Discussione:Isolatore sismico

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Isolatore sismico
Argomento di scuola secondaria di II grado
Materiascienze della Terra
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Dubbi di funzionamento[modifica wikitesto]

Ovunque si trova scritto che gli 'isolatori sismici' consentono di 'disaccoppiare' le frequenze della struttura da quelle del sisma, eppure il seguente esperimento sembra sconfessarlo: si prenda un foglio con sopra un moneta non vincolata ovvero libera di muoversi e si scuota in senso orizzontale il foglio: si nota che ad ogni inversione del moto del foglio anche il moto della moneta si inverte e quindi la frequenza del moto oscillatorio rimane la stessa, con l'unica differenza che il moto della moneta è soggetto ad un ampiezza di spostamento minore rispetto al moto del foglio stesso per via della sua libertà di movimento; per cui sembrerebbe che l'unico fattore di forza dell'isolatore sismico sia lo "sfruttamento in maniera ottimale dell'inerzia dell'edificio" ovvero appunto lo smorzamento di ampiezza, non il disaccoppiamento delle frequenze che invece rimangono le stesse. Dov'è l'errore? Oppure effettivamente l'allungamento dell'isolatore consente di allungare anche il periodo di oscillazione della struttura modificando così anche la frequenza di oscillazione, aumentandola, in maniera non visibile nell'esperimento ideale di cui sopra? Ai miei occhi sembra esserci solo un ritardo nel cambio di direzione nel moto della struttura.

Lorenzo Fiori.


Premetto che è difficile spiegare in poche battute gli aspetti dinamici delle strutture isolate. Ci sono ormai ottimi libri anche in italiano che spiegano ampiamente il comportamento dinamico delle strutture isolate e danno anche i criteri di progettazione. Anche le Normative di riferimento offrono ampie spiegazioni. Mi sembra però che il limite del tuo scritto sia quello di considerare gli isolatori tutti dello stesso tipo. Semplificando molto si può dire che ci siano due grandi famiglie di sistemi di isolamento: gli isolatori elastomerici e gli isolatori a scorrimento del tipo acciaio-teflon o a rotolamento o a pendolo scorrevole, ecc... Le due famiglie di isolatori, se hanno in comune l'obiettivo di ridurre drasticamente le forze complessive orizzontali di natura dinamica e quindi consentire alla struttura in elevazione di rimanere in campo elastico anche sotto l'azione di sismi violenti, hanno però un comportamento dinamico abbastanza diverso. Nel caso degli isolatori elastomerici, che si possono schematizzare come elementi elastici dotati di smorzamento viscoso, la struttura isolata risulta avere una frequenza molto più bassa della stessa struttura non isolata. Si dimensionano infatti gli isolatori in modo che il periodo di oscillazione del primo modo di vibrare della struttura isolata sia superiore ai 2 secondi e almeno triplo rispetto a quello della struttura non isolata. Poiché la quasi totalità delle frequenze dei terremoti corrisponde a periodi di oscillazione inferiori al secondo (tra 0,2 e 0,8 sec) con l'isolamento ci si allontana significativamente dalla zona pericolosa. Più che di disaccoppiamento sarebbe forse meglio parlare di distanziamento tra la frequenza del terremoto e la frequenza della struttura per evitare che siano troppo vicine con gli effetti della risonanza che amplificano enormemente accelerazioni e spostamenti. Nel caso degli isolatori a scorrimento (moneta sul foglio) quello che si limita è la forza totale orizzontale che si trasmette alla sovrastruttura che è filtrata dal sistema di isolamento. In questo caso non si può parlare di disaccoppiamento delle frequenze e neanche di distanziamento. L'analisi dinamica è un po' più complessa e, per un approfondimento, conviene fare riferimento a un buon testo di studio. Spero di non aver complicato troppo le cose.Fedem (msg) 19:20, 8 set 2009 (CEST)[rispondi]

>> Chiaro; il problema che rivelo è che i due tipi di isolatori di primo acchitto (ovvero assolutamente da profano) sembrano funzionare entambi allo stesso modo: quelli elastomerici per trazione (allungamento) come si vede dalla figura, quelli a scorrimento appunto per scorrimento...ora allungamento o scorrimento ai fini della struttura soprastante sembrano essere di fatto la stessa cosa. Se mi dici che in realtà hanno un comportamento dinamico diverso, piuttosto complicato da spiegare, mi fido.

Lorenzo Fiori

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