Isolatori sismici: quali sono e come funzionano

Isolatori sismici: cenni

L'isolatore sismico è una nuova tecnica per proteggere le struttura dai terremoti. InGiappone è diffuso da molto in quanto è un paese dove spesso ci sono eventi sismici, in Italia si stanno sempre diffondendo forse perchè in questo periodo i terremoti stanno aumentando nel nostro paese. Questa particolare tecnica consiste nell'utilizzo di particolari dispositivi messi tra la fondazione e la sovrastruttura. L'isolatore sismico separa il movimento della struttura da quello del terreno in caso di terremoto. In questo modo diminuirà notevolmente l'effetto che avremo sulla struttura isolata. I principali vantaggi sono: - protezone del danno delle strutture; - protezione dei muri e degli impianti; - protezione delle persone; Andremo ora ad elencare quali sono gli isolatori sismici e come funzionano.

Caratteristiche isolatori sismici

Ogni sistema deve avere le seguenti caratteristiche: - capacità dissipativa; - Funzione di appoggio; - adeguata resistenza; - Capacità di centraggio - deformabilità elevata; - limitato ingombro; - costo sostenuto; - durabilità In base a quali caratteristiche vogliamo possiamo scegliere il tipo di isolamento sismico: - minimizzare il taglio alla base della struttura: in questo modo scarichiamo maggiormente la parte al di sopra dell'isolatore; - minimizzare lo spostamento alla base della struttura; - minimizzare le accelerazioni al piano ad alte frequenze; Tuttavia alcuni sistemi riescono a soddisfare tutte le tre caratteristiche. Parliamo dei costi degli isolamenti sismici. Se la costruzione è nuova si avrà un costo del circa 5% del costo dell'intera struttura. Se invece vogliamo adeguare, si parla di circa 150€ a mq di superficie. F

Isolatore sismico elastomerico

Andiamo a vedere adesso quali sono gli isolatori sismici. Possiamo parlare di due principali tipologie: elastomerici e a scorrimento. Isolatori elastomerici Gli isolatori elastomerici sono caratterizzati dall'alternanza di stati di elastomero e da lamierini in acciaio. All'interno possono avere un nucleo in piombo. La loro caratteristica principale è la ridotta rigidezza orizzontale; questo per garantire l'incremento del periodo proprio della struttura e per ridurre l'abbassamento sotto carico. In base alla gomme possiamo distinguere gli isolatori elastomerici in gomma naturale e in gomma sintetica. Indipendentemente dal tipo di gomma utilizzata possiamo inoltre distinguere: - isolatori elastomerici a basso smorzamento; - isolatori elastomerici con inserto in piombo; - isolatori elastomerici ad elevato smorzamento;

Isolatore sismico a scorrimento

L'altro tipo che possiamo avere è quello a scorrimento. L'isolatore sismico a scorrimento sono costituiti da una coppia di superfici curve che scorrono l'una sull'altra. Sfruttano la legge fisica del moto del pendolo per allungare il periodo naturale dell'edificio. Il periodo è indipendente dalla massa della struttura. Hanno due funzioni: - dissipare energia per attrito - generare la forza di richiamo per il centraggio della struttura attraverso l'azion e della gravità. Sono meno costosi degli isolatori elastomerici e non richiedono ispezioni periodiche per verificarne la funzionalità. Ci sono due tipi di isolatori a scorrimento: - unidirezionali (per i ponti); - multi direzionali (per gli edifici) Uno dei vantaggi di questi dispositivi è la bassa manutenzione. Gli isolatori sismici sono l'unica assicurazione che abbiamo in caso di terremoto.

Domande frequenti

Qual è la differenza principale tra isolatori sismici elastomerici e quelli a scorrimento?

Gli isolatori elastomerici funzionano grazie all'alternanza di strati di gomma (naturale o sintetica) e lamierini d'acciaio, spesso con un nucleo interno in piombo per aumentare lo smorzamento. La loro caratteristica chiave è la ridotta rigidezza orizzontale, che allunga il periodo proprio della struttura. Al contrario, gli isolatori a scorrimento sfruttano il principio fisico del pendolo: due superfici curve scivolano l'una sull'altra. Questo meccanismo dissipa energia tramite attrito e usa la gravità per riportare la struttura in posizione centrale (centraggio), indipendentemente dalla massa dell'edificio.
Quanto costa installare un sistema di isolamento sismico?

I costi variano significativamente in base allo stato dell'immobile. Per una nuova costruzione, l'aggiunta degli isolatori sismici comporta un incremento medio del 5% rispetto al costo totale dell'opera edilizia. Se si interviene su un edificio esistente per adeguarlo alle norme antisismiche, il costo indicativo è di circa 150 euro per metro quadrato di superficie calpestabile. È fondamentale considerare che, sebbene l'investimento iniziale sia rilevante, questa tecnologia offre una protezione strutturale e impiantistica superiore rispetto ai metodi tradizionali di rinforzo.
Come funziona tecnicamente un isolatore sismico a scorrimento?

Questo dispositivo sfrutta la legge del moto del pendolo per modificare la risposta dinamica dell'edificio durante un sisma. È composto da una coppia di superfici curve che scorrono reciprocamente. Le sue due funzioni principali sono: dissipare l'energia sismica attraverso l'attrito tra le superfici e generare una forza di richiamo verso la posizione di equilibrio (centraggio) grazie all'azione della gravità. Un vantaggio tecnico notevole è che il periodo di oscillazione risultante è indipendente dalla massa della struttura, offrendo prestazioni stabili anche per edifici pesanti.
Quali sono i vantaggi pratici dell'uso degli isolatori sismici?

L'installazione di isolatori sismici separa il movimento del terreno da quello della sovrastruttura, riducendo drasticamente le forze trasmesse agli elementi portanti. I benefici concreti includono: la protezione del danno strutturale (evitando crolli), la salvaguardia delle murature non strutturali e degli impianti interni (che subiscono minori sollecitazioni), e soprattutto la tutela della sicurezza delle persone. Inoltre, gli isolatori a scorrimento richiedono poca manutenzione e non necessitano di ispezioni periodiche complesse, a differenza di altri sistemi attivi o passivi più sofisticati.
Cosa sono gli isolatori elastomerici con inserto in piombo?

Sono una variante specifica degli isolatori in gomma, caratterizzata dalla presenza di un nucleo centrale in piombo inserito tra gli strati di elastomero e acciaio. Questo inserto aumenta significativamente la capacità di smorzamento (dissipazione dell'energia) del dispositivo. Si classificano quindi come isolatori elastomerici ad elevato smorzamento. Rispetto a quelli a basso smorzamento, offrono una maggiore resistenza alle deformazioni improvvise tipiche dei terremoti forti, garantendo che l'edificio rimanga entro limiti di spostamento sicuri senza subire danni irreparabili alla struttura portante.