CAPITOLO 1-INTRODUZIONE
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Capitolo 1 - Introduzione
Nel corso degli ultimi decenni l’ingegneria strutturale ha rivolto particolare attenzione nei riguardi della capacità degli edifici di resistere alle azioni sismiche. Le attuali filosofie di progettazione antisismica si basano infatti sulla capacità della struttura, o di elementi appositamente preposti, di dissipare l’energia trasmessa dal terremoto; nel primo caso, in occasione di eventi di media-forte intensità, è previsto un determinato danneggiamento in alcune zone della struttura (cerniere plastiche), mentre nel secondo la limitazione dell’energia in ingresso o la sua dissipazione sono affidati ad opportuni dispositivi.
L’impiego di tali sistemi - costituiti principalmente da dispositivi di isolamento alla base e dispositivi di dissipazione dell’energia - ha avuto un notevole impulso negli ultimi anni, date le notevoli capacità e i vantaggi connessi al loro impiego sia in termini di sicurezza strutturale che economici. Esistono attualmente numerosi tipi di dispositivi con relative applicazioni in tutto il mondo; la ricerca in questo campo è ancora aperta a nuove elaborazioni per il raggiungimento di livelli di efficienza e sicurezza sempre maggiori. In questo ambito è di particolare interesse la categoria di dispositivi dissipativi (o più semplicemente dissipatori) detti autoricentranti, aventi la caratteristica di dissipare l’energia sismica assicurando allo stesso tempo spostamenti residui della struttura nulli al termine del terremoto.
Gli studi riguardanti i dissipatori autoricentranti sono relativamente recenti (Christopoulos, 2006, 2008; Kam et al. 2008, 2010) e le informazioni disponibili sulla risposta dinamica in campo non lineare di tali sistemi sono ancora limitate.
Nell’ambito del presente lavoro di tesi è stata svolta la progettazione di un edificio multipiano ad uso commerciale, con particolare attenzione all’ottimizzazione del sistema strutturale, dotato di adeguata resistenza nei confronti delle azioni sismiche e contemporaneamente tale da consentire l’utilizzo di dispositivi autoricentranti.
I dispositivi dissipativi impiegati sono basati su un prototipo ideato, sviluppato e brevettato dal Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Pisa (attualmente Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale) nell’ambito del progetto di ricerca europeo PRECASTEEL (Alderighi et al. 2010). I dati ottenuti dalla modellazione teorica del prototipo e da successive prove sperimentali sono analizzati ed impiegati per l’elaborazione di un metodo che consenta
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di dimensionare in modo opportuno i dispositivi, al fine di garantire la sicurezza della struttura nei confronti dell’azione sismica di riferimento.
Una volta definite le caratteristiche della struttura principale e dei dispositivi dissipativi, sono condotte delle analisi dinamiche non lineari su un modello tridimensionale dell’edificio per comprenderne il comportamento e validare l’efficacia del metodo proposto.
Il presente lavoro si articola in tre fasi principali:
i) una descrizione generale dei sistemi di protezione sismica, tradizionali e innovativi, con una breve analisi dello stato dell’arte e delle tipologie di dispositivi attualmente esistenti (Capitolo 2);
ii) la descrizione del prototipo di dispositivo dissipativo autoricentrante, sul quale sono condotti opportuni test di laboratorio; attraverso i risultati ottenuti viene proposto un metodo per il dimensionamento di questo particolare tipo di dissipatori (Capitolo 3); iii) la progettazione di un caso di studio attraverso una metodologia di analisi dinamica
non lineare, in grado di fornire dati relativi alla risposta della struttura al variare sia delle caratteristiche intrinseche del sistema che dell’azione sismica di progetto, fornendo pertanto le basi per uno studio parametrico (Capitolo 4).
L’obiettivo dello studio è quello di analizzare il comportamento sismico di una struttura ibrida telai in acciaio - muri in cemento armato, protetta mediante i dispositivi dissipativi autoricentranti studiati.
Reiterando le analisi dinamiche incrementali al variare delle caratteristiche dei dissipatori è stato possibile effettuare uno studio parametrico del sistema: procedendo in questa maniera ed analizzando i singoli risultati si è potuta valutare l’influenza delle caratteristiche meccaniche e geometriche dei singoli elementi costituenti il dissipatore sul comportamento globale della struttura, individuando una soluzione ottimizzata per il sistema proposto.
