TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI

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TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
TECNICA INNOVATIVA
                                                          CONTRO I TERREMOTI
                                                          Tra i sistemi di controllo passivo per la protezione sismica
                                                          delle strutture, l’isolamento alla base (Bis) permette di raggiungere
                                                          risultati soddisfacenti con apprezzabili ricadute sui costi complessivi

       di D. Cancellara                                   Sommario                                       Il confronto con il medesimo edifi-
       – Dottorando in Ingegneria                         La tecnica dell’isolamento sismico alla     cio concepito a base fissa, consente di
       delle Costruzioni
                                                          base (Base Isolation System - BIS) rap-     evidenziare i notevoli vantaggi che la
       L. Sgariglia*                                      presenta una delle tecniche innovative      tecnica dell’isolamento alla base per-
       Ingegnere                                          di controllo strutturale e in partico-      mette di raggiungere nei riguardi del-
                                                          lare rientra tra i sistemi di controllo     la risposta sismica della struttura con
       Lavoro presentato                                  passivo per la protezione simica delle      apprezzabili ricadute sui costi della
       dal Prof. Ing. Mario Pasquino
                                                          strutture. Nella presente nota, tale tec-   struttura stessa.
       Ordinario di Scienza
       delle Costruzioni                                  nica viene applicata ad un edifico in
                                                          c.a. fortemente irregolare in pianta,       Parole chiave
       * Dipartimento di Ingegneria                       adottando gli eurocodici (EC0; EC2;         Isolamento sismico, irregolarità in
       Strutturale                                        EC8) come normative di riferimento          pianta, eurocodici
       Facoltà di Ingegneria - Napoli
                                                          così da apprezzarne le analogie e le
                                                          differenze con la normativa sismica         Descrizione dell’edificio
                                                          nazionale (NTC 2008).                       L’edificio oggetto di studio è carat-
                                                                                                      terizzato da un piano terra adibito
                                                                                                               ad attività commerciali, da
                                                                                                               3 piani destinati ad attività
                                                                                                               residenziali e da un sottotet-
                                                                                                               to abitabile. L’accesso ai vari
                                                                                                               piani è consentito mediante
                                                                                                               la scala disposta in posizione
                                                                                                               pressoché centrale, realizza-
                                                                                                               ta con trave a ginocchio, e da
                                                                                                               un ascensore.
                                                                                                                  La forma dell ’edif icio
                                                                                                               è ad L con lati disuguali e
                                                                                                               con dimensione massima in
                                                                                                               pianta in direzione X pari a
                                                                                                               24,00m e in direzione Y pari
                                                                                                               a 19,00m. L’altezza dal pia-
                                                                                                               no stradale fino alla linea di
                                                                                                               colmo della copertura è di
                                                                                                               16,80m. Il primo livello ha
                                                                                                               una altezza di interpiano
                                                                                                               pari a 4,00m mentre i livel-
                                                                                                               li superiori al primo, han-
                                                                                                               no un’altezza di interpiano
                                                                                                               pari a 3,20m. La copertura
                                                                                                               presenta un’altezza massima
                                                                                                               di 3,20m in corrispondenza
                                                                                                               della linea di colmo ed una
                                                                                                               altezza minima in corrispon-
                                                                                                               denza della linea di gronda
Fig. 1: il 2° lotto della Variante di San Donà di Piave                                                        pari a 1,60m.

                                                                                             INGEGNERI Ordine di Napoli
                                                                                                                                    53
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Fig. 1 – Modello ottimizzato con l’ausilio di una   Modellazione dell’edificio                 alla non coincidenza tra il centro di
parete (135x30) in sostituzione del pilastro 13.    La modellazione della struttura è uno      massa C M è il centro di torsione CR .
                                                    degli aspetti più importanti e delicati    Per ovviare a tale inconveniente, non
                                                    per la valutazione della risposta sismi-   volendo stravolgere interamente ciò
                                                    ca della struttura stessa. A tal riguar-   che rappresenta l’organismo strut-
                                                    do, le norme raccomandano partico-         turale si è deciso di introdurre nella
                                                    lare attenzione nel descrivere in modo     struttura a base fissa (BF), una parete
                                                    adeguato la distribuzione delle masse      disposta in direzione Y sul lato sini-
                                                    e delle rigidezze considerando, laddo-     stro dell’edificio in sostituzione del
                                                    ve necessario, il contributo di elementi   pilastro 13, in modo da ottimizzarne
                                                    non strutturali. Il software utilizzato    il comportamento dinamico. Nella
                                                    per lo studio dell’edificio è il SAP2000   struttura a base isolata (BI) invece, il
                                                    v.10.0.7.                                  disaccoppiamento dei modi di vibra-
                                                       Lo studio delle forme modali, ha        zione, viene raggiunto calibrando op-
                                                    messo in luce uno spiccato accoppia-       portunamente le rigidezze orizzontali
                                                    mento tra i modi di vibrazione, legato     degli isolatori.

                                                         Tabella 1. Raggi di torsione in direzione Y e raggi giratori delle masse
                                                     Piano                      ls [m]            r k,y [m]        r k,y /ls [m]
                                                     1                          9,45              9,18             0,97
                                                     2                          9,41              8,93             0,94
                                                     3                          9,41              8,88             0,94
                                                     4                          9,12              8,91             0,97
                                                     5                          9,14              8,91             0,97

54            N. 1/2009 - INGEGNERIA STRUTTURALE
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
L’introduzione della parete nell’edi-
ficio BF, consente di ottenere dei modi
di vibrazione puri, ma non nell’ordine
corretto (il secondo modo è torsiona-
le) poiché l’edificio, oltre ad essere ir-
regolare in pianta, in quanto privo di
assi di simmetria, è classificato secon-
do l’EC8 a comportamento “torsiode-
formabile”. Tale definizione è dovuta
al mancato rispetto della condizione
per la quale i raggi di torsione ad ogni
piano e per ogni direzione di ingres-
so del sisma siano maggiori dei raggi
giratori delle masse: r x,y > l s.
   Si sottolinea che, anche le NTC 2008         [*]
utilizzano i raggi di torsione come di-
scriminante per classificare le strutture      traverso il fattore di struttura q.
torsiodeformabili. La limitazione del-             Il fattore q quindi, ha il compito di
la norma sismica italiana risulta però,        ridurre le azioni sismiche sulla strut-
meno gravosa: r x,y > 0,8 . l s. Secondo la    tura che dovrà però, essere in grado
normativa italiana la struttura sarebbe        di subire delle escursioni in campo
stata classificata come torsiorigida, con      plastico (progetto per capacità).
tutti i vantaggi che ciò determina, co-            In funzione della tipologia strut-
me il valore del fattore di struttura più      turale, della classe di duttilità, della
alto e quindi relative azioni sismiche         regolarità in elevazione e del tipo di
più basse.                                     rottura attesa, si determina il fattore
                                               di struttura q. Nel caso in esame, vo-
Struttura a base fissa                         lendo progettare in DCH e, essendo
L’edificio oggetto di studio, risulta es-      la struttura regolare in elevazione ma
sere ubicato in un sito caratterizzato         con comportamento torsiodeformabi-
da una accelerazione di riferimento al         le, il fattore di struttura è pari a: q=3,0.
suolo ag, pari a 0,25g, mentre dall’esa-       In figura si osserva lo spettro elastico
me stratigrafico è stato possibile sta-        e lo spettro di progetto in condizioni
bilire l’appartenenza del suolo alla           di SLU: [*]
categoria “tipo B” .                               L’EC8, a differenza della normativa
   In base alle caratteristiche del suo-       italiana utilizza come azione sismica
lo, è stato possibile definire il fattore      di riferimento ai fini della verifica
di amplificazione S, ed i valori caratte-      allo stato limite di danno (SLD), lo
ristici dello spettro di risposta elastico     spettro di risposta elastico. Le nor-
T B, TC , T D che per tipologia di suolo B     mative italiane (NTC 2008 e OPCM
e spettro “Type 1” sono pari a:                3431), considerano invece, ai fini di
                                               detta verifica, uno spettro ridotto ot-
   Tabella 2. Valori caratteristici            tenuto da quello elastico scalato per
  dello spettro di risposta elastico           un fattore 2,5. In questo modo si ot-
      per categoria di suolo B.                tiene uno spettro rappresentativo di
                                               eventi sismici, che hanno un periodo
 Categoria   S           TB      TC    TD      di ritorno T R di 72 anni, ovvero, una
 suolo
                                               probabilità di superamento PF in 50
             [adimen.]   [sec]   [sec] [sec]   anni del 50%.
 B           1,20        0,15    0,5   2,0         L’EC8 però, nella verifica a SLD che
                                               si esegue confrontando gli scorrimenti
   Per il calcolo delle sollecitazioni,        angolari di piano con valori limite for-
e quindi per la verifica degli elemen-         niti dalla stessa norma, non prescrive
ti strutturali, si utilizza lo spettro di      di utilizzare semplicemente i “drift“
progetto per SLU. L’adozione di tale           di piano che si ottengono dall’anali-
spettro, conduce a considerare le ca-          si, bensì prescrive di moltiplicare tali
pacità dissipative della struttura, at-        “drift” per un fattore 0,4. Poiché le

                                                                                     INGEGNERI Ordine di Napoli
                                                                                                                  55
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Fig. 2 – Verifica in condizioni di SLD in direzione X e Y, struttura BF.

                                                       analisi sono lineari, questo equivale        cedere viene definito dalle norme come
                                                       a scalare lo spettro di un coefficiente      il metodo “normale” per investigare la
                                                       1/0,4=2,0. Quindi anche l’EC8 im-            risposta sismica delle strutture.
                                                       plicitamente tiene conto di un evento           In aggiunta all’eccentricità effetti-
                                                       sismico con periodo di ritorno più           va, dovrà essere considerata un’eccen-
                                                       basso di 475 anni (SLU), utilizzando         tricità accidentale, spostando il centro
                                                       però un coefficiente di riduzione 2,0        di massa di ogni piano i, in ogni dire-
                                                       invece che il coefficiente 2,5 dettato       zione considerata, di una distanza pa-
                                                       dalle norme italiane. La verifica a SLD      ri a +/- 5% della dimensione massima
                                                       secondo l’EC8, risulta essere legger-        del piano in direzione perpendicolare
                                                       mente più penalizzante.                      all’azione sismica.
                                                          L’analisi della struttura viene esegui-      La combinazione dei modi, al fine del
                                                       ta con il metodo della analisi modale        calcolo di sollecitazioni e spostamenti
                                                       con spettro di risposta, su modello tri-     è stata effettuata con la tecnica CQC
                                                       dimensionale. Questo metodo di pro-          (Combinazione Quadratica Completa),
Fig. 3 – Inviluppo del dia-
gramma del momento e distinta
di armatura, travata 1006-1007-
1008-1009-1010

56            N. 1/2009 - INGEGNERIA STRUTTURALE
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Fig. 4 – Inviluppo del
                                                                                                   taglio sollecitante e
                                                                                                   distinta di armatura
                                                                                                   della travata 1006-1007-
                                                                                                   1008-1009-1010

in quanto non è rispettata la regola se-       Si vuole qui ricordare che la regola
condo la quale tutti i modi di vibrazione   di combinazione del 30%, è una regola
devono differire almeno del 10%.            empirica, che tende a minimizzare l’er-
   Per quanto concerne la combina-          rore rispetto alla combinazione SRSS,
zione delle componenti dell’azione si-      che ha invece un fondamento teorico.
smica (EC8 4.3.3.4 Combination of the       I due metodi, forniscono dei risultati
effects of the components of the seismic    molto simili qualora si analizza la sin-
action), l’EC8 consente di procedere        gola sollecitazione e in particolare, per
in due modi:                                le travi (soggette prevalentemente ad
                                            un regime flessionale) i risultati sono
  1. Combinare i risultati (sollecita-      molto prossimi. Nei pilastri, soggetti
     zioni, spostamenti, drift di pia-      a presso flessione deviata, l’SRSS for-
     no, ecc…) dell’azione sismica,         nisce l’inviluppo della regola al 30%
     applicata separatamente lungo          e per tale motivo l’SRSS risulta essere
     due direzioni orizzontali orto-        troppo conservativa.
     gonali, con la tecnica SRSS (Ra-          Di seguito si riportano i risultati
     dice Quadrata della Somma dei          delle verifiche a Stato Limite di Danno
     Quadrati).                             (SLD) e la distinta di armatura della
  2. Combinare i valori massimi della       travata 1006-1007-1008-1009-10010.
     risposta sismica ottenuti in cia-         Come si può osservare, la verifica a
     scuna delle due azioni orizzon-        SLD è rispettata a tutti i piani, risul-
     tali ortogonali applicate separa-      tando lo scorrimento angolare infe-
     tamente, sommando ai massimi           riore al valore massimo di normativa
     ottenuti per l’azione sismica ap-      (5‰ per edifici aventi elementi non
     plicata in una direzione, il 30%       strutturali di materiale fragile colle-
     dei massimi ottenuti per l’azione      gati alla struttura).
     sismica applicata nell’altra dire-
     zione:                                 Struttura a base isolata
                 EDdx "+" 0,30EEdy          L’aumento di deformabilità conseguen-
                 0,30EDdx "+" EEdy
                                            te all’introduzione degli isolatori porta
    dove il simbolo “+” sta ad indi-        il periodo proprio del sistema struttu-
    care che deve essere “combinato         rale (isolamento-sovrastruttura) in una
    con”.                                   zona dello spettro a bassa accelerazione
                                            (periodi dell’ordine di 2-3 sec). Di con-
   Nel nostro caso si è deciso di pro-      seguenza, le accelerazioni prodotte dal
cedere utilizzando la seconda possi-        sisma sulla struttura isolata risultano
bilità, che sembrerebbe essere quella       drasticamente ridotte rispetto a quelle
più accreditata in ambito scientifico.      che si avrebbero sulla struttura a base
Utilizzando la regola del 30%, si ot-       fissa, al punto che la struttura può es-
tengono 32 combinazioni di carico,          sere progettata per resistere a terremoti
in quanto vi sono 8 coppie di azio-         violenti senza che subisca danni agli
ni orizzontali, da moltiplicare per le      elementi strutturali.
quattro possibili posizioni del centro          Come è noto, la normativa non ri-
di masse.                                   chiede che le strutture “tradizionali”

                                                                               INGEGNERI Ordine di Napoli
                                                                                                               57
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Tabella 3. Caratteristiche geometriche e meccaniche del sistema di isolamento impiegato.

resistano ad un evento sismico vio-         co, riducendole con un fattore 1,5. In     calcolano assumendo un fattore di
lento senza danneggiarsi, ma si affi-       virtù della linearità delle analisi que-   struttura q unitario.
da alla loro “duttilità” e al criterio di   sto equivale a considerare un fattore
“gerarchia delle resistenze” affinché       di struttura q=1,5. Il fattore q è molto      La fase di progettazione del sistema
abbiano un danneggiamento diffuso           contenuto poiché la richiesta di dut-      di isolamento alla base, prevede in-
e controllato.                              tilità per la sovrastruttura è minima,     nanzitutto la scelta della tipologia di
   Ciò non vale, almeno in parte, per       dovendo esibire un comportamento           isolatori ed in secondo luogo la defini-
le strutture dotate di isolamento si-       molto prossimo a quello elastico.          zione delle caratteristiche di rigidezza
smico alla base, per le quali si ritiene        Sistema di isolamento: il sistema di   e capacità dissipativa del sistema di
che in presenza di un evento sismico        isolamento deve essere progettato per      isolamento. Nel nostro caso si è scel-
anche di elevata intensità, la struttura    rimanere in campo elastico e quindi il     to di utilizzare isolatori elastomerici
esibisca, con buona approssimazione,        fattore di struttura q si assume pari      ad alto smorzamento (HDRB – High
un comportamento elastico. Si pro-          all’unità. Inoltre la normativa impo-      Damping Rubber Bearings) prodotti
cede ad analizzare le varie parti che       ne di incrementare gli spostamenti         dalla ALGASISM. Dopo aver effettua-
compongono il sistema strutturale:          di progetto del 20% utilizzando un         to una serie di confronti (in termini
Sovrastruttura; Sistema di isolamen-        fattore g = 1,2.                           di tagliante globale e spostamento
to; Sottostruttura.                             Sottostruttura: deve essere veri-      massimo richiesto dagli isolatori) si
   Sovrastruttura: la normativa im-         ficata considerando le forze ed i mo-      è deciso di fissare il “periodo target” a
pone di verificare gli elementi che         menti trasmessi dal sistema di iso-        2,5sec e lo smorzamento a ζ=10%.
compongono la sovrastruttura, con-          lamento oltre alle forze d’inerzia ad         La soluzione adottata per il siste-
siderando le sollecitazioni provenienti     essa direttamente applicate. Le forze      ma di isolamento, è quella di sistema
dall’applicazione dello spettro elasti-     di inerzia direttamente applicate si       “misto” che prevede l’utilizzo di iso-

58          N. 1/2009 - INGEGNERIA STRUTTURALE
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Fig. 5 – Inviluppo del dia-
                                                                                                          gramma del Momento e
                                                                                                          distinta di armatura per la
                                                                                                          travata 1006-1010 (edifico
                                                                                                          a base isolata).

                                                                                                          Fig. 6 – Inviluppo del Ta-
                                                                                                          glio sollecitante e distinta
                                                                                                          di armatura per la travata
                                                                                                          1006-1010 (edifico a base
                                                                                                          isolata).

latori elastomerici in combinazione          elementi in campo elastico. Quanto          ficazione o schema semplificato che
con isolatori a scorrimento. In par-         precisato è stato recepito dalla nor-       invece, risulta essere necessario quan-
ticolare come isolatori elastomerici         ma, infatti essa assume un fattore di       do si vuole rispettare la metodologia
è stato adottato il dispositivo HDS.E        struttura per la sovrastruttura quasi       del “Capacity Design”.
600, mentre come isolatore a scorri-         unitario (q=1,5) ed inoltre dichiara           In Figura 5 e Figura 6 si riporta la
mento è stato adottato il dispositivo        esplicitamente che gli elementi strut-      distinta di armatura della medesima
ALBAPOT PNm.                                 turali, dovranno essere progettati in       travata 1006-1007-1008-1009-1010 già
   Dimensionato e verificato il sistema      DCL (classe di duttilità bassa secon-       analizzata per la struttura a base fissa
di isolamento, si è passati alla verifica    do l’EC8) seguendo le indicazioni ed        e in Figura 7 la verifica allo SLD.
della sovrastruttura in condizioni di        i dettagli costruttivi dell’EC2. E’ uti-
SLD e SLU. La verifica a SLD, nell’im-       le osservare che la classe DCL corri-       Confronti
postazione generale, non presenta            sponde, secondo le NTC 2008, ad una         La strategia dell’isolamento sismico,
alcuna differenza tra la struttura a         progettazione in zona non sismica e         grazie allo “shift” del periodo proprio
base fissa e la struttura a base isolata,    quindi devono essere ignorate tutte le      di vibrazione del sistema strutturale,
mentre per la verifica in condizioni         prescrizioni e i dettagli costruttivi che   consente una forte riduzione del taglio
ultime, vi sono delle differenze non         mirano al rispetto della gerarchia del-     totale agente alla base della struttura
trascurabili. Infatti, poiché la sovra-      le resistenze. Tale modo di procedere,      in elevazione e, conseguentemente
struttura ha un comportamento facil-         consente al progettista di utilizzare le    una riduzione dei taglianti di piano
mente assimilabile ad un corpo rigido        sollecitazioni provenienti dalla analisi    ai vari livelli. Ciò, determina dei bene-
su base isolata, le sollecitazioni che in-   globale della struttura (decisamente        fici sul comportamento globale della
teressano gli elementi strutturali sono      modeste grazie all’azione di “filtro”       struttura, sia in condizioni di SLD sia
molto basse, tali da far rimanere gli        degli isolatori), senza nessuna ampli-      in condizioni di SLU.

                                                                                INGEGNERI Ordine di Napoli
                                                                                                                          59
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Fig. 7 – Verifica in condizioni di SLD in
direzione X e Y, struttura BI.

                           Tabella 4. Taglio di piano nella struttura a BF e a BI e riduzione percentuale.
        Piano                           Base Fissa                               Base Isolata                     Riduzione         Riduzione
          n°                  TX [kN]                TY [kN]           TX [kN]                  TY [kN]           Dir.X [%]          Dir.Y [%]
     Isolamento                  –                     –                1411                    1430                  –                 –
          1                    3207                  3824              1058                      947                67%                75%
          2                    2686                  2819               873                      834                67%                70%
          3                    2181                  2449               647                      609                70%                75%
          4                    1487                  1654               401                      373                73%                77%
      Copertura                1020                  1059               268                      221                74%                79%

                                                         Come si è già avuto modo di osser-               il corretto ordine dei modi di vibra-
                                                      vare, in condizioni di SLD, lo scorri-              zione, garantendo i primi due modi
                                                      mento angolare per la struttura a base              traslazionali ed il terzo torsionale.
                                                      isolata è addirittura minore dell’1‰,               Tale tipo di comportamento dinami-
                                                      differentemente dal caso della strut-               co, consente un più uniforme impe-
                                                      tura a BF che presenta valori prossimi              gno dei pilastri, evitando quindi che
                                                      al 4‰. Ambedue le verifiche allo SLD                i pilastri periferici vengano caricati
                                                      sono soddisfatte (i valori sono infe-               inutilmente per effetti di rotazione de-
                                                      riori al limite massimo pari al 5‰                  gli impalcati. Per evidenziare quanto
                                                      fissato dall’EC8), ma la struttura a                detto, vengono proposti in forma di
                                                      base isolata, esibirà sicuramente un                grafici e di tabelle, la distribuzione
                                                      comportamento deformativo migliore                  del taglio tra i vari elementi resisten-
                                                      rispetto a quella a base fissa.                     ti (telai), in corrispondenza del primo
                                                         Dal confronto delle due struttu-                 livello dell’edificio.
                                                      re, si nota che in condizioni di SLU,                   È interessante notare come nella
                                                      la riduzione del taglio ai vari livelli,            struttura a BF, per effetto dell’azio-
                                                      oscilla da un minimo del 69% ai piani               ne sismica in direzione Y, il telaio Y1
                                                      bassi in direzione X ad un massimo                  (telaio contenete la parete) e i telai Y3
                                                      del 79% in copertura in direzione Y e               e Y4 (telai contenenti le travi a ginoc-
                                                      possiamo affermare che mediamente                   chio del corpo scala), risultano essere
                                                      la riduzione di sollecitazioni è circa              maggiormente sollecitati. Il telaio Y2
                                                      del 70% (Tabella 4). Tale riduzione,                risulta essere poco caricato ai vari li-
                                                      come si vedrà in seguito, consente un               velli, in quanto presenta gli elementi
                                                      forte risparmio del quantitativo di                 resistenti secondo il lato debole ri-
                                                      armatura da dover utilizzare per la                 spetto alla direzione di ingresso del
                                                      sovrastruttura.                                     sisma. I restanti telai, Y5 e Y6 assor-
                                                         L’isolamento alla base, ha consen-               bono una aliquota minore del taglio
                                                      tito il completo disaccoppiamento e                 globale, in quanto in essi vi è un nu-

60              N. 1/2009 - INGEGNERIA STRUTTURALE
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
mero inferiore di elementi resistenti
come conseguenza della forma ad L
dell’edificio.
   Il diverso impegno dei telai, tende
a uniformarsi nel caso di struttura a
BI, per la quale, l’azione sismica si ri-
partisce in modo più omogeneo tra i
vari elementi strutturali verticali. Tale
circostanza è facilmente verificabile,
analizzando la pendenza dei dia-
grammi nelle figure seguenti. Men-
tre nella struttura a BF i diagrammi
del tagliante di piano, presentano una
pendenza significativa, in quelli rela-
tivi alla struttura a BI, l’andamento
del diagramma del tagliante di piano
presenta pendenze decisamente mi-
nori.
   Per quanto riguarda l’azione sismi-
ca in direzione X invece, si ha che i
telai X1, X2 e X3 assorbono un’aliquo-
ta maggiore del tagliante di piano ed
ai telai X4 e X5 è affidata la restante      Fig. 8 – Distribuzione dei tagli di piano sui vari telai che compongono l’edificio: Piano 1.
aliquota. Anche in questo caso, ciò si
verifica a seguito del maggior nume-
ro di elementi resistenti nei primi tre
telai, circostanza sempre legata alla
forma ad L dell’edificio. Tale com-
portamento della struttura, si ripete
a tutti i livelli e indistintamente nella
struttura a BF e in quella a BI
   Di seguito si riportano i quantita-
                                                                                                                             Fig. 9 – Quantitativo
tivi di armatura impiegati per le travi                                                                                      d’acciaio impiegato
ai vari piani, e il risparmi che si otten-                                                                                   nella progettazione
gono con l’isolamento:                                                                                                       delle travate per la
   Discorso analogo può essere rivolto                                                                                       struttura BI e BF.
ai pilastri, osservando che gli effetti
dell’isolamento, in termini di rispar-
mio di armatura, saranno maggiori ai
piani bassi e tenderanno a diminuire
al crescere del numero dei piani.
   Ricordiamo che per la struttura a
BI sono state considerate due soluzio-
ni per armare i pilastri, una rigoro-
samente rispettosa delle prescrizioni
                                                                                                                              Fig. 10 – Risparmio
di normativa (soluzione 1), ed un’altra                                                                                       d’armatura ai vari
pur sempre rispettosa della normati-                                                                                          piani nelle travi utiliz-
va, ma guidata anche dall’esperienza                                                                                          zando il sistema a
che ha portato a disporre l’armatura                                                                                          base isolata
longitudinale in modo più uniforme
lungo il perimetro della sezione (so-
luzione 2).
   In Figura 13 si riporta il quantitati-
vo di acciaio impiegato ai vari livelli
nei diversi casi analizzati, mentre in
Figura 14 si evidenzia il risparmio
d’armatura.

                                                                                        INGEGNERI Ordine di Napoli
                                                                                                                                            61
TECNICA INNOVATIVA CONTRO I TERREMOTI
Utilizzando la soluzione 1 si ottiene          e delle centine degli archi di riva; con
                                     un risparmio a tutti i livelli di circa           particolare attenzione all’evoluzione
                                     il 70%. Volendo invece utilizzare la              del già menzionato quadro fessurati-
                                     soluzione 2, si ha un risparmio più               vo della pila 4, che era stata all’uopo
                                     contenuto, ma comunque del 60%.                   strumentata ed oggetto di rilevazione
                                     Sia utilizzando la soluzione 1 (rispet-           continua “in diretta”.
                                     tosa della norma) sia utilizzando la                 Ottenuti confortanti risultati in
                                     soluzione 2 (rispettosa dalla norma e             merito all’efficacia degli interventi di
                                     dettata anche dall’esperienza), l’iso-            consolidamento predisposti, si è pro-
                                     lamento sismico consente una forte                ceduto alla sigillatura delle lesioni.
                                     riduzione del quantitativo d’acciaio                 Ultimata la fase di varo, si proce-
                                     da dover impiegare.                               deva in ultimo alla definizione di im-
                                        Successivamente alla definitiva                portanti aspetti di finitura dell’opera:
                                     operazione di solidarizzazione della              parapetti, sistemazione dell’impian-
                                     campata centrale si procedeva all’ul-             to di smaltimento acque in modo da
                                     timazione della soletta e, in fasi suc-           minimizzarne l’interferenza con i
                                     cessive e con gli opportuni controlli             prospetti dell’opera e, soprattutto, la
                                     del caso, alla rimozione dei sostegni             definizione del piano colore.

           Fig. 11 – Distinta di armatura della pilastrata 1012-5015,   Fig. 12 – Distinta d’armatura della pilastrata 1012-5015, edifi-
           edificio a base fissa (Vista YZ)                             cio a base isolata (Vista YZ) – (soluzione 2)

62   N. 1/2009 - INGEGNERIA STRUTTURALE
La scelta dell’acciaio Fe510 per
la carpenteria metallica, infatti, ha
comportato da un lato la necessità di
proteggere la struttura mediante un
ciclo di verniciature multistrato preso
a prestito dalla cantieristica navale:
dall’altro la conseguenza di dover
scegliere, attraverso il colore del ri-
vestimento, il “vestito” definitivo del
ponte.
   Una scelta coraggiosa e inconsue-
ta, che dopo iniziali perplessità ha in-
contrato anche un grande favore del
pubblico, ha portato alla valorizza-
                                               Fig. 13 – Quantitativo di acciaio impiegato nella pilastrata ai vari livelli
zione dell’aspetto slanciato dell’opera
attraverso una alternanza di bianchi
puri e neri puri: bianchi i fusti delle
pile, i profili delle velette, il parapetto,
l’interno delle asole delle pile; neri i
prospetti e l’intradosso, con una fe-
lice scelta di satinatura che, durante
il giorno, genera affascinanti effetti
cangianti (fig. 23, 25).
   I lavori hanno proceduto celermen-
te sino fine del 2007, culminando nella
cerimonia di apertura al traffico av-
venuta il 21 gennaio 2008.
   La straordinarietà dell’opera e
l’attenzione allo spirito del luogo ove
essa sorge, là dove si attestò il fronte       Fig. 14 – Risparmi d’armatura nella pilastrata conseguente all’utilizzo dell’isolamento
della Grande guerra nel 1917 e venne
combattuta la battaglia del Piave che
preparò la vittoria del 1918, hanno            struttura, di fronteggiare eventi si-
indotto la direzione lavori a proporre         smici anche d’intensità elevata, senza
l’intitolazione dell’opera ai Granatie-        che si verifichino danneggiamenti alle
ri di Sardegna, protagonisti di eroici         parti strutturali e con minimi o ad-
fatti d’arme in quei frangenti.                dirittura assenza di danneggiamenti
   Di seguito si riporta il costo totale       alle parti non strutturali.
dell’armatura per la sola sovrastrut-             Il costo dell’isolamento viene in
tura ed il risparmio che si ottiene uti-       buona parte compensato dalla ridu-
lizzando l’isolamento alla base. Come          zione di armatura necessaria per la so-
si può osservare, l’impiego dell’isola-        vrastruttura e quindi, con riferimento
mento alla base, consente di dimezza-          al costo di costruzione, può asserirsi
re il costo dell’armatura.                     che la progettazione con isolamento
                                               sismico alla base risulta economica-
Conclusioni                                    mente non gravosa.
La strategia dell’isolamento sismico              Inoltre, un’analisi economica com-
alla base per strutture intelaiate in          pleta dovrà tener conto non soltanto
c.a., è la tecnica di mitigazione del ri-      del costo di costruzione, ma anche del
schio sismico che qualsiasi progettista        costo relativo alla manutenzione e alla
dovrebbe prendere in considerazione            riparazione nel corso della vita utile
nella sua pratica professionale. Con-          dell’opera, a seguito di eventi sismici
sente di regolarizzare il comporta-            con periodo di ritorno paragonabile
mento dinamico per la maggior parte            alla stessa vita utile della struttura. In
degli edifici che per le loro caratteri-       tale ottica l’adozione dell’isolamento
stiche intrinseche dovrebbero essere           sismico alla base appare un investi-
considerati irregolari. Consente alla          mento senz’altro vantaggioso.

                                                                                           INGEGNERI Ordine di Napoli
                                                                                                                                         63
– Isolamento sismico: valutazioni eco-
                                                                                                   nomiche – Atti del XII Congresso Na-
                                                                                                   zionale ANIDIS “L’Ingegneria Sismica
                                                                                                   in Italia”, Pisa, Italy, 2007.
                                                                                                   [14] Albanesi S., Carboni F., Albanesi T.
                                                                                                   - Ruolo delle murature leggere portate
                                                                                                   nel comportamento sismico di strutture
                                                                                                   intelaiate in cemento armato - ANIDIS,
                                                                                                   XI Congresso Nazionale “L’ingegneria
                                                                                                   sismica in Italia”, Genova 2004.
                                                                                                   [15] Biondi S., Colangelo F. e Nuti
Fig. 15 – Costo totale dell’armatura per i diversi casi analizzati.
                                                                                                   C. - La risposta sismica dei telai con
                                                                                                   tamponature murarie, CNR-Gruppo
                                                                                                   Nazionale per la Difesa dai Terremoti
                                                                                                   - Roma, 2000.
                                                                                                   [16] Ghersi A. – La regolarità strut-
                                                                                                   turale nella progettazione di edifici
                                                                                                   in zona sismica – Atti del convegno
                                                                                                   tecnico-scientifico “Problemi attuali
                                                                                                   di Ingegneria Strutturale”, dal volume
                                                                                                   omonimo, CUEN, Napoli, 2000.
                                                                                                   [17] D. Cancellara, M. Pasquino – Val-
                                                                                                   utazioni sull’incrudimento di isolatori
                                                                                                   HDRB per edifici isolati alla base –
Fig. 16 – Risparmio monetario sull’armatura
                                                                                                   XXXVI Convegno Nazionale AIAS
                                                                                                   (Associazione Italiana per l’Analisi
Bibliografia                                           ca degli edifici – IUSS Press, Pavia,       delle Sollecitazioni), 2007
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64            N. 1/2009 - INGEGNERIA STRUTTURALE
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