Miglioramento sismico di un complesso di edifici residenziali mediante l’isolamento sismico: applicazione dell’analisi statica non lineare alla sovrastruttura
Seismic retrofit of residential buildings by the use of seismic isolation: application of non-linear static analysis to the superstructure
Giuliano Vecchi¹
¹ Libero professionista, e.mail: giuliano@sps-antisismica.it – www.sps-antisismica.it
DOI 10.7414/PS.15.1.2
Sommario
L’adeguamento/miglioramento sismico di strutture esistenti attraverso l’isolamento alla base è, quando applicabile, una soluzione che permette di abbattere fortemente l’input sismico sulla struttura grazie all’elongazione del periodo proprio di oscillazione che migra verso zone dello spettro di risposta in cui le accelerazioni sono di norma basse.
Nel caso però di strutture esistenti, progettate in assenza di azioni sismiche, anche questi bassi valori delle accelerazioni possono comportare sulla sovrastruttura delle escursioni in campo plastico con conseguente aumento del periodo proprio.
Questa variazione del periodo gioca a sfavore del disaccoppiamento modale tra la struttura isolata e la sovrastruttura, provocando l’effetto contrario che si riscontra nelle strutture a base fissa.
È noto che nelle strutture ordinarie a base fissa, l’allungamento del periodo dovuto al danneggiamento strutturale, comporta un abbattimento delle azioni sismiche durante il corso dell’evento, in quanto a periodi più lunghi corrispondono accelerazioni più basse.
Nel caso delle strutture isolate invece, questo allungamento del periodo comporta un avvicinamento verso delle condizioni di risonanza con il sistema di isolamento con conseguente aumento delle azioni sismiche rispetto a quelle valutate con il periodo della sovrastruttura non danneggiata.
L’analisi statica non lineare eseguita sulla sovrastruttura permette di stimare quanto il danneggiamento incida sulla variazione del periodo in modo da valutare eventuali significative variazioni del rapporto di isolamento. Si vedrà nel seguito che questa procedura può essere applicata solo nel caso in cui il sistema di isolamento possa essere modellato come lineare equivalente, ovvero siano verificate tutte le condizioni di cui al §7.10.5.2 delle NTC2018.
Parole chiave
Isolamento sismico edifici esistenti, Analisi push-over, sovrastruttura, miglioramento sismico, adeguamento sismico.
Abstract
The seismic retrofit of existing buildings through seismic isolation is, when applicable, a solution that allows the seismic input on the structure to be greatly reduced due to the elongation of the proper period of oscillation which migrates towards areas of the response spectrum where accelerations are normally low.
In the case of existing structures, designed for gravity loads only, even low acceleration values can cause the superstructure to enter the plastic range, resulting in an increase of its vibration period.
This period variation is unfavorable to the modal decoupling between the isolated structure and the superstructure, causing the opposite effect found in fixed-base structures.
It is known that in fixed-base structures, the lengthening of the period due to structural damage results in lower seismic actions during the event, since longer periods correspond to lower accelerations.
In the case of isolated structures, on the other hand, this lengthening of the period leads to an approach towards resonance conditions with the isolated system with a consequent increase in seismic actions compared to those assessed with the period of the undamaged superstructure.
The non-linear static analysis performed on the superstructure makes it possible to estimate how much the damage affects the variation period in order to assess any significant change in the isolation ratio. It will be seen below that this procedure can only be applied when the isolated system can be modelled as linear equivalent i.e. when all the conditions of §7.10.5.2 of NTC2018 are verified.
Keywords
Seismic isolation of existing buildings, push-over analysis, superstructure, seismic retrofit.
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