Criteri per la progettazione di dispositivi di isolamento a pendolo scorrevole

Abstract

L’isolamento alla base degli edifici, come indicato tra gli altri da Dolce et al. (2000a; 2000b; 2001), rappresenta uno dei metodi di progettazione più efficace per il conseguimento di elevati standard prestazionali di strutture soggette ad azioni sismiche, specie se di intensità notevole. Gli isolatori definiti di tipo a scorrimento con superficie curvilinea, secondo la classificazione introdotta nelle Nome Tecniche per le Costruzioni del 2008 (§11.9.8), che integra quanto previsto per gli isolatori a scorrimento dall’O.P.C.M. 3274 e ss.mm.ii (§10.4.2.), sono di utilizzo relativamente recente, risalendo ai primi anni novanta le prime applicazioni costruttive. I due fattori che caratterizzano la risposta dei singoli dispositivi di isolamento, e quindi della sovrastruttura, sono il raggio di curvatura della calotta sferica e le caratteristiche fisiche dell’attrito che si viene a creare tra la superficie di scivolamento e l’articolazione di movimento. Il raggio della calotta sferica è legato solamente alla geometria dell’isolatore mentre il fenomeno di tipo attritivo che si manifesta è governato dalla scelta del materiale posto a contatto con la superficie di scorrimento in acciaio. Tale materiale deve quindi soddisfare i requisiti di progetto, ovvero, garantire una sufficiente capacità in termini di 1) carico verticale, 2) durabilità, 3) stabilità (termica, ciclica), 4) dissipazione energetica, 5) taglio massimo trasmesso in fase di risposta sismica e 6) capacità di spostamento. Le procedure di progettazione e prova dei dispositivi ad oggi previste dai codici internazionali indirizzano le attenzioni di progettista e costruttore verso un controllo del raggio di curvatura della superficie sferica e sulla valutazione del meccanismo attritivo attraverso l’analisi di attrito dinamico (din) e statico (stat), intesi rispettivamente come attrito per alte velocità di scorrimento ed attrito per basse velocità di scorrimento, soffermandosi però in fase progettuale sostanzialmente sul solo valore dinamico din. Nell’articolo si valuteranno le ripercussioni nella risposta del sistema isolato con riferimento anche all’attrito di primo distacco (dist) e in corrispondenza dell’inversione della direzione del moto di scorrimento (inv), non esplicitamente investigati dalle attuali procedure di progettazione, qualifica ed accettazione dei dispositivi. Saranno inoltre approfondite le correlazioni tra le variazione di sforzo assiale e di velocità di scorrimento rispetto alla caratterizzazione del meccanismo attritivo valutandone le ripercussioni progettuali in termini di modellazione lineare e non lineare dei dispositivi.