Dispositivi antisismici: isolatori e dissipatori
Dispositivi antisismici: isolatori e dissipatori
Isolatori elastomerici
Gli isolatori elastomerici sono dispositivi di appoggio in gomma-acciaio posti alla base della struttura a progetto (ponti o strutture civili), progettati per avere opportuni valori calibrati di rigidezza orizzontale e smorzamento equivalente, al fine di realizzare l’opportuno sistema di isolamento per la struttura stessa.
La gomma utilizzata è realizzata con mescole dotate di proprietà dissipative (durante i cicli di deformazione a taglio) che forniscono all’intero dispositivo la capacità di smorzamento dell’energia sismica.
Di seguito una tabella che riporta la durezza e il modulo di taglio in funzione delle caratteristiche delle mescole di alcune gomme disponibili sul mercato:
Tipologie di isolatori
Isolatori in gomma-acciaio
La rigidezza dei dispositivi è data dalle dimensioni e dalla quantità degli strati in gomma, mentre lo smorzamento equivalente (15%) è conferito unicamente dalle caratteristiche della gomma stessa.
Isolatori in gomma-acciaio con nucleo in piombo
Tali isolatori prevedono un nucleo centrale in piombo puro inserito all’interno del dispositivo che ha la funzione di aumentarne sensibilmente la capacità dissipativa (fino ad uno smorzamento equivalente del 25-30%) e fornire una notevole rigidezza iniziale.
Le proprietà del dispositivo sono determinate sia dalle caratteristiche fisiche e dimensionali degli strati in gomma, sia dalle dimensioni del nucleo centrale in piombo.
Isolatori con comportamenti diversi nelle due direzioni orizzontali
Entrambe le tipologie di isolatori elastomerici possono essere dotati di una barra di guida ancorata alla piastra superiore, accoppiata ad una piastra di scorrimento (“slitta”): in questo modo il dispositivo funge da semplice appoggio scorrevole nella direzione parallela alla guida (il basso coefficiente di attrito è garantito dallo scorrimento tra una superficie in PTFE lubrificato e l’acciaio inox saldato all’intradosso della slitta) mentre nella direzione ortogonale viene sfruttata la deformabilità a taglio dell’isolatore in gomma-acciaio e dunque le sue proprietà dissipative.
Dispositivi per la dissipazione dell'energia sismica
Dispositivi sismici isteretici
I dissipatori sismici isteretici sfruttano la capacità dissipativa durante la deformazione ciclica di elementi in acciaio opportunamente sagomati.
Questi elementi dissipativi possono essere accoppiati ad un appoggio mobile o essere disposti in un sistema di ritenuta, per fornire smorzamento lungo una o più direzioni di movimento.
Il tipico comportamento forza-spostamento del primo ramo di carico può essere modellato come bilineare (elasto-plastico), mentre l’intero comportamento ciclico può fornire una capacità di smorzamento superiore al 40%.
Dispositivi per le connessioni sismiche
Sul mercato sono presenti alcune tipologie di dispositivi di connessione sismica per ponti e/o strutture civili:
- Ritegni sismici e chiavi di taglio – che garantiscono una tenuta permanente dei carichi orizzontali;
- Shock transmitters (ritegni lock-up) – che garantiscono una tenuta delle sole forze dinamiche (carichi sismici), mentre sono resi possibili gli spostamenti lenti di servizio (spostamenti irreversibili e deformazioni tecniche).