Tecniche innovative di adeguamento sismico di edifici ... elevata pericolosità sismica e, in...

Marzo 2015 • numero 30 1

Tecniche innovative di adeguamento sismico di

edifici esistenti

Recenti indagini sperimentali condotte dall’Università degli Studi della

Basilicata

AUTORI: prof. Ing. Felice Carlo Ponzo, Università della Basilicata

Ing. Antonio Di Cesare, Università della Basilicata;

Domenico Nigro, Università della Basilicata

Abstract

I recenti eventi tellurici di media-elevata intensità hanno evidenziato che gli edifici esistenti, anche

quando dotati di una certa resistenza alle azioni sismiche, riportano spesso danni alle parti strutturali

e non strutturali di entità tale da renderli inagibili o non utilizzabili a meno di interventi di riparazione.

Tale condizione, derivante dall’utilizzo di normative obsolete o anche dal rispetto di obiettivi

prestazionali basati sul danneggiamento strutturale in caso di sisma, può risultare non più

economicamente sostenibile per la società, soprattutto in un paese come l’Italia caratterizzato da una

elevata pericolosità sismica e, in generale, da un’elevata vulnerabilità sismica del patrimonio edilizio

convenzionale e di quello a carattere storico, artistico e monumentale.

Numerosi studi teorici, numerici e sperimentali sono stati condotti dal gruppo di ricerca in Ingegneria

Sismica del Laboratorio prove Materiali e Strutture dell'Università degli Studi della Basilicata

(UNIBAS) al fine di verificare l'efficacia di varie tecniche innovative di riparazione locale o di

adeguamento/miglioramento sismico degli edifici esistenti, per la riduzione o eliminazione del

danneggiamento. Tra le principali tecniche indagate negli ultimi anni vi sono l’isolamento sismico,

la dissipazione di energia, il confinamento attivo degli elementi strutturali. Nel corso delle varie

campagne sperimentali sono stati considerati diversi dispositivi e/o sistemi antisismici, basati su

materiali/tecnologie attualmente disponibili o innovative. In questo lavoro è riportata una panoramica

sugli sviluppi conseguiti nell’ambito di tali progetti di ricerca, una breve descrizione delle tecniche

considerate e una sintesi dei principali risultati ottenuti.

Adeguamento sismico delle costruzioni esistenti mediante tecniche innovative

Le strutture esistenti progettate in assenza di specifiche normative sismiche sono caratterizzate,

spesso, da carenze strutturali e/o da dettagli esecutivi insufficienti, tali da determinare danni rilevanti

alle parti strutturali e non, o addirittura collassi, in occasione di terremoti anche di bassa/media

intensità. Su tali aspetti non sempre è facile intervenire con le tecniche tradizionali, se non a costi a

volte incompatibili con il valore intrinseco dell’immobile. Anche per le strutture di recente

realizzazione, concepite con un comportamento strutturale dissipativo, gli obiettivi prestazionali


prefissati dalle norme prevedono un danneggiamento controllato. In tali casi i costi per la riparazione

possono risultare comunque eccessivi e in alcuni casi non immediatamente sostenibili.

Per tali ragioni la moderna concezione di strutture in zona sismica è orientata verso la progettazione

di strutture a basso grado di danneggiamento (low-damage structures) con prestazioni più elevate

rispetto a quelle attualmente ottenibili. Le tecniche di protezione sismica passiva applicate agli edifici

nuovi o esistenti mirano ad ottenere tali obiettivi con costi comparabili o addirittura inferiori a quelli

degli interventi tradizionali, se valutati nel medio periodo, considerando anche i costi di gestione

(manutenzione strutturale, premi assicurativi, eventuali riparazioni, ecc.). Tali tecniche utilizzano

differenti dispositivi antisismici che introdotti tra il terreno e la struttura o all’interno della stessa

struttura tendono a ridurre la domanda sismica o a incrementare la dissipazione di energia

modificando la risposta dinamica strutturale locale o globale [Skinner 1993; Song 1997; Naeim 1999;

Constantinou et al. 2001, Dolce et al., 2010, Ponzo et al., 2010].

In Italia e in tutto il mondo sono stati effettuati diversi studi sperimentali su strutture reali o in scala

ridotta, al fine di dimostrare l’efficacia delle tecniche di protezione passiva nel ridurre il

danneggiamento legato all’effetto del sisma sulle strutture. Tra gli interventi di adeguamento sismico

degli edifici esistenti, la tecnica basata sull’inserimento di sistemi di isolamento sismico alla base

dell’edificio è sicuramente una di quelle più efficienti. L’intervento prevede l’inserimento di una

discontinuità tra suolo e sovrastruttura tale da determinare un incremento del periodo fondamentale

della costruzione, tale da allontanare la struttura dal campo delle massime accelerazioni spettrali, o,

in alternativa di limitare la massima forza orizzontale trasmessa alla sovra struttura.

Un approccio alternativo consiste nell’inserimento, all’interno della maglia strutturale esistente, di un

sistema specializzato nella dissipazione di energia, attraverso l'introduzione di sistemi di controventi

equipaggiati con speciali dispositivi dissipativi. Tale tecnica rappresenta una delle soluzioni ottimali

per l’adeguamento di strutture intelaiate, soprattutto nel caso in cui non ricorrano le condizioni per

l’applicazione dell’isolamento: es. corpi strutturali separati da giunti sismici inadeguati, riserva di

resistenza orizzontale della struttura insufficiente.

Tra gli interventi locali su elementi strutturali in cemento armato o in muratura, la tecnica di rinforzo

basata sul confinamento attivo, con o senza l’aggiunta di elementi dissipativi, consente di ottenere

significativi incrementi della resistenza e della duttilità globale della struttura. Nei paragrafi seguenti

sono descritti, in sintesi, gli aspetti principali relativi alle tecniche di rinforzo locale o di adeguamento

sismico studiate nel corso dei principali progetti di ricerca sviluppati dal gruppo di ricerca UNIBAS

mediante prove sperimentali e indagini numeriche.

Nel corso delle sperimentazioni sono stati considerati modelli sperimentali rappresentativi di diverse

tipologie strutturali (cemento armato, acciaio, legno o muratura) progettati considerando solo i carichi

gravitazionali o un aliquota ridotta dell’azione sismica [Ponzo et al. 2011]. Nell'analisi dei risultati,

particolare attenzione è stata rivolta all’efficacia delle diverse soluzioni di rinforzo sismico

considerate negli studi, tradotta in termini di i) riduzione del massimo spostamento di interpiano,

correlabile al grado di danneggiamento degli elementi strutturali e non strutturali, e ii) alla massima

accelerazione di piano, correlabile al grado di danneggiamento dei contenuti. Per maggiori dettagli si

rimanda alla bibliografia di riferimento.


Progetto MANSIDE

Nell’ambito del progetto MANSIDE (Memory Alloys for New Seismic Isolation DEvices) sono stati

testati sette modelli sperimentali identici presso l'Università Tecnica di Atene, tre dei quali con

pannelli di tamponamento [Dolce et al., 2006]. I modelli sperimentali erano costituiti da un telaio

piano in cemento armato, in scala 1:3.3, mostrato in Figura 1a, progettato secondo l’Eurocodice 8

[EC8-1 2004] in corrispondenza di una zona a bassa sismicità e per un suolo di caratteristiche medie.

I modelli sperimentali sono stati testati considerando tre configurazioni: (i) telaio nudo, in cui la

resistenza sismica è basata sulla capacità duttile della struttura esistente, (ii) telaio con isolamento

sismico, con isolatori elastomerici e (iii) telaio con controventi dissipativi (Figura 1b), con dispositivi

di tipo isteretico o basati sulle caratteristiche superelastiche delle leghe a memoria di forma (LMF).

Le prove hanno dimostrato la notevole efficacia delle tecniche di protezione passiva nel migliorare la

risposta sismica del sistema strutturale e, soprattutto, nel proteggere dal danneggiamento gli elementi

strutturali e le parti non strutturali. Come mostrato dalla Figura 1c, infatti, a parità di accelerazione

massima del terreno (PGA) la risposta sismica in termini di spostamento interpiano si riduce

drasticamente per le configurazioni con controventi e con dissipazione rispetto alle configurazioni a

base fissa [Dolce et al., 2007].

a) b)

Modello a base fissa non tamponato

Modello a base fissa con tamponatura

Modello con controventi isteretici

Modello con controventi LMF

Modello isolato con isolatori elastomerici

c)

Figura 1 – Modello sperimentale considerato nel Progetto MANSIDE, a) configurazione a base fissa; b) modello isolato alla base e con controventi dissipativi; c) massimi drift di piano registrato durante le simulazioni sismiche.

99.0

105.0

366.5

90.0

353.0

106.5

112.5

Tavola Vibrante

Celle di carico

99.0

105.0

97.5

Tavola Vibrante

Celle di carico

150.0

90.0

150.0

345.0130.0

Sezione Prospetto

366.5

Shaking

table Shaking table

Load cells

Load cells


Progetto POP-FESR

L’applicabilità e l'efficacia delle tecniche di protezione passiva che utilizzano controventi dissipativi

o l’isolamento sismico alla base sono state verificate anche attraverso una campagna di prove

sperimentali effettuate nell'ambito del progetto POP-FESR sviluppato presso l'Università della

Basilicata. I test sono stati eseguiti su due modelli sperimentali in scala 1:4 (Figura 2a) e in scala 1:2.5

(Figura 2b), rappresentativi di una struttura di quattro piani realizzata con telai in cemento armato e

progettata per soli carichi gravitazionali secondo le norme sismiche italiane del 1971. I modelli sono

stati testati rispettivamente su tavola vibrante [Cardone et al., 2005] e con la tecnica della pseudo-

dinamica [Dolce et al. 2004]. Per entrambi i modelli i test sperimentali sono stati effettuati secondo

il seguente ordine: i) test con isolamento sismico alla base, ii) test con modello senza alcun rinforzo,

ed infine iii) test sul modello con controventi dissipativi. Nella configurazione i) sono stati considerati

tre diversi sistemi di isolamento sismico, ottenuti accoppiando isolatori a scorrimento con superficie

piana (slitte Acciaio-PTFE) con dispositivi ausiliari dissipativi di tipo elastomerico, isteretico o

ricentranti basati su LMF.

L'analisi dello spostamento interpiano massimo ha mostrato che per entrambe i modelli sperimentali

a base fissa (config. ii) le deformazioni si concentrano al terzo piano, dove è presente una

rastremazione della sezione trasversale delle colonne centrali [Ponzo et al., 2005]. Nel caso dei

modelli sismicamente adeguati (config. i e iii) si evidenzia, invece, una distribuzione più uniforme

degli spostamenti orizzontali di piano lungo l’altezza dell'edificio. La risposta migliore si è ottenuta

nel caso dei modelli con isolamento sismico, che hanno esibito uno spostamento massimo interpiano

di circa 3 volte inferiore rispetto a quello mostrato dal modello a base fissa (Figura 2c).

a) b)

c)

Figura 2 Progetto POP-FESR 1) modelli sperimentali considerati per le prove a) su tavola vibrante (mod.

scala ¼) e b) in pseudo-dinamica (mod. scala 1:2.5); c) confronto tra i drift massimo per i modelli nella

configurazione a base fissa e base isolata con slitte e dispositivi isteretici.

0

1

2

3

4

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5[%]

BF_0.10g_1:2.5 BF_0.11g_1:4

0

1

2

3

4

0 0.5 1 1.5 2 2.5[%]

BI-Steel_0.10g_1:2.5 BI-Steel_0.11g_1:4


Progetto ILVA-IDEM

Nell’ambito del progetto ILVA-IDEM sono state effettuate una serie di prove di rilascio su una

struttura esistente ricavata da un modulo di un vecchio edificio in cemento armato costruito negli anni

‘70 nella zona industriale ormai dismessa di Bagnoli, Napoli [Dolce et al., 2006e]. La struttura di

prova è composta da due telai principali in direzione longitudinale con sezione dei pilastri

relativamente piccola e poco armata. In direzione trasversale, non essendo presente nessun telaio, la

struttura è stata quindi rinforzata con controventi dissipativi basati sulle Leghe a Memoria di Forma.

Tutte le tamponature e le tramezzature sono state rimosse per evitare interazione con gli elementi

strutturali durante le prove (Figura 3a).

Il principale effetto dovuto all’introduzione dei controventi LMF è l’evidente riduzione dello

spostamento massimo e dell’accelerazione massima, come mostrato dalla Figura 3b, che riporta il

confronto in termini di spostamento tra la struttura senza e con controventi durante le prove di rilascio.

Altri effetti benefici dei controventi sono la riduzione del periodo di vibrazione e dell’entità delle

oscillazioni, dovuti all’incremento di rigidezza, all’effetto ricentrante e all’aumento di smorzamento

che conducono, inoltre, ad un più rapido decremento degli spostamenti.

a) b)

Figura 3 Progetto ILVA-IDEM: a) Struttura dell’edificio di prova e vista del telaio trasversale rinforzato con i

controventi dissipativi basati sulle LMF b) confronto tra gli spostamenti in testa registrati durante le prove di

rilascio nel caso di struttura con e senza controventi ricentranti-dissipativi.

Progetto TREMA e Progetto SICURO

Il progetto SICURO e il progetto TREMA (Tecnologie per la Riduzione degli Effetti sismici sui

Manufatti Architettonici in muratura e c.a) sono due progetti sviluppati utilizzando la tavola vibrante

attiva presso l’ENEA Casaccia per lo studio del comportamento sismico di modelli di edifici in c.a.,

progettati per soli carichi verticali, sismicamente protetti mediante varie tecniche innovative [Dolce

et al 2006a].

Una vasta campagna sperimentale, suddivisa in due fasi, è stata effettuata nell’ambito del primo

progetto su tre modelli identici con struttura tridimensionale a telai in cemento armato a 3 piani, scala

1:4, caratterizzati da dettagli costruttivi tipici degli edifici anni ’70.

Nella prima fase le prove sono state effettuate prima sui modelli con isolamento sismico alla base,

poi sui modelli a base fissa e senza alcun rinforzo e, infine, sui modelli con controventi dissipativi.

In questa fase sono stati considerati gli stessi sistemi di isolamento alla base utilizzati per il progetto

POP-FESR e i sistemi di controventi dissipativi basati su LMF. Il modello isolato è stato sottoposto

a valori di intensità sismica alla base superiori a 1g, ma solo lievi danni si sono manifestati agli

elementi non strutturali. I modelli senza nessun tipo di rinforzo hanno raggiunto, invece, uno stato

Steel ties

SMA Braces

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

(sec)

(mm

)

Braced frame Test #1

Bare frame Test #6

(s


limite di collasso per un’accelerazione sensibilmente inferiore. Al termine della prima fase di prova

tutti i modelli sperimentali erano gravemente danneggiati o parzialmente collassati (Figura 4a).

Nella seconda fase, i tre modelli sperimentali danneggiati sono stati riparati e rinforzati (Figura 4b)

considerando tre diversi sistemi: (i) cerchiatura con fibre di carbonio (FRP) in corrispondenza dei

nodi trave-colonna [Dolce et al 2006d], (ii) isolamento sismico con dispositivi elastomerici ADRI

(Added Damping Rubber Isolator) ad alta dissipazione [Dolce et al 2006c] e (iii) confinamento attivo

degli elementi strutturali con aggiunta di elementi dissipativi angolari in acciaio opportunamente

rastremati o forati [Dolce et al 2006b].

Il sistema di isolamento con i dispositivi ADRI, grazie all’elevato smorzamento, si è rivelato

particolarmente efficace nel ridurre gli spostamenti orizzontali e verticali massimi, anche per

terremoti near-fault. Il confinamento con FRP ha determinato un notevole incremento della capacità

di duttilità della struttura in grado di fare fronte a grandi accumuli di spostamento di interpiano. Il

confinamento attivo con l’aggiunta di elementi dissipativi ha permesso invece di incrementare sia la

resistenza che la capacità dissipativa della struttura. Tale tecnica consente, infatti, la possibilità di

alterare nei nodi i rapporti di resistenza tra travi e colonne, rendendo, quindi, perseguibile anche una

progettazione secondo il principio della gerarchia delle resistenze. L'efficacia dei sistemi considerati

è mostrata sinteticamente nella Figura 4c dove sono confrontati i risultati sperimentali in termini di

drift massimo per due valori di PGA: 0.2g e 0.4g rispettivamente.

a)

b)

Model 1 Model 2 Model 3

c)

Figura 4 Progetto SICURO: a) modelli sperimentali della fase 1; b) modelli riparati/rinforzati nella fase 2 con

confinamento FRP, con isolatori ADRI e con confinamento attivo e aggiunta di dissipazione; c) confronto tra le

diverse soluzioni in termini di drift massimo interpiano per una PGA di 0.2g e di 0.4g


Nell'ambito del progetto TREMA sono stati effettuati numerosi test su tavola vibrante per studiare la

risposta sismica di due modelli sperimentali in muratura identici in scala 1:1.5, nelle configurazioni:

(i) senza nessun intervento di protezione sismica, (ii) con isolamento sismico e (iii) con il sistema di

confinamento attivo della muratura [Dolce et al., 2007a].

I modelli sperimentali erano costituiti da paramenti in muratura di pietra irregolare e malta di scarsa

qualità di spessore 0.25m scarsamente ammorsati con i paramenti ortogonali, a formare una cella

strutturale di due piani, con dimensioni in pianta 3.5m x 3.0m e altezza interpiano di 2.1m, con

orizzontamenti costituiti da travi e tavolato in legno, rappresentativa di una tipica costruzione in

muratura esistente nella zona dell'Appennino centro-meridionale (Figura 5.1). Il sistema di

isolamento sismico in questa applicazione era costituito da isolatori elastomerici tipo ADRI

accoppiati con isolatori a scorrimento tipo acciaio-PTFE (Figura 4.2). Il sistema di confinamento

attivo della muratura portante è stato realizzato, invece, mediante nastri di acciaio inossidabile pretesi

tali da opporsi al danneggiamento strutturale e produrre un significativo aumento della capacità di

duttilità della struttura. L'efficacia del sistema di confinamento attivo era stato già testato presso

l’Università della Basilicata mediante un ampio programma sperimentale effettuato in precedenza su

pannelli in muratura [Ponzo et al., 2009].

1)

3)

2)

4)

Figura 5 Progetto TREMA: 1.Struttura dell’edificio di prova; 2. Sistema di isolamento sismico alla base; 3.a. Struttura rinforzata con il sistema di confinamento attivo della Muratura; 3.b, c, d Danneggiamento subito dal modello non rinforzato; 4. Drift delle pareti in direzione X dei modelli durante la sessione: a) ADRI; b) CAM; c) Edificio non rinforzato, in funzione della massima accelerazione alla base normalizzata (NPA).

Appoggio

Scorrevole

Inox-PTFE

Dispositivo

di isolamento

ADRI

a)

b) c)

Appoggio

Scorrevole

Inox-PTFE

Dispositivo

di isolamento

ADRI

a)

b) c)

B A

C D

x

y

Appoggio

Scorrevole

Inox-PTFE

Dispositivo

di isolamento

ADRI

a)

b) c)

Appoggio

Scorrevole

Inox-PTFE

Dispositivo

di isolamento

ADRI

a)

b) c)

B A

C D

x

y

0.0%

0.2%

0.4%

0.6%

0.8%

1.0%

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1° STORY AD

2° STORY AD1° STORY BC

2° STORY BC

INT

ER

ST

OR

Y D

RIF

T

WA

LL

DR

IF

T

NPAX (g)

0.0%

0.2%

0.4%

0.6%

0.8%

1.0%

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1° STORY AD

2° STORY AD1° STORY BC

2° STORY BC

INT

ER

ST

OR

Y D

RIF

T

NPAX (g)

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

I° STORY BCI°S - II°S INTERSTORY X1I°S - II°S INTERSTORY X2I°S - TABLE INTERSTORY X1I°S - TABLE INTERSTORY X2

IN

TE

RS

TO

RY

DR

IF

T

NPAX (g)


Il confronto dei risultati sperimentali ha evidenziato l'efficacia sia della tecnica dell’isolamento

sismico che del sistema di confinamento attivo. Quest’ultimo ha consentito il raggiungimento di un

intensità sismica circa 4 volte più alta rispetto alla caso di modello non rinforzato. Le prove hanno

evidenziato, inoltre, gli effetti benefici dell’isolamento sismico alla base rispetto alle altre due

configurazioni di prova nel ridurre oltre agli massimi spostamenti di interpiano anche le massime

accelerazioni di piano.

Progetto JETPACS

Un esteso progetto di ricerca denominato JETPACS (Joint Experimental Testing on Passive and semi

Active Control Systems) è stato sviluppato presso l'Università della Basilicata nell’ambito

dell’accordo DPC-RELUIS 2005-08, per indagare sull’applicabilità ed efficacia di differenti

dispositivi di dissipazione di energia di tipo passivo o semi-attivo basati su materiali e/o tecnologie

attualmente disponibili (smorzatori viscosi, dispositivi isteretici) o innovativi (LMF, fluidi magneto-

reologici) [Ponzo et al. 2009a]. Il progetto ha previsto prove su tavola vibrante effettuate

considerando un modello sperimentale base, rappresentativo di un edificio 3D a due piani in scala

1:1.5 con struttura intelaiata in acciaio (Figura 6), sul quale sono stati installati i diversi dispositivi

[Ponzo et al. 2012]. Le prove sismiche sono state condotte e incrementando gradualmente l’intensità

delle accelerazioni alla base fino al raggiungimento dello spostamento interpiano massimo

corrispondente al limite di elasticità del modello [Di Cesare et al. 2012].

PGA 25% PGA 50% PGA 75%

Figura 6 Progetto JETPACS: modello sperimentale e particolare dei dispositivi di dissipazione di tipo isteretico

e visco-ricentranti; Confronto in termini di massimo drift interpiano per una PGA pari al 25%, 50% e 75% di

quella di progetto.

PGA 25%

0 0.25 0.5 0.75

UNIUD

UNINA

UNICAL

UNIBAS_EP

UNIBAS_VR

POLIBA

UNIPARTH

UNIVAQ

Nudo

Drift (%)

1228 196 535

0 0.25 0.5 0.75

Visco-elast UNIUD

Viscous UNINA

HD-steel UNIBAS/UNICAL

Visco-SMA UNIBAS

HD-Aluminium POLIBA

M.R. UNIPARTH

M.R. UNIVAQ

w/o EDBs

Drift (%) 0 0.25 0.5 0.75

Visco-elast UNIUD

Viscous UNINA

HD-steel…

Visco-SMA UNIBAS

HD-Aluminium…

M.R. UNIPARTH

M.R. UNIVAQ

w/o EDBs

Drift (%) 0 0.25 0.5 0.75

Visco-elast UNIUD

Viscous UNINA

HD-steel…

Visco-SMA…

HD-Aluminium…

M.R. UNIPARTH

M.R. UNIVAQ

w/o EDBs

Drift (%)


Come mostrato dalla Figura 6, i risultati sperimentali hanno dimostrato l’efficacia dei dispositivi

dissipativi investigati sia in termini di capacità di controllo delle vibrazioni sismiche della struttura e

di contenimento degli spostamenti interpiano al di sotto del limite imposto, anche in caso di terremoti

ad elevata intensità, sia in termini di robustezza e di capacità di sostenere un elevato numero di cicli

in campo non-lineare senza danneggiamenti.

Progetto JETBIS

Nell’ambito del progetto JETBIS (Joint Experimental Testing of Base Isolation System), è stata

condotta un’ampia campagna sperimentale per valutare l’efficacia del sistema di isolamento sismico

basato su isolatori a scorrimento a doppia superficie curva (Double Concave Friction Pendulum –

DCFP) in differenti condizioni di lubrificazione delle superfici di scorrimento [Ponzo et al., 2014].

In una prima fase sono state effettuate prove preliminari di caratterizzazione dei dispositivi DCFP

(Figura 7b) presso il Laboratorio Prove Materiali e Strutture dell’Università degli Studi della

Basilicata, secondo le prescrizioni UNI EN 15129, al fine di validare e calibrare i modelli teorici e

numerici. Successivamente, presso il laboratorio di Strutture dell’Università “Federico II” di Napoli,

sono state eseguite prove dinamiche su tavola vibrante considerando un telaio monopiano in acciaio

in scala 1:3, di dimensioni in pianta pari a 2.0m x 2.5 m e altezza pari a 2.9 m (Figura 7a). Il modello

sperimentale è stato sottoposto a terremoti di intensità crescente fino al raggiungimento dello

spostamento limite imposto alla base del modello. Sono state considerate, inoltre, differenti

condizioni di lubrificazione dei dispositivi (superfici lubrificate e non lubrificate) e differenti

disposizioni delle masse del modello (masse eccentriche e masse eccentriche).

a)

c)

b)

Figura 7 Progetto JETBIS: a) modello sperimentale, b) particolari degli isolatori DCFP, c) Confronto in termini

di massimo drift interpiano tra condizione lubrificata e non a vari livelli di PGA.

Il principale effetto ottenuto grazie all’introduzione del sistema di isolamento mediante DCFP è

l’effettiva riduzione degli spostamenti di interpiano e delle accelerazioni della sovrastruttura. Gli

spostamenti alla base del modello, sono risultati maggiori in caso di superfici lubrificate rispetto a

quelli ottenuti in condizioni non lubrificate (Figura 7a). Nel caso di distribuzioni di masse eccentriche

non si sono verificati effetti torsionali significativi. Il confronto dei dati sperimentali con i risultati di

analisi dinamiche non-lineari, nelle quali è stata considerata anche la variabilità del coefficiente

0 40 80 120

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]

[email protected]*

d [mm]

Non Lubrificata

Lubrificata


d’attrito in funzione di velocità e carico verticale, ha dimostrato la validità e l’affidabilità dei modelli

teorici adottati dalle norme [Di Cesare et al., 2014].

Progetto PRES-LAM

Nell’ambito del progetto PRES-LAM sono state effettuate una serie di prove sperimentali su tavola

vibrante presso l’Università della Basilicata su un modello tridimensionale di edificio in legno

lamellare di 3 piani, in scala 1:1.5, con struttura a telaio in entrambe le direzioni realizzata con

collegamenti trave-colonna post-tesi e con l’aggiunta di elementi dissipativi (Figura 8). L’innovativo

sistema costruttivo PRES-LAM [Palermo et al., 2004] applica la tecnologia PRESSS, utilizzata per

le costruzioni in c.a. prefabbricato, ad elementi strutturali in legno lamellare assemblati mediante

l’utilizzo di cavi in acciaio armonico post-tesi. La post-tensione fornisce al sistema strutturale la

capacità di ricentraggio mentre l'aggiunta di elementi dissipativi consente di dissipare energia durante

il moto sismico incrementando sia lo smorzamento che la resistenza del sistema strutturale. Nella

presente applicazione gli elementi dissipativi erano costituiti da angolari in acciaio [Di Cesare et al.,

2013], opportunamente conformati e tarati in funzione della post-tensione applicata. Essi

consentivano di ottenere sotto carico sismico il desiderato legame forza-spostamento con classica

forma a bandiera. Il modello sperimentale è stato testato considerando tre configurazioni differenti:

i) senza aggiunta degli elementi dissipativi, ii) con elementi dissipativi in corrispondenza del nodo

colonna-tavola e iii) con elementi dissipativi in corrispondenza del nodo trave-colonna e colonna-

tavola.

a)

c)

b)

Figura 8 Progetto PRES-LAM: a) modello sperimentale, b) particolari dei collegamenti trave-colonna e

colonna-tavola vibrante, c) Confronto in termini di massimo drift interpiano per una PGA pari al 25% e al 75%

di quella di progetto.

I risultati delle prove sperimentali hanno mostrato l’efficacia del sistema strutturale e l’applicabilità

del sistema PRES-LAM, concepito e testato in Nuova Zelanda considerando il legno microlamelare,

anche al legno lamellare tipo GLULAM (ampiamente diffuso in Europa). A seguito di oltre 80 test

sismici, anche violenti, non è stato riscontrato alcun danno agli elementi strutturali. L’aggiunta dei

dissipatori ha comportato una riduzione degli spostamenti di interpiano massimi in corrispondenza

del terremoto di progetto a conferma della correttezza del metodo di progetto considerato [Ponzo et

al. 2014a].

4000

2000

2000

2015

Trasduttori di spost. assoluti

Celle di carico

Barre dipost tensione

Trasduttori di spost. relativi

Masse aggiuntive

Trave principale

Solaio

Colonna Dispositivi dissipativi

4000

3000

Struttura di riferimento

Attuatore dinamico

Trave secondaria

Rotaie e guide

Muro di contrasto

4000

2000

2000

2015

Trasduttori di spost. assoluti

Celle di carico

Barre dipost tensione

Trasduttori di spost. relativi

Masse aggiuntive

Trave principale

Solaio

Colonna Dispositivi dissipativi

4000

3000

Struttura di riferimento

Attuatore dinamico

Trave secondaria

Rotaie e guide

Muro di contrasto

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1

2

3

Drift (%)

0 1 2 3 4

1

2

3

Sess. 1 senza dissipazione


Sess. 2 con dissipazione




0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1

2

3

Drift (%)

0 1 2 3 4

1

2

3







0 1 2 3 4

1

2

3

Con dissipazione alla base e ai nodi

Con dissipazione alla base

Senza dissipazione

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1

2

3

Drift (%)

0 1 2 3 4

1

2

3

Con dissipazione alla base e ai nodi

Con dissipazione alla base

Senza dissipazione

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1

2

3

Drift (%)


Riferimenti bibliografici

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Tecniche innovative di adeguamento sismico di edifici ... elevata pericolosità sismica e, in...

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