Applicazioni dell isolamento sismico e della dissipazione di energia in edifici in Italia e nel mondo

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1 Seminario Annuale GLIS L Isolamento Sismico per Scuole più Sicure 27 Marzo 2009, Teatro Congressi Pietro d Abanod Abano, Abano Terme (PD) Applicazioni dell isolamento sismico e della dissipazione di energia in edifici in Italia e nel mondo Brevi note sui principi di funzionamento Massimo Forni, ENEA e GLIS

2 Isolare sismicamente una struttura significa interporre fra la sua s base ed il terreno dispositivi in grado di: 1) sopportare il carico verticale - 2) consentire spostamenti orizzontali - 3) dissipare energia - 4) riportare la struttura nella posizione iniziale al termine del terremoto Edificio Convenzionale Fc2 >> Fc1 Fc2 Ac Ac >> Ai Fc >> Fi Dc >> Di Sc >> Si Edificio con Isolamento alla base Fi2 Fi1 Fi2 Ai Fc1 Dc Fi1 Di Sc Si A Z I O N E S I S M I C A

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4 Courtesy of Maurer Söhne,, Germany

5 Edifici isolati con dispositivi a scorrimento a superficie curva Akropolis Museum and Onassis Center, Athens Terminal of the Ataturk airport, Istanbul Kocaeli University Hospital, Turkey

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7 Nuova Scuola di San Giuliano di Puglia

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10 Amplitude Range dell isolamento sismico Frequency Kobe,, 1995

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12 La forte riduzione dell accelerazione si paga con un aumento dello spostamento. Particolare attenzione dovrà essere posta nei giunti. Impiantistica nella Nuova scuola di San Giuliano di Puglia

13 Terremoto di Wenchuan, Cina,, 12 Maggio 2008 Edificio convenzionale Interno di edificio isolato

14 Edifici isolati (e strumentati) che hanno subito terremoti severi. L accelerazione misurata è stata 3-4 volte inferiore a quella del terreno e fino a 10 volte inferiore a quella misurata su edifici simili ma con fondazione convenzionale USC Hospital, Los Angeles, California, USA, 1994 (~( 30 km dall epicentro) Ministero delle Poste e telecomunicazioni, Kobe,, Giappone, 1995 (~( ~ 30 km dall epicentro) Edifico civile in Giappone, (terremoto di Niigata-ken Chetsu,, 2004, M=6,8)

15 Bronzi di Riace,, Museo di Reggio Calabria Imperatore Germanico, Museo di Perugia Satiro Danzante, Museo di Mazara Scilla e Nettuno, Museo di Messina David di Michelangelo, Firenze (proposta)

16 Scuola elementare Pestalozzi (Skopje,, Macedonia, metà anni 1960) I LDRB originari, poco armati ed ormai molto deteriorati, furono sostituiti da HDRB nel 2007

17 Reattore PWR a Cruas,, Francia (primi anni 70) Reattore PWR a Koeberg,, Sud Africa (fine anni 70) Reattore ITER, attualmente in costruzione a Cadarache,, Francia

18 Viadotto Somplago,, autostrada Udine - Tarvisio, 1976 Quartier Generale dei Vigili del Fuoco, Napoli, 1981

19 Edifici Italiani con Isolamento alla Base - COMPLETATI - IN CORSO - IN FASE DI PROGETTO

20 App. n EDIFICI SCOLASTICI SISMICAMENTE ISOLATI IN ITALIA Edif. (tot) 1 Potenza, Edifici dell Università della Basilicata, Morrone nel Sannio (CB), scuola (struttura portante), (6) 3 San Giuliano di Puglia (CB), Scuola, (8) 4 Bojano (CB), Scuola, in fase di completamento 1 (9) 5 L Aquila, Facoltà di Lettere, in costruzione 1 (10) 6 Riposto (CT), Scuola Quasimodo, (retrofit) in costruzione 1 (11) 7 Monteleone di Puglia (FG), Scuola, in costruzione 1 (12) 8 Villafranca in Lunigiana (MS), Nuove scuola media e scuola elementare, in costruzione 2 (14) 9 Gallicano (MS), Nuove scuola media e scuola elementare, in costruzione 2 (16) 10 Fivizzano (MS), Nuova scuola media, in costruzione 1 (17) 11 Mulazzo (MS), Nuova scuola materna ed elementare, 1 in costruzione e 2 progettati 3 (20) 12 Marzabotto (BO), Scuola, in costruzione 1 (21) 13 Massa Carrara, Scuola media, in fase di progetto 1 (22) 14 Campobasso, Liceo scientifico Romita (retrofit), in fase di progetto 3 (25) 15 Rieti, Scuola, in fase di progetto 1 (26) 16 Vado (BO), Nuova scuola, in fase di progetto 1 (27)

21 La Nuova Scuola di Mazabotto (BO) attualmente in fase di costruzione

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23 GIAPPONE > 5,000 edifici isolati Edificio di 87 m, Tokyo 30 LDRB + 99 EPD, T = 4 s Artificial ground,, Tokyo, m 2, t, 21 edifici residenziali di piani, con sotto parcheggio; 242 isolatori; T=6,7 s, S=80 cm Abitazione privata

24 CINA > 600 edifici isolati 60 nuovi edifici residenziali isolati Nuovo centro residenziale di Pechino: 50 edifici isolati (7-9 9 piani, m 2 ) su un unica unica sottostruttura (1500 m x 2000 m), contenente le infrastrutture tture

25 USA > 200 edifici isolati Nuovo centro della protezione civile di San Francisco (M = 8,3) Art Museum,, Golden Gate Park, San Francisco (sostituisce il precedente, non sufficientemente sicuro, 2005) Il Municipio di San Francisco, distrutto dal sisma del 1906, ricostruito nel 1912, danneggiato dal sisma di Loma Prieta del 1989 ed adeguato nel 2000 con 530 LRB e 62 SD (costo del retrofit = 105 MUS$)

26 DISSIPAZIONE ENERGETICA A differenza dell isolamento sismico, la dissipazione energetica consente all energia del sisma di entrare nella struttura e la dissipa all interno di opportuni dispositivi, detti DISSIPATORI, posti in punti della struttura s sottoposti a spostamenti relativi

27 I dissipatori energetici aiutano l edificio l a liberarsi dell energia energia del terremoto senza dover ricorrere al proprio danneggiamento. Per far questo hanno bisogno di un minimo di deformazione da parte dell edificio, edificio, che può però rimanere in campo elastico. Edificio Convenzionale Fc2 >> Fc1 Fc2 Ac Ac > Ae Fc > Fe Dc > De Sc > Se Edificio con dissipatori Energetici Fe2 > Fe1 Fe2 Ae Fc1 Dc Fe1 De Sc Se A Z I O N E S I S M I C A

28 Tacoma bridge, USA, 1940

29 Ponte Rion-Antirion (Grecia) dotato di dissipatori viscosi

30 DISSIPATORI ELASTOPLASTICI. Il moto sismico deforma il metallo forgiato nelle forme più svariate. Sono usati in particolare sui ponti in parallelo con isolatori sismici a scorrimento o in gomma a basso smorzamento

31 I dissipatori elastoplastici possono essere utilizzati anche per edifici civili in quanto entrano in funzione anche per bassi spostamenti (e qualsiasi velocità) Forza (kn) ,00-1,50-1,00-0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 Spostamento (mm) Dissipatori elastoplastici,, Scuola Domiziano Viola, PZ

32 Dissipatori elastoplastici,, Scuola La Vista, PZ Dissipatori elastoplastici, Scuola Leopardi, PZ

33 Dissipatori viscoelastici testati sulla tavola vibrante ENEA ed applicati alla scuola Gentile Fermi, Fabriano (AN) -100 mm

34 GRAZIE PER L ATTENZIONEL