Accelerazione spettrale: isolamento alla base
L'isolamento sismico consiste nell inserire, generalmente tra la sovrastruttura e le fondazioni, dispositivi (gli isolatori) ad alta flessibilità orizzontale, in grado di disaccoppiare il moto tra struttura e terreno e ridurre l energia cinetica in ingresso durante l evento sismico. Il sistema di isolamento è progettato in modo tale da contenere la risposta strutturale degli edifici isolati in campo elastico; l energia trasmessa dal terremoto è dissipata invece dal sistema di isolamento attraverso cicli di elevate deformazioni per traslazione orizzontale. In alcuni casi, quali strutture molto rigide, una attenta progettazione può portare a riduzioni anche di un ordine di grandezza delle sollecitazioni agenti sulle sezioni resistenti e, soprattutto, al sostanziale annullamento degli spostamenti relativi negli elementi primari. Un vantaggio che ne consegue è dunque la forte limitazione dei danni, anche a seguito di eventi sismici rilevanti. In definitiva, la risposta dinamica di una struttura sismicamente isolata è caratterizzata da una forte riduzione tanto dello spostamento interpiano quanto delle accelerazioni sismiche e appare di per sé estremamente efficace per costruzioni di importanza strategica per la protezione civile, la cui operatività ed integrità è essenziale proprio in un occasione di emergenza quale un terremoto. Un confronto tra la risposta di un edificio incastrato alla base ed uno isolato è schematicamente rappresentato in figura. Confronto della risposta di un edificio incastrato alla base ed uno isolato Rispetto alle proprietà dinamiche di strutture convenzionali in c.a., quelle isolate alla base sono caratterizzate da un aumento considerevole del periodo proprio, che è traslato dai valori spettrali tipici del terremoto di progetto a campi cui corrisponde un minore contenuto energetico e da un aumento della capacità di dissipazione. Con riferimento allo spettro, l aumento del periodo corrisponde alla traslazione verso destra, verso, cioè, parti dello spettro con minore contenuto energetico, e l incremento della capacità di dissipazione ad una traslazione verso il basso. Spettro di risposta elastico incremento del periodo incremento della capacità di dissipazione Periodo Variazione dello spettro per struttura tradizionale e struttura isolata
Nel caso di un fabbricato già realizzato con tecniche tradizionali la sua trasformazione in un fabbricato isolato è conveniente solo quando la struttura realizzata ha:
- una elevata rigidezza
- una buona regolarità planimetrica
- la possibilità di inserimento degli isolatori senza penalizzarne la funzionalità.
L'obiettivo di sicurezza associato a questo tipo di intervento è senza dubbio l'agibilità immediata (IO). Riguardo alle modalità esecutive gli isolatori sono realizzati con strati alterni di una mescola a base di gomma naturale e piastre di acciaio, collegati tra loro mediante vulcanizzazione GOMMA PIASTRE DI ACCIAIO Isolatore in elastomero e acciaio I requisiti caratterizzanti il dispositivo sono: un elevata rigidezza assiale, che consente di sostenere i carichi verticali agenti; una rigidezza orizzontale elevata per piccoli spostamenti, che impedisce i movimenti sotto l azione del vento e di terremoti di bassa intensità; una rigidezza orizzontale bassa per grandi spostamenti, che garantisce il disaccoppiamento del moto tra struttura e terreno per eventi sismici rilevanti; capacità di dissipare energia per ridurre gli spostamenti orizzontali; un comportamento prevalentemente elastico, che assicura il ricentraggio della struttura al termine dell evento.
