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- Analisi e Calcolo Settembre 2010 Pagina 17 sistema e non su strategie convenzionali quali l’incremento di resistenza dei singoli elementi strutturali o l’adozione di filosofie, seppur moderne, come il capacity design, che porta sì all’aumento della duttilità della struttura, ma a scapito dell’inasprimento della qualità di dettaglio strutturale da per- seguire. Nel caso in esame, tutta la dissipa- zione di energia, avviene sul piano di scivo- lamento posto al livello terra, ad opera dei dispositivi di isolamento e dissipazione. La restante parte di struttura è lasciata lavorare in fase elastica; ciò comporta la salvaguardia degli elementi di elevazione, che non hanno Note sulla struttura e il sito di progetto L’edificio denominato “Palazzo Venezia” sor- gerà nel pieno centro di Bucarest (Romania), in una delle aree più prestigiose della città; sarà a destinazione direzionale e ospiterà un albergo-ristorante, numerosi uffici e negozi, per un complessivo di 20.000 m 2 di superfi- cie coperta. Al momento della stesura del presente arti- colo, terminata la fase di progettazione ese- cutiva, l’opera è in attesa di realizzazione. Il progetto prevede un volume interrato con- sistente (18.000 m 3 ) suddiviso su 4 differen- ti livelli. La struttura della parte interrata è comune a 4 edifici distinti, ma interconnessi, di altezze diverse e un massimo di 8 piani fuori terra. La geometria della struttura è ben rappresentata nelle fig. 1 e 2. Il peso sismico della porzione di struttura iso- lata, secondo la nota definizione normativa UNI EN 1998 (2005), utilizzata per la proget- tazione strutturale, risulta di oltre 40.000 t. Gli orizzontamenti sono realizzati mediante solette monolitiche in c.a., la struttura sismoresistente è costituita da nuclei o setti e colonne in c.a. Dal punto di vista sismogenetico, l’area su cui insisterà la costruzione è soggetta ad una accelerazione massima al suolo (di seguito PGA) di 0.24g, per un evento carat- teristico allo stato limite ultimo. La destinazione d’uso suggerisce l’adozione di un fattore di importanza pari a 1. La scelta del sistema di isolamento sismico e richiami teorici La scelta dell’isolamento alla base, accoppiata alla dissipazione supplementare di energia ad opera dei dispositivi scelti, come tecnica di protezione sismica, è stata dettata dalla neces- sità di elevare la capacità prestazionale della struttura, salvaguardando nel contempo la distribuzione architettonica in essere. Le ampie luci, l’impossibilità d’inserimento di ulteriori elementi controventanti, l’assenza di telai “forti”, la consistente non regolarità in eleva- zione, prodotta anche dall’unione di diversi corpi di fabbrica e le grandi eccentricità, tra centri di rigidezza e di massa, sono le principali cause che hanno spinto i Progettisti all’adozio- ne di sistemi di protezione alternativi. Gli Autori vogliono inoltre focalizzare l’atten- zione sul fatto che l’incremento di prestazio- ne è stato concentrato nell’adozione di tale Ingegneria Civile L’isolamento sismico di “Palazzo Venezia” a Bucarest (Romania) A cura di Leonardo Bandini, Brunetta Bandini Centa srl , Pordenone ([email protected]) Giovanni De Grandis, Piombino Dese (PD) ([email protected]) Fig. 1 - Inserimento della struttura nel contesto urbano. Fig. 2 - Sezione schematica della struttura con indicati i due piani di scivolamento e i giunti strutturali del volume interrato.

Ingegneria Civile L’isolamento sismico

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Page 1: Ingegneria Civile L’isolamento sismico

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sistema e non su strategie convenzionaliquali l’incremento di resistenza dei singolielementi strutturali o l’adozione di filosofie,seppur moderne, come il capacity design, cheporta sì all’aumento della duttilità dellastruttura, ma a scapito dell’inasprimentodella qualità di dettaglio strutturale da per-

seguire. Nel caso in esame, tutta la dissipa-zione di energia, avviene sul piano di scivo-lamento posto al livello terra, ad opera deidispositivi di isolamento e dissipazione. Larestante parte di struttura è lasciata lavorarein fase elastica; ciò comporta la salvaguardiadegli elementi di elevazione, che non hanno

Note sulla strutturae il sito di progettoL’edificio denominato “Palazzo Venezia” sor-gerà nel pieno centro di Bucarest (Romania),in una delle aree più prestigiose della città;sarà a destinazione direzionale e ospiterà unalbergo-ristorante, numerosi uffici e negozi,per un complessivo di 20.000 m2 di superfi-cie coperta.Al momento della stesura del presente arti-colo, terminata la fase di progettazione ese-cutiva, l’opera è in attesa di realizzazione.Il progetto prevede un volume interrato con-sistente (18.000 m3) suddiviso su 4 differen-ti livelli. La struttura della parte interrata ècomune a 4 edifici distinti, ma interconnessi,di altezze diverse e un massimo di 8 pianifuori terra. La geometria della struttura èben rappresentata nelle fig. 1 e 2.Il peso sismico della porzione di struttura iso-lata, secondo la nota definizione normativaUNI EN 1998 (2005), utilizzata per la proget-tazione strutturale, risulta di oltre 40.000 t.Gli orizzontamenti sono realizzati mediantesolette monolitiche in c.a., la strutturasismoresistente è costituita da nuclei o settie colonne in c.a.Dal punto di vista sismogenetico, l’area sucui insisterà la costruzione è soggetta aduna accelerazione massima al suolo (diseguito PGA) di 0.24g, per un evento carat-teristico allo stato limite ultimo.La destinazione d’uso suggerisce l’adozionedi un fattore di importanza pari a 1.

La scelta del sistemadi isolamento sismicoe richiami teoriciLa scelta dell’isolamento alla base, accoppiataalla dissipazione supplementare di energia adopera dei dispositivi scelti, come tecnica diprotezione sismica, è stata dettata dalla neces-sità di elevare la capacità prestazionale dellastruttura, salvaguardando nel contempo ladistribuzione architettonica in essere. Le ampieluci, l’impossibilità d’inserimento di ulteriorielementi controventanti, l’assenza di telai“forti”, la consistente non regolarità in eleva-zione, prodotta anche dall’unione di diversicorpi di fabbrica e le grandi eccentricità, tracentri di rigidezza e di massa, sono le principalicause che hanno spinto i Progettisti all’adozio-ne di sistemi di protezione alternativi.Gli Autori vogliono inoltre focalizzare l’atten-zione sul fatto che l’incremento di prestazio-ne è stato concentrato nell’adozione di tale

Ingegneria Civile

L’isolamento sismicodi “Palazzo Venezia” a Bucarest

(Romania)A cura di Leonardo Bandini, Brunetta Bandini Centa srl , Pordenone ([email protected])

Giovanni De Grandis, Piombino Dese (PD) ([email protected])

Fig. 1 - Inserimento della struttura nel contesto urbano.

Fig. 2 - Sezione schematica della struttura con indicati i due piani di scivolamentoe i giunti strutturali del volume interrato.

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quindi più il compito di dissipare energiamediante l’utilizzo delle loro risorse inelasti-che a seguito del loro danneggiamento.Più precisamente, dato il volume delle opereinterrate, è stato scelto di impostare duediversi piani di scivolamento: il primo - dota-to sia di scivolatori puri sliding device (diseguito SD) che di appoggi dissipativi deltipo Lead Rubber Bearing (di seguito LRB)con nucleo in piombo - è impostato appenaal di sotto del livello terreno (sul piano dicampagna); il secondo - dotato solo didispositivi di tipo anti-lif ting device (diseguito ALD), in grado di reagire a carichi ditrazione - è in corrispondenza delle operefondazionali dei nuclei interni. La scelta deldoppio piano di scivolamento ha consentito,tra le altre, una notevole riduzione delle tra-zioni sui dispositivi localizzati al di sotto deinuclei e la possibilità di usufruire della strut-tura interrata come efficace contrasto allepareti costituenti il diaframma fondazionale.In particolare valgono le seguenti considera-zioni:• un unico piano di scivolamento posto allivello terra risultava impossibilitato dallapresenza degli impianti di elevazione, con-tinui tra sottostruttura e sovrastruttura edinoltre avrebbe portato alla riduzione dirigidezza dei nuclei sulla sovrastruttura eall’aumento delle trazioni al di sotto deglistessi;

• un unico piano di scivolamento al livello -4,avrebbe creato un giunto verticale in corri-spondenza del diaframma perimetrale impos-sibile da realizzare senza adeguato contrasto.

La porzione della struttura isolata risulta,quindi, costituita da tutta la parte emergen-te, dal piano di campagna, e dai nuclei nellazona interrata. La restante porzione dellazona interrata è a base fissa ed ha anche ilcompito di bloccare i diaframmi di pareteperimetrale.Per una maggiore comprensione si rimandaalla f ig. 2, dove è riportata una sezioneschematica della struttura.Dopo accurate indagini dinamiche si è sceltodi impostare il periodo della struttura isolata,denominato Tis a 3s. Il periodo fondamentalein condizioni di base fissa T0 è di 0.55s (valo-re indicativo in quanto la struttura in eleva-zione è costituita da 4 corpi distinti).In accordo con lo spettro di risposta elastico,riprodotto in fig. 3 e con l’adozione di uncoef f iciente di smorzamento visco-so,equivalente del sistema di isolamento,stimato pari a ξis = 28%, si hanno, in condi-zione esemplificativa di un oscillatore elasti-co lineare ad un grado di libertà, le seguentiquantità di progetto:

determinato a seguito delle analisi nonlineari successivamente descritte ed adottatedagli stessi Autori.Il posizionamento dei dispositivi e la lorocaratterizzazione (si sono definiti tre dispo-sitivi LRB con differente rigidezza e soglia disnervamento) sono stati scelti in modo daminimizzare l’eccentricità tra centro dellemasse e centro delle rigidezze. Lo schema diposizionamento è riportato in fig. 4.Il progetto/verifica degli LRB è stato condot-to in accordo alla prEN15129 (2008) ed ilprogetto/verifica degli SD è stato condottoin accordo alla EN1337 (2004).

AnalisiPer meglio comprendere il comportamentodinamico della struttura, dotata di dispositivia comportamento non lineare, è stata condot-ta una modellazione su codice di calcolo FEMETABS (2008) sviluppato dalla “Computers andStructures Inc.” di Berkeley e distribuito da“CSI Italia srl”. In fig. 5 si riportano alcuneviste del modello computazionale.L’analisi dinamica non lineare è stata con-dotta facendo ricorso ad un metodo di ana-lisi al passo noto in letteratura come “FastNonlinear Analysis” compiutamente descrit-

Fig. 3 - Spettro di risposta elastico con indicato il periodo di isolamento e l’abbatti-mento prodotto dallo smorzamento.

Fig. 4 - Schema di disposizione dei dispositivi sul piano di scivolamento livello terra.

55.0285

10

5

10

is

=+

=+

=!

"

g13.0T

8.8aS

2

is

ge =!!= "

[1]

[2]

( ) m29.02

TTSD

2

is

isee=!

"

#$%

&

''=

([3]

Lo spostamento atteso risulta quindi di 290mm.Il coefficiente di smorzamento viscoso equi-valente ξis adottato è stato compiutamente

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to da uno degli Autori (2006).L’applicazione di questo metodo analitico èstata resa possibile in quanto gli ef fettiinelastici della struttura sono stati applicatiin punti discreti del modello, ricorrendo adelementi non lineari denominati “NLLINK”(2005). Più precisamente, i dispositivi LRBsono stati modellati utilizzando elementi ditipo “rubber isolator”, ovvero, elementi pla-stici bi-assiali, fig. 6, mentre per i disposi-tivi ad attrito si è fatto ricorso ad un ele-mento di tipo “tension/comprension frictionisolator”.Gli elementi modellati riguardano tutti glielementi strutturali della parte in elevazio-ne, tutti gli elementi della struttura interrataposti a supporto dei dispositivi di isolamentoe ovviamente i dispositivi stessi.L’azione sismica è stata riprodotta mediantel’utilizzo di 7 accelerogrammi spettro compa-tibili (fig. 3), agenti sia singolarmente checombinati simultaneamente nelle due dire-zioni orizzontali.Data la dipendenza della risposta dinamicadai carichi verticali, per la presenza deidispositivi a comportamento attritivo, sisono adottati diversi scenari di combinazionedei carichi gravitativi. Le masse sono stateassemblate in automatico, dal codice di cal-colo utilizzato, in funzione dei carichi agentie disposte con modalità lumped.La scelta del periodo di isolamento e l’ado-zione dei nuclei controventanti hanno reso ilcomportamento dinamico della struttura inoggetto, in condizioni di base isolata, ascri-vibile al moto di un corpo rigido.Le conseguenti ridotte deformazioni di inter-

piano e l’elevata capacità dissipativa deidispositivi LRB hanno suggerito di annullarela componente di smorzamento viscosolineare della sovrastruttura.

RisultatiGrazie all’adozione del sistema di isolamentosismico, debitamente ottimizzato, l’azionesimica è stata ridotta di oltre il 70% rispettoa quella prevista per il progetto in condizio-

ne di base fissa, riducendone nel contempodrasticamente gli effetti torsionali. A talproposito, in fig.7 si riportano le storie tem-porali di spostamento di due dispositivi posi-zionati ai due spigoli opposti della pianta.Il ridotto spostamento relativo, tra le coppiedi nodi, dimostra l’assenza di consistentieccentricità residue tra i centri di massa erigidezza della struttura isolata. Anche dalpunto di vista deformativo, la calibrazionedei dispositivi LRB le cui caratteristiche ne

Fig. 5 - Modello ETABS.

Fig. 6 - Leggi costitutive degli LRB.

Fig. 7 – Storie temporali di spostamento nelle due direzioni di due dispositivi dialmetralmente opposti in pianta.

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determinano la loro capacità dissipativa, haconsentito il naturale abbattimento deglispostamenti, consentendo di contenere ladimensione delle membrature portanti idispositivi, la dimensione dei giunti e la rea-lizzazione dei collegamenti deformabili degliimpianti che attraversano i piani di scivola-mento.Lo spostamento massimo ottenuto, nelleanalisi non lineari, in condizioni di progettorisulta compatibile con lo ξis assunto e conquanto stimato in [3].Come ulteriore verifica si riportano nella fig.8 le storie temporali dei taglianti alla base.Il valore massimo di tagliante alla base è di51.750 kN. Tale valore risulta in linea conquello facilmente ottenibile dal prodotto delpeso sismico con l’accelerazione di progettostimata in [3] e riportato in [4].

Fig. 8 – Storie temporali del tagliante alla base.

( ) k,TSWVisisesmax

=!= "[4]

) kN650.5213.0000.405 =!=

In condizioni di base fissa, il taglio alla baseVsd risulterebbe di circa 134.500 kN (calco-lato con un fattore di struttura q = 2.1).Adottando un fattore di struttura q = 1.5,per la struttura in condizioni isolata si ha:

kN100.355.1/650.52Vsd

== [5]

Dalla condizione espressa in [5] si può verifi-care un abbattimento del tagliante alla basenell’ordine di circa il 70%.La consistente riduzione delle accelerazionisulla sovrastruttura, prodotta dall’effetto fil-tro dovuto all’isolamento sismico e alla dissi-pazione supplementare di energia, rendequindi possibile l’utilizzo di un dettagliostrutturale caratteristico di una condizionedi modesta duttilità.

BIBLIOGRAFIA

Bandini L., «Sistemi di protezione sismica degli edifici e loro modellazione agli elementi finitimediante il codice di calcolo SAP2000»,Analisi & Calcolo, No. 19, 2005.

Sorace S. – Terenzi G. – Bandini L., «Le potenzialità della “FNA” nell’analisi dinamica nonlineare di strutture dotate di sistemi avanzati di protezione sismica», G.I.M.C., mem. 46,2006.

CSI, ETABS, «Analysis References Manual for SAP2000, ETABS, SAFE», Computers &Structures Inc., Berkeley (CA), 2005.

CSI, SAP2000, «Structural Analysis Programs – Theorical and Users Manual», Version No.12.01, Computers & Structures Inc., Berkeley (CA), 2008.

EN1337:2004, «Structural bearings», European Standard, 2004.

UNI EN 1998-1:2005, «Eurocode 8 - Design of structures for earthquake resistance - Part 1:General rules, seismic actions and rules for buildings», UNI, 2005.

prEN 15129:2008, «Anti-seismic devices», European Standard, 2008.

DATI GENERALI OPERAComplesso a destinazione commerciale, direzionale e alberghiero, Str. Doamnei n. 7-9,Bucarest (Romania)

COMMITTENTES.C. Conta Investment s.r.l., Bucarest (Romania)

PROGETTAZIONE ARCHITETTONICAPietrobon & Rossi Engineering s.r.l., CastelfrancoVeneto (TV)Arch. Pietrobon Giuseppe e Gianni,Arch. Rossi Antoniowww.sinergoprogetti.it

PROGETTAZIONE STRUTTURALE DEGLI EDIFICIIng. Giovanni De Grandis, Piombino Dese (PD)Ing.Tudor Andritoiu, S.C. Saco Construct, Bucarest (Romania)

CONSULENZA PER ISOLAMENTO SISMICOIng. Leonardo Bandini, Pordenone (PN)

PROGETTAZIONE DELLE STRUTTURE INTERRATEProf. Ing. Romeo Ciortan, S.C. Hecon s.r.l., Constant (Romania)

La Posta di A&C

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