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11.9.7. Isolatori elastomerici

Indice interno

Norma

Gli isolatori elastomerici sono caratterizzati dai fattori di forma S1 e S2. I parametri sintetici sono la rigidezza equivalente Ke e lo smorzamento viscoso equivalente ξe.

Tab. 11.9.IV — Limiti delle differenze fra le caratteristiche meccaniche di ciascuna unità e quelle medie della fornitura, dovute all'invecchiamento, alla temperatura e alla frequenza di prova

Fornitura Invecchiamento Temperatura Frequenza di prova
Ke ±20% ±20% ±20% ±20%
Kv −30% – – –
ξe ±20% ±20% ±20% ±20%

11.9.7.1. Prove di accettazione sui dispositivi

Le prove di accettazione devono essere effettuate su un numero di dispositivi pari al 20% del totale, con un minimo di 4 ed un massimo pari al numero di dispositivi da mettere in opera.

Circolare

C11.9.7. Isolatori elastomerici

Sebbene la validità degli isolatori elastomerici venga verificata sperimentalmente, è comunque opportuno che la loro progettazione rispetti i seguenti limitazioni:

La tensione massima \(\sigma_s\) agente nella generica piastra in acciaio sia non maggiore di

\[\sigma_s = 1{,}3 \; V \; (t_1 + t_2) / (A_r \; t_s)\]
\[\gamma_t \leq 5\]
\[\gamma_s \leq \gamma^* / 1{,}5 \leq 2\]

Il carico massimo verticale agente sul singolo isolatore dovrà essere inferiore al carico critico \(V_{cr}\) diviso per un coefficiente di sicurezza 2,0.

dove:

  • \(t_1\) e \(t_2\) sono gli spessori dei due strati di elastomero direttamente a contatto con la piastra, \(t_s\) è il suo spessore (\(t_s \geq\) 2mm), deve risultare inferiore alla tensione di snervamento dell'acciaio \(f_{y,k}\)
  • \(\gamma^*\) è il valore massimo della deformazione di taglio raggiunto nelle prove di qualificazione relative all'efficacia dell'aderenza elastomero-acciaio, senza segni di rottura.
  • \(A_r\) è l'area ridotta efficace dell'isolatore calcolata come:
  • \(A_r = (\varphi - \sin\varphi)D^2/4\) con \(\varphi = 2 \arccos(d_2/D)\) per isolatori circolari di diametro D
  • \(A_r = \min \{(b_x - d_{rtx} - d_{Ex})(b_y - d_{rty} - 0{,}3d_{Ey}) \;,\; (b_x - d_{rtx} - 0{,}3d_{Ex})(b_y - d_{rty} - d_{Ey})\}\) per isolatori rettangolari di lati \(b_x\) e \(b_y\) e per uno spostamento relativo tra le due facce (superiore e inferiore) degli isolatori, prodotti dalla azione sismica agente nelle direzioni x ed y (\(d_{Ex}\), \(d_{Ey}\))

\(V_{cr}\) è il carico critico calcolato come:

\[V_{cr} = G_{din} A_r S_1 \; b_{min} / t_e\]

dove:

  • \(b_{min} = \min(b_x, b_y)\) per isolatori rettangolari
  • \(b_{min} = D\) per isolatori circolari.
  • \(\gamma_c = 1{,}5V/(S_1 \; G_{din} A_r)\) è la deformazione di taglio dell'elastomero prodotta dalla compressione;
  • \(\gamma_s = d_2/t_e\) è la deformazione di taglio dell'elastomero per lo spostamento sismico totale, inclusi gli effetti torsionali;
  • \(\gamma_\alpha = a^2/(2t_1 t_e)\) è la deformazione di taglio dovuta alla rotazione angolare

dove:

  • \(a^2 = (\alpha_x b_x^2 + \alpha_y b_y^2)\), con \(\alpha_x\) ed \(\alpha_y\) che rappresentano le rotazioni rispettivamente attorno alle direzioni x e y nel caso di un isolatore rettangolare;
  • \(a^2 \approx 3 \; \alpha D^2/4\) con \(\alpha = (\alpha_x^2 + \alpha_y^2)^{1/2}\) nel caso di un isolatore circolare
  • \(\gamma_t = \gamma_c + \gamma_s + \gamma_\alpha\) deformazione di taglio totale di progetto;
  • \(E_c\) modulo di compressibilità assiale valutato (in MPa) come \(E_c = (1/(6 G_{din} S_1^2) + 4/(3 E_b))^{-1}\)

dove:

  • \(G_{din}\) modulo di taglio dinamico dell'elastomero;
  • \(E_b\) modulo di compressibilità volumetrica della gomma, da assumere pari a 2000 MPa in assenza di determinazione diretta;
  • \(d_{rtx}\), \(d_{rty}\) spostamenti relativi tra le due facce (superiore e inferiore) degli isolatori, prodotti dalle azioni di ritiro, fluage e termiche (ridotte al 50%), ove rilevanti;
  • \(d_E = \text{Max}\{ [(d_{Ex}+d_{rtx})^2 + (0{,}3d_{Ey}+d_{rty})^2]^{1/2}, [(0{,}3d_{Ex}+d_{rtx})^2 + (d_{Ey}+d_{rty})^2]^{1/2} \}\)

C11.9.7.1. Prove di accettazione sui dispositivi

Le prove di accettazione hanno la finalità di verificare la corrispondenza tra il comportamento dei dispositivi messi in opera e quelli su cui è stata condotta la caratterizzazione mediante le prove di qualificazione, verificandone la rispondenza progettuale. A tale scopo, tramite i test di accettazione, si determina il valore della rigidezza verticale e del modulo statico di taglio G, da confrontare con i valori emersi nelle prove di qualificazione, al fine di poterne ritenere associabile la caratterizzazione compiuta in qualificazione.

In luogo del modulo di taglio statico G è anche auspicabile la determinazione del \(G_{din}\).

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