Gli isolatori a singola superficie di scorrimento per l’adeguamento sismico di strutture esistenti in c.a.: un caso studio

INTRODUZIONE
L’impiego di sistemi per il “controllo passivo delle vibrazioni” di una struttura soggetta a sisma ha rappresentato negli ultimi anni una delle tecniche più diffuse per fronteggiare le conseguenze dei terremoti (Castaldo et al. 2016, Cossu et al. 2011, Di Stefano et al. 2017, Martelli et al. 2011, Theodore et al. 2011,). Tra i sistemi a “controllo passivo delle vibrazioni” rientra la tecnica dell’isolamento alla base che consente la riduzione dell’azione sismica sugli edifici attraverso un comportamento predefinito, senza adattarsi interattivamente al terremoto, ma subendolo passivamente.

Le installazioni di isolatori per la protezione sismica di strutture ed infrastrutture civili sono numerose nel mondo, in particolare, nelle aree ad elevata pericolosità sismica. In Italia invece, tale tecnica è stata recepita solo di recente con l’entrata in vigore delle NTC/2008 e non ha ancora trovato ampie applicazioni. Pertanto, tutto l’iter di progetto, dalla concezione del sistema d’isolamento alla sua posa in opera, comporta ancora oggi novità importanti (Martelli et al. 2009, Merlino et al. 2015, Trombetta et al. 2013).

L’installazione di sistemi di isolamento, per le nuove costruzioni, risulta più agevole rispetto all’impiego degli stessi dispositivi in edifici esistenti (retrofit), in quanto è necessario eseguire il taglio delle fondazioni o delle strutture portanti del piano più basso. Ciò nonostante, l’adeguamento sismico di edifici esistenti con isolatori, può risultare molto vantaggioso rispetto alle “tradizionali” tecniche di intervento, soprattutto in presenza di manufatti con importanti problemi di asimmetrie in pianta o in elevazione (Ciavettone et al. 2013, Colapietro et al.2013, Landolfo et al. 2011).

Nel presente lavoro, viene mostrata una sintesi delle fasi operative che vanno dalla progettazione alla posa in opera di un intervento di adeguamento sismico per un edificio esistente in c.a., mediante l’impiego di isolatori a pendolo scorrevole (friction pendulum system).

IL CASO STUDIO
L’edificio presenta una struttura portante in c.a., è costituito da un piano interrato e da sei elevazioni fuori terra per un’altezza complessiva di circa 28.00 m e mostra una forma irregolare in pianta inscrivibile in rettangolo di dimensioni di circa 42.00 x 22.00 m. In Figura 1 e in Figura 2 si riporta una rappresentazione schematica della pianta del piano terra e di una vista prospettica fuori scala.

Figura 1 - Pianta piano terra (fuori scala).

Figura 2 - Prospetto laterale (fuori scala).

La conoscenza del manufatto è stata raggiunta attraverso analisi storiche e dell’evoluzione funzionale dell’edificio, effettuando rilievi geometrici e dei dettagli costruttivi, analizzando il quadro fessurativo e deformativo ed avendo eseguito indagini diagnostiche (non distruttive e distruttive) sulla struttura portante ed indagini geognostiche sul terreno di fondazione.
La tipologia ed organizzazione del sistema resistente è a telaio con travi disposte ortogonalmente all’orditura dei solai e collegamenti trasversali. Vi è la presenza di setti in c.a. che delimitano due nuclei scale ed ascensori posti in maniera pressoché simmetrica rispetto all’asse trasversale del corpo di fabbrica.
In generale, tutte le travi risultano emergenti con tre principali tipologie di sezione trasversale: 60 x 35 cm, 40 x 60 cm e 30 x 50 cm. I pilastri non presentano rastremazioni ed hanno quasi tutti una sezione trasversale di 60 x 40 cm. I solai sono realizzati in latero cemento con spessore di h = 16+4 cm ai vari impalcati ed h = 20+4 cm alla prima elevazione.
L’armatura è costituita da barre ad aderenza migliorata 14 e 16 per le travi e 16 e 18 per i pilastri. Nelle travi sono presenti alcune barre piegate a 45° in corrispondenza degli appoggi. Le staffe sono costituite da barre ad aderenza migliorata 6, poste ad un passo di circa 20 cm nelle travi e di circa 25 cm nei pilastri. Non sono presenti staffe nei nodi trave-colonna.

Dalle prove sui materiali è stato individuato un calcestruzzo del tipo C20/25 e un acciaio per le barre di armatura del tipo FeB44k.
Le indagini conoscitive sono state condotte con l’obiettivo di acquisire tutte le informazioni necessarie ad una corretta interpretazione del comportamento strutturale dell’edificio e quindi con l’obiettivo di ottimizzare l’analisi strutturale per la valutazione della capacità degli elementi resistenti. Dalla quantità e qualità delle informazioni acquisite è stato individuato un livello di conoscenza adeguato e un fattore di confidenza FC=1.20.

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ALL'INTERNO DELL'ARTICOLO

• PROGETTO DEL SISTEMA DI ISOLAMENTO PER L’ADEGUAMENTO SISMICO DEL CASO STUDIO
• ALCUNE FASI OPERATIVE DI POSA IN OPERA DEI DISPOSITIVI