Capacità ultima di isolatori elastomerici: interazione tra resistenza e stabilità

Il lavoro si articola in otto capitoli. Nel capitolo 2 sono descritti i principi di funzionamento dell’isolamento sismico e l’evoluzione che ha interessato questa tecnologia negli ultimi decenni, le basi teoriche e l’impatto delle nuove norme tecniche per le costruzioni. Nel capitolo 3 si riporta lo stato dell’arte con particolare attenzione all’Italia, di cui si riportano esempi progettuali, ma anche all’estero. Inoltre, si sono illustrati i nuovi campi di applicazione, anche con l’ausilio di alcuni esempi di realizzazioni, e le diverse problematiche che alcuni di essi comportano nel progetto e nella verifica dei sistemi di isolamento. Il capitolo si conclude con un’analisi di quelle che sono le esigenze legate alla progettazione ed alle implicazione che queste hanno sulle richieste prestazionali dei dispositivi. Nel capitolo 4, si descrivono le diverse tipologie di dispositivi per l’isolamento sismico con particolare riguardo a quelli elastomerici ad alto smorzamento (HDRB), oggetto del presente lavoro di ricerca, di cui si è riportata la possibile morfologia e geometria, nonché la meccanica del comportamento e soprattutto, il problema della stabilità. Il capitolo 5, riguarda l’analisi agli elementi finiti (FEM) dei dispositivi di isolamento HDRB e si illustra la calibrazione del modello, eseguita attraverso diverse analisi di sensibilità, con particolare attenzione alla scelta del modello iperelastico da utilizzare per la gomma. Si descrivono i modelli utilizzati nelle analisi parametriche e vengono forniti i risultati delle prime analisi FEM su due set di isolatori elastomerici per valutarne lo stato tenso-deformativo al variare dei due fattori di forma sotto l’azione di elevati carichi verticali. Il capitolo 6, invece, riporta le 94 analisi non lineari agli elementi finiti orientate ad approfondire l’effetto del fattore di forma secondario S2, che controlla la stabilità globale dei dispositivi, sul comportamento meccanico, curve forza-spostamento e forza-deformazione, stato tensionale e regime deformativo dei dispositivi elastomerici. Le analisi sono condotte con condizioni di carico che simulano prove a rottura per cogliere la capacità ultima dei dispositivi e l’interazione tra resitenza e stabilità. Infine, si riportano le indicazioni normative sul controllo del carico critico allo scopo di tracciare dei domini di stabilità in cui vengono riportate le condizioni ultime desunte dalla sperimentazione numerica. La norma viene letta criticamente anche riguardo i fenomeni locali di plasticizzazione delle piastre interne. Nel capitolo 7, si illustrano i primi risultati delle campagna sperimentale al vero, in atto presso il laboratorio ARS del C.C.R. BENECON di Frignano (CE), relative alle prove statiche a compressione, statiche a taglio e statiche cicliche a taglio, condotte sulla coppia di isolatori caratterizzati dal fattore di forma secondario S2=3. Nel capitolo si riporta anche la descrizione dei laboratori per prove strutturali, quella del laboratorio in cui sono state effettuate le prove e dell’attrezzatura di prova. Nel capitolo 8, si sintetizzano le osservazioni conclusive