Progetto con isolatori in gomma: applicazione numerica

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Introduzione
L’esempio che segue riporta la progettazione dell’isolamento sismico di un ponte con impalcato in struttura mista e pile di c.a. Per tale viadotto viene prevista una protezione sismica a mezzo di isolatori in gomma tipo HDRB.

Per valutare gli effetti del sisma si utilizza un modello FEM con elementi tipo « beam » riportato di seguito.

Modello FEM

Le pile e le spalle sono incastrate alla base. L’impalcato poggia su pile e spalle a mezzo di isolatori in numero di 2 per ciascuna sottostruttura.

Gli isolatori, come già detto, sono del tipo «Rubber Bearing Isolator» e hanno le seguenti caratteristiche dinamiche (rigidezza dinamica per deformazione a taglio pari a 1, smorzamento viscoso equivalente e capacità di spostamento):

KDYN

ξ

dEd

[KN/m]

%

[mm]

C1

HDRB-Hard

1750X2

15%

±400

P1

HDRB-Hard

3000X2

15%

±400

P2

HDRB-Hard

3000X2

15%

±400

P3

HDRB-Hard

1750X2

15%

±400

P4

HDRB-Hard

1750X2

15%

±400

P5

HDRB-Hard

3000X2

15%

±400

P6

HDRB-Hard

3000X2

15%

±400

P7

HDRB-Hard

1750X2

15%

±400

CA

HDRB-Hard

3000X2

15%

±400

Gli effetti dell’azione sismica nelle 3 direzioni principali (longitudinale, trasversale e verticale) sono determinati a mezzo di un’analisi dinamica lineare modale con spettro di risposta (Spectral Analysis). La somma dei contributi modali viene fatta utilizzando il metodo SRSS. I modi di vibrare considerati nell’analisi coinvolgono almeno il 90% della massa totale.

Disposizione in pianta degli isolatori

La procedura d’analisi sismica prevede i seguenti passi:

  • Determinazione delle proprietà dinamiche della struttura ovvero frequenze proprie e modi di vibrare (Frequency Analysis);
  • Definizione degli spettri di risposta. In particolare lo spettro di risposta orizzontale viene determinato con un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ=5% per i periodi T≤0.8TIS (dove TIS è il periodo fondamentale della struttura nella direzione considerata) e un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ=15% per i periodi T>0.8TIS. Lo spettro di risposta verticale è determinato con un coefficiente di smorzamento viscoso equivalente ξ=5%;
  • La determinazione della risposta sismica per mezzo di una analisi lineare modale con spettro di risposta “Spectral Response Analysis“.

La risposta sismica è ottenuta prendendo in considerazione la simultaneità della risposta nelle 3 direzioni principali. Gli effetti nelle 3 direzioni sono combinati considerando un coefficiente di combinazione pari a 0.3.

± AEX ± 0.3*AEY ± 0.3*AEZ

± 0.3*AEX ± AEY ± 0.3*AEZ

± 0.3*AEX ± 0.3*AEY ± AEZ

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One thought on “Progetto con isolatori in gomma: applicazione numerica

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