Progetto strutture

Dott. Ingegnere Fabrizio Rocco

Dott. Ingegnere Luca Bellini

Studio IN.AR.GEO 

Breve descrizione progetto

Il punto di partenza per la scelta progettuale a livello strutturale per l’edificio scolastico è stato dato dalla posizione geografica dello stesso: la zona interessata è infatti classificata come zona II, ossia ad elevata sismicità, con accelerazione al suolo di 0,25g.

Considerato l’elevato rischio sismico e la classificazione di edificio pubblico e strategico, si è pensato di ricorrere all’utilizzo di isolatori sismici elastomerici: tali elementi sono composti da una matrice smorzante ibrida di gomma e piombo, compresa da due piastre in acciaio, e sono in grado, aumentando il periodo proprio della struttura, di smorzare l’azione sismica sulla sovrastruttura , ossia l’edificio vero e proprio costruito al di sopra degli stessi isolatori.

La metodologia strutturale adottata per la sovrastruttura prevede, d'altra parte, l’utilizzo di telaio iperstatico in c.a. costituito da pilastrature, travature, cordolature e lesene: il coefficiente di struttura q (denominato per il caso specifico delle strutture isolate unicamente "coefficiente q", poiche lo spettro elastico viene già decrementato a partire da un periodo di 0,8 Tis), nel caso di strutture isolate, si abbassa sino al valore di 1,5.

L’utilizzo degli isolatori, opportunamente dimensionati e posizionati al fine di diminuire l’eccentricità globale dell’edificio, quindi di fare al più convergere il centro di taglio con il  centro di massa (3% della massima dimensione in pianta), nelle direzioni principali x ed y, ha permesso di semplificare i particolari esecutivi della sovratruttura, come se questa fosse classificata in una zona a bassa sismicità.

Come superficie di separazione tra isolatori e sovrastruttura si è dimensionato un solaio misto in acciaio – cls, che oltre alla funzione di piano di calpestio, ha l’importante funzione di collegamento orizzontale, a diaframma, tra gli elementi verticali appoggiati sugli isolatori, soggetti a comportamento puntone tirante in caso di sisma.      

L’edificio è stato considerato monolitico, quindi il giunto di dilatazione non è stato ritenuto necessario: il periodo proprio con isolamento è stato calcolato in 1,6 secondi con le rigidezze secanti utilizzate, ossia 1,5KN/mm, (si era partiti da 2 secondi come periodo proprio di progetto), lo smorzamento degli stessi isolatori è stato scelto del 16%, massimo carico verticale considerato SLE rara 2300KN, SLU statico 3100KN, SLV sismico sottostruttura 2200KN, SLC sismico 2300KN, spostamento di progetto di 150mm, già combinato con sisma X e 30% di sisma Y ed amplificato di 1,2 per la verifica degli isolatori.

Gli isolatori utilizzati sono tipo LRB 500x292

Per ricentrare il CR con il CM si sono alternati agli isolatori sismici degli appoggi scorrevoli a basso attrito tipo V-max 1500/550/500.

Gli isolatori sismici

Il principio di funzionamento degli isolatori sismici verte nella riduzione della risposta sismica orizzontale agente sulla struttura, qualunque siano la tipologia ed i materiali strutturali dell’edificio. Questa può essere ottenuta mediante una delle seguenti strategie d'isolamento, o mediante una loro appropriata combinazione:

a) incrementando il periodo fondamentale della costruzione per portarlo nel campo delle minori accelerazioni di risposta;

b) limitando la massima forza impulsiva orizzontale trasmessa.

In entrambe le strategie le prestazioni dell’isolamento possono essere ulteriormente migliorate attraverso la dissipazione di una consistente aliquota dell'energia meccanica trasmessa dal terreno alla costruzione.

I dispositivi facenti parte di un sistema di isolamento, come nel nostro caso, si distinguono in isolatori e dispositivi ausiliari.

Gli isolatori sono dispositivi che svolgono fondamentalmente la funzione di sostegno dei carichi verticali, con elevata rigidezza in direzione verticale e bassa rigidezza o resistenza in direzione orizzontale, permettendo notevoli spostamenti orizzontali.

A tale funzione possono essere associate o meno quelle di dissipazione di energia, di ricentraggio del sistema, di vincolo laterale sotto carichi orizzontali di servizio (non sismici). Essendo fondamentalmente degli apparecchi di appoggio, essi debbono rispettare le relative norme per garantire la loro piena funzionalità rispetto alle azioni di servizio.

Tra gli isolatori si individuano:

1) isolatori in materiale elastomerico ed acciaio

2) isolatori a scorrimento

I dispositivi ausiliari svolgono fondamentalmente la funzione di dissipazione di energia e/o di ricentraggio del sistema e/o di vincolo laterale sotto carichi orizzontali di servizio (non sismici), rispetto alle azioni orizzontali.

La normativa li distingue in:

1) dispositivi a comportamento non lineare, indipendente dalla velocità di deformazione,

2) dispositivi a comportamento viscoso, dipendente dalla velocità di deformazione,

3) dispositivi a comportamento lineare o quasi lineare.

Un sistema di isolamento può essere costituito unicamente da isolatori elastomerici, eventualmente realizzati con elastomeri ad alta dissipazione o comprendenti inserti di materiali dissipativi (ad es. piombo), oppure unicamente da isolatori a scorrimento o rotolamento, che inglobano funzioni dissipative o ricentranti per la presenza di elementi capaci di svolgere tali funzioni, oppure da un’opportuna combinazione di isolatori e dispositivi ausiliari, questi ultimi generalmente con funzione dissipativa, ricentrante e/o di vincolo.

I dispositivi di isolamento possono essere basati su materiali e meccanismi diversi, dai quali dipendono le loro proprietà meccaniche. Le proprietà di un sistema di isolamento, nel suo complesso, e la loro efficienza scaturiscono dalla combinazione delle proprietà dei dispositivi e degli isolatori che lo costituiscono.

Tutte le parti strutturali dei dispositivi, non direttamente impegnate nella funzione di isolamento, devono essere capaci di sopportare le massime sollecitazioni di progetto rimanendo in campo elastico, con un adeguato coefficiente di sicurezza.

- In data 06 luglio 2015 vi è stato il sopralluogo in situ della Commissione Sismica Provinciale, avvenuto con esito positivo.

- Ad inizio Settembre vi saranno le prove di carico sulla struttura per verificare le rispondenze strutturali alle sollecitazioni.