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1 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Workshop Finale Progetto ReLUIS - DPC Napoli, 8-9 Ottobre 2013 Nuovo Progetto Esecutivo Reluis-DPC AT-2 Innovazioni normative e tecnologiche in ingegneria sismica LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico Coordinatore: G. Serino

2 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Finale: Napoli, 8-9/10/2013 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico UNITA PARTECIPANTI - UNINA_Se (Coordinatore: G. Serino) - UNIBAS (Coordinatore: D. Cardone) - UNINA_DL (Coordinatore: A. De Luca) - UNIPG (Coordinatore: M. Mezzi) - UNICAL (Coordinatore: A. Vulcano) - UNIUD (Coordinatore: S. Sorace) - UNISA (Coordinatore: B. Palazzo) - UNICAM (Coordinatore: A. Dall Asta) - UNIBO (Coordinatore: T. Trombetti) - POLIBA (Coordinatore: D. Foti) - POLIMI (Coordinatore: C. Poggi) - UNIPARTH (Coordinatore: A. Occhiuzzi) - UNIVAQ (Coordinatore: V. Gattulli)

3 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Finale: Napoli, 8-9/10/2013 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico OBIETTIVO COMPLESSIVO DELLA LINEA DI RICERCA Le attività previste sono tutte finalizzate alla effettiva diffusione e corretta applicazione delle tecniche di protezione sismica basate sull inserimento all interno dell organismo strutturale di dispositivi (isolatori e/o dissipatori, anche intelligenti ) appositamente progettati. Tale esigenza nasce dall esperienza sul campo acquisita dai partecipanti alla ricerca e dalle richieste provenienti dal mondo professionale, con l obiettivo, perfettamente coerente con le finalità della Protezione Civile, di pervenire ad una reale, significativa riduzione del rischio sismico del costruito nel nostro Paese.

4 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Finale: Napoli, 8-9/10/20123 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ORGANIZZAZIONE ED OBIETTIVI DELLA LINEA DI RICERCA ATTIVITA 1 Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistente tramite isolamento sismico, incluso pile da ponte con isolamento sismico (coord.: A. De Luca, D. Cardone) ATTIVITA 2 Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamento, anche a basso costo (coord.: M. Spizzuoco, D. Foti) ATTIVITA 4 Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi dissipativi di tipo passivo (coord.: V. Gattulli, S. Sorace) ATTIVITA 5 Integrazione fra i sistemi di controllo semi-attivo e quelli di monitoraggio ed Early Warning (coord.: A. Occhiuzzi, F. Ponzo) N.B. L Attività originariamente indicata come 3 (Pile da ponte con isolamento sismico) è stata inglobata nell Attività 1

5 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico PARTECIPAZIONE DELLE SINGOLE UR ALLE DIVERSE ATTIVITA ATTIVITA' R01_UNINA_SE R02_UNIBAS R03_UNINA_DL E01_UNIPG E02_UNICAL E03_UNIUD E04_UNISA E05_UNICAM E06_UNIBO E07_POLIBA E08_POLIMI E09_UNIPARTH E10_UNIAQ RESPONSABILE ATTIVITA' ATTIVITA' 1 - Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico (include pile da ponte con isolamento sismico) X X X X X X X x x X DE LUCA / CARDONE ATTIVITA' 2 - Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamento, anche a basso costo X X X X X X X SPIZZUOCO / FOTI ATTIVITA' 3 - Pile da ponte con isolamento sismico X X X X X? ATTIVITA' 4 - Manuale con linee guida per la progettazione dei sistemi dissipativi di tipo passivo X X X X X X X X X X ATTIVITA' 5 - Integrazione fra i sistemi di controllo semiattivo e quelli di monitioraggio ed early warning X X X X GATTULLI / SORACE OCCHIUZZI / PONZO

6 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico RISULTATI RAGGIUNTI NEL TERZO ANNO ATTIVITA 1 Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti tramite isolamento sismico, incluso pile da ponte con isolamento sismico Principi guida per l isolamento alla base di edifici in muratura e storici, con applicazioni a casi di studio reali (UNIPG) Analisi della dinamica di strutture isolate nello spazio degli stati (UNISA) Isolamento sismico come intervento di miglioramento: studio della risposta anelastica di edifici isolati sismicamente (UNIBAS) Risposta strutture isolate alla base a terremoti near-fault (UNICAL, UNISA) Progetto JETBIS: esecuzione ed analisi dei risultati di prove su tavola vibrante di modello di edificio isolato alla base con diversi dispositivi (UNINA_Se, UNIBAS, UNICAL, POLIMI) Adeguamento di edifici e ponti con isolamento sismico, suolo artificiale isolato (UNINA_DL)

7 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 1 Isolamento sismico PRINCIPI GUIDA PER L ISOLAMENTO ALLA BASE DI EDIFICI IN MURATURA E STORICI, CON APPLICAZIONI A CASI DI STUDIO REALI

8 Unità di Ricerca E1 - Università di Perugia Resp. Marco Mezzi Task E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 8 Principi guida per l isolamento alla base di edifici in muratura e storici Posizionamento in pianta degli isolatori Connessioni con sottostruttura e sovrastruttura Realizzazione di un franco perimetrale per l oscillazione della struttura Soluzioni per scale, ascensori e fondazioni Procedure per lo svolgimento in sequenza degli interventi Procedure per l inserimento dei dispositivi Controllo della vulnerabilità strutturale nel corso dei lavori Soluzioni tecniche e procedure per la sostituzione dei dispositivi Principi di dislocazione dei dispositivi Procedure di taglio delle murature Attività 1. Adeguamento e miglioramento sismico delle costruzioni esistenti Procedure di installazione isolatori Soluzione sistemi di comunicazione verticali Valutazione di convenienza. Procedure PBSD Costo probabile nella vita utile n i= 1 P i ( S C + D C ) i i d

9 Task E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 9 Unità di Ricerca E1 - Università di Perugia Resp. Marco Mezzi Applicabilità su casi di studio reali In collaborazione con Studio Vetturini Foligno Analisi Criticità Soluzioni Fattibilità = Cantierizzazione

10 Unità di Ricerca E1 - Università di Perugia Resp. Marco Mezzi Applicazioni reali sul campo dell'isolamento di edifici storici Verifica efficacia delle tecniche Taratura operazioni di cantiere Manuale operativo Scavo e successiva esecuzione di un cordolo di sottofondazione in c.a. Realizzazione di una seconda opera di sottofondazione più profonda con basamenti per gli isolatori In collaborazione con Studio Vetturini Foligno Posa in opera degli isolatori e fissaggio alla contropiastra superiore Inserimento e iniezione di martinetti piatti a perdere, iniettati con malta epossidica. Getto di completamento delle parti residue di platea armata. Task E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 10

11 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 1 Isolamento sismico ANALISI DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DI STRUTTURE ISOLATE NELLO SPAZIO DEGLI STATI

12 Unità Operativa UNISA Bruno Palazzo (Coordinatore) Luigi Petti Alessio Lodato Paolo Castaldo Analisi del Comportamento Dinamico delle Strutture Isolate alla Base nello Spazio degli Stati Aspetti Indagati Coefficienti di partecipazione Descrizione del comportamento dinamico delle strutture dotate di isolamento sismico alla base nello spazio degli stati Analisi del comportamento dinamico in condizioni di smorzamento non classico Identificazione dei valori ottimali dei principali parametri di progetto Prodotti Principali Analysis of the dynamic behavior of base isolated structures by state-space formulation L. Petti, F. Polichetti Ingegneria Sismica n.4/2012 Contributo modale complessivo alla risposta dinamica e: grado di accoppiamento b: smorzamento isolatori

13 Unità Operativa UNISA Bruno Palazzo (Coordinatore) Luigi Petti Alessio Lodato Paolo Castaldo La Dissipazione Sismica alla Base Aspetti Indagati Sperimentazione di nuove strategie di protezione sismica basate sulla dissipazione dell energia Analisi del comportamento dinamico di strutture dotate di smorzamento alla base nello spazio degli stati in condizioni di smorzamento non classico e presenza di effetti P- Spettri normalizzati energia viscosa Spettri normalizzati spostamenti e: grado di accoppiamento b: degrado geometrico g : rapporto di massa

14 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 1 Isolamento sismico ISOLAMENTO SISMICO COME INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO: STUDIO DELLA RISPOSTA ANELASTICA DI EDIFICI ISOLATI SISMICAMENTE

15 MOTIVAZIONI RISULTATI ISOLAMENTO SISMICO COME INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO In presenza di edifici esistenti è sempre possibile, almeno in linea teorica, conseguire l adeguamento sismico dell edificio garantendo la piena operatività della struttura F is <R el CRITICITA DELL ADEGUAMENTO CON IS 1) richiesta di D is non compatibile con: - caratteristiche tecnologiche degli IS; - possibile martellamento con edifici adiacenti R el F is 2) Necessità di diffusi rafforzamenti locali (FRP, DIS-CAM, incamiciature, ecc ) D is Si possono accettare plasticizzazioni in sovrastrutture isolate sismicamente? Studio della risposta anelastica di edifici isolati sismicamente TASK UNIBAS ATTIVITÀ 1: Isolamento Sismico

16 F (KN) Normalized Hysteretic Energy MOTIVAZIONI RISULTATI ISOLAMENTO SISMICO COME INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO Lo stato limite di collasso di strutture isolate sismicamente dovrebbe essere basato soltanto sulla effettiva capacità laterale della SS, senza far affidamento in modo particolare alla sua capacità di dissipazione. FB y gy D (mm) α=20% µ d 7.0 FB SS-BI F (KN) 500 SS-BI B I α=5% 50 β=60% T is /T fb µ d 6.9 D (mm) Time (s) Il livello accettabile di richiesta di duttilità globale della SS (µ d ) dipende da: (i) Dettagli costruttivi (ii) Meccanismo di plasticizzazione, (iv) Interazione con elementi non strutturali, (v) Possibili rotture anticipate di tipo fragile. µ d q , per edifici con meccanismo a travi plasticizzate q q , per edifici con meccanismo a colonne plasticizzate TASK UNIBAS ATTIVITÀ 1: Isolamento Sismico

17 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 1 Isolamento sismico RISPOSTA DINAMICA NON LINEARE DI STRUTTURE IN C.A. ISOLATE ALLA BASE SOGGETTE A TERREMOTI NEAR-FAULT

18 Risposta dinamica non lineare di strutture in c.a. isolate alla base soggette a terremoti near-fault BISS: Base Isolation and in- Parallel Sliding Bearings ) Alfonso Vulcano e Fabio Mazza Dipartimento di Ingegneria Civile Università della Calabria Rapporti di rigidezza del sistema di isolamento: α K0 =200, 800, 2000 BIPS-A BIPS-B BIPS-C BISS: Base Isolation and in-series Sliding Bearings Rapporti di rigidezza del sistema di isolamento: α K0 =200, 800, 2000 BISS-A BISS-B BISS-C BIFP: Base Isolation with Friction Pendulum Bearings Fattori di smorzamento del sistema di isolamento: ξ H =10%, 20%, 30% BIFP

19 Risposta dinamica non lineare di strutture in c.a. isolate alla base soggette a terremoti near-fault Alfonso Vulcano e Fabio Mazza Dipartimento di Ingegneria Civile Università della Calabria BIPS-A, BIPS-B, BIPS-C BISS-A, BISS-B, BISS-C BIFP

20 Unità Operativa UNISA Bruno Palazzo (Coordinatore) Luigi Petti Alessio Lodato Paolo Castaldo Analisi della risposta sismica di Strutture dotate di Isolatori a Pendolo Scorrevole Aspetti Indagati Analisi del comportamento sismico complessivo delle costruzioni dotate di isolatori a pendolo scorrevole in presenza di eccitazioni sismiche caratterizzate da elevate componenti verticali Prodotti Principali "Modelling and Analysis of Base Isolated Structures with Friction Pendulum System Considering Near Fault Events" L. Petti, F. Polichetti, A. Lodato and B. Palazzo, Open Journal of Civil Engineering, 2013 Spostamenti relativi di base normalizzati 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70 1,60 1,50 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 Taglio normalizzato trasmesso alla struttura 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 PGA massima accelerazione sismica verticale PGA (g) PGA (g)

21 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 1 Isolamento sismico PROGETTO JETBIS: ESECUZIONE ED ANALISI DEI RISULTATI DI PROVE SU TAVOLA VIBRANTE DI MODELLO DI EDIFICIO ISOLATO ALLA BASE CON DIVERSI DISPOSITIVI DI ISOLAMENTO PROPOSTI DALLE DIVERSE UR

22 JETBIS: Joint Experimental Testing on Base Isolation Systems Attività comune di Laboratorio: Prove sperimentali su modello di edificio isolato mediante differenti isolatori analizzati nell ambito del Progetto, utilizzando la tavola vibrante del Laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Strutturale (DIS) dell Univ. degli Studi di Napoli Federico II. tavola a pianta quadrata di lato 3 m spostamento totale = 500 mm accelerazione max=1g carico utile max = 200 kn velocità max = 1 m/s frequenza = 0 50 Hz Mrib.max = 120tm 6 gruppi motopompa = 1200 l/min P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

23 JETBIS: Joint Experimental Testing on Base Isolation Systems STRUTTURA DI PROVA GIA DISPONIBILE MODIFICATA TRAMITE INSERIMENTO DI PIASTRA E MASSE ALLA BASE) i 4 pilastri sono alti 2.9m i pilastri hanno sezione scatolare 150mm 150mm 15mm, ottenuti saldando 4 piatti di acciaio C 45 le travi hanno sezione 120mm 120mm 15mm, ottenute per estrusione con acciaio S 275 ogni nodo trave-colonna si caratterizza come una connessione a perno P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

24 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II STRUTTURA DI PARTENZA dimensioni soletta x0.25m P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

25 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II TELAIO ORIZZONTALE DI BASE L100 x 100 x 8 P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

26 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II STRUTTURA COMPLETA LA MASSA COMPLESSIVA E : Telaio orizzontale [ton] 20 blocchi cls 0.45 = [ton] Massa del telaio di base [ton] Massa della sovrastruttura 5.35 = [ton] M totale 7.70 ton P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

27 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II STRUTTURA ISOLATA ALLA BASE La struttura isolata alla base è considerata un modello in scala ridotta di una struttura reale prototipo. S L = SM = ST = SE = 1 MODELLO IN SCALA L = 3,5 m T IS = 1,15 s STRUTTURA REALE L = 10,5 m T IS = 2,0 s P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

28 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II LA RICERCA DI ACCELEROGRAMMI SPETTRO-COMPATIBILI Spettro di progetto ai sensi delle normative vigenti CS.LL.PP. (2008): è considerata la risposta sismica nel sito di Napoli ( , ) per una costruzione con V N = 100 anni e coefficiente d uso 2 (classe d uso IV), categoria di sottosuolo A, classe topografica T1, e T R = 1898 anni (SLV ξ = 5%) P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

29 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II LA RICERCA DI ACCELEROGRAMMI SPETTRO-COMPATIBILI Hazard Constribution da REXEL v3.3: la disaggregazione è riferita all ordinata spettrale ad 1 sec e per un periodo di ritorno pari a 2475 anni. Gli accelerogrammi scalati spettrocompatibili nell European Strongmotion Database hanno: - magnitudo compresa tra 5.3 e 7.3, - distanza dall epicentro 0-80 km, - suolo di classe A, - scostamento della media dallo spettro di progetto del -10%, +10% nell intervallo sec. P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

30 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II LA SELEZIONE DI 3 ACCELEROGRAMMI SPETTRO-COMPATIBILI 3.0 acceleration [m/s 2 ] ya (Bingol)_SF= time [sec] ya (Campano Lucano)_SF= xa (Friuli)_SF= Scalatura dei terremoti db fattore di scala del terremoto P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

31 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II TRASDUTTORI DI SPOSTAMENTO LASER direzione moto Wenglor CP35MHT80: ± 150 mm P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

32 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II ACCELEROMETRI PCB TRIASSIALI direzione moto PCB Model 356A17: ± 10 g P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

33 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II TRASDUTTORI DI SPOSTAMENTO LASER PER ROCKING direzione moto P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

34 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II APPOGGI IN GOMMA RICICLATA P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

35 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II 9 8 fixed base (ξ=5%) Peak response quantities Fixed vs Isolated Building RR-FRBs isolated structure 7 roof acceleration [m/s 2 ] PGA 2 1 BIN FRI MON ETO LAZ CAM CAT event name [-] P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

36 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Parthenope APPOGGI IN GOMMA RICICLATA E DISPOSITIVI MAGNETOREOLOGICI P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

37 MOTIVAZIONI RISULTATI Progetto JETBIS: Prove su modello isolato alla base Valutazione della risposta sismica del modello isolato alla base con diverse Configurazioni di prova Sequenza ID Conf. Configurazione Modello Massa Base Superficie Dispositivi 1 MC-SNL Massa Cen. Sup. Non Lubr. 40 blocchi Centrati Non Lubrificata 2 MC-SL Massa Cen. Sup. Lubrificata 40 blocchi Centrati Lubrificata 3 MC-SNL Massa Cen. Sup. Non Lubr. 40 blocchi Centrati Non Lubrificata-Centrato 4 ME-SL Massa Ecc.3% Sup. Lubrificata 38 blocchi Eccentrici Kg Lubrificata 5 ME-SNL Massa Ecc. 3% Sup. Non Lubr. 38 blocchi Eccentrici Kg Non Lubrificata Modello Sperimentale (scala 1:3) Isolatori a doppio pendolo (FIP-D) TASK UNIBAS SUBTASK 1: Isolamento Sismico

38 MOTIVAZIONI RISULTATI Progetto JETBIS: Risultati prove sperimentali Input sismico Acc. 287, PGA 200% Spostamento nel piano orizz. isolatore 10 5 Spos Dir X (mm) Storia Spostamento orizz. isolatore Masse centrate Sup non Lubr. disp ISO (mm) TEST 14 con residuo TEST 21 senza residuo Numerico Time (s) Spos Dir Y -5 (mm) -10 Spostamento nel piano vert. isolatore 5 4 Spos Dir Z (mm) Masse centrate Sup Lubr. 120 disp ISO (mm) TEST 14 Numerico Time (s) Spos Dir Y (mm) TASK UNIBAS SUBTASK 1: Isolamento Sismico

39 JETBIS (Joint Experimental Test on Base Isolation Systems): sistema combinato isolatori elastomerici (in corrispondenza della mezzeria delle travi di fondazione) e slitte acciaio-ptfe (in corrispondenza delle colonne). Alfonso Vulcano e Fabio Mazza Dipartimento di Ingegneria Civile Università della Calabria N. 4 slitte acciaio-ptfe N. 2 isolatori HDLRB

40 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 1 Isolamento sismico ADEGUAMENTO SISMICO DI EDIFICI E PONTI CON ISOLAMENTO SISMICO, SUOLO ARTIFICIALE ISOLATO

41 Progetto ReLUIS DPC , Riunione Task 2.3.2, Napoli, 4 e 5 Aprile 2013 Adeguamento sismico di edifici e ponti esistenti mediante isolamento sismico Procedura: Progettazione per azioni non-sismiche (c.o. = vento) Progettazione sistema di isolamento: Scelta Periodo Target mantenere le sollecitazioni taglianti e flettenti sulle pile invariate (rispetto alla progettazione con solo vento) Progettazione per azioni sismiche (base fissa) (Metodologie di analisi: Modale con spettro di risposta, Dinamica lineare e N.L.) Confronto costi: Isolamento vs Incremento materiali (acciaio, cls, pali) e manodopera Risparmio costi di manutenzione e interruzione viabilità post-sisma non considerato..ma non trascurabile!!!

42 Progetto ReLUIS DPC , Riunione Task 2.3.2, Napoli, 4 e 5 Aprile 2013 Suolo artificiale isolato

43 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico RISULTATI RAGGIUNTI NEL TERZO ANNO ATTIVITA 2 Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamento, anche a basso costo Realizzazione di prototipi e sperimentazione su appoggi strutturali con funzioni antisismiche in gomma riciclata con rinforzo in FRP (UNINA_Se) Studio teorico e analisi numeriche su isolatori elastomerici armati (UNINA_DL) Sviluppo di sistemi accoppiati di isolamento-dissipazione per edifici industriali/commerciali prefabbricati (UNIPG) Speciali smorzatori isteretici ( crescent shaped braces ) per first-storey isolation system (UNIBO) Studio teorico e realizzazione di Rubber-Layer Rolling-Bearing (POLIBA) Sviluppo, caratterizzazione e validazione sperimentale di nuovi materiali attritivi per isolatori a scorrimento (POLIMI)

44 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 2 Sviluppo nuovi dispositivi REALIZZAZIONE DI PROTOTIPI ED ESECUZIONE DI TEST SPERIMENTALI SU APPOGGI STRUTTURALI CON FUNZIONI ANTISISMICHE IN GOMMA RICICLATA CON RINFORZO IN FRP

45 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II PROVA A COMPRESSIONE P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

46 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II PROVA LENTA A TAGLIO P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

47 Unità di Ricerca c/o Univ. Napoli Federico II PROVA LENTA A TAGLIO P.E Task Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico

48 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 2 Sviluppo nuovi dispositivi STUDIO TEORICO E ANALISI NUMERICHE SU ISOLATORI ELASTOMERICI ARMATI

49 Progetto ReLUIS DPC , Riunione Task 2.3.2, Napoli, 4 e 5 Aprile 2013 Analisi FEM vs Indicazioni normative pressione verticale[mpa] S 2 = 1.51 Domini stabilità isolatori elastomerici circolari 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% deformazione tagliante γ

50 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 2 Sviluppo nuovi dispositivi SVILUPPO DI SISTEMI ACCOPPIATI DI ISOLAMENTO-DISSIPAZIONE PER EDIFICI INDUSTRIALI/COMMERCIALI PREFABBRICATI

51 Task E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 51 Casi studio di edifici industriali/commerciali prefabbricati Struttura senza nucleo in c.a. Dispositivi dissipativi attritivi nei nodi trave-pilastro Incompatibilità economica delle strutture Attivita 2. Sviluppo di nuovi dispositivi di isolamento a basso costo Efficacia dissipativa Riduzione di dimensioni e costi strutturali

52 Task E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 52 Ottimizzazione prestazionale di posizione e caratteristiche dei dispositivi Device Plinth elastic & compressible material variazione parametri meccanici dispositivo variazione schema statico momento pilastri momento travi

53 Concept design di un nuovo dispositivi torsionale in acciaio a basso costo Varianti pluristrato. Ottimizzazione delle capacità ricentranti. Modello acciaio Chabosche Modello SOLID Acciaio : ASTM A36 F y = 575 MPa Modello ABAQUS Ciclo M-θ Stato tensionale Stato deformativo Task E1-UNIPG Università di Perugia - Marco MEZZI 53

54 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 2 Sviluppo nuovi dispositivi SPECIALI SMORZATORI ISTERETICI ( CRESCENT SHAPED BRACES ) PER FIRST-STOREY ISOLATION SYSTEM

55 3. Speciali smorzatori isteretici ( crescent shaped braces ) per first-storey isolation system stiff superstructure k ss >> k HRS m k uncoupling the Horizontal- Resisting-System from the Vertical-Resisting System SDOF model for seismic actions calibration of the Crescent- Shaped Braces (which compose the HRS) Multiple performance objectives Crescent- Shaped Brace F δ

56 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 2 Sviluppo nuovi dispositivi STUDIO TEORICO E REALIZZAZIONE DI RUBBER-LAYER ROLLING-BEARING (RLRB)

57 ISOLATORE A ROTOLAMENTO: RLRB E costituito da strati di gomma su cui rotolano cilindri in acciaio Rendering preliminare dell RLRB con i cilindri che rotolano secondo due direzioni perpendicolari IMPOSTAZIONE ANALITICA DEL MODELLO TEORICO. - Analisi statica del dispositivo: strato in gomma e singolo cilindro in acciaio - Analisi dinamica: individuazione dei parametri fondamentali della caratterizzazione

58 FASE DI PROGETTAZIONE PRELIMINARE DEL PROTOTIPO In riferimento alla modellazione del dispositivo di isolamento, l analisi statica ha permesso di rilevare evidenti problematiche nella cinematica delle piastre e dei cilindri; pertanto, conseguentemente, si è ipotizzato un miglioramento del comportamento del dispositivo attraverso una attività di riprogettazione nella quale si è previsto di mantenere la superficie delle piastre piana e di conferire una curvatura alla gomma nelle zone di estremità. Tale caratteristica della gomma, con un opportuno modulo di elasticità, potrà consentire il ri-centramento della struttura.

59 FASE DI PROGETTAZIONE DEFINITIVA DEL PROTOTIPO

60 FASE REALIZZATIVA DEL PROTOTIPO

61 RISULTATI DELLE PROVE Durante la prova di caratterizzazione sono stati eseguiti 5 cicli di carico-scarico con frequenza di 0.05 Hz. Per il dispositivo sottoposto a prova si sono utilizzati quattro cilindri. Il pre-carico verticale, utilizzato durante le prove, è funzione della struttura che sarà utilizzata per le prossime prove su tavola vibrante. Normal preload = 1 ton Normal preload = 2 tons Normal preload = 3 tons

62 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto ReLUIS-DPC Workshop Coordinamento: Bologna, 10-11/09/2012 LINEA Sviluppo ed analisi di nuove tecnologie per l adeguamento sismico ATTIVITA 2 Sviluppo nuovi dispositivi SVILUPPO, CARATTERIZZAZIONE E VALIDAZIONE SPERIMENTALE DI NUOVI MATERIALI ATTRITIVI PER ISOLATORI A SCORRIMENTO

63 RU : E08_POLIMI-ABC Research project: Development, characterization and validation of frictional materials for sliding isolation systems Motivation The performance of seismic isolation systems with flat or curved sliding elements relies upon the behavior of the materials of the sliding surfaces. A key element is the choice of the optimal value of the coefficient of friction. Large values of friction provide high damping capacity, but high stiffness, and promote huge generation of heat and increase in temperature at the sliding interface. Goals Development, characterization and validation of self-lubricating materials for sliding isolation systems, through: (a) formulation of a database of properties of current self-lubricating materials and investigation of the relationship between friction and physical mechanical properties; (b) development and characterization of novel frictional materials; (c) validation of the novel frictional materials though prototype tests on real isolation systems Research program WP1 : testing of current friction materials, and development of a database of properties; formulation of friction models WP2 : development of high performance self-lubricating materials with controlled friction coefficient WP3 : characterization of the novel friction materials in small scale tests WP4 : development of finite element models and numerical assessment of the friction materials WP5 : dynamic tests on isolators with the friction materials Months WP1 WP2 WP3 WP4 WP1, WP2, WP3 performed at Politecnico di Milano (Dept. of Structural Engineering, Dept. of Chemistry, Chemical Engineering and Materials) WP5 performed in cooperation with Eucentre, Pavia and within JETBIS project WP5 Project DPC/ReLUIS Final Workshop

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