Isolamento sismico

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5.2. Dispositivi di vincolo dinamico: Shock Transmitters o Lock-up Devices

I dispositivi di vincolo dinamico sono costituiti da un cilindro riempito con fluido siliconico e da un pistone che crea due camere. Il circuito idraulico che collega le due camere è diverso da quello dei dissipatori viscosi, così come il comportamento che ne consegue. Infatti i dispositivi di vincolo dinamico non sono dispositivi dissipatori, ma dispositivi di vincolo assiale che consentono i movimenti lenti delle strutture, in entrambe le direzioni, come quelli prodotti da variazioni di temperatura, fluage e ritiro, senza offrire un’apprezzabile resistenza, mentre reagiscono rigidamente ad azioni dinamiche, come quelle causate dalla frenatura, dal vento o da un evento sismico. Quindi nel caso di movimenti bruschi derivanti dal sisma il dispositivo si bocca e blocca rigidamente tutta la struttura a cui è collegato. Nel caso di movimenti lenti consente il travaso del fluido da una camera all’altra opponendo una minima resistenza, normalmente inferiore al 10% della forza massima.

Fig. 5.3
Dispositivi di vincolo dinamico

Fig. 5.4
Dispositivo di vincolo dinamico in sede

Per assicurare il perfetto allineamento fra pistone e cilindro, indipendentemente dalle inevitabili imprecisioni di posa, le estremità del dispositivo sono solitamente dotate di due snodi sferici. Infine i dispositivi sono completati dalle carpenterie di ancoraggio alla struttura.

Le principali caratteristiche prestazionali possono riassumersi in:

  • marcata insensibilità della risposta alle variazioni termiche;

· affidabilità delle caratteristiche prestazionali nel tempo per la scelta dell’ottimale stato di operabilità dei dispositivi di guarnizione e del tipo di fluido impiegato;

· dispositivi di guarnizione specializzati, a garanzia dell’affidabilità a fronte delle diverse prestazioni richieste in esercizio e sotto sisma;

· autocompensazione delle variazioni volumetriche interne, conseguenti alle variazioni termiche;

· il fluido impiegato è di tipo siliconico caratterizzato dall’insensibilità all’invecchiamento;

· stabilità della viscosità con il variare della temperatura più che doppia rispetto agli olii minerali;

· compressibilità tale da consentire le compensazioni volumetriche dovute alla temperatura;

· lo spostamento è affidato alla presenza di un condotto calibrato, che consente il trafilamento del fluido per movimenti lenti, in grado però di realizzare una saracinesca per quelli di tipo impulsivo;

I principali vantaggi di questi dispositivi vengono di seguito descritti:

  • Manutenzione molto limitata, tutte le parti del circuito idraulico sono interne al dispositivo quindi protette.
  • Adattabilità a qualunque valore di carico – spostamento richiesto dal progettista.

· Risposta immediata, anche con spostamenti piccoli.

· Stabilità della risposta con la temperatura.

Questi dispositivi di vincolo dinamico vengono utilizzati quando è richiesto che la struttura cambi il suo schema statico sia in presenza di sisma che di altro evento dinamico. Infatti, questi dispositivi realizzano lo schema iperstatico temporaneo in caso di azione dinamica, chiamando a collaborare tutta la struttura, mentre mantengono lo schema isostatico in caso di normale esercizio.

Tipicamente questi dispositivi vengono utilizzati nei ponti ad impalcato continuo a più campate, con punto fisso in corrispondenza della pila centrale. Posizionando tali dispositivi sulle altre pile nelle condizioni di servizio tutte le forze orizzontali vengono trasmesse alla pila centrale, mentre durante l’eccitazione dinamica (ad es. durante un sisma) la forza orizzontale longitudinale viene distribuita su tutte le pile. Altro caso di utilizzo è nei giunti tra edifici adiacenti: le dilatazioni termiche sono consentite, mentre durante il sisma i dispositivi di vincolo dinamico diventano delle bielle che connettono rigidamente gli edifici, i quali si comportano dunque come un’unica struttura. Spesso trovano valido impiego negli
edifici prefabbricati, soprattutto di grande luce. Vengono anche utilizzati negli impianti portivi con coperture di grande luce in acciaio o c.a.p., per collegare la copertura alle strutture di supporto. Recente è il loro impiego nelle strutture intelaiate in c.a., sia nuove che esistenti, in corrispondenza dei giunti termici. Sono stati installati anche in edifici monumentali, ad esempio nella Basilica di San Francesco di Assisi.

Inoltre possono essere combinati con gli apparecchi d’appoggio per realizzare appoggi speciali che abbinano le caratteristiche degli apparecchi d’appoggio (capacità di portare i carichi verticali, di permettere gli spostamenti orizzontali e le rotazioni) a quelle dei dispositivi di vincolo dinamico.

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