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  TitoloIsolatore sismico
  Sommario
Il brevetto in oggetto consiste in un nuovo isolatore sismico per la protezione passiva delle strutture e dei beni museali (statue, opere d’arte, ecc.). Esso consiste in un dispositivo di semplice realizzazione, con costi contenuti, di facile collocazione sul mercato. Infatti spesso l’utilizzo di isolatori di base in una costruzione antisismica non è molto diffuso a causa dell’incremento dei costi. L’isolatore sismico che si propone, invece, ha dei costi ridotti, pur avendo la capacità di proteggere e ridurre le vibrazioni di un edificio o, in generale, di un manufatto (e quindi i danni degli stessi) per effetto di un evento sismico.
  Stato della tecnica
L'isolamento di base è una tecnica in grado di ridurre le vibrazioni sismiche in una struttura rispetto a una struttura non isolata (base fissa). Questa riduzione avviene per mezzo di dispositivi (isolatori), che di solito vengono inseriti tra la base della struttura e le fondazioni. In letteratura, è possibile trovare molti tipi di isolatori, che basano il loro funzionamento su meccanismi diversi in grado di ridurre gli effetti sismici su una struttura. La presenza degli isolatori determina una maggiore flessibilità della struttura e, di conseguenza, un aumento del suo periodo di vibrazione (ramo discendente dello spettro di risposta). Tuttavia, con l'aumento del periodo, vi è anche un aumento degli spostamenti rispetto alla stessa struttura con una base fissa. L'isolatore che viene proposto si chiama “Rubber Layer Roller-Beaing” (RLRB). È in grado di ridurre l'energia sismica spostando la frequenza fondamentale della struttura verso valori più bassi di accelerazione e, al contempo, di dissipare l'energia in ingresso.
  Invenzione
Il sistema di isolamento proposto appartiene alla categoria degli isolatori a ricircolo di sfere, ovvero che fanno uso di elementi di forma sferica per il disaccoppiamento del moto della struttura rispetto a quello del terreno. E’ chiamato Rubber-Layer Roller Bearing (RLRB). Il dispositivo è in grado di ridurre e attenuare gli effetti di un terremoto su un manufatto edilizio e strutture leggere. Solitamente il funzionamento degli isolatori in commercio si basa sul contatto acciaio-acciaio e/o sulla frizione generata tra gli elementi a contatto. Nel dispositivo proposto il contatto avviene tra CILINDRICI E GOMMA: la presenza degli elementi cilindrici consente di avere il disaccoppiamento della struttura rispetto al moto della base; come conseguenza si ha una riduzione delle accelerazioni nella struttura (secondo il principio di funzionamento di un dispositivo di isolamento). La presenza della gomma consente inoltre di avere un aumento di smorzamento che si traduce in una riduzione degli spostamenti della struttura con conseguente incremento di sicurezza rispetto a danni locali e globali e nei confronti degli utenti della struttura e delle apparecchiature in essa contenuta. L’RLRB è composto da due strati in gomma naturale ad alto smorzamento (HDNR) di piccolo spessore, vulcanizzati a piastre di acciaio di supporto tra cui sono collocati più cilindri in acciaio (Figg. 1, 2); questi ultimi saranno collegati tra loro per mezzo di un elemento in acciaio tale da impedire il rotolamento e garantire uno stesso spostamento a tutti i cilindri. Il dispositivo è dotato di doppio livello di elementi cilindrici in modo da permettere uno spostamento bidirezionale. Gli strati di gomma sono opportunamente collegati a piastre d'acciaio per dare supporto e rigidezza alla sovrastruttura. Il rotolamento dei cilindri a contatto con gli strati di gomma consente l'attivazione di un processo di dissipazione viscosa dovuto alla presenza della gomma stessa. La quantità di energia dissipata dipende dal numero di cilindri e dalle caratteristiche geometriche delle parti che compongono il dispositivo. In un primo studio, il dispositivo RLRB è stato progettato per strutture e attrezzature leggere; comunque, un numero maggiore di cilindri e diverse dimensioni del dispositivo stesso migliorerebbe il suo comportamento per adattarsi anche a qualsiasi edificio. È stata ipotizzata una curvatura delle estremità degli strati di gomma al fine di conferire una capacità di ricentraggio al dispositivo e quindi a tutta la sovrastruttura che poggia su di esso (Figura 3). Va notato che gli isolatori qui proposti facilitano le operazioni di ispezione e manutenzione e, essendo composto da elementi facilmente separabili, fornisce benefici operativi in caso di sostituzione totale o parziale a causa di malfunzionamento o deterioramento dei materiali e dei singoli elementi.
  TitolaritàPolitecnico di Bari
  Proprietà industrialeBrevetto in Italia n. 1414213 (domanda n. MI2012A001881)
  E-mail di contattoantonella.palermo@poliba.it
  TagsControllo passivo, isolamento di base, comportamento visco-elastico, contatto gomma–acciaio
  Vantaggi
La presenza degli elementi cilindrici consente il disaccoppiamento della sovrastruttura dal movimento del terreno; di conseguenza vi è una riduzione delle accelerazioni all'interno della sovrastruttura. Rispetto ad altri isolatori sismici, la presenza della gomma vulcanizzata permette inoltre di incrementare lo smorzamento, il che si traduce in una riduzione dei movimenti della struttura, con conseguente maggiore sicurezza rispetto ad un possibile danno locale e globale. Infine i vantaggi possono essere riassunti nei seguenti punti: 1. come per tutti gli isolatori, capacità di ridurre le accelerazioni trasmesse dalla base, con spostamenti ridotti della sovrastruttura. 2. riduzione del gap con l’ambiente circostante necessario per consentire grandi spostamenti a livello del piano di isolamento. 3. Economicità nella realizzazione. 4. Semplicità di assemblaggio. 5. Contemporaneo aumento dello smorzamento globale e riduzione degli spostamenti. 6. Semplice sostituzione dei componenti a seguito di degrado. 7. Riduzione del rischio di lesione della gomma. 8. Riduzione del danno in strutture leggere soggette a terremoti medio-alti. 9. Protezione di opere museali dai terremoti. 10. Protezione di macchinari sensibili da vibrazioni.
  Applicazioni
a) Utilizzo in ambiti di edilizia leggera con ridotto numero di piani (con bassi valori di sforzo normale alla base dei pilastri e bassi periodi di vibrazione). b) utilizzo in sistemi meccanici sensibili alle sollecitazioni sismiche (non devono però entrare in funzione durante le ordinarie funzioni di esercizio della struttura/macchinario…); c) utilizzo in strutture con alto valore artistico, come monumenti, opere d'arte, e tutte le costruzioni che fanno parte del patrimonio artistico e culturale.
  Stadio di sviluppo
Attualmente è stato affrontato e ampiamente sviluppato lo studio concettuale e numerico del comportamento del dispositivo. E’ stata completata la progettazione del prototipo che è stato poi sottoposto a prove di caratterizzazione. Occorre intensificare la parte di sperimentazione, sia con prove pseudo-dinamiche che con prove su tavola vibrante di telai isolati alla base con questo dispositivo.
  Immagine n° 1
  Immagine n° 2
  Immagine n° 3

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