L'articolo esamina le modalità di immissione delle sollecitazioni dinamiche negli spazi interni agli edifici, prodotte da una sorgente vibrante a contatto con il terreno, considerando la propagazione delle vibrazioni attraverso il suolo radialmente e in superficie, le caratteristiche delle vibrazioni e la velocità di propagazione delle perturbazioni (in funzione della natura del terreno attraversato), la presenza dell'acqua nel terreno. Le onde di vibrazione che investono le costruzioni producono due effetti dannosi che si verificano soprattutto per particolari valori delle frequenze di oscillazione (soprattutto se bassi) delle sorgenti vibranti, come l'assestamento delle rocce sciolte e la propagazione delle perturbazioni ondose dalle fondazioni alle strutture superiori. Per l'attenuazione delle sollecitazioni vibrazionali trasmesse attraverso il terreno lo studio si concentra sulla realizzazione dei dispositivi vibroassorbenti da applicare alle fondazioni e su alcune indicazioni progettuali. In seguito all'analisi dinamica del terreno, si sottolinea l'importanza del consolidamento del suolo di fondazione, nel caso di una stratificazione superficiale scadente, mediante palificazione o vibroflottazione. Oppure, mediante la sostituzione con delle rocce sciolte aride compattate (riporti stabilizzati). Le fondazioni, progettate per un corretto isolamento delle strutture superiori dalle sollecitazioni vibrazionali, devono affidare al terreno il carico totale unicamente attraverso la pressione di contatto al piano di posa. L'isolamento delle fondazioni dalle sollecitazioni dinamiche si basa sul principio fisico secondo cui una struttura può essere protetta dalle vibrazioni disaccoppiando la propria risposta dinamica rispetto alle perturbazioni ondose: il provvedimento principale consiste nel disporre una struttura flottante su dei supporti in grado di dissipare le vibrazioni trasmesse attraverso il terreno. La separazione della sovrastruttura dal terreno, o del complesso fondazione-sovrastruttura, si ottiene applicando nella superficie di interfaccia una serie di appoggi, degli isolatori di vibrazione, caratterizzati da una elevata deformabilità a taglio e da una notevole rigidezza assiale. Le ricerche sperimentali riguardanti i sistemi di isolamento sismico ("base isolation", "passive energy dissipation") hanno messo a punto una larga casistica di soluzioni evidenziandone gli elevati livelli di prestazione, mentre non sono ancora stabiliti dei riferimenti definitivi per una pratica progettuale corrente. In particolare, i dispositivi di isolamento passivo si basano essenzialmente sulle caratteristiche dissipative dei sistemi a comportamento elasto-plastico: la fase di tipo plastico consente di attenuare le forze trasmesse, mentre il comportamento isteretico associato determina la dissipazione dell'energia vibrazionale. I dispositivi per il vibroisolamento delle strutture di fondazione degli edifici utilizzano degli elementi a elevata flessibilità orizzontale che provocano un forte incremento del periodo proprio della struttura, sia sistemi che dissipano una quantità di energia connessa al moto della struttura relativo al terreno. Sulla base degli studi riferiti ai dispositivi fono e vibroassorbenti multistrato, i supporti da applicare alle fondazioni sono costituiti da strati di materiale visco-elastico, ad esempio a matrice noenica, a cui sono interposti delle lamine di acciaio: l'uso di queste lamine consente la realizzazione di supporti caratterizzati da elevati valori di rigidezza assiale, altrimenti non raggiungibili con il solo materiale visco-elastico, data l'elevata deformabilità trasversale dei polimeri.

La progettazione vibrazionale e antisismica delle fondazioni. Riferimenti teorici e applicativi per l'isolamento delle strutture edilizie dalle sollecitazioni dinamiche trasmesse attraverso il terreno

NASTRI, MASSIMILIANO
1997-01-01

Abstract

L'articolo esamina le modalità di immissione delle sollecitazioni dinamiche negli spazi interni agli edifici, prodotte da una sorgente vibrante a contatto con il terreno, considerando la propagazione delle vibrazioni attraverso il suolo radialmente e in superficie, le caratteristiche delle vibrazioni e la velocità di propagazione delle perturbazioni (in funzione della natura del terreno attraversato), la presenza dell'acqua nel terreno. Le onde di vibrazione che investono le costruzioni producono due effetti dannosi che si verificano soprattutto per particolari valori delle frequenze di oscillazione (soprattutto se bassi) delle sorgenti vibranti, come l'assestamento delle rocce sciolte e la propagazione delle perturbazioni ondose dalle fondazioni alle strutture superiori. Per l'attenuazione delle sollecitazioni vibrazionali trasmesse attraverso il terreno lo studio si concentra sulla realizzazione dei dispositivi vibroassorbenti da applicare alle fondazioni e su alcune indicazioni progettuali. In seguito all'analisi dinamica del terreno, si sottolinea l'importanza del consolidamento del suolo di fondazione, nel caso di una stratificazione superficiale scadente, mediante palificazione o vibroflottazione. Oppure, mediante la sostituzione con delle rocce sciolte aride compattate (riporti stabilizzati). Le fondazioni, progettate per un corretto isolamento delle strutture superiori dalle sollecitazioni vibrazionali, devono affidare al terreno il carico totale unicamente attraverso la pressione di contatto al piano di posa. L'isolamento delle fondazioni dalle sollecitazioni dinamiche si basa sul principio fisico secondo cui una struttura può essere protetta dalle vibrazioni disaccoppiando la propria risposta dinamica rispetto alle perturbazioni ondose: il provvedimento principale consiste nel disporre una struttura flottante su dei supporti in grado di dissipare le vibrazioni trasmesse attraverso il terreno. La separazione della sovrastruttura dal terreno, o del complesso fondazione-sovrastruttura, si ottiene applicando nella superficie di interfaccia una serie di appoggi, degli isolatori di vibrazione, caratterizzati da una elevata deformabilità a taglio e da una notevole rigidezza assiale. Le ricerche sperimentali riguardanti i sistemi di isolamento sismico ("base isolation", "passive energy dissipation") hanno messo a punto una larga casistica di soluzioni evidenziandone gli elevati livelli di prestazione, mentre non sono ancora stabiliti dei riferimenti definitivi per una pratica progettuale corrente. In particolare, i dispositivi di isolamento passivo si basano essenzialmente sulle caratteristiche dissipative dei sistemi a comportamento elasto-plastico: la fase di tipo plastico consente di attenuare le forze trasmesse, mentre il comportamento isteretico associato determina la dissipazione dell'energia vibrazionale. I dispositivi per il vibroisolamento delle strutture di fondazione degli edifici utilizzano degli elementi a elevata flessibilità orizzontale che provocano un forte incremento del periodo proprio della struttura, sia sistemi che dissipano una quantità di energia connessa al moto della struttura relativo al terreno. Sulla base degli studi riferiti ai dispositivi fono e vibroassorbenti multistrato, i supporti da applicare alle fondazioni sono costituiti da strati di materiale visco-elastico, ad esempio a matrice noenica, a cui sono interposti delle lamine di acciaio: l'uso di queste lamine consente la realizzazione di supporti caratterizzati da elevati valori di rigidezza assiale, altrimenti non raggiungibili con il solo materiale visco-elastico, data l'elevata deformabilità trasversale dei polimeri.
1997
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11311/692850
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