IT201900016742A1 - Sistema di dissipazione sismica per strutture edili. - Google Patents

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Piero Colajanni
Mendola Lidia La
Alessia Monaco
Salvatore Pagnotta
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Sicilferro Torrenovese S R L
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Description

SISTEMA DI DISSIPAZIONE SISMICA PER STRUTTURE EDILI
La presente invenzione si riferisce a un sistema di dissipazione sismica per strutture edili in genere del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi reticolari tralicciate miste acciaio/calcestruzzo conglobate in un getto di calcestruzzo collaborante.
L’oggetto della presente invenzione si riferisce al settore dell’edilizia e in particolare è rivolto ai sistemi di dissipazione sismica applicabili alle strutture edili che prevedono travi reticolari miste conglobate in un getto di calcestruzzo impegnate a corrispettivi pilastri realizzati preferibilmente in materiale cementizio, del tipo calcestruzzo armato e/o rinforzato o simili conglomerati cementizi, o con pilastri incamiciati a sezione mista acciaio calcestruzzo o con pilastri in acciaio.
Per travi reticolari miste conglobate in un getto di calcestruzzo collaborante si intende quella specifica tipologia e/o tecnica costruttiva che prevede l’impiego di travi reticolari conosciute composte da: un piatto in acciaio posto sulla parte inferiore della trave; una serie di elementi reticolari in acciaio (realizzati per esempio tramite barre a sezione tonda, quadrata, rettangolare o comunque di qualsiasi altra forma, lisce e/o ad aderenza migliorata) che sono saldati al piatto inferiore della trave e a porzioni superiori della stessa (anch’esse realizzate in acciaio) e corredati anche di staffe anch’esse saldate alla trave.
La configurazione sopra descritta consente di rendere pienamente “collaboranti” tutti gli elementi in acciaio che costituiscono la trave tralicciata che successivamente è completata in cantiere attraverso il getto di calcestruzzo collaborante, soprattutto con la parte metallica inferiore.
Un’ulteriore variante delle già note travi reticolari è quella in cui al posto del piatto inferiore è prevista una serie di barre in acciaio che sono saldate al reticolo.
Com’è noto la protezione sismica di qualsiasi struttura edile, sia civile sia industriale, ha lo scopo di ridurre al massimo i danni provocati dai terremoti, nonché proteggere le persone al loro interno e/o nelle vicinanze delle stesse.
Al fine di conferire un’adeguata protezione a tutte le strutture edili di nuova concezione sia in fase di progettazione sia in fase di costruzione e mettere in sicurezza le strutture edili già presenti e distribuite sui territori a rischio di terremoto, sono state ideate, realizzate e applicate svariate soluzioni per la protezione sismica.
Sono noti diversi sistemi di dissipazione sismica che hanno come funzione principale quella di permettere spostamenti relativi tra elementi strutturali reciprocamente connessi modificando così la risposta delle corrispettive strutture edili all’azione sismica subita.
Alcuni sistemi noti limitano le accelerazioni trasmesse alla struttura e quindi riducono le forze inerziali mediante l'aumento del periodo di oscillazione della struttura edile alle quali sono applicati. Altri sistemi dissipano parte dell'energia trasmessa alla struttura limitando gli spostamenti tra gli elementi che compongono la stessa.
Fra i diversi dissipatori sismici dello stato dell’arte si possono evidenziare i dissipatori lineari in acciaio a frizione o ad attrito i cui componenti sono predisposti a slittare gli uni sugli altri in risposta alle sollecitazioni alle quali le strutture edili vengono sottoposte durante un evento sismico.
Sebbene i summenzionati sistemi di dissipazione sismica noti conferiscano alle strutture edili su cui sono installati un’adeguata protezione sismica durante i terremoti, la Richiedente ha riscontrato che sussistono ancora significativi margini di miglioramento e innovazione specialmente in relazione all’applicazione della dissipazione sismica alle connessioni fra travi reticolari miste conglobate in un getto di calcestruzzo impegnate a corrispettivi pilastri realizzati preferibilmente in materiale cementizio, del tipo in calcestruzzo armato e/o rinforzato, o con pilastri incamiciati a sezione mista acciaio calcestruzzo o con pilastri in acciaio, nonché all’integrità strutturale di tali connessioni durante eventi sismici.
In letteratura si trovano molte applicazioni di sistemi dissipativi per connessioni trave-colonna ma solo ed esclusivamente per applicazioni in strutture metalliche, dove sia i pilastri sia le travi sono costituiti da profili fatti esclusivamente in acciaio, impiegando pertanto elementi laminati del tipo HEA, IPE e/o similari. Altre tipologie di connessioni sono state studiate e sviluppate per le connessioni trave-colonna di strutture prefabbricate in calcestruzzo, dove per tali elementi si intendono quei sistemi costruttivi in cui sia i pilastri e sia le travi sono realizzati esternamente al cantiere presso speciali impianti di prefabbricazione e, dopo essere stati trasportati in cantiere, vengono montati a “secco”. Ad oggi invece, non sono stati sviluppati sistemi di connessione e dissipazione sismica per le connessioni tra travi reticolari miste conglobate in un getto di calcestruzzo impegnate a corrispettivi pilastri realizzati preferibilmente in materiale cementizio, del tipo calcestruzzo armato e/o rinforzato, o con pilastri incamiciati a sezione mista acciaio calcestruzzo o con pilastri in acciaio dove il getto di completamento avviene in cantiere, pertanto completamente gettati in opera.
Con riferimento a tale specifica tipologia costruttiva e al relativo sistema di dissipazione sismica riveste primaria importanza individuare sistemi di connessione della parte metallica del dispositivo e della trave reticolare mista. Il collegamento, oltre alla necessaria resistenza, deve garantire un’adeguata rigidezza, in modo da evitare spostamenti relativi significativi in grado di alterare la posizione del centro di rotazione relativo istantaneo, rendendo inefficaci le opportune sagomature degli elementi del dispositivo che assicurano la possibilità di movimento relativo, mentre nelle travi metalliche la presenza dell’anima assicura naturalmente la trasmissione degli sforzi fra la flangia della porzione inferiore, a cui è collegato il dispositivo dissipativo, e la flangia della porzione superiore che è collegata al pilastro. Nelle travi tralicciate miste è necessario trovare soluzioni innovative che assicurino adeguate resistenza e rigidezza del collegamento fra la porzione inferiore, questa volta costituita dal piatto metallico, e la porzione superiore che è formata dal calcestruzzo compresso al di sopra dell’asse neutro e dalle armature longitudinali superiori del traliccio metallico.
Specifico è anche il problema della trasmissione della sollecitazione di taglio, che nelle travi tralicciate reticolari miste è garantita soltanto parzialmente dalle anime del traliccio, avvalendosi di meccanismi basati sull’interazione acciaio-calcestruzzo tipici delle strutture miste.
Altra problematica specifica delle connessioni tra colonne in materiale cementizio e travi tralicciate, che influenza le soluzioni di collegamento che il dispositivo deve garantire, è la resistenza e la stabilità del pannello di nodo durante i comportamenti ciclici per evitare l’innescarsi di fenomeni di degrado dell’aderenza e la diffusa fessurazione che possono manifestarsi in presenza di collegamenti con barre di armatura passanti, soprattutto se di grande diametro come quelle sovente utilizzate nelle travi tralicciate miste.
Scopo principe della presente invenzione è proporre un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in grado di risolvere i problemi riscontrati nella tecnica nota.
È uno scopo della presente invenzione assicurare una connessione antisismica tra le travi tralicciate reticolari miste acciaio-calcestruzzo come quelle già precedentemente descritte e i rispettivi pilastri di una rispettiva struttura edile in grado di resistere strutturalmente alle sollecitazioni alle quali sono sottoposte durante gli eventi sismici.
Uno degli obiettivi della presente invenzione è quello di garantire per il sistema costruttivo sopra descritto prestazioni meccaniche in linea con le più recenti strategie di progettazione antisismica, le quali riflettono le più avanzate e moderne esigenze di sostenibilità ambientale ed economica. Si tratta di progettare costruzioni che superino le attuali strategie di progettazione, basate sul concetto di ammissibilità di danni irreversibili purché venga scongiurato il collasso e la conseguente perdita di vite umane. La nuova frontiera è quella di realizzare costruzioni altamente dissipative in grado di garantire l’immediata operabilità della struttura a seguito di sismi violenti. Tali prestazioni sono rese possibili se il danno irreversibile delle strutture primarie viene scongiurato, evitando gli ingenti costi di riparazione o addirittura di demolizione e ricostruzione della struttura edile.
Gli scopi sopra specificati e altri ancora sono sostanzialmente raggiunti da un sistema di dissipazione sismica per strutture edili realizzate impiegando travi reticolari miste conglobate in un getto di calcestruzzo impegnate a loro volta a corrispettivi pilastri realizzati preferibilmente in materiale cementizio, del tipo calcestruzzo armato e/o rinforzato, o con pilastri incamiciati a sezione mista acciaio calcestruzzo o con pilastri in acciaio, come descritti e rivendicati nel seguito.
Viene ora riportata, a titolo esemplificativo, la descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaio-calcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con la presente invenzione.
La descrizione sarà effettuata qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti al solo scopo indicativo e pertanto non limitativo, in cui:
la figura 1 è una prima vista schematica in alzata di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con una prima soluzione realizzativa della presente invenzione;
la figura 2 è una seconda vista schematica in alzata del sistema di cui alla figura 1 installato su una struttura edile la cui rispettiva trave è schematizzata in sezione secondo la traccia II-II di figura 1;
la figura 3 è una vista schematica in pianta del sistema di cui alle figura 1 e 2 installato su una struttura edile il cui rispettivo pilastro è schematizzato in sezione secondo la traccia III-III di figura 1;
la figura 4 è una vista schematica prospettica del sistema di cui alle figure da 1 a 3, nella quale il pilastro e la trave di riferimento della struttura edile sono interrotte;
la figura 5 è una prima vista schematica in alzata di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con una seconda soluzione realizzativa della presente invenzione;
la figura 6 è una seconda vista schematica in alazata del sistema di cui alla figura 5 installato su una struttura edile la cui rispettiva trave è schematizzata in sezione secondo la traccia VI-VI di figura 5;
la figura 7 è una vista schematica prospettica del sistema di cui alle figure 5 e 6, nella quale il pilastro e la trave di riferimento della struttura edile sono interrotte;
la figura 8 è una prima vista schematica in alzata di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con una terza soluzione realizzativa della presente invenzione;
la figura 9 è una seconda vista schematica in alzata del sistema di cui alla figura 8 installato su una struttura edile la cui rispettiva trave è schematizzata in sezione secondo la traccia IX-IX di figura 8;
la figura 10 è una vista schematica in pianta del sistema di cui alle figure 8 e 9 installato su una struttura edile il cui rispettivo pilastro è schematizzato in sezione secondo la traccia X-X di figura 8;
la figura 11 è una vista schematica prospettica del sistema di cui alle figure da 8 a 10, nella quale il pilastro e la trave di riferimento della struttura edile sono interrotte;
la figura 12 è una prima vista schematica in alzata di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con una quarta soluzione realizzativa della presente invenzione;
la figura 13 è una seconda vista schematica in alzata del sistema di cui alla figura 12 installato su una struttura edile la cui rispettiva trave è schematizzata in sezione secondo la traccia XIII-XIII di figura 12;
la figura 14 è una vista schematica prospettica del sistema di cui alle figure 12 o 13, nella quale il pilastro e la trave di riferimento della struttura edile sono interrotte;
la figura 15 è una prima vista schematica in alzata di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con una quinta soluzione realizzativa della presente invenzione;
la figura 16 è una seconda vista schematica in alzata del sistema di cui alla figura 15 installato su una struttura edile la cui rispettiva trave è schematizzata in sezione secondo la traccia XVI-XVI di figura 15;
la figura 17 è una vista schematica in pianta del sistema di cui alle figure 15 e 16 installato su una struttura edile il cui rispettivo pilastro è schematizzato in sezione secondo la traccia XVII-XVII di figura 15;
la figura 18 è una vista schematica prospettica del sistema di cui alle figure da 15 a 17, nella quale il pilastro e la trave di riferimento della struttura edile sono interrotte;
la figura 19 è una prima vista schematica in alzata di un sistema di dissipazione sismica per strutture edili del tipo presentanti pilastri in materiale cementizio connessi a travi tralicciate reticolari miste acciaiocalcestruzzo (es. travi S.E.R.), in accordo con una sesta soluzione realizzativa della presente invenzione;
la figura 20 è una seconda vista schematica in alzata del sistema di cui alla figura 19 installato su una struttura edile la cui rispettiva trave è schematizzata in sezione secondo la traccia XX-XX di figura 19;
la figura 21 è una vista schematica prospettica del sistema di cui alle figure 19 e 20, nella quale il pilastro e la trave di riferimento della struttura edile sono interrotte.
Con riferimento alle figure allegate, con il numero 1 è complessivamente indicato un sistema di dissipazione sismica per strutture edili 2 del tipo presentanti pilastri 3 in materiale cementizio, come per esempio calcestruzzo e/o simili conglomerati cementizi armati, connessi a travi 4 in materiale metallico, in particolare reticolari S.E.R., in accordo con la presente invenzione.
Il sistema di dissipazione sismica 1 comprende almeno un dissipatore sismico 5 (figure 1, 2, 4-9, 11-16 e 18-21), opzionalmente a frizione o ad attrito, interponibile tra un rispettivo pilastro 3 e una rispettiva trave 4, di tipo S.E.R., di una corrispettiva struttura edile 2. Come visibile nelle figure 1, 2, 4-9, 11-16 e 18-21, il dissipatore sismico 5 è provvisto di almeno una flangia di fissaggio 6 per l’impegno dello stesso al rispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2.
Nel dettaglio, la flangia di fissaggio 6 del dissipatore sismico 5 comprende una piastra di fissaggio 6a presentante una superficie di appoggio 6b predisposta a giacere contro il corrispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2 quando il dissipatore sismico 5 è a esso fissato.
Da parte opposta alla superficie di appoggio 6b, la piastra di fissaggio 6a della flangia di fissaggio 6 del dissipatore sismico 5 presenta una superficie di bloccaggio 6c provvista di idonei fori passanti 6d per l’impegno di corrispettive barre filettate o tirafondi 7 (figure 1, 5, 8, 12, 15 e 19) che attraversano il corrispondente pilastro 3 della rispettiva struttura edile 2.
Dalla superficie di bloccaggio 6c della piastra di fissaggio 6a della flangia di fissaggio 6 del dissipatore sismico 5 si sviluppa trasversalmente, preferibilmente sostanzialmente ortogonalmente, una porzione di accoppiamento 6e per l’impegno di almeno un altro componente del dissipatore sismico 5 che verrà descritto nel seguito.
Nel dettaglio, la porzione di accoppiamento 6e della flangia di fissaggio 6 del dissipatore sismico 5 comprende una coppia di piastre di accoppiamento 6f giacenti su piani di giacitura sostanzialmente paralleli a definire un’intercapedine di accoppiamento 6g (figure 2, 6, 9, 13, 16 e 20) localizzata su un piano mediano di simmetria della flangia di fissaggio 6.
Come visibile nelle figure 1, 2, 4-9, 11-16 e 28-21, il dissipatore sismico 5 comprende inoltre un corpo principale 8, preferibilmente piastriforme, che presenta almeno una porzione di attacco 9 fissabile, preferibilmente mediante saldatura, a un’estremità libera 4a della rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2.
Come visibile nelle figure 2, 6, 9, 13, 16 e 20, il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 presenta uno spessore idoneo al suo accoppiamento con la porzione di accoppiamento 6e della corrispettiva flangia di fissaggio 6.
Nel dettaglio, in condizione assemblata, il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 presenta almeno una porzione che occupa, almeno parzialmente, preferibilmente completamente, l’intercapedine di accoppiamento 6g delimitata fra le piastre di accoppiamento 6f della porzione di accoppiamento 6e della flangia di fissaggio 6.
Il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 presenta inoltre una sagoma sostanzialmente poligonale, preferibilmente almeno quadrangolare.
In accordo con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 1, 4, 5, 6, 15, 18, 19 e 21, il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 presenta una sagoma sostanzialmente trapezoidale, preferibilmente sostanzialmente a trapezio rettangolo con un lato ad angoli retti 8a, opposto a un lato inclinato 8b, rivolto verso la piastra di fissaggio 6a della flangia di fissaggio 6. In questo caso, il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 è fissabile, preferibilmente mediante saldatura, a una porzione esterna e periferica 4b, in particolare una piastra inferiore, dell’estremità libera 4a della rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2.
In accordo invece con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 8, 11, 12 e 14, la porzione di attacco 9 del corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 è fissabile, preferibilmente mediante saldatura, a una porzione interna e periferica 4c dell’estremità libera 4a della rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2. In questo caso, la porzione di attacco 9 del corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 si sviluppa, almeno in parte, attraverso la sezione della rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2. Preferibilmente, la porzione di attacco 9 del corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 si sviluppa attraverso la sezione della rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2, da una parte all’altra della sezione di quest’ultima.
Al fine di assicurare un’idonea superficie di fissaggio tra la porzione di attacco 9 del corpo 8 del dissipatore sismico 5 e la porzione interna periferica 4c della rispettiva trave 4 della rispettiva struttura edile 2, la porzione di attacco 9 presenta almeno una piastra di unione 9a (figure 8-14) trasversale, preferibilmente sostanzialmente ortogonale, allo sviluppo prevalente del corpo principale stesso.
Sempre con riferimento alle figure allegate, il sistema di dissipazione sismica 1 comprende inoltre almeno un organo di connessione 11 interponibile tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2.
L’organo di connessione 11 è anch’esso provvisto di almeno una flangia di fissaggio 12 per l’impegno dello stesso al rispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2.
La flangia di fissaggio 12 dell’organo di connessione 11 comprende almeno una piastra di fissaggio 12a che presenta una superficie di appoggio 12b predisposta a giacere contro il corrispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2 quando tale organo di connessione 11 è a esso fissato.
Inoltre, la piastra di fissaggio 12a della flangia di fissaggio 12 dell’organo di connessione 11 presenta una superficie di bloccaggio 12c opposta alla superficie di appoggio 12b, provvista di idonei fori passanti 12d per l’impegno di corrispettive barre filettate o tirafondi 13 (figure 1, 3, 5, 8, 10, 12, 15, 17 e 19) che attraversano il corrispondente pilastro 3 della rispettiva struttura edile 2.
Dalla superficie di bloccaggio 12c della piastra di fissaggio 12a della flangia di fissaggio 12 dell’organo di connessione 11 si sviluppa trasversalmente, preferibilmente sostanzialmente ortogonalmente, una porzione di attacco 12e per l’impegno, diretto o indiretto, alla rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 12.
Vantaggiosamente, il dissipatore sismico 5 e l’organo di connessione 11 sono configurati in modo tale da cooperare l’uno con l’altro per definire un centro di rotazione X relativa tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2.
In altre parole, la cooperazione fra l’organo di connessione 11 e il dissipatore sismico 5 è tale da confinare i movimenti relativi tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 ad almeno una rotazione relativa attorno al centro di rotazione X da essi definito.
Preferibilmente, il centro di rotazione X relativa è localizzato in corrispondenza dell’organo di connessione 11 e il dissipatore sismico 5 è configurato in modo tale da permettere le rotazioni relative tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della rispettiva struttura edile 2 attorno al centro di rotazione X localizzato sull’organo di connessione 11.
Vantaggiosamente, il dissipatore sismico 5 è inoltre provvisto di un meccanismo di giunzione 10 operativamente interposto tra il corpo principale 8 e la rispettiva flangia di fissaggio 6 per permettere almeno un movimento relativo tra questi ultimi e, di conseguenza, un movimento relativo tra la rispettiva trave 4 e il rispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2.
Nel dettaglio, il meccanismo di giunzione 10 del dissipatore sismico 5 è configurato per permettere almeno un movimento relativo tra il corpo principale 8 e la superficie di appoggio 6b della piastra di fissaggio 6a della flangia di fissaggio 6 e, di conseguenza, un movimento relativo tra la rispettiva trave 4 e il rispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2 secondo una traiettoria sostanzialmente arcuata che si sviluppa attorno al centro di rotazione X localizzato sull’organo di connessione 11.
In accordo con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 1, 4, 5, 7, 8, 11 e 12, il meccanismo di giunzione 10 del dissipatore sismico 5 comprende un assieme asola/perno 14a, 14b (figure 1, 4, 5, 7, 8, 11 e 12) operativamente interposto tra il corpo principale 8 e la flangia di fissaggio 6 del medesimo per consentire la rotazione relativa tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 attorno al centro di rotazione X localizzato sull’organo di connessione 11. In questa situazione, l’assieme asola/perno 14a, 14b del dissipatore sismico 5 comprende almeno un’asola 14a, preferibilmente due o più che si sviluppano sostanzialmente parallelamente tra loro, ciascuna secondo uno sviluppo arcuato attorno al centro di rotazione X localizzato sull’organo di connessione 11.
L’assieme asola/perno 14a, 14b comprende inoltre almeno un perno 14b, preferibilmente due o più sviluppantesi sostanzialmente parallelamente tra loro e sostanzialmente ortogonalmente al piano di giacitura delle asole 14a. Ciascun perno 14b impegna scorrevolmente la rispettiva asola 14a per consentire uno slittamento relativo tra il corpo 8 e la flangia di fissaggio 6 del dissipatore sismico 5.
L’interazione tra ciascuna asola 14a e almeno un rispettivo perno 14b o un rispettivo gruppo di perni 14b, permette la movimentazione relativa tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 lungo una traiettoria sostanzialmente arcuata che si sviluppa attorno al centro di rotazione X localizzato sull’organo di connessione 11.
Come visibile nelle figure 1, 5, 8 e 12, le asole 14a sono ricavate in una porzione del corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 che giace nell’intercapedine di accoppiamento 6g della corrispettiva porzione di accoppiamento 6e della rispettiva flangia di fissaggio 6.
I perni 14b, preferibilmente costituiti da bulloni ad alta resistenza, attraversano le piastre di accoppiamento 6f della porzione di accoppiamento 6e impegnando le rispettive asole 14a del corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 che si trovano in corrispondenza dell’intercapedine 6g.
I perni 14b possono solamente scorrere lungo le rispettive asole 14a arcuate per cui il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 che è solidalmente unito alla rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 può ruotare rispetto alla corrispondente flangia di fissaggio 6 al rispettivo pilastro 3 attorno al centro di rotazione X localizzato sull’organo di connessione 11.
La regolazione del carico sui bulloni che costituiscono i perni 14b permette la regolazione della risposta del dissipatore sismico 5 e, di conseguenza, del sistema 1 di dissipazione sismica, alle sollecitazioni generate sulla rispettiva struttura edile 2 durante gli eventi sismici da essa subiti.
In atre parole, la regolazione del carico sui bulloni che costituiscono i perni 14b che impegnano le asole 14a determina il grado di propensione allo scorrimento del corpo 8 del dissipatore sismico 5 rispetto alla flangia di fissaggio 6 del medesimo. La forma arcuata delle asole 14a è studiata con l’obiettivo di evitare il contatto tra i gambi dei bulloni 14b con la parte interna delle asole stesse 14a afferenti al corpo principale 8.
Naturalmente, la forma arcuata delle asole 14a riproduce la traiettoria delle rotazioni relative tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 durante gli eventi sismici subiti.
Come visibile nelle figure allegate, la porzione di attacco 12e della flangia di fissaggio 12 dell’organo di connessione 11 può essere fissata, direttamente o indirettamente mediante l’interposizione di almeno un elemento intermedio di impegno 15, al corpo principale 8 del dissipatore sismico 5 e/o all’estremità libera 4a della rispettiva trave 4 della relativa struttura edile 2 mediante bullonatura e/o saldatura.
In accordo con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 1-14, la porzione di attacco 12e dell’organo di connessione 11 definisce vantaggiosamente almeno un’area strutturale predisposta alla flessione, in corrispondenza della quale è localizzato il centro di rotazione X.
Nel dettaglio, la flessione della porzione di attacco 12e dell’organo di connessione 11 durante un evento sismico causata dalle rotazioni relative tra la rispettiva trave 4 e il rispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2 identifica sulla stessa il centro di rotazione X.
In accordo con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 15-21, l’organo di connessione 11 comprende almeno una cerniera a perno 19 operativamente interposta tra la rispettiva flangia di fissaggio 12 e una porzione di attacco 20 dell’organo di connessione 11 alla rispettiva trave 4 e/o al corpo 8 del dissipatore 5. La cerniera a perno 19 definisce il centro di rotazione X relativa tra la rispettiva trave 4 e il rispettivo pilastro 3 della corrispettiva struttura edile 2.
La porzione di attacco 20 dell’organo di connessione 11 risulta fissabile alla trave 4 della struttura edile 2 e/o al corpo 8 del dissipatore 5 mediante bullonatura e/o saldatura.
In alternativa, è possibile prevedere anche che la porzione di attacco 20 dell’organo di connessione 11 sia unita di pezzo al corpo 8 del dissipatore sismico 5. In accordo con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 15, 18, 19 e 21, il meccanismo di giunzione 10 del dissipatore sismico 5 comprende un assieme asola/perno 21a, 21b, 21c differente rispetto all’assieme asola/perno 14a, 14b illustrato nelle figure 1, 4, 5, 7, 8, 11, 12 e 14.
Nel dettaglio, l’assieme asola/perno 21a, 21b, 21c di cui alle soluzioni realizzative illustrate nelle figure 15, 18, 19 e 21 comprende:
- almeno un’asola 21a, preferibilmente due o più, che si estende secondo almeno uno sviluppo predefinito, preferibilmente rettilineo;
- almeno una scanalatura 21b, preferibilmente due o più, che si estende secondo uno sviluppo almeno in parte trasversale, preferibilmente ortogonale, allo sviluppo della rispettiva asola 21a secondo un posizione sovrapposta, almeno in parte, a quest’ultima, in modo tale da definire una luce comune;
- almeno un perno 21c, preferibilmente due o più, impegnato nella rispettiva asola 21a e nella rispettiva scanalatura 21b in corrispondenza della rispettiva luce comune per cui l’interazione tra la rispettiva asola 21a, la rispettiva scanalatura 21b e il rispettivo perno 21c permette la movimentazione relativa tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 lungo una traiettoria sostanzialmente arcuata che si sviluppa attorno al centro di rotazione X definito dalla cerniera a perno 19 e localizzato pertanto sull’organo di connessione 11.
Sempre con riferimento alle figure 15, 18, 19 e 21, le asole 21a sono ricavate in una porzione di corpo 8 del dissipatore 5 che occupa l’intercapedine 6g della flangia di fissaggio 6, mentre le scanalature 21b sono ricavate rispettivamente nelle piastre di accoppiamento 6f della rispettiva porzione di accoppiamento 6e della rispettiva flangia di fissaggio 6 del dissipatore sismico 5.
In accordo con le soluzioni realizzative illustrate nelle figure 5-7, 12-4 e 19-21, 15, il sistema 1 di dissipazione sismica comprende inoltre almeno un dispositivo di ricentraggio 22 operativamente collocabile tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2, preferibilmente interposto tra la flangia di fissaggio 6 e il corpo principale 8 del dissipatore sismico 5, per ripristinare la posizione relativa originaria tra il rispettivo pilastro 3 e la rispettiva trave 4 della corrispettiva struttura edile 2 nella fase terminale di un evento sismico.
In accordo con un’ulteriore soluzione realizzativa della presente invenzione il dispositivo di ricentraggio 22 comprende almeno un meccanismo di connessione elastica, preferibilmente un sistema di molle.
Secondo un aspetto preferito dell’invenzione, la componente elastica del dispositivo di ricentraggio 22 è opportunamente precaricata, in modo da assorbire gli sforzi di compressione che vengono trasmessi, in esercizio, alla connessione per effetto dei momenti derivanti dai carichi gravitazionali.
Il sistema di dissipazione sismica sopra descritto risolve i problemi riscontrati nella tecnica nota e raggiunge importanti vantaggi.
Innanzitutto, il sistema di dissipazione sismica sopra descritto consente l’ottimale impegno di travi tralicciate reticolari miste acciaio-calcestruzzo (es. travi S.E.R.) di tipo S.E.R. a pilastri in materiale cementizio, come per esempio calcestruzzo armato, assicurando durante gli eventi sismici, l’integrità strutturale della relativa connessione.
Il sistema così concepito è in grado di conferire alla relative connessione strutturale un’adeguata resistenza alle sollecitazioni generate durante gli eventi sismici. Inoltre, il sistema sopra descritto garantisce un’adeguata rigidezza, sia di ogni singolo elemento sia dei collegamenti tra loro evitando fenomeni indesiderati di instabilità laterale.
In aggiunta, l’elevato grado di rigidezza che si raggiunge tramite gli elementi di collegamento e le connessioni da questi fornite permette di evitare indesiderate deformazioni relative che altererebbero la posizione del centro di rotazione relativo istantaneo X, inficiando la funzionalità del sistema in quanto le asole 14a andrebbero a toccare i gambi dei bulloni 14b, incrementando la resistenza allo scorrimento del sistema dissipativo rispetto alle previsioni progettuali.
Va inoltre considerato che, proteggendo efficacemente le strutture edili su cui è applicato, il sistema sopra descritto evita qualunque forma di danneggiamento strutturale che si traduce in un conseguente risparmio in termini di costi di riparazione, manutenzione, ristrutturazione, demolizione e/o riscostruzione dell’opera.
Ovviamente, il vantaggio sopra esposto ha un impatto positivo sull’ambiente poiché evitare tutte le problematiche relative allo smaltimento dei rifiuti ingombranti come quelli relativi alle opere edili.
Un altro vantaggio correlato all’eliminazione dei danni sismici è rilevabile a livello di agibilità e sicurezza delle strutture edili interessate dai terremoti. In altre parole, salvaguardando l’integrità strutturale di infrastrutture private e pubbliche anche strategiche, quali per esempio le strutture sanitarie, è possibile garantirne la continuità evitando interruzioni degli eventuali servizi che esse forniscono alle comunità.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) di dissipazione sismica per strutture edili (2) del tipo presentanti pilastri (3) in materiale cementizio connessi a travi (4) in materiale reticolari tralicciate, in particolare reticolari S.E.R., il sistema (1) di dissipazione sismica comprendendo: almeno un dissipatore sismico (5), opzionalmente a frizione o ad attrito, interponibile tra un rispettivo pilastro (3) e una rispettiva trave (4) di una corrispettiva struttura edile (2), il dissipatore sismico (5) essendo provvisto di almeno una flangia di fissaggio (6) per l’impegno dello stesso al rispettivo pilastro (3) della corrispettiva struttura edile (2), la flangia di fissaggio (6) del dissipatore sismico (5) presentando una superficie di appoggio (6b) predisposta a giacere contro il corrispettivo pilastro (3) della corrispettiva struttura edile (2) quando tale dissipatore sismico (5) è a esso fissato; almeno un organo di connessione (11) interponibile tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2), l’organo di connessione (11) essendo provvisto di almeno una flangia di fissaggio (12) per l’impegno dello stesso al rispettivo pilastro (3) della corrispettiva struttura edile (2), la flangia di fissaggio (12) dell’organo di connessione (11) presentando una superficie di appoggio (12b) predisposta a giacere contro il corrispettivo pilastro (3) della corrispettiva struttura edile (2) quando tale organo di connessione (11) a esso fissato; il dissipatore sismico (5) e l’organo di connessione (11) essendo configurati in modo tale da cooperare l’uno con l’altro per definire un centro di rotazione (X) relativa tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2), la cooperazione fra l’organo di connessione (11) e il dissipatore sismico (5) confinando i movimenti relativi tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) ad almeno una rotazione relativa attorno al centro di rotazione (X) da essi definito.
  2. 2. Sistema (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il centro di rotazione (X) è localizzato in corrispondenza dell’organo di connessione (11), il dissipatore sismico (5) essendo configurato in modo tale da permettere le rotazioni relative tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della rispettiva struttura edile (2) attorno al centro di rotazione (X) localizzato sull’organo di connessione (11).
  3. 3. Sistema (1) di dissipazione sismica, secondo la rivendicazione 2, in cui il dissipatore sismico (5) comprende: un corpo principale (8), preferibilmente piastriforme, presentante almeno una porzione di attacco (9) fissabile, preferibilmente mediante saldatura, a un’estremità libera (4a) della rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2), almeno un meccanismo di giunzione (10) operativamente interposto tra il corpo principale (8) e la rispettiva flangia di fissaggio (6) per permettere almeno un movimento relativo tra questi ultimi e, di conseguenza, un movimento relativo tra la rispettiva trave (4) e il rispettivo pilastro (3) della corrispettiva struttura edile (2), preferibilmente secondo una traiettoria sostanzialmente arcuata che si sviluppa attorno al centro di rotazione (X) localizzato sull’organo di connessione (11).
  4. 4. Sistema (1) secondo la rivendicazione 3, in cui il meccanismo di giunzione (10) del dissipatore sismico (5) comprende un assieme asola/perno (14a, 14b) operativamente interposto tra il corpo principale (8) e la flangia di fissaggio (6) del medesimo per consentire la rotazione relativa tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2) attorno al centro di rotazione (X) localizzato sull’organo di connessione (11).
  5. 5. Sistema (1) secondo la rivendicazione 4, in cui il l’assieme asola/perno (14a, 14b) del dissipatore sismico (5) comprende: almeno un’asola (14a), preferibilmente due o più, presentante uno sviluppo arcuato attorno al centro di rotazione (X) localizzato sull’organo di connessione (11); almeno un perno (14b), preferibilmente due o più, scorrevolmente impegnato nella rispettiva asola (14a), l’interazione tra l’asola (14a) e il perno (14b) permettendo la movimentazione relativa tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2) lungo una traiettoria sostanzialmente arcuata che si sviluppa attorno al centro di rotazione (X) localizzato sull’organo di connessione (11).
  6. 6. Sistema (1) secondo la rivendicazione 4, in cui l’assieme asola/perno (21a, 21b, 21c) del dissipatore sismico (5) comprende: almeno un’asola (21a), preferibilmente due o più, estendentesi secondo almeno uno sviluppo predefinito, preferibilmente rettilineo; almeno una scanalatura (21b), preferibilmente due o più, estendentesi secondo uno sviluppo almeno in parte trasversale, preferibilmente ortogonale, allo sviluppo dell’asola (21a), l’asola (21a) essendo almeno in parte sovrapposta alla rispettiva scanalatura (21b) in modo tale da definire una luce comune; almeno un perno (21c), preferibilmente due o più, impegnato nella rispettiva asola (21a) e nella rispettiva scanalatura (21b) in corrispondenza della rispettiva luce comune, l’interazione tra l’asola (21a), la scanalatura (21b) e il perno (21c) permettendo la movimentazione relativa tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2) lungo una traiettoria sostanzialmente arcuata che si sviluppa attorno al centro di rotazione (X) localizzato sull’organo di connessione (11).
  7. 7. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui l’organo di connessione (11) comprende almeno una porzione di attacco (12e) sviluppantesi trasversalmente alla superficie di appoggio (12b) della corrispettiva flangia di fissaggio (12), la porzione di attacco (12e) della flangia di fissaggio (12) dell’organo di connessione (11) essendo fissabile, direttamente o mediante l’interposizione di almeno un elemento intermedio di impegno (15), al corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) e/o all’estremità libera (4a) della rispettiva trave (4) della relativa struttura edile (2) mediante bullonatura e/o saldatura, la porzione di attacco (12e) della flangia di fissaggio (12) dell’organo di connessione (11) definendo almeno un’area strutturale sostanzialmente flessibile in corrispondenza della quale è localizzato il centro di rotazione (X).
  8. 8. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui l’organo di connessione (11) comprende: almeno una porzione di attacco (20) fissabile direttamente o mediante l’interposizione di almeno un elemento intermedio, al corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) e/o all’estremità libera (4a) della rispettiva trave (4) della relativa struttura edile (2) mediante bullonatura e/o saldatura, almeno una cerniera a perno (19) operativamente interposta tra la rispettiva flangia di fissaggio (12) e la corrispettiva porzione di attacco (20), la cerniera a perno (19) definendo il centro di rotazione (X) relativa tra la rispettiva trave (4) e il rispettivo pilastro (3) della corrispettiva struttura edile (2).
  9. 9. Sistema (1) secondo la rivendicazione 8, in cui la porzione di attacco (20) dell’organo di connessione (11) è unita di pezzo al corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) del sistema (1).
  10. 10. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 9, in cui la porzione di attacco (9) del corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) è fissabile, preferibilmente mediante saldatura, a una porzione esterna e periferica (4b) dell’estremità libera (4a) della rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2).
  11. 11. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazione 3 a 10, in cui la porzione di attacco (9) del corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) è fissabile, preferibilmente mediante saldatura, ad almeno una porzione interna e periferica (4c) dell’estremità libera (4a) della rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2).
  12. 12. Sistema (1) secondo la rivendicazione 11, in cui la porzione di attacco (9) del corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) si sviluppa, almeno in parte, attraverso la sezione della rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2), preferibilmente da una parte all’altra della sezione della rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2).
  13. 13. Sistema (1) secondo la rivendicazione 12, in cui la porzione di attacco (9) del corpo principale (8) del dissipatore sismico (5) presenta almeno una piastra di unione (9a) trasversale, preferibilmente sostanzialmente ortogonale, allo sviluppo prevalente del corpo principale stesso, la piastra di unione (9a) essendo fissabile alla porzione interna e periferica (4c) dell’estremità libera (4a) della rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2).
  14. 14. Sistema (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 13, comprendente inoltre almeno un dispositivo di ricentraggio (22) operativamente collocabile tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2), preferibilmente interposto tra la flangia di fissaggio (6) e il corpo principale (8) del dissipatore sismico (5), per ripristinare la posizione relativa originaria tra il rispettivo pilastro (3) e la rispettiva trave (4) della corrispettiva struttura edile (2) nella fase terminale di un evento sismico.
  15. 15. Struttura edile (2) comprendente: almeno un pilastro (3) in materiale cementizio; almeno una trave (4), in particolare reticolare tralicciata, preferibilmente di tipo S.E.R., in materiale metallico, sviluppantesi trasversalsamente, preferibilmente ortogonalmente, al pilastro (3); caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre almeno un sistema (1) di dissipazione sismica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti disposto operativamente e tra il pilastro (3) e la trave (4).
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