italia, lo smorzamento di unastruttura in muratura, durante una scossa violenta (tale dadanneggiare la costruzione senza provocarne il crollo), circa quattro volte pi grande di quello riscontrabile consollecitazioni a pi bassa intensit, durante le quali la strut-tura resta in campo elastico.I test eseguiti hanno posto in risalto una certa duttilit dellastruttura muraria, espressa come capacit di assorbire spo-stamenti oltre la fase elastica,in parte modificando il giudi-

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zio corrente sul comportamento delle costruzioni in mura-

tura che in genere considerato del tipo elasto-fragile.Se lastruttura muraria funzionasse solo in campo elastico lineare(con deformazioni proporzionali alle forze agenti) essa do-vrebbe resistere a forze orizzontali molto elevate. Lespe-rienza dimostra, invece, che essa, sotto lazione del sisma,manifesta un comportamento non lineare di tipo elasto-pla-stico: si verificano, infatti, fenomeni di plasticizzazione e siassiste alla comparsa di un quadro fessurativo che contri-buisce a far decrescere rapidamente la rigidezza del sistema,cos che la struttura viene interessata da forze molto pibasse di quelle che si avrebbero di fronte ad un comporta-mento elastico lineare.

I fenomeni descritti danno luogo ad una notevole dissipa-zione energetica che produce un forte effetto di smorza-mento sullazione sismica agente.Questa una delle ragioniper cui,come dimostrato dallesperienza,anche gli edifici inmuratura semplice, di modeste dimensioni, correttamenteprogettati, costruiti e provvisti dei necessari collegamentistrutturali,sono in grado di resistere alle azioni dei terremoti.Lanalisi del comportamento sismico degli edifici si articolageneralmente, tanto nei suoi aspetti teorici quanto ai fini

pratici del calcolo, in due precisi momenti:

lanalisi della risposta dinamica della costruzione, cheporta alla determinazione delle forze agenti sulla struttura;

il calcolo delle azioni interne che le forze agenti eserci-tano sugli elementi strutturali resistenti.

Per tipologie edilizie semplici, il calcolo pu essere effet-tuato trasformando le azioni sismiche in un sistema di azioniorizzontali di tipo statico applicate allaltezza dei vari pianidelledificio.Nei casi pi complessi, la determinazione delleforze inerziali deve essere fatta ricorrendo allanalisi dina-mica di tipo modale, cio considerando le condizioni dicarico pi sfavorevoli derivanti dai vari modi di vibraredelledificio.

I principali schemi strutturali considerati ai fini del calcolosono due:quello a telaio e quello scatolare.Nel secondo caso,che generalmente corrisponde allo schema strutturale degliedifici in muratura portante, il comportamento delledificioalle azioni sismiche generalmente approssimato a quello diuna mensola incastrata in modo elastico al terreno. Il calcolodelle azioni interne, elemento per elemento, deve invece es-sere fatto ricorrendo a modelli pi dettagliati, che possonoessere sviluppati con la tecnica degli elementi finiti.

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Legenda:

1. cordolo in c.a.2. pannello murario

3. isolamento4. fondazione in c.a.

Schema del pannellomurario su base fissa (a)e su base isolata (b).

1

2

1

4

1

2

1

3

4

(t)

g

(t)

g

(a) (b)


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Diagramma taglio-spostamento di un pannello murario. Per quanto riguarda ilcomportamento a taglio del maschio murario nel proprio piano si sono distintequattro modalit di rottura:1) rottura per compressione dopo la fessurazione (V1u); 2) rottura percompressione prima della fessurazione (V2u); 3) rottura per fessurazionediagonale al centro del semipannello (V

3u); 4) rottura per scorrimento (V

4u).

Occorre calcolare il taglio di prima fessurazione VCR e verificare che:VCR < V2u; VCR < V3u; VCR < V4u.In questo caso si ha la fessurazione del pannello murario prima della rotturacome il modello adottato in figura.

Dettaglio costruttivo del sistema disolamento proposto.Legenda:

1. muratura portante in laterizio2. cordolo in c.a.3. strato di malta idraulica con barre verticali4. guaina impermeabilizzante5. fondazione in c.a.

1

2

3

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I dispositivi di isolamentonella nuova Ordinanza sismica

LOrdinanza del Presidente del Consiglio dei Ministrin. 3274 del 20 marzo 2003, recante Primi elementiin materia di criteri generali per la classificazionesismica del territorio nazionale e di normativetecniche per le costruzioni in zona sismica, e lesuccessive modifiche ed integrazioni, al Capitolo 10fornisce i criteri e le regole per il progetto degli edificinuovi e delladeguamento di quelli esistenti neiquali un sistema disolamento sismico posto aldisotto della costruzione medesima allo scopo dimigliorarne la risposta nei confronti delle azionisismiche orizzontali.Qualunque siano la tipologia e i materiali strutturalidelledificio, la riduzione della risposta sismicaorizzontale pu essere ottenuta mediante una delleseguenti strategie disolamento oppure mediante laloro appropriata combinazione:a. incrementando il periodo fondamentale della

costruzione per portarlo nel campo delle minoriaccelerazioni di risposta;

b. limitando la massima forza orizzontale trasmessa.In entrambe le strategie le prestazioni dellisolamentopossono essere migliorate attraverso la dissipazionedi una consistente aliquota dellenergia meccanicatrasmessa dal terreno alla costruzione.In particolare, al punto 10.5.1, lOrdinanza elenca leseguenti indicazioni progettuali riguardanti idispositivi:1. lalloggiamento dei dispositivi disolamento ed il

loro collegamento alla struttura devono essereconcepiti in modo da assicurarne laccesso erendere i dispositivi stessi ispezionabili e

sostituibili. necessario anche prevedere adeguatisistemi di contrasto, idonei a consentireleventuale ricentraggio dei dispositivi qualora, aseguito di un sisma, si possano avere spostamentiresidui incompatibili con la funzionalitdelledificio e/o con il corretto comportamento delsistema disolamento;

2. ove necessario, gli isolatori dovranno essereprotetti da possibili effetti derivanti da attacchi delfuoco, chimici o biologici. In alternativa, occorreprevedere dispositivi che, in caso di distruzionedegli isolatori, siano idonei a trasferirei il caricoverticale alla sottostruttura;

3. i materiali utilizzati nel progetto e nella

costruzione dei dispositivi dovranno essereconformi alle corrispondenti norme in vigore;4. gli isolatori soggetti a forze di trazione o a

sollevamento durante lazione sismica dovrannoessere in grado di sopportare la trazione o ilsollevamento senza perdere la loro funzionalitstrutturale. Tali effetti andranno debitamentemessi in conto nel modello di calcolo ed ilcomportamento degli isolatori a trazione dovressere verificato sperimentalmente.

Taglio

Spostamento


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Il meccanismo in base al quale le azioni sismiche sollecitanogli elementi di una costruzione in muratura portante re-lativamente semplice.Le forze inerziali prodotte dalle masse delledificio per ef-fetto dello spostamento dinamico, agenti orizzontalmente,si producono,in direzioni alterne e con un certo numero diripetizioni, per un dato tempo. Queste azioni vengono tra-

sferite da un elemento allaltro della costruzione essenzial-mente secondo le seguenti modalit: da una parete allaltra, sullo stesso piano; dalle pareti di ogni piano ai solai su cui sono appoggiate; dai solai di ogni piano alle pareti del piano sottostante.Tali meccanismi sono facilmente intuibili quando lazionedel terreno si esercita secondo una direzione parallela ad unodei lati delledificio. In questa ipotesi, le pareti delledificiosaranno sollecitate,alternativamente, in direzione ortogonaleo parallela al loro piano: evidente che le stesse dovrannoessere in grado di resistere alle forze dinerzia in entrambe ledirezioni, poich lazione del sisma pu esercitarsi in qual-

siasi direzione. Le azioni risultanti potranno, in questo caso,essere valutate come ricomposizione degli effetti dellazionesismica secondo le due direzioni ortogonali principali.

Metodi per la riduzione della risposta sismica delle

strutture in muratura Lidea che un edificio possa essereprotetto dagli effetti dannosi di un movimento sismico diforte intensit ha destato linteresse di molti studiosi da ol-tre 100 anni.

A livello progettuale, lipotesi di distaccare ledificio dalmoto del terreno durante un sisma fu presa in considera-zione fin dagli inizi del secolo scorso. Dopo il terremoto diMessina, del 1908,una commissione, incaricata di determi-nare nuovi metodi per la costruzione dedifici, propose unsistema disolamento che consisteva nella realizzazione diuno strato di sabbia e rulli alla base delle fondazioni,ma nes-

suna costruzione fu mai realizzata con questo sistema.Nel 1909,quasi contemporaneamente agli studi di Messina,il Dott.Calantarientes di Scarborough (Inghilterra) brevettun approccio di progetto per edifici resistenti al sisma: unostrato di talco,posto tra ledificio e le fondazioni,doveva ser-vire da isolamento sismico.Nel 1921,F. L.Wright progett la prima realizzazione stori-camente significativa basata su una concezione di isolamentosismico alla base: lImperial Hotel di Tokyo. Il violento ter-remoto del 1923 evidenzi lefficacia del sistema adottato,quantunque fosse basato solo su una geniale intuizione.Nel 1929, R.Wladislas de Montalk di Wellington (Nuova

Zelanda) propose di interporre, tra le fondazioni e la basedelledificio, uno strato di materiale in grado di assorbire ominimizzare levento sismico.La trasformazione delle concezioni pionieristiche avve-nuta solo in tempi recenti,attraverso il miglioramento delletecniche di sperimentazione e lo sviluppo dei procedimentidi calcolo che hanno consentito di fare analisi dinamiche distrutture soggette a qualunque tipo di moto sismico.La dif-fusione degli accelerometri e la maggiore disponibilit delle

Modello isteretico dellacciaio per larmatura delcordolo disolamento. Le equazioni che descrivonoil diagramma forza-spostamento si possonoricondurre a sette diversi tratti:1) fase elastica lineare;2) primo carico in fase plastica;3) primo scarico in fase plastica;4) scarico lineare generico in fase plastica;5) scarico non lineare generico in fase plastica;6) carico lineare generico in fase plastica;

7) carico non lineare generico in fase plastica.Per studiare gli spostamenti di una barra dacciaiodoppiamente incastrata agli estremi (sottoposta aforze cicliche) si ricorsi ad una interpolazionedelle equazioni ottenute dal calcolo rigoroso conequazioni empiriche molto pi semplici e adattabiliad una elaborazione al computer che riproducono ildiagramma taglio-spostamento in modoapprossimativamente aderente alla realt.

Forza

Spostamento


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relative registrazioni hanno permesso di prendere coscienza

dellelevata entit delle accelerazioni raggiunte dal terrenoin occasione di terremoti violenti e della conseguente im-possibilit di realizzare, almeno in termini economicamenteaccettabili, strutture antisismiche che si mantengano incampo elastico durante i terremoti.Conseguenza di ci stata laffermazione di una filosofia diprogettazione che considera accettabile lentrata in campoelastico della struttura e che utilizza la plasticizzazione cometecnica di protezione dal sisma.La r iduzione della rigidezza,dovuta alla plasticizzazione, unita allincremento dellener-gia dissipata per comportamenti isteretici, concorrono a ri-durre lentit delle accelerazioni sismiche sperimentate dalla

struttura e lentit delle conseguenti forze di inerzia. dun-que possibile ridurre lentit delle azioni di progetto purchla struttura sia capace di entrare significatamene in campoplastico senza collassare, ossia purch la struttura sia duttile.In alternativa a tale filosofia progettuale,in tempi pi recentisono state individuate numerose tecniche costruttive fina-lizzate a ridurre lentit dellentrata in campo plastico dellestrutture antisismiche, al limite eliminandola; tali tecnichevengono complessivamente individuate con il termine ditecniche di protezione passiva.Laggettivo passiva sottolinea il fatto che le tecniche inquestione riducono la risposta della struttura al sisma attra-

verso un comportamento costante e predeterminato: non siadattano interattivamente ad esso bens lo subiscono passi-vamente.Accanto alle tecniche di protezione passiva sono state svi-luppate anche tecniche di protezione attiva, che operanoattivamente attraverso opportune apparecchiature (spesso at-tuatori idraulici) per modificare istantaneamente le caratte-ristiche meccaniche della struttura, cos da ridurne la rispo-sta sismica,e dispositivi, come i ritegni antisismici, che ri-

ducono e annullano gli spostamenti relativi dorigine sismica

tra strutture contigue e allinterno della stessa struttura.Le tecniche di protezione passivapossono dividersi in tregrandi categorie: tecniche di isolamento sismico; tecniche di dissipazione di energia; tecniche miste.Le tecniche di isolamento sismico consistono, sostanzial-mente,nellintrodurre,lungo lo sviluppo della struttura ver-ticale, una o pi discontinuit che separano la struttura indue o pi parti,e cio la sottostruttura,collegata alle fonda-zioni, e la sovrastruttura; se la prima discontinuit siste-mata alla base della struttura si parla di isolamento sismico

alla base.Tra sottostruttura e sovrastruttura sono interpostialcuni isolatori, ossia apparecchi dappoggio dotati dele-vata rigidezza per carichi verticali e limitata rigidezza percarichi orizzontali. Con linserimento degli isolatori siconsegue un sostanziale disaccopiamento,o filtro, tra motodella sottostruttura (strettamente legato al moto del terreno)e moto della sovrastruttura, cos da ridurre lenergia cine-tica che il terreno trasmette alledificio.Una classificazione dei sistemi disolamento pi diffusi puessere fatta sulla base degli isolatori utilizzati per conseguireil disaccopiamento della struttura: isolatori in materiale plastomerico ed acciaio;

isolatori elasto-plastici; isolatori a scorrimento o a rotolamento.Gli isolatori in materiale plastomerico ed acciaio sono co-stituiti da strati alternati di materiale plastomerico (gomma)e dacciaio; dove lacciaio svolge una funzione di conteni-mento dellelastomero riducendone la deformabilit sottolazione dei carichi verticali e lasciando invariata lelevatacapacit di deformarsi sotto lazione delle sollecitazioniorizzontali. Gli isolatori elasto plastici sono costituiti da

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Isolatore in elastomero armato (fonte: TIS s .p.a., Roma). Isolatore in elastomero armato: isolatore deformato (deformazione di 170 mm)durante lesecuzione di prove di rilascio in sito (fonte: TIS s.p.a., Roma).


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zone a rischio sismico, indipendentemente dalle circostanze

e dalle condizioni.Poich i componenti di un sistema di isolamento devonoessere progettati distintamente dagli altri elementi struttu-rali, opportuno identificarne innanzitutto gli elementifondamentali, che sono: un meccanismo flessibile in modo che il periodo della vi-

brazione del sistema nel suo complesso sia sufficiente-mente aumentato per ridurre lintensit della risposta;

uno smorzatore o un dissipatore di energia tale che glispostamenti relativi fra ledificio ed il terreno possano es-sere controllati entro livelli predefiniti;

composizione e conformazione in grado di garantire la

rigidit sufficiente per i carichi desercizio dovuti alvento e alle scosse meno intense.

Un buon sistema disolamento sismico deve inoltre: migliorare la sicurezza strutturale mediante il conteni-

mento o leliminazione dei danni nei confronti deglieventi di maggiore intensit attesi nel sito;

determinare la riduzione delle forze di progetto da utiliz-zare nelle verifiche tradizionali, senza per ridurre i nor-mali livelli di sicurezza;

rendere sismicamente pi soddisfacenti i sistemi costrut-tivi dotati di limitata duttilit strutturale;

consentire ladeguamento di costruzioni esistenti, carenti

dal punto di vista della sicurezza sismica.Lisolamento sismico delle costruzioni consiste, essenzial-mente, nellinstallazione di meccanismi che disaccoppianola struttura, e ci che essa sostiene, dai movimenti poten-zialmente dannosi indotti dal terremoto. Questo disacco-piamento ottenuto incrementando la flessibilit del si-stema e fornendo contemporaneamente uno smorzamentoadeguato.Per ridurre e controllare gli effetti di un sisma, siricorre, quindi, ad elementi posti alla base delledificio,no-

elementi che si mantengono in campo elastico alla presenza

di soli carichi verticali ed invece si plasticizzano alla pre-senza dazioni orizzontali superiori ad una soglia prefissata.Gli isolatori a scorrimento o a rotolamento sono costituiti,rispettivamente,da appoggi a scorrimento (acciaio teflon)o a rotolamento (su rulli o sfere),caratterizzati tutti da bassivalori delle resistenze per attrito.Nel caso degli isolatori in materiale plastomerico ed acciaioe degli isolatori elasto plastici, il comportamento forte-mente isteretico dei materiali spesso sufficiente ad assicu-rare un efficace smorzamento delle forze, mentre nel casodegli isolatori a scorrimento o a rotolamento necessariodisporre opportuni dissipatori di energia, in parallelo agli

isolatori stessi.Le tecniche di dissipazione dellenergia consistono, sostan-zialmente,nel collegare alla struttura, ad esempio attraversocontroventi, apparecchi dissipatori capaci, allatto del sisma,di assorbire grandi quantit denergia.

Propriet dei sistemi strutturali sismicamente isolati possibile riconoscere che gran parte dei diversi approcciinnovativi, proposti nel campo del calcolo strutturale, pre-senta una comune linea di pensiero che si potrebbe definiredel controllo delle vibrazionipoich consiste nellintentodi regolare artificialmente, con organi non propriamente

strutturali, la risposta dinamica, in modo da ridurre le solle-citazioni indotte dal sisma.In passato,lisolamento sismico stato considerato una tec-nica da utilizzare solo per alcuni tipi di strutture, tenutoconto della loro funzione e della loro importanza (ospedali,centrali di polizia, ponti,monumenti, ecc.) o delle caratte-ristiche geomorfologiche del sito (vicinanza alle faglie). Inrealt, lisolamento sismico ha caratteristiche economiche ecostruttive che ne possono garantire lo sviluppo in tutte le

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Isolatore in elastomero armato: prova su prototipo (fonte: TIS s.p.a., Roma). Isolatore in elastomero armato bloccato, accoppiato con dispositivo ascorrimento.


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tevolmente flessibili, che modificano favorevolmente leoscillazioni or izzontali della struttura isolandola dallospostamento orizzontale del terreno e riducendo altres leaccelerazioni indotte nelledificio. Le forze trasmesse allastruttura isolata possono essere ulteriormente attenuate ri-correndo a degli smorzatori che dissipano lenergia indottadalle scosse sismiche. Le forze prodotte dal terremoto inte-

ragiscono con la struttura di tipo tradizionale non isolatadeterminando considerevoli deformazioni e fessurazioni; alcontrario, in quella isolata le solleticazioni, molto ridotte,determinano piccole deformazioni della struttura stessa chesi comporta come se fosse ununit rigida. La dissipazionedenergia nel sistema isolato dovuta alle caratteristiche del-lisolatore, mentre nelledificio costruito con tecniche tradi-zionali deriva essenzialmente dai danni strutturali subiti.

Descrizione del sistema di isolamento Il sistema diso-lamento, qui proposto consiste essenzialmente nella realiz-zazione di un taglia-muro armato al livello della fonda-

zione; come noto, la tecnica del taglia-muro tradizionale stata proibita dalla normativa vigente in zona sismica per-ch, in caso di terremoto, la sconnessione creata fra la partein elevazione delledificio e le fondazioni pu dar luogo aspostamenti orizzontali non sempre accettabili e comunqueirreversibili.Lidea innovativa consiste nel predisporre, durante la costru-zione della fondazione, dei ferri dattesa che fuoriesconodalla fondazione stessa su cui eseguire un strato di malta abase di calce idraulica. La qualit della malta e lo spessoredello strato sono stabiliti sulla base dei carichi agenti in di-rezione verticale e orizzontale, cos come lentit e il tipo

dellarmatura metallica. Sopra tale strato poi gettato uncordolo in c.a.in cui si vanno ad ancorare i ferri dattesa dellafondazione. La lunghezza e la larghezza dello strato di maltasaranno coincidenti con quelli del maschio murario sovra-stante in modo che il sistema assuma un aspetto monoliticocon la costruzione. Con tale tecnica si realizza di fatto unasconnessione fra la fondazione e la struttura in elevazione, ingrado di disaccoppiare la struttura dal terreno in caso discossa sismica di forte intensit.Il comportamento complessivo del sistema disolamento si-smico formato dallinsieme della malta pi le barre dacciaio schematizzato come sovrapposizione degli effetti separati

dei due elementi.La resistenza al taglio del dispositivo cal-colata come somma algebrica della resistenza al taglio dellamalta e quella dellacciaio.La malta considerata troppo de-bole per linstaurazione di meccanismi resistenti (tiranti epuntoni, come avviene per esempio nelle strutture di ce-mento armato); pertanto si supposto che la deformazione,che coinvolge entrambi i sistemi in caso di evento sismico,sia la stessa di quella che interessa i materiali: in pratica, lamalta e lacciaio hanno gli stessi spostamenti orizzontali.

Modello isteretico della malta del cordolo disolamento(h = 30 cm). Le relazioni che sono state adottate per ladeterminazione delle caratteristiche meccaniche dellostrato di malta da porre alla base delledificio in muraturasono quelle della circolare del Min. LL.PP. 30 luglio 1981.Sono state fatte delle considerazioni aggiuntive perpermettere di sviluppare un diagramma cherappresentasse il comportamento isteretico della maltasottoposta ad una storia di taglio ciclico ed unacompressione costante.

Esempio di un diagramma taglio-spostamento di una barra 8 di lunghezza 20 centimetri, incastrata agli estremi esottoposta ad un sistema di forze cicliche sinusoidali(elaborazione con programma di calcolo MATLAB).

x 104

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20spostamento [mm]

400

300

200

100

0

-100

-200

-300

-400

taglio[N]

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20spostamento [mm]

2

1.5

1

0.5

0

-0.5

--1

-1.5

-2

taglio[N]


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La resistenza a compressione del sistema, nelle analisi effet-tuate, stata affidata interamente alla malta e,una volta rag-giunta la plasticizzazione completa della stessa, si suppo-sto che essa non abbattesse di molto la sua resistenza inizialealla compressione in modo da evitare pericolosi fenomenidinstabilit locale e dellintera costruzione.Dalle considerazioni svolte si deduce che nel modello di-

solamento prospettato il maggior contributo alla dissipa-zione denergia attribuito alle staffe dacciaio;la malta,in-fatti, una volta superata la deformazione elastica partecipa intal senso con un contributo molto modesto. Il sistema de-scritto sembra ridurre efficacemente le forze che agisconosulledificio in caso di terremoto, con spostamenti massimicontenuti anche durante un sistema violento.Si nota che,per sismi di piccola entit, il sistema proposto pi efficace su strutture con periodi alti: in termini dacce-lerazione assoluta si ha una diminuzione del 75%.Per scossedi media e forte intensit, si registrano maggiori vantaggi sustrutture con periodo doscillazione pi basso, fino a una ri-

duzione del 50% in termini di accelerazione assoluta. Sinota, inoltre, che la maggior parte dellenergia immessa dalterremoto assorbita proprio dallisolamento sismico. Le-nergia dissipata dal muro isolato, infine, circa il 25% diquella dissipata dallo stesso muro su base fissa.Dai grafici della risposta in termini di duttilit, risulta evi-dente che, per terremoti di piccola e media entit, tutte lestrutture isolate rimangono in campo elastico lineare: si ri-tiene,quindi,che il sistema disolamento proposto riesca ef-ficacemente a preservare i maschi murari e a limitare i dannialla sovrastruttura.

Note

Larticolo utilizza dati e sviluppa considerazioni a partire dalla tesi di lau-rea in Ingegneria Civile di M. Rosi, Una nuova proposta di isolamento si-smico alla base per edifici in muratura, Facolt di Ingegneria,Universit de-gli studi di Firenze,A.A.2000/01. Relatori: Prof. Ing.Sandro Chiostrini,Prof. Ing.Andrea Vignoli,Prof. Ing. Luciano Galano (Dipartimento In-gegneria Civile Universit di Firenze).

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Diagramma degli spostamenti della struttura muraria sottoposta ad unevento sismico misurati alla testa del muro: a base fissa (linea blu) e abase isolata (linea verde). Risulta evidente la minore entit deglispostamenti del muro su base isolata rispetto a quello su base fissa(elaborazione con programma di calcolo MATLAB).

Diagramma dello sforzo di taglio della struttura muraria sottoposta allostesso evento sismico della figura sovrastante, misurato alla base delmuro: a base fissa (linea blu) e a base isolata (linea verde). Risultaevidente la minore entit dello sforzo di taglio sopportato dal muro subase isolata rispetto a quello su base fissa. Questo implica chiaramenteuna maggiore conservabilit della struttura stessa, il cui comportamentorimane in campo elastico lineare anche in caso di forti eventi sismici(elaborazione con programma di calcolo MATLAB).

0 5 10 15 20 25tempo [s]

100

80

60

40

20

0

-20

-40

-60

-80

-100

spostamento[mm

]

x 105

0 5 10 15 20 25tempo [s]

2

1.5

1

0.5

0

-0.5

-1

-1.5

-2

taglio[N]

Isolamento sismico edifici muratura

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