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Info Contatti Protezione Sismica delle Strutture > Isolamento Sismico degli Edifici ISOLAMENTO
ALLA BASE E PROGETTAZIONE ARCHITETTONICA L’utilizzo
dell’isolamento sismico si fonda su una concezione nuova del progetto
strutturale e richiede pertanto una revisione ed un aggiornamento di alcune
abitudini progettuali. Questo è dovuto al fatto che la risposta sismica delle
strutture isolate è completamente diversa da quelle non isolate, e coinvolge
problematiche teorico-costruttive nuove e del tutto differenti. É necessario
comunque precisare che, attualmente in Italia, non in tutti gli ambiti delle
costruzioni civili questa innovazione nei metodi e nelle tecniche progettuali
comporta lo stesso livello di “novità”. Infatti, a differenza di quanto è
avvenuto nella costruzione dei ponti (soprattutto autostradali), nei quali
l’isolamento sismico è largamente impiegato da oltre 20 anni, l’isolamento
alla base di edifici ad uso residenziali o commerciale ha riguardato un
numero piuttosto limitato di realizzazioni. In quest’ambito
il progetto architettonico costituisce un aspetto critico della progettazione
antisismica mediante isolamento alla base, coinvolgendo le implicazioni che
derivano dal processo secondo il quale, nella pratica corrente, si sviluppa
il progetto delle costruzioni in zona sismica. L’obiettivo fondamentale che
si cerca di raggiungere è quello di armonizzazione le morfologie
architettoniche, e le conseguenti configurazioni strutturali, con le
prestazioni specifiche dei sistemi di isolamento. In altri termini,
l’importanza della risposta sismica della costruzione isolata è legata alla
propria configurazione strutturale, la quale è fortemente condizionata dalla morfologia
architettonica. L’armonizzazione della configurazione architettonica e
strutturale, con i requisiti dell’isolamento sismico, costituisce una
priorità fondamentale affinché questa tecnica di protezione sismica possa
assicurare le sue prestazioni nel modo più efficace. Questa necessità
scaturisce dall’osservazione che fra le cause dei danni strutturali prodotti
dai terremoti, spesso viene individuata la configurazione del sistema
resistente. Quest’ultima, infatti, rappresenta il principale fattore che
condiziona le modalità di risposta delle costruzioni. A questo
proposito c’è comunque da sottolineare un aspetto positivo della strutture
isolate, che ne incoraggia l’utilizzo: l’isolamento alla base è capace di
ridurre l’importanza degli effetti negativi di molte irregolarità
strutturali, consentendo ai progettisti maggiori scelte compositive. In
particolare, la predominanza del primo modo di vibrare consente di ridurre, o
di eliminare completamente, le deformazioni torsionali alla base delle
strutture in elevazione. Questa particolare peculiarità riduce in maniera
consistente le sollecitazioni massime nei pilastri degli edifici in cui siano
presenti distribuzioni eccentriche delle rigidezze. É importante
aggiungere che una progettazione sviluppata su questi criteri costituisce
anche il principale fattore che consente di ridurre i costi di realizzazione.
Infatti, l’isolamento può raggiungere le massime prestazioni soltanto quando
le esigenze dell’isolamento stesso siano tenute in conto fin dalle prime fasi
progettuali. Contrariamente, se il progetto architettonico viene elaborato
senza considerare un futuro impiego di uno specifico sistema di protezione
sismica, la successiva decisione di inserire l’isolamento può creare
difficoltà non facilmente superabili. Le soluzioni da adottare possono dar
luogo ad arrangiamenti che richiedono maggiori costi, con l’eventualità di
non poter sfruttare in pieno le potenzialità del sistema di protezione
scelto. È quindi fondamentale
analizzare la relazione tra morfologia architettonica, configurazione
strutturale e comportamento dinamico degli edifici dotati di dispositivi
antisismici, in particolare, l'utilizzo di sistemi innovativi di protezione
sismica, come l’isolamento alla base e i dispositivi di dissipazione di
energia. L’obiettivo è quello di definire i criteri per una corretta
concezione architettonica del progetto e per l’individuazione di forme anche
complesse, per ottenere un adeguato comportamento sismico. L'idea di base è
che alcune caratteristiche essenziali, come irregolarità volumetrica,
materiali non omogenei, mancanza di simmetria, allineamento, forma
recidivante, di solito non sufficientemente valutate, al contrario devono
essere opportunamente considerate per ottenere importanti effetti di
smorzamento e di dissipazione di energia. Queste
considerazioni, accennate in questa breve introduzione, indicano che i grandi
vantaggi (strutturali ed economici) legati all’impiego dell’isolamento alla
base, potranno essere tali solamente, se fin dall’inizio della progettazione,
l’edificio viene concepito nella sua globalità, armonizzando necessità
strutturali ed esigenze architettonico-compositive. ******************************** BASE-ISOLATION
AND ARCHITECTURAL DESIGN The use of seismic isolation is based on a new
concept of structural design and therefore requires a review and an update of
some design habits. This since the seismic response of isolated structures is
completely different from those non-isolated, and involves problematic
theoretical-constructive new and completely different. Is necessary however
to specify that, currently in Italy, within of the civil constructions this
innovation in the methods and in the design techniques does not involve the
same level of "novelty”. Indeed, unlike what happened in the
construction of bridges (mostly highway), where the seismic isolation is
widely used for over 20 years, the base-isolation of buildings for
residential or commercial involved a relatively small number of achievements. In this context, the architectonic project is
a critical aspect of the antiseismic design with base isolation, involving
the implications arising from the process whereby, in usual practice,
develops the project of buildings in seismic zones. The fundamental objective that seeks to
achieve is to harmonize the architectural morphology and their structural
configurations, with the specific performance of isolation devices. In other words, the importance of the seismic
response of isolated construction is related to their structural
configuration, which is strongly influenced by architectonic morphology. The harmonization of architectural and
structural configuration, with seismic isolation requirements, constitutes a
fundamental priority so that this technique of seismic protection can assure
its performances in the more effective way. This need gushes from the
observation that among the causes of the structural damage caused by
earthquakes, often it is individualized the configuration of the resistant
system. This last one, in fact, represents the main factor that conditions
the modalities of the constructions response. In this regard there should be pointed out a
positive aspect of isolated structures, which encourages their use: the base
isolation is able to reduce the importance of the negative effects of many
structural irregularities, allowing designers greater formative choices. In
particular, the predominance of first mode of vibration can reduce or
completely eliminate, the torsional deformation at base of structures in
elevation. This particular feature substantially reduces the maximum stresses
in the columns of buildings where there are eccentric distributions of
stiffness. It is important to add that a design developed
on these criteria is also the main factor that allows to reduce the
realization costs. Indeed, the isolation can achieve maximum performance only
when the same isolation requirements needs to be taken into account right
from first design phases. Contrarily, if the architectural design is
developed without to consider a future use of a specific system of seismic
protection, the subsequent decision to include isolation devices may create
difficulties not easily superable. The solutions to adopt can give rise to
agreements that require greater costs, with the possibility that it could not
take advantage of fully the potentiality of the protection system chosen. Is then fundamental to analyze the relation
between architectural morphology, structural configuration and dynamic
behavior of buildings equipped with antiseismic systems, particularly use of
innovative seismic protection systems, as base-isolation and energy
dissipating devices. The purpose is to outline the criteria for proper
architectural conception of project and for the identification of even
complex forms, to achieve a suitable seismic behavior. The basic idea is that
some essential characteristics, like volumetric irregularity, non-homogeneous
materials, lack of symmetry, alignment, recurrent shape, usually considered
non appropriate, on the contrary have to be suitably used to achieve
important damping effects and energy dissipation. These considerations, mentioned in this brief
introduction, indicate that the great advantages (structural and economic),
associated to use of the base isolation, can be such only if, right from the
start of design, the building is conceived in its totality, merging
structural needs and architectural-formative requirements. |
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