Come includere in un progetto di miglioramento sismico I-Pro 1? Linee guida alla progettazione

I-Pro 1 è il sistema smart di controllo della risposta sismica pensato per facilitare le opere di ristrutturazione sismica di edifici esistenti.
I-Pro 1 installato sul tetto dell’edificio riduce al minimo l’invasività dell’intervento, la durata del cantiere e ogni disagio per i residenti, che potranno continuare a vivere nelle proprie case durante tutto il periodo dei lavori.
In questo articolo ti spieghiamo passo per passo cos’è necessario fare per introdurre I-Pro 1 in un progetto di miglioramento sismico, partendo dallo studio di fattibilità fino al progetto esecutivo; al termine dell’articolo troverai, inoltre un esempio concreto di applicazione di ISAAC Protection 1 in un edificio in cemento armato.


Cosa si deve fare per introdurre in un progetto di miglioramento sismico il sistema I-Pro 1

Per progettare, e mettere in opera, un intervento di miglioramento sismico di un edificio esistente utilizzando il sistema di controllo attivo della risposta sismica I-Pro 1 è necessario seguire il seguente iter progettuale:

  1.  Creazione di un modello FEM;
  2.  Predimensionamento del sistema I-Pro 1;
  3.  Prove in situ e prove di laboratorio;
  4.  Identificazione dinamica in situ;
  5.  Calibrazione del modello FEM;
  6.  Analisi della struttura non controllata;
  7.  Configurazione del sistema I-Pro 1;
  8.  Analisi della struttura equipaggiata con I-Pro 1;
  9.  Definizione del miglioramento sismico;
  10.  Collaudo del sistema I-Pro 1.

 

1) Creazione di un modello FEM

Dopo aver recepito la documentazione tecnica necessaria da parte dello studio di progettazione che intende utilizzare I-Pro 1 nel suo progetto di miglioramento sismico, il primo passo da fare è modellare la struttura ad elementi finiti in maniera semplificata in modo da studiarne il comportamento dinamico. Questo primo step prende il nome di "Studio di fattibilità" ed è fondamentale in quanto permette di configurazione preliminare del sistema I-Pro 1 da installare sul tetto dell’edificio oggetto dell’intervento.

 

2) Predimensionamento del sistema I-Pro 1

Il modello modale preliminare viene utilizzato per calcolare la risposta dell’edificio sottoposto all’azione sismica e contemporaneamente alle forze di controllo esercitate dalle macchine installate in copertura. La procedura iterativa adottata permette di definire, in fase preliminare, il posizionamento e i parametri di controllo delle macchine e il miglioramento sismico atteso.

Il numero di macchine necessarie e il loro posizionamento permette di definire l’entità dell’intervento anche in termini di tempo richiesto per l’installazione e costi di installazione e di manutenzione.

 

3) Prove in situ e prove di laboratorio

Lo studio di progettazione esegue una campagna di indagine in situ per determinare:

  • dimensioni complete del fabbricato;
  • caratteristiche geometriche degli elementi strutturali;
  • dettagli strutturali, intesi come quantità delle armature, disposizione dei ferri, passo delle staffe, efficacia del confinamento, lunghezze di ancoraggio, dettagli dei nodi strutturali, caratteristiche degli elementi non strutturali;
  • proprietà meccaniche dei materiali e stato di degrado.

Questa fase è fondamentale perché permette di raggiungere un livello di conoscenza della struttura che, per poter svolgere analisi dinamiche non lineari, deve essere almeno di tipo LC2 (livello di conoscenza adeguata) come prescritto dalle NTC 2018.

 

4) Identificazione dinamica in situ

Contemporaneamente alle prove in situ effettuate dallo studio di progettazione, è necessario effettuare una identificazione dinamica sperimentale sull’edificio per studiare il reale comportamento della struttura assoggettata a forzanti di lieve entità generate tramite vibrodina installata temporaneamente sul piano di copertura. Questa procedura permette di ottenere una conoscenza solida della struttura e permette, inoltre, la calibrazione del modello numerico precedentemente creato.

 

5) Calibrazione del modello FEM

Il modello ad elementi finiti dell’edificio realizzato in fase preliminare viene aggiornato sulla base dei risultati ottenuti a seguito delle prove eseguite in situ e viene calibrato affinché il comportamento dinamico lineare rispecchi quello ottenuto dall’identificazione dinamica effettuata in campo. 

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6) Analisi della struttura non controllata

In questa fase, viene simulata la risposta della struttura effettuando un’analisi dinamica non lineare con integrazione al passo. Queste analisi permettono di valutare il comportamento della struttura pre-intervento identificando la classe di rischio sismico del fabbricato.

 

7) Progettazione del sistema I-Pro 1

La presente fase costituisce il punto cruciale delle linee guida e si incentra sulla progettazione del sistema I-Pro 1 predimensionato in precedenza. Al fine di simulare il comportamento delle macchine e testare le prestazioni ottenibili in tempo reale si utilizza un co-simulatore.

 

8) Analisi della struttura con sistema I-Pro 1

A partire dal modello FEM e dalla storia temporale delle forze di controllo ricavata al punto precedente, si eseguono le analisi dinamiche non lineari con l’obiettivo di caratterizzare la classe di rischio sismico post-intervento.

 

9) Definizione del miglioramento sismico

In questa fase si esegue il confronto della classe di rischio sismico tra la struttura esistente e la struttura equipaggiata del sistema di protezione sismica I-Pro 1; si evidenziano così anche i miglioramenti in termini di spostamenti ai vari piani dimostrando l’efficacia del sistema soprattutto per quanto riguarda gli aspetti inerenti agli stati limite di esercizio.

A questo punto si considera conclusa la progettazione esecutiva dell’intervento con la redazione degli elaborati progettuali quali relazioni tecniche, tavole grafiche e cronoprogramma delle lavorazioni.

 

10) Collaudo del sistema I-Pro 1

Una volta che le macchine di I-Pro 1 sono pronte, prima che esse lascino la fabbrica, viene eseguito un doppio collaudo:

  • il primo collaudo riguarda la singola unità che viene testata in un test su tavola vibrante Hardware in the loop per verificare che si comporti come da modello numerico;
  • il secondo collaudo viene svolto sull’intero sistema per garantire che tutto funzioni correttamente.

A collaudo terminato il sistema è pronto per essere installato sull’edificio. 


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