ITRM20100158A1 - Struttura di isolamento sismico per edifici esistenti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“STRUTTURA DI ISOLAMENTO SISMICO PER EDIFICI ESISTENTIâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad una struttura di isolamento sismico per edifici esistenti.

In generale, l’isolamento sismico si basa sulla drastica riduzione delle azioni sismiche che cimentano le strutture, anziché affidarsi alla resistenza delle strutture stesse, consentendo, così, di ottenere un grado di sicurezza diversamente non perseguibile. Infatti, un edificio dotato di isolamento sismico alla base può sopportare un evento sismico violento rimanendo in campo elastico e, quindi, senza subire danni.

Recenti realizzazioni in Giappone (in particolare il cosiddetto “artificial ground†) ed in Cina hanno dimostrato la possibilità di realizzare complessi edilizi su piattaforme isolate di grandi dimensioni. Altri esempi di edifici realizzati con un isolamento sismico sono relativi alla nuova scuola di San Giuliano di Puglia ed al recente Progetto C.A.S.E., realizzato a L’Aquila dopo il sisma del 2009.

Fino ad oggi le tecniche di isolamento sismico hanno riguardato principalmente costruzioni di nuova realizzazione, soprattutto in cemento armato, per le quali il risparmio sul costo di costruzione può addirittura risultare competitivo rispetto alle tecniche tradizionali, almeno in zone ad elevata sismicità.

Differentemente, l’applicazione di tecniche per l’isolamento sismico di edifici già esistenti non ha ancora riscontrato un grande successo. I motivi di questo sono da ricercarsi, soprattutto, nelle difficoltà esecutive e nei costi non sempre sopportabili. Un discorso a parte meritano gli edifici di interesse storico-artistico, per i quali se da un lato la questione economica à ̈ meno vincolante, dato il valore inestimabile della testimonianza storica e artistica degli stessi, le difficoltà esecutive si moltiplicano. Infatti, spesso l’edificio di interesse storico-artistico à ̈ ritenuto “intoccabile†fino al piano di posa delle fondazioni e la presenza di piani cantinati e/o cripte, di pavimenti decorati e di rivestimenti murari di pregio rende spesso impraticabile l’applicazione dell’isolamento sismico mediante, ad esempio, il taglio dei muri alla base.

Si comprende, quindi, la necessità di nuovi sistemi di isolamento sismico, che contemperino le importanti ma spesso contrapposte esigenze di sicurezza strutturale e di conservazione del valore e della testimonianza storicoartistica.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una struttura di isolamento sismico, le cui caratteristiche tecniche siano tali da garantire una sua applicazione anche ad edifici esistenti di interesse storico-artistico ed al contempo non comportino un costo di realizzazione esageratamente elevato.

Oggetto della presente invenzione à ̈ una struttura per isolamento sismico, le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-5.

Per una migliore comprensione dell’invenzione à ̈ riportata di seguito una forma di realizzazione a puro titolo illustrativo e non limitativo con l'ausilio delle figure del disegno annesso, in cui:

le figure 1a e 1b sono due viste di una prima fase realizzativa della struttura di isolamento sismico secondo la presente invenzione;

le figure 2a e 2b sono due viste di una seconda fase realizzativa della struttura di isolamento sismico secondo la presente invenzione;

le figure 3a e 3b sono due viste di una terza fase realizzativa della struttura di isolamento sismico secondo la presente invenzione;

le figure 4a e 4b sono due viste della struttura di isolamento sismico secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione; e

le figure 5a e 5b sono due viste della struttura di isolamento sismico secondo una ulteriore preferita forma di realizzazione della presente invenzione.

Nelle figure 4a e 4b à ̈ illustrata nel suo complesso con 1 una preferita forma di realizzazione della struttura di isolamento sismico della presente invenzione. La struttura 1 comprende una piattaforma isolante 2 disposta sotto le fondazioni 3 dell’edificio 3a a cui si vuole applicare la struttura 1, e comprendente, a sua volta, un blocco superiore 4, un blocco inferiore 5 separato dal blocco superiore 4, ed una pluralità di isolatori sismici 6 disposti tra il blocco superiore 4 e il blocco inferiore 5. La struttura 1 comprende, inoltre, una parete interrata interna 7 fissata inferiormente al blocco superiore 4 della piattaforma isolante 2 e disposta a contenere il terreno che circonda l’edificio 3a, ed una parete interrata esterna 8 fissata inferiormente al blocco inferiore 5 della piattaforma isolante 2 e disposta attorno alla parete interrata interna 7. La parete interrata interna 7 e la parete interrata esterna 8 definiscono tra loro un giunto sismico 9 realizzato da un fossato nel terreno.

In particolare, la piattaforma isolante 2 à ̈ realizzata da una pluralità di tubi 10 disposti uno affianco all’altro in posizione orizzontale ed al di sotto delle fondazioni 3. I tubi 10 sono realizzati in calcestruzzo e presentano una conformazione cilindrica.

Ognuno dei tubi 10 à ̈ composto di una calotta superiore 10a e di una calotta inferiore 10b tra loro separate e tra le quali sono alloggiati gli isolatori sismici 6, di tipo noto. Ognuna delle calotte superiori 10a à ̈ connessa rigidamente alle calotte superiori 10a adiacenti, in maniera tale da realizzare il blocco superiore 4, il quale à ̈, quindi, composto da tutte le calotte superiori 10a dei tubi 10.

Ognuna delle calotte inferiori 10b à ̈ connessa rigidamente alle calotte inferiori 10b adiacenti, in maniera tale da realizzare il blocco inferiore 5, il quale à ̈, quindi, composto da tutte le calotte inferiori 10b dei tubi 10.

In particolare, le connessioni tra le diverse calotte superiori 10a e tra le diverse calotte inferiori 10b possono realizzate mediante una colata di calcestruzzo armato o altro materiale.

Diversamente da quanto sopra descritto, i tubi 10 possono essere realizzati in materiale diverso dal calcestruzzo e così anche le connessioni, purché in grado di soddisfare i requisiti tecnici propri della loro funzione, e possono presentare una conformazione diversa da quella cilindrica ad esempio possono essere a sezione quadrata o rettangolare. Inoltre, i tubi 10 possono essere irrigiditi da nervature metalliche o tramite puntelli provvisori disposti in sito.

La distanza tra la piattaforma isolante 2 e le fondazioni 3 va definita caso per caso a seconda delle esigenze specifiche, così pure la distanza tra la parete interrata interna 7 e le mura dell’edificio 3a. La distanza tra la parete interrata interna 7 e la parete interrata esterna 8 (giunto sismico 9) à ̈ funzione dello spostamento sismico di progetto che può raggiungere qualche decina di centimetri. Inoltre, tra la parete interrata interna 7 e la parete interrata esterna 8 possono essere alloggiati una pluralità di dissipatori di energia.

Nelle figure 5a e 5b à ̈ illustrata con 20 una altra forma di realizzazione del struttura di isolamento sismico secondo la presente invenzione. Le parti del struttura 20 uguali a quelle del struttura 1 saranno indicate con la medesima numerazione e non saranno nuovamente descritte. La struttura 20 si differenzia dal struttura 1 per il fatto di comprendere una connessione rigida 21 tra la parete interrata interna 7 e l’edificio 3a. La connessione rigida tra la parete interrata interna 7 e l’edificio 3a ha lo scopo di evitare oscillazioni orizzontali tra gli stessi. In alternativa o in aggiunta, le fondazioni 3 potrebbero essere collegate alla struttura d’isolamento mediante strutture opportune (micropali o altro) o irrigidimento/consolidamento del terreno (iniezioni o altro).

Tra le fondazioni 3 e la piattaforma isolante 2, si potrebbe ricavare un volume interrato utilizzabile in vario modo, o vie di transito per veicoli.

Le dimensioni dei tubi garantiscono l’accessibilità e, quindi, l’ispezionabilità e la sostituibilità degli elementi quali gli isolatori sismici 6.

Nelle figure 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3c sono rappresentate le diverse fasi di realizzazione del struttura 1 come verrà di seguito descritto.

Nelle figure 1a, 1b, 2a, 2b à ̈ illustrato l’inserimento mediante la tecnica “spingitubo†o “micro-tunneling†dei tubi 10 in calcestruzzo, e presentanti un diametro interno sufficiente per consentire la posa in opera degli isolatori e la successiva ispezionabilità.

L’inserimento va effettuato previo scavo di una trincea lungo un lato dell’area in esame. La scelta della tecnica più idonea dipende dalle caratteristiche del sottosuolo. I tubi 10, affiancati o a distanza opportuna per il successivo inserimento degli isolatori sismici 6, vanno inseriti ad un profondità da definire caso per caso, in maniera tale da lasciare inalterata l’intera costruzione e consentire, ove necessario, la realizzazione di un efficace collegamento tra le fondazioni e i tubi 10 stessi per, eventualmente, ricavare un piano interrato. I tubi 10 sono composti da due calotte, superiore 10a e inferiore 10b, connesse tra di loro tramite elementi rimovibili 11, opportunamente ancorati alle due calotte in corrispondenza delle due direttrici di imposta.

Tali elementi rimovibili 11 devono essere composti di parti agevolmente separabili e smontabili in modo da facilitare sia l’alloggiamento per gli isolatori sismici 6 sia la discontinuità tra le due calotte stesse, dopo l’inserimento degli stessi isolatori sismici 6.

Nelle figure 3a 3b, à ̈ illustrato l’inserimento degli isolatori sismici 6 e la sconnessione tra calotte superiori 10a ed inferiori 10b.

In corrispondenza delle posizioni degli isolatori sismici 6, si rimuovono gli elementi rimovibili 11 tra le calotte 10a e 10b e si eseguono delle connessioni in calcestruzzo o altro materiale, tra le calotte inferiori 10b adiacenti, avendo cura di predisporre gli alloggiamenti per le zanche degli isolatori.

Dopo aver messo gli isolatori sismici 6 si realizzano le connessioni in calcestruzzo o altro materiale, tra le calotte superiori 10a adiacenti, nei quali restano annegate le zanche superiori degli isolatori 6.

Infine, si smontano gli elementi rimovibili 11, creando la discontinuità tra calotte superiori 10a e inferiori 10b, che restano collegate esclusivamente tramite gli isolatori 6.

Nelle figure 4a e 4b viene illustrato la struttura 1 con le pareti interrate interna 7 e esterna 8.

Lungo il perimetro dell’edificio 3a, ad una distanza opportuna da esso da valutare caso per caso, vanno realizzate le pareti interrate interna 7 e esterna 8. La parete interrata interna 7 va connessa rigidamente al blocco superiore 4, costituito dalle calotte superiori 10a, con il quali costituiscono una “vasca†che contiene la parte interrata dell’edificio 3a isolato sismicamente alla base. La parete interrata esterna 8 va connessa rigidamente al blocco inferiore 5, costituito dalle calotte inferiori Come si evince dalla descrizione di cui sopra, la struttura oggetto della presente invenzione permette la realizzazione di un isolamento sismico di edifici esistenti garantendo che la struttura e l’architettura dell’edificio non vengano minimamente intaccate anche per quel che riguarda eventuali locali sotterranei, i quali faranno parte della sovrastruttura isolata.

Inoltre, tra le fondazioni 3 dell’edificio 3a e le calotte superiori 10a dei tubi 10, si può anche ricavare un volume interrato utilizzabile in vario modo, o vie di transito per veicoli, mentre le dimensioni dei tubi garantiscono l’accessibilità e, quindi, l’ispezionabilità e la manutenzione del struttura nel suo complesso con particolare riferimento agli isolatori sismici 6.

Infine, la struttura oggetto della presente invenzione consente la realizzazione di grosse piattaforme isolate, particolarmente idonee nel caso di aggregati strutturali anche di notevoli dimensioni.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura di isolamento sismico (1) per edifici caratterizzato dal fatto di comprendere una piattaforma isolante (2) disposta sotto le fondazioni (3) di un edificio (3a) e comprendente un blocco superiore (4), un blocco inferiore (5) separato dal blocco superiore (4), una pluralità di isolatori sismici (6) disposti tra il blocco superiore (4) e il blocco inferiore (5), una parete interrata interna (7) fissata inferiormente al blocco superiore (4) e disposta a contenere il terreno che circonda il detto edificio (3a) e una parete interrata esterna (8) fissata inferiormente al blocco inferiore (5) e disposta attorno alla detta parete interrata interna (7); la detta parete interrata interna (7) e la detta parete interrata esterna (8) definendo tra loro un giunto sismico per tutta la loro altezza (9).
2. 2. Struttura di isolamento sismico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta piattaforma isolante (2) comprende una pluralità di tubi (10) disposti uno affianco all’altro in posizione orizzontale; ognuno dei detti tubi (10) essendo composto di una calotta superiore (10a) e di una calotta inferiore (10b) tra loro separate e tra le quali à ̈ alloggiata una pluralità di isolatori sismici (6); ognuna delle calotte superiori (10a) essendo rigidamente connessa alle calotte superiori (10a) adiacenti, in maniera tale da realizzare il detto blocco superiore (4) e ognuna delle calotte inferiori (10b) essendo rigidamente connessa alle calotte inferiori (10b) adiacenti, in maniera tale da realizzare il detto blocco inferiore (5).
3. 3. Struttura di isolamento sismico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti tubi (10) sono realizzati in calcestruzzo ed a conformazione cilindrica.
4. 4. Struttura di isolamento sismico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere delle connessioni in calcestruzzo tra le diverse calotte superiori (10a) e tra le diverse calotte inferiori (10b).
5. 5. Struttura di isolamento sismico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una connessione rigida (21) tra la parete interrata interna (7) e il detto edificio (3a).
6. 6. Procedimento per la realizzazione della struttura di isolamento sismico; il detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere in successione: - una fase di inserimento di una pluralità di tubi (10) al di sotto di fondazioni (3) di un edificio (3a) da isolare simicamente; i detti tubi (10) essendo composti da una porzione superiore (10a) e una porzione inferiore (10b) tra loro connesse tramite una pluralità di elementi rimovibili (11); - una prima fase di connessione tra le diverse porzioni inferiori (10b) per la realizzazione di unico blocco inferiore (5); - una fase di posizionamento di una pluralità di isolatori sismici (6) tra le porzioni superiori (10a) e le porzioni inferiori (10b); - una seconda fase di connessione tra le diverse porzioni superiori (10a) per la realizzazione di unico blocco superiore (4); - una fase di rimozione degli elementi rimovibili (11); - una fase di realizzazione sia di una parete interrata interna (7) disposta a contenere il terreno che circonda l’edificio (3a) e connessa rigidamente al blocco superiore (4), sia di una parete interrata esterna (8) disposta esternamente alla detta parete interna (7) e connessa rigidamente al blocco inferiore (5).
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i detti tubi (10) sono realizzati in calcestruzzo
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che le dette fasi di connessioni tra le diverse porzioni inferiori (10b) e tra le diverse superiori (10a) avvengono mediante calcestruzzo.
9. 9. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di inserimento della pluralità di tubi (10) avviene mediante tecnica “spingitubo†o “micro-tunneling†.