ITNA20110028A1

ITNA20110028A1 - Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati

Info

Publication number: ITNA20110028A1
Application number: IT000028A
Authority: IT
Inventors: Vincenzo Nunziata
Original assignee: Vincenzo Nunziata
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-12-31

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per TITOLO:

“Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati”

DESCRIZIONE

Gli isolatoli antisismici sono dei dispositivi installati tra la struttura in elevazione e la sua fondazione. Lo scopo è quello di disaccoppiare il moto del terreno in presenza di sisma da quello della struttura in elevazione riducendo drasticamente le accelerazioni di quest’ultima, e di conseguenza i possibili danni sia di tipo strutturale die non strutturale.

L’isolatore a sfera su piani inclinati, Figura 1, nasce da una idea originale dell’inventore che fa riferimento al moto di una sfera su piano inclinato il cui studio e definizione fisico-matematica ha orìgine dagli esperimenti condotti da Galileo Galilei all’inizio del 1600.

Le strategie antisismiche fondamentali, sono:

1) Incrementare il periodo proprio fondamentale T della struttura; 2) Incrementare lo smorzamento ξ della struttura.

Infatti l’incremento del periodo proprio, come risulta chiaro osservando un spettro di risposta fornito dalla normativa, provoca una riduzione dell’ accelerazione che si trasferisce alla struttura, a discapito però di un incremento di spostamento relativo tra la struttura e le fondazioni o fra le parti strutturali. La dissipazione di energia, oltre a ridurre ulteriormente l’accelerazione, riduce lo spostamento relativo. Tali strategie sono rese possibili dall’isolatore a sfera su piani inclinati grazie:

a) al movimento relativo (rotolamento) dei piani inclinati superiori (a cui è fissata la struttura in elevazione) rispetto ai piani inclinati inferiori (a cui è fissata la fondazione) attraverso l’elemento sfera; b) all’attrito, che dà luogo alo smorzamento, tra l’elemento sfera e le superfici o piani inclinati.

Le caratteristiche principali dell’isolatore antisismico a sfera su piani inclinati, sono:

- permette lo spostamento relativo della struttura rispetto alla fondazione secondo due o più superfici inclinate;

- le superfici inclinate sono scelte in modo da ottimizzare la risposta della struttura nei confronti di vari livelli di intensità sismica o di terremoti; tipicamente i livelli di intensità sismica considerati sono: terremoti di bassa intensità o di servizio, SLD, terremoti di intensità normale o di progetto, SLV, terremoti di grande intensità o massimi ipotizzabili, SLC.

- La pendenza delle superfici determina i periodi propri di vibrazione della struttura;

- I periodi propri sono indipendenti dalla massa della struttura;

- L’attrito delle superfici di rotolamento determina lo smorzamento viscoso equivalente;

- Sono autoricentranti dopo un evento sismico.

Modellazione matematica

Detti:

• T Perìodo proprio di vibrazione trascurando l’attrito

• Teff Periodo effettivo

• g Accelerazione di gravità

• μ Coefficiente di attrito dinamico

• p=tga Pendenza del piano inclinato

• D Spostamento di progetto

• Keff Rigidezza efficace

• ξ Smorzamento viscoso equivalente

• F Forza di richiamo

• V Carico sismico agente sulla sfera

Facendo riferimento al grafico sotto riportato, si ottengono le seguenti espressioni:

Per una maggiore comprensione fisica del brevetto titolato “Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati” oggetto della presente descrizione si fa riferimento alle tavole di disegno.

In Figura 1 è riportata la tipica sezione di un Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati, mentre in Figura 2 la pianta della calotta inferiore. Si sono indicate con le lettere: a) la calotta superiore in acciaio collegata alla struttura in elevazione, b) la calotta inferiore collegata alla fondazione, c) la sfera in acciaio per la trasmissione del moto relativo tra la struttura in elevazione e fondazione e per la dissipazione di energia sismica, d) i connettori di collegamento tra risolatole e le strutture, e) la struttura in elevazione, f) la struttura di fondazione o elementi rigidi ad essa collegata, g) guarnizione di protezione. In Figura 3 e Figura 4 sono rappresentati i principi di funzionamento di un isolatore antisismico a sfera su piani inclinati che passa dallo stato di quiete in condizioni non sismiche soggetto solo ai carichi verticali, allo stato di moto relativo in condizioni sismiche dove intervengono anche le forze sismiche.

Claims

RIVENDICAZIONI del brevetto per invenzione industriale avente per TITOLO: “Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati'’ RIVENDICAZIONI 1. Si rivendica Γ "Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati”, così come descritta ed illustrata nelle precedenti pagine.
2. Si rivendica Γ “Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati”; con piani inclinati superiori ed inferiori in acciaio speciale ad attrito differito. I piani inclinati consentono lo spostamento relativo della struttura rispetto alla fondazione, e quindi l’incremento del periodo proprio fondamentale della struttura, tramite il rotolamento di una sfera inserita tra i piani superiori collegati alla struttura ed i piani inferiori collegati alla fondazione. L’attrito differito dei piani inclinati e della sfera determina Γ incremento dello smorzamento viscoso equivalente, e quindi dissipazione di energia, in funzione di vari livelli di intensità sismica.
3. Si rivendica Γ “Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati”; con rotolamento che avviene tramite una sfera in acciaio speciale tra le superfici superiori ed inferiori. La sfera in acciaio speciale è inserita all’interno del dispositivo libera nel movimento tra le superfici o piani inclinati superiori ed inferiori dell’isolatore. Il rotolamento viene attivato dal movimento ondulatorio delle scosse sismiche superficiali oltre una soglia minima fissata in sede di dimensionamento del dispositivo stesso. Il dispositivo è dotato di un fermo corsa ed è autoricentrante dopo un evento sismico.
4. Si rivendica Γ “Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati”; con l’utilizzo di materiali speciali: leghe, acciai speciali, alluminio, ecc; oltre che l’utilizzo di materiali comuni come il calcestruzzo e l’acciaio. La costruzione del dispositivo potrà avvenire in base alle esigenze utilizzando materiali strutturali comuni e speciali con tecnologia all’avanguardia e di alta precisione.
5. Si rivendica Γ “Isolatore antisismico a sfera su piani inclinati”; la possibilità di isolare qualsiasi tipologia strutturale: ponti, edifici, serbatoi, ecc., realizzate con qualunque tipo di materiale strutturale: muratura, pietra, acciaio, cemento armato L’ isolatore antisismico a sfera su piani inclinati si adatta a qualunque tipologia strutturale e costruttiva.