ISOLATORI ELASTOMERICI CON NUCLEO IN PIOMBO. ISOLATORI ELASTOMERICI CON NUCLEO IN PIOMBO serie LRB S03
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1 ISOLATORI ELASTOMERICI CON NUCLEO IN PIOMBO ISOLATORI ELASTOMERICI CON NUCLEO IN PIOMBO serie LRB S03
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3 INTRODUZIONE CERTIFICAZIONI Nel 199 FIP Industriale ha ottenuto la certificazione CISQ-ICIM per il Sistema di Assicurazione Qualità in conformità con le normative europee EN 9001 (ISO FIP Industriale è orgogliosa di essere il primo ISO Cert. N produttore italiano di apparecchi d'appoggio, dispositivi antisismici e giunti di dilatazione ad aver ottenuto un Sistema di Assicurazione Qualità certificato ai livelli più alti, dal progetto all'assistenza al Cliente. La certificazione è stata ottenuta tramite una rigorosa valutazione da parte di un organismo internazionale indipendente. Tale certificazione è pertanto riconosciutaa livello internazionale. FIP Industriale è inoltre il primo produttore italiano di dispositivi antisismici ad aver ottenuto gli Attestati di Qualificazione di Dispositivi Antisismici, ai sensi del D.M. 14/01/008, paragrafo Infine, nell ambito della Direttiva Europea sui Prodotti da Costruzione, FIP Industriale ha ottenuto la Marcatura CE dei diversi tipi di dispositivi antisismici, compresi gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo, in accordo alla normativa europea armonizzata UNI EN 1519:009 Dispositivi antisismici. DESCRIZIONE Gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo della serie LRB (Lead Rubber Bearings, sono dispositivi d appoggio in elastomero armato, cioè costituiti da strati alterni di acciaio e di elastomero collegati mediante vulcanizzazione, con un nucleo centrale in piombo di forma cilindrica. La dissipazione di energia fornita dal nucleo in piombo, mediante la sua plasticizzazione, consente di ottenere un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente fino a circa il 30%, cioè il doppio di quello ottenibile con gli isolatori elastomerici ad alto smorzamento (serie SI. Grazie all elevata capacità dissipativa, si riesce a ridurre lo spostamento orizzontale, rispetto a quello di un sistema di isolamento con la stessa rigidezza equivalente ma con minore capacità dissipativa. Solitamente sono a pianta circolare, ma possono essere realizzati anche con sezione quadrata, eventualmente con più di un nucleo in piombo. 3
4 ANCONA, ITALIA - Palazzo direzionale La Torre ANCONA, ITALIA - Palazzo direzionale La Torre : installazione 4
5 CARATTERISTICHE Il tipico ciclo isteretico forza-spostamento di un isolatore con nucleo in piombo può essere schematizzato con una relazione bilineare. I parametri d 1, F 1, d ed F, che definiscono la bilineare, sono indicati nelle tabelle seguenti per ciascuno degli isolatori LRB standard. Tipico diagramma isteretico di un isolatore elastomerico con nucleo in piombo ottenuto con prove dinamiche ad ampiezza crescente. Il comportamento isteretico di un isolatore LRB può anche essere linearizzato, se consentito dalla normativa (si veda il par del D.M. 14/01/008, mediante la rigidezza equivalente K e ed il coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ e, che dipendono dallo spostamento massimo d e dalla forza corrispondente F a cui sono riferiti: K e = F d ξ e =. F 1 d 1 π - F d Nelle tabelle, a titolo di esempio sono riportati i valori di K e e ξ e per uno spostamento d (corrispondente allo Stato Limite di salvaguardia della Vita - assunto pari a quello corrispondente allo Stato Limite di prevenzione del Collasso ( d diviso per il coefficiente 1,. Il secondo grafico riportato a lato illustra il tipico andamento di K e e ξ e in funzione della deformazione di taglio γ dell elastomero (in questo caso per l isolatore LRB-S 800/ In caso di deformazioni lente, ad es. indotte dalle variazioni termiche, il legame costitutivo dell isolatore LRB è sempre bilineare, ma con parametri diversi da quelli corrispondenti a deformazioni veloci, quali quelle indotte dal sisma. Come si può notare dal grafico a lato, le forze che si sviluppano a fronte di deformazioni lente sono molto inferiori a quelle che si sviluppano durante un sisma. In particolare, si può assumere una forza di snervamento pari a circa 1/3 di quella dinamica, ed una rigidezza post-elastica pari al 90% di quella dinamica. Tipica variazione della rigidezza equivalente e dello smorzamento viscoso equivalente in funzione della deformazione di taglio γ. Confronto tra il comportamento dinamico e quasi-statico ottenuto in prove a diversa velocità (prova dinamica con input sinusoidale alla frequenza di 0.5 Hz e prova di simulazione della variazione termica alla velocità di 0.05 mm/s. Le mescole elastomeriche utilizzate normalmente per la produzione degli isolatori elastomerici con nucleo in piombo della serie LRB sono caratterizzate da un modulo dinamico equivalente a taglio G din pari a 0,4 MPa (mescola S o 0,6 MPa (mescola SN. Su richiesta possono essere utilizzate anche mescole elastomeriche con valori superiori del modulo G din fino a 1,4 MPa. Il piombo utilizzato è di elevata purezza, superiore al 99,85%. 5
6 CRITERI PROGETTUALI E PRODUTTIVI NORMATIVE Gli isolatori della serie LRB possono essere progettati ad hoc per soddisfare tutte le norme internazionali (es. EN 1519:009, AASHTO, ecc.. Tuttavia gli standard del presente catalogo sono progettati secondo la normativa sismica italiana (D.M. 14/01/008 e Circolare 0/0/009 n. 617 C.S.LL.PP., e la norma europea UNI EN :005 (Appoggi strutturali. Parte 3: Appoggi elastomerici per quanto riguarda le condizioni di esercizio non sismiche. PROGETTAZIONE Gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo standard, le cui caratteristiche geometriche e meccaniche sono riportate nelle tabelle seguenti, sono progettati per sette diversi valori dello spostamento d, da 100 a 400 mm. Tale spostamento va inteso come lo spostamento sismico totale d, ossia la somma dello spostamento derivante dalle azioni sismiche allo, inclusi gli effetti torsionali, e dello spostamento in esercizio, prodotto dalle azioni di ritiro, fluage, e termiche (ridotte al 50%. Il carico verticale sismico V è il valore massimo ammesso sull isolatore in presenza del sisma che provoca tale spostamento. Con riferimento all utilizzo degli isolatori negli edifici, si è assunta rotazione nulla. Lo spostamento in esercizio (ad es. indotto dalla dilatazione termica è stato assunto pari a 10 mm. L Ufficio Tecnico di FIP Industriale è a disposizione del Progettista per verifiche degli isolatori standard per spostamenti o rotazioni diversi da quelli assunti, o per la progettazione ad hoc di isolatori diversi dagli standard. SISTEMI DI ANCORAGGIO Gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo sono dotati di sistemi di ancoraggio di tipo meccanico per il trasferimento delle forze orizzontali, in accordo alle normative italiane ed internazionali. CONTROLLO QUALITÀ Il Controllo Qualità operante all interno di FIP Industriale assicura la conformità del prodotto ai vari requisiti, con garanzia di qualità sia riguardo ai materiali utilizzati sia al processo produttivo. PROVE DI QUALIFICAZIONE ED ACCETTAZIONE Il Laboratorio Prove e Collaudi di FIP Industriale è attrezzato per prove di qualificazione ed accettazione su isolatori elastomerici con nucleo in piombo, che vengono eseguite sotto la supervisione di Laboratori Ufficiali i quali emettono la relativa certificazione. Gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo della serie LRB sono stati collaudati anche presso laboratori indipendenti. 6
7 POSA IN OPERA La tipica procedura di installazione dell isolatore vincolato superiormente ed inferiormente a strutture in c.a. gettate in opera, prevede le seguenti fasi: getto della sottostruttura fino ad un livello più basso di alcuni centimetri di quello degli isolatori, prevedendo fori di alloggiamento delle zanche di ancoraggio di diametro almeno doppio di quello delle stesse; posizionamento degli isolatori al livello di progetto e con la superficie di base orizzontale; costruzione di una cassaforma di dimensioni leggermente più grandi dell isolatore e più alta di circa 1 cm del livello inferiore dello stesso; allettamento con malta (epossidica o cementizia antiritiro per uno spessore consigliato tra i e i 5 cm; avvitamento delle zanche superiori (se non già fissate; approntamento della cassaforma superiore adattandola con precisione attorno alla piastra superiore dell isolatore; posizionamento dell armatura lenta della sovrastruttura ed esecuzione del getto in c.a. SIGLA Gli isolatori elastomerici con nucleo in piombo sono identificati mediante la sigla LRB (Lead Rubber Bearing, seguita da una o più lettere (S o SN, per indicare il tipo di mescola e da tre cifre. La prima rappresenta il diametro esterno dell isolatore in millimetri, la seconda lo spessore totale degli strati di gomma in millimetri, la terza il diametro del nucleo in piombo in millimetri. Esempio: LRB-S 700/ Isolatore elastomerico con nucleo in piombo del diametro di 700 mm, realizzato con mescola elastomerica con G=0,4 MPa, con strati in gomma aventi spessore totale di 03 mm, e nucleo in piombo del diametro di 150 mm. 7
8 BOJANO (CB, ITALIA - Istituto Tecnico G. Lombardo Radice BOJANO (CB, ITALIA - Istituto Tecnico G. Lombardo Radice : installazione 8
9 SPOSTAMENTO 100 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 83 mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 83 mm LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d F zd Carico verticale massimo allo SLU in esercizio K e Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d Carico verticale massimo agente sull isolatore Forza massima (allo spostamento d in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm K e F 1 Rigidezza Forza orizzontale al limite elastico equivalente (allo spostamento d ξ e d 1 Coefficiente Spostamento di smorzamento al limite elastico viscoso equivalente (allo spostamento d F K v Forza Rigidezza massima verticale (allo spostamento d ξe F zd F F 1 D g d 1 K h v H Dg Z h H Z Forza Diametro al limite elastomero elastico Spostamento Spessore totale limite gomma elastico Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio Diametro Altezza elastomero totale incluse piastre di ancoraggio Lato piastre di ancoraggio Spessore totale gomma Altezza escluse piastre di ancoraggio Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Lato piastre di ancoraggio 9
10 SPOSTAMENTO 150 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 15 mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 15 mm LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d F zd Carico verticale massimo allo SLU in esercizio K e Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d ξe Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d F zd Carico verticale massimo agente sull isolatore in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm F Forza massima (allo spostamento d K e Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d F 1 Forza al limite elastico ξ e Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d d 1 Spostamento al limite elastico F Forza massima (allo spostamento d K v Rigidezza verticale F 1 Forza al limite elastico D g Diametro elastomero d 1 t Spostamento al limite elastico e Spessore totale gomma K v h Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio Dg H Diametro Altezza elastomero totale incluse piastre di ancoraggio Z Spessore Lato piastre totale gomma di ancoraggio h Altezza escluse piastre di ancoraggio H Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Z Lato piastre di ancoraggio 10
11 SPOSTAMENTO 00 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 167mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 167 m m LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V F zd K e Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Carico verticale massimo allo SLU in esercizio Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d ξe Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d F zd Carico verticale massimo agente sull isolatore in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm F Forza massima (allo spostamento d K e Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d F 1 Forza al limite elastico ξ e Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d d 1 Spostamento al limite elastico F K v Forza Rigidezza massima verticale (allo spostamento d F 1 D g Forza Diametro al limite elastomero elastico d 1 Spostamento Spessore totale limite gomma elastico K v h Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio DgH Diametro Altezza elastomero totale incluse piastre di ancoraggio Z Spessore Lato piastre totale gomma di ancoraggio h Altezza escluse piastre di ancoraggio H Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Z Lato piastre di ancoraggio 11
12 SPOSTAMENTO 50 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 08 mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 08 mm LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V F zd K e ξe F zd F d 1 Spostamento al limite elastico F K v Forza massima (allo spostamento d F 1 D g d 1 K h v H Dg Z h H Z Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Carico verticale massimo allo SLU in esercizio Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d corrispondente allo (allo spostamento d Carico Forza verticale massima massimo (allo agente spostamento sull isolatore d in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm K e F 1 Rigidezza Forza orizzontale limite elastico equivalente (allo spostamento d ξ e Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d Rigidezza verticale Forza Diametro al limite elastomero elastico Spostamento Spessore totale limite gomma elastico Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Diametro elastomero Lato piastre di ancoraggio Spessore totale gomma Altezza escluse piastre di ancoraggio Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Lato piastre di ancoraggio 1
13 SPOSTAMENTO 350 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 9 mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 9 mm LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V F zd K e ξe F zd F F 1 D g d 1 K v h H Dg Z h H Z Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Carico verticale massimo allo SLU in esercizio Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d Carico verticale massimo agente sull isolatore in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm Forza massima (allo spostamento d K e F 1 Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d Forza al limite elastico ξ e d 1 Coefficiente Spostamento di smorzamento al limite elastico viscoso equivalente (allo spostamento d F K v Forza Rigidezza massima verticale (allo spostamento d Forza Diametro al limite elastomero elastico Spostamento Spessore totale limite gomma elastico Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio Diametro Altezza elastomero totale incluse piastre di ancoraggio Spessore Lato piastre totale gomma di ancoraggio Altezza escluse piastre di ancoraggio Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Lato piastre di ancoraggio 14
14 SPOSTAMENTO 300 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 50 mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 50 mm LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V F zd K e ξe F zd F F 1 D g d 1 K h v H Dg Z h H Z Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Carico verticale massimo allo SLU in esercizio Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d Carico Forza verticale massima massimo (allo agente spostamento sull isolatore d in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm K e F 1 Rigidezza Forza orizzontale al limite elastico equivalente (allo spostamento d ξ e d 1 Coefficiente Spostamento di smorzamento al limite elastico viscoso equivalente (allo spostamento d F K v Forza Rigidezza massima verticale (allo spostamento d Forza Diametro al limite elastomero elastico Spostamento Spessore totale limite gomma elastico Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Diametro elastomero Lato piastre di ancoraggio Spessore totale gomma Altezza escluse piastre di ancoraggio Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Lato piastre di ancoraggio 13
15 SPOSTAMENTO 400 mm LRB-S V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d =333 mm LRB-S 500/ LRB-S 550/ LRB-S 600/ LRB-S 650/ LRB-S 700/ LRB-S 750/ LRB-S 800/ LRB-S 850/ LRB-S 900/ LRB-S 1000/ LRB-S 1100/ LRB-S 100/ LRB-SN V F zd K e ξe F F 1 d 1 K v D g h H Z per d = 333 mm LRB-SN 500/ LRB-SN 550/ LRB-SN 600/ LRB-SN 650/ LRB-SN 700/ LRB-SN 750/ LRB-SN 800/ LRB-SN 850/ LRB-SN 900/ LRB-SN 1000/ LRB-SN 1100/ LRB-SN 100/ V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d F zd Carico verticale massimo allo SLU in esercizio K e Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d V Carico verticale massimo agente sull'isolatore in presenza del sisma corrispondente allo (allo spostamento d ξe Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d F zd Carico verticale massimo agente sull isolatore in assenza di sisma (SLU, concomitante con rotazione 0 e spostamento orizzontale 10 mm F Forza massima (allo spostamento d K e Rigidezza orizzontale equivalente (allo spostamento d F 1 Forza al limite elastico ξ e Coefficiente di smorzamento viscoso equivalente (allo spostamento d d 1 Spostamento al limite elastico F Forza massima (allo spostamento d K v Rigidezza verticale F 1 Forza al limite elastico D g Diametro elastomero d 1 t Spostamento al limite elastico e Spessore totale gomma K v h Rigidezza Altezza verticale isolatore escluse piastre di ancoraggio Dg H Diametro Altezza elastomero totale incluse piastre di ancoraggio Z Spessore Lato piastre totale gomma di ancoraggio h Altezza escluse piastre di ancoraggio H Altezza totale incluse piastre di ancoraggio Z Lato piastre di ancoraggio 15
16 fipindustriale.it GEN 013
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