ITRM960729A1

ITRM960729A1 - Supporto integrato di isolamento sismico nella direzione orizzontale e verticale

Info

Publication number: ITRM960729A1
Application number: IT96RM000729A
Authority: IT
Inventors: Bong Yoo; Gyeong-Hoi Koo; Jae-Han Lee; Mann Cho
Original assignee: Korea Atomic Energy Res; Korea Electric Power Corp
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-04-25
Also published as: JP2994281B2; US5881507A; KR980010092A; KR100187527B1; JPH1037516A; IT1286361B1

Description

"SUPPORTO INTEGRATO DI ISOLAMENTO SISMICO NELLA DIREZIONE ORIZZONTALE E VERTICALE"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un supporto integrato di isolamento sismico nella direzione orizzontale e verticale (ISIB).

In maggior dettaglio, l'ISIB è un dispositivo che serve per bloccare la trasmissione di energia sismica, dal terreno ad una sovrastruttura, il dispositivo essendo installato tra il terreno e la sovrastruttura stessa. Il supporto convenzionale di isolamento delle onde sismiche costituito da un laminato in gomma elastica-acciaio, viene già utilizzato per l'isolamento sismico nella direzione orizzontale e presenta un'elevata rigidezza verticale per poter sostenere il peso totale della sovrastruttura isolata. Non è possibile che tale dispositivo di isolamento sismico nella direzione orizzontale, presentante una rigidezza verticale elevata, possa svolgere la funzione di isolatore sismico in direzione verticale che provoca il moto di corpo rigido della sovrastruttura nella direzione verticale.

Il dispositivo ISIB costituisce un dispositivo di isolamento sismico tridimensionale, che realizza una combinazione tra un supporto di laminato in gomma elastìca-acciaio, di tipo convenzionale, per l'isolamento orizzontale, e un dispositivo di isolamento verticale come una molla elicoidale e/o un dispositivo verticale di laminato in gomma-acciaio. La fabbricazione e l'assemblaggio del dispositivo ISIB sono semplici da realizzare e il funzionamento del meccanismo ISIB è molto semplice. Quindi il dispositivo ISIB costituisce un dispositivo di isolamento sismico eccellente, per il sistema isolato alla base dal punto di vista sismico, quando il sistema viene sottoposto a onde sismiche sia orizzontali che verticali .

I supporti di isolamento sismico che vengono installati tra il terreno e la sovrastruttura, sono costituiti da dispositivi che mantengono l'integrità strutturale della sovrastruttura, arrestando la trasmissione dell'energia sismica trasferita dal terreno alla sovrastruttura. I supporti di isolamento sismici che vengono ampiamente utilizzati, sono costituiti da supporti di laminato in gomma elasticaacciaio, che presentano una struttura di laminato complessa oppure essi sono costituiti da supporti di laminato in gomma-acciaio con piombo incorporato, che serve per aumentare le proprietà di attenuazione. Questi supporti di laminato in gomma elasticaacciaio servono solamente per l'isolamento sismico in direzione orizzontale. Quindi, i supporti di laminato in gomma elastica-acciaio che sono installati tra il terreno e la sovrastruttura, presentano una caratteristica di isolamento sismica eccellente nella direzione orizzontale. Tuttavia, l'elevata amplificazione delle risposte sismiche della sovrastruttura nella direzione verticale, può comunque avvenire, a causa della elevata rigidità verticale dei supporti di laminato in gomma elastica-acciaio.

Il dispositivo ISIB costituisce un dispositivo di combinazione tra un isolatore sismico in direzione orizzontale che utilizza un supporto di laminato in gomma elastica-acciaio, e un dispositivo di isolamento sismico in direzione verticale, che utilizza una molla elicoidale e/o un dispositivo verticale di laminato in gomma-acciaio, che è funzione del peso della sovrastruttura da isolare. Il dispositivo ISIB costituisce un dispositivo di isolamento sismico innovativo tridimensionale sia per la direzione orizzontale che per la direzione verticale, tale da garantire l'integrità strutturale della sovrastruttura in caso di terremoto.

Come menzionato nei paragrafi precedenti, la presente invenzione intende realizzare un isolatore sismico tridimensionale sia per le direzioni orizzontali che per la direzione verticale, atto a combinare assieme il dispositivo convenzionale di laminato in gomma elastica-acciaio e il dispositivo di isolamento verticale, che consiste in una molla elicoidale oppure un dispositivo verticale di laminato in gomma-acciaio, diverse sfere di acciaio è un blocco cilindrico verticale di isolamento.

La presente invenzione verrà ora illustrata a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni, nei quali:

Fig. 1 mostra nei dettagli il supporto integrato di isolamento sismico nella direzione orizzontale e verticale;

Fig. 2 mostra le posizioni di montaggio e le direzioni di isolamento delle onde sismiche per i supporti di isolamento sismico integrati rispetto alle direzioni orizzontali e verticali, come esempio di applicazione a una struttura;

Fig. 3 mostra le risposte sismiche in corrispondenza della sovrastruttura, isolata alla base dal punto di vista sismico, e dotata di sostegni integrati di isolamento sismico nella direzione orizzontale e verticale, quando la struttura viene scossa da un terremoto (ascissa = frequenza, ordinata = forza d'accelerazione) .

Come si nota in Fig. 2, il dispositivo ISIB 12, cioè il dispositivo integrato di isolamento sismico nella direzione verticale e orizzontale, costituisce un dispositivo per bloccare la propagazione di energia sismica dalla superficie del terreno ad una sovrastruttura, sia nella direzione orizzontale 16 che nella direzione verticale 17, il dispositivo essendo installato tra la platea di fondazione superiore 14 e la platea inferiore di fondazione 13. Detto dispositivo ISIB costituisce un dispositivo di isolamento sismico tridimensionale che realizza una combinazione tra un dispositivo di isolamento orizzontale e un dispositivo di isolamento verticale. Il dispositivo di isolamento orizzontale è costituito da gomma elastica 1, piastre di acciaio 2, una piastra di estremità inferiore 3, una piastra di estremità superiore 4, una piastra inferiore di fissaggio 5, una piastra superiore di fissaggio 6 e una chiave di taglio 7. Il dispositivo verticale di isolamento è costituito da un blocco cilindrico di isolamento verticale 8, delle sfere di acciaio 9, una molla di isolamento verticale 10 e una piastra superiore di collegamento 11.

Per realizzare l'isolamento sismico in direzione orizzontale, il funzionamento del meccanismo del dispositivo ISIB nel caso di terremoti che si propagano in direzione orizzontale, è il seguente: la struttura complessa che è costituita dal laminato di gomma elastica 1 e dalle piastre di acciaio 2 avente una rigidezza nella direzione orizzontale minore della sovrastruttura 15, subisce una deformazione in direzione orizzontale e dà luogo al moto di corpo rigido della sovrastruttura 15, in maniera tale che non si verificherà l'amplificazione della risposta sismica in direzione orizzontale, in corrispondenza della sovrastruttura 15. Durante il funzionamento, la forza di reazione alla freccia di flessione del dispositivo di isolamento orizzontale in corrispondenza della piastra di fissaggio superiore 6, si ottiene attraverso il percorso del carico attraverso le sfere di acciaio 9, il blocco cilindrico di isolamento verticale 8 e la piastra di collegamento superiore 11. La chiave di taglio 7 che è installata tra le piastre di estremità 3,4 e le piastre di fissaggio 5,6, costituisce un dispositivo di sicurezza che ha la funzione di trasmettere il carico di taglio, quando i bulloni perdono la loro funzione di trasmettere il carico di taglio.

Per quanto riguarda l'isolamento sismico in direzione verticale, il funzionamento del meccanismo ISIB nel caso di terremoti che si propagano in direzione verticale, è il seguente: la deformazione verso l'alto e verso il basso della molla di isolamento verticale 10 la cui rigidezza nella direzione verticale è molto minore di quella della sovrastruttura 15, provoca il movimento di corpo rigido della sovrastruttura 15, per cui non si avrà un'amplificazione della risposta sismica in direzione verticale, in corrispondenza della sovrastruttura 15. Durante questo funzionamento, le sfere di acciaio 9 che sono disposte tra la piastra superiore di fissaggio 6 e il blocco cilindrico di isolamento verticale 8, servono per guidare in modo agevole lo spostamento verticale della sovrastruttura 15. Come mostrato in Fig. 1, il modo in cui la piastra di fissaggio superiore 6 viene collegata verticalmente al blocco cilindrico di isolamento verticale 8, costituisce un metodo di inserimento verticale che consente un agevole spostamento verticale della sovrastruttura 15. Le procedure di assemblaggio del dispositivo ISIB sono le seguenti:

1) collegamento del dispositivo di isolamento orizzontale 1,2,3,4, alla piastra di fissaggio inferiore 5, utilizzando dei bulloni;

2) inserimento della piastra di fissaggio superiore 6 nel blocco cilindrico di isolamento verticale 8 e inserimento delle sfere di acciaio 9 all'interno dell'intercapedine tra la piastra di fissaggio superiore 6 e il blocco cilindrico di isolamento verticale 8;

3) collegamento della piastra di fissaggio superiore 6 alla piastra di estremità superiore 4, utilizzando bulloni, dopo aver inserito la chiave di taglio 7 tra le piastre 3,4,5,6;

4) inserimento della molla di isolamento verticale 10 nel blocco cilindrico di isolamento verticale 8 e collegamento del blocco cilindrico di isolamento verticale 8 alla piastra superiore di collegamento il, utilizzando dei bulloni.

11 collegamento tra il dispositivo ISIB e la platea di fondazione inferiore 13, avviene facendo passare dei bulloni attraverso la piastra inferiore di fissaggio 5. Inoltre, il collegamento tra il dispositivo ISIB e la platea superiore di fondazione 14 della sovrastruttura 15, avviene facendo passare i bulloni attraverso la piastra di collegamento superiore 11. La Fig. 3 mostra la prestazione di isolamento sismico del sistema isolato da onde sismiche mediante il dispositivo ISIB. Come mostrato nella Fig. 3, le risposte sismiche del sistema isolato sismicamente con l'ISIB, sono molto minori di quelle di un sistema non isolato.

Il sistema isolato sismicamente con il dispositivo ISIB, può essere realizzato in modo da avere una frequenza di isolamento minore rispetto a quella della sovrastruttura 15, e ciò garantisce il movimento di corpo rigido della sovrastruttura e di conseguenza evita il campo di frequenza fondamentale (dominante) del moto di "input".

La presente invenzione può essere applicata alla progettazione di dispositivi sismici di isolamento in centrali nucleari e in qualsiasi altra struttura "non nucleare", cioè in ogni struttura che può essere danneggiata da terremoti, ad esempio ospedali, edifici pubblici, industrie a semiconduttori, serbatoi di gas naturale liquido, attrezzature di sicurezza relative alla rete di allacciamento e componenti, ecc., e inoltre il dispositivo consente di evitare in generale danni dovuti al terremoto.

La presente invenzione non è limitata agli esempi precedenti e comprende tutte le modifiche di progetto del dispositivo ISIB.

Nella Fig. 3, il numero 18 indica lo spettro di risposta dell'accelerazione del terreno nel moto di "input" {orizzontale e verticale), il numero 19 indica lo spettro di risposta dell'accelerazione del pavimento nel sistema isolato (orizzontale e verticale), il numero 20 indica lo spettro di risposta dell'accelerazione del pavimento di un sistema non isolato (orizzontale oppure verticale).

Claims

RIVENDICAZIONE Dispositivo di isolamento sismico tridimensionale atto a ridurre in modo notevole la risposta sismica di una struttura sia in direzione orizzontale che in direzione verticale, il dispositivo essendo realizzato combinando il supporto di laminato convenzionale in gomma elastica-acciaio, ad un dispositivo di isolamento verticale che consiste in una molla elicoidale e/o un dispositivo verticale di laminato in gomma-acciaio, in diverse sfere di acciaio e in un blocco cilindrico di isolamento verticale.