IT201800000649A1 - Dispositivo antisismico a più cerniere. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“DISPOSITIVO ANTISISMICO A PIÙ CERNIERE”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un dispositivo di tipo antisismico per collegare due elementi strutturali di un edificio, quali ad esempio una parete o pannello ad una trave.

WO2014/166849 descrive un dispositivo di connessione antisismico che comprende:

- una barra deformabile fissata ad una trave ed

- un elemento scorrevole collegato ad un pannello e montato scorrevolmente sulla barra deformabile.

Anche se tale dispositivo di connessione antisismico funziona bene, ed assicura un’ottima tenuta durante il sisma, esso presenta alcuni inconvenienti.

Tale dispositivo di connessione antisismico ha un’ottima tenuta allo sforzo di trazione conseguente all’allontanamento tra trave e pannello. Tuttavia il dispositivo antisismico non ha tenuta allo sforzo di compressione conseguente all’avvicinamento tra trave e pannello. Come risultato, durante le oscillazioni sismiche, si generano battimenti (martellamenti da carico impulsivo) tra la trave e il pannello, per mancanza di vincolo a compressione. Tali battimenti sono tanto maggiori, quanto maggiori sono gli spazi che si creano tra pannello e trave, a causa della deformazione della barra deformabile.

Inoltre, dato che la barra deformabile è rigidamente vincolata alla trave e l’elemento scorrevole è rigidamente vincolato al pannello, un’azione sismica sussultoria (o altri carichi sulla barra, quali ad esempio distorsioni termiche) tende a generare sollecitazioni aggiuntive che innescano aggravi tensionali nelle componenti del dispositivo di connessione.

Un altro inconveniente è rappresentato dal fatto che la deformabilità della barra smorza le azioni sismiche molto bene quando l’elemento scorrevole è situato nella zona centrale della barra in cui si ha una deformazione massima della barra. Invece quando l’elemento scorrevole è situato nelle parti terminali della barra, in cui le deformazioni flessionali della barra sono praticamente nulle, le azioni sismiche non vengono smorzate bene.

Inoltre in tutti i dispositivi antisismici noti che prevedono lo scorrimento di un elemento scorrevole su una barra, tale scorrimento spesso si inceppa o è impossibile a causa di inevitabili difetti di montaggio del dispositivo.

US2013/051903 descrive un dispositivo per collegare due elementi strutturali tra loro. Tale dispositivo comprende: -un dissipatore flessionale a forma di barra, destinato ad essere fissato ad un primo elemento strutturale.

- due connettori fissati al secondo elemento strutturale; - un elemento scorrevole a forma di piastra, montato scorrevole sul dissipatore flessionale;

- due giunti collegati all’elemento scorrevole e ai due connettori.

Ciascun giunto è costituito da un manicotto e da una piastra avente una scanalatura ad “U” rovesciata. Ciascun giunto è collegato al rispettivo connettore mediante un bullone che si impegna nel manicotto e funge da cerniera, in modo da consentire una rotazione del giunto attorno ad un asse ortogonale all’asse longitudinale del dissipatore flessionale.

I giunti sono collegati all’elemento scorrevole mediante una barra che si impegna nelle scanalature ad “U” rovesciata delle piastre dei giunti e in scanalature ad “U” di supporti solidali all’elemento scorrevole. Tale barra funge da cerniera in modo da consentire una rotazione dei giunti attorno ad un asse parallelo all’asse longitudinale del dissipatore flessionale.

Tale dispositivo presenta vari inconvenienti.

Un primo inconveniente è legato al fatto che le piastre dei giunti e i supporti dell’elemento scorrevole non circondano completamente la barra della cerniera. Come risultato, in caso di oscillazioni sussultorie verticali combinate con oscillazioni ondulatorie orizzontali dovute ad un sisma, i due elementi strutturali si possono muovere reciprocamente tra loro, poiché le piastre dei giunti e i supporti dell’elemento scorrevole non trattengono la barra della cerniera. Pertanto, tale dispositivo non è in grado di assorbire oscillazioni sismiche sussultorie.

Inoltre, in caso di oscillazioni ondulatorie orizzontali, le piastre dei giunti e i supporti dell’elemento scorrevole non rimangono aderenti alla barra della cerniera. Quindi si crea un gioco tra la barra, le piastre dei giunti e i supporti dell’elemento scorrevole. Tale gioco provoca battimenti impulsivi ed amplificazioni delle oscillazioni ondulatorie orizzontali, con il risultato di una prematura rottura del dispositivo.

Pertanto, le piastre dei giunti e i supporti dell’elemento scorrevole non si possono comportare come dissipatori assiali nel caso di oscillazioni ondulatorie, ma si comportano come connettori non dissipativi che non sono in grado di impedire un effetto di martellamento dovuto ai giochi conseguenti alle deformazioni che si verifica durante il sisma.

Un ulteriore inconveniente è legato alle due cerniere verticali costituite dai due bulloni disposti nei due manicotti dei giunti. In caso di oscillazioni ondulatorie orizzontali, le piastre dei giunti tendono a ruotare attorno all’asse del manicotto in modo differente; quindi le scanalature ad “U” rovesciata delle piastre dei giunti si disallineano e le piastre dei giunti non possono scorrere sulla barra lungo una direzione orizzontale. Come risultato, le piastre dei giunti tendono ad incastrarsi con la barra della cerniera.

Un ulteriore inconveniente è la mancanza di capacità di assorbire rotazioni del sistema intorno ad un asse nel piano orizzontale ed ortogonale all’asse longitudinale del dissipatore flessionale; per effetto di una rotazione intorno a questo asse. Il dissipatore flessionale è supportato alle sue estremità da due supporti. Per effetto di tale rotazione il primo supporto tende a schiacciarsi intorno al dissipatore flessionale e ed il secondo supporto tende ad allontanarsi dal dissipatore flessionale. Come risultato, il primo supporto tende ad incastrarsi con il dissipatore flessionale e il secondo supporto tende ad aprirsi perdendo la capacità di trattenere la barra.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo antisismico per collegare due elementi strutturali, che sia affidabile ed in grado di controllare lo scorrimento di un elemento scorrevole su una barra deformabile.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale dispositivo antisismico atto ad evitare battimenti tra gli elementi strutturali e che abbia capacità di smorzare le azioni sismiche, anche quando l’elemento scorrevole è situato alle estremità della barra deformabile.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale sistema di connessione che sia in grado di eliminare o controllare gli aggravi tensionali conseguenti a deformazioni verticali del dispositivo antisismico.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale sistema di connessione che sia in grado di eliminare o controllare gli aggravi tensionali conseguenti a rotazioni relative tra gli elementi connessi imposte dall’eccitazione sismica.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche della rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il dispositivo antisismico secondo l’invenzione comprende:

- un dissipatore flessionale costituito da una barra deformabile destinata ad essere fissata ad un primo elemento strutturale, detto dissipatore flessionale avendo un asse longitudinale,

- un elemento scorrevole montato scorrevolmente sul dissipatore flessionale per scorrere lungo l’asse longitudinale del dissipatore flessionale,

- un connettore destinato ad essere collegato a un secondo elemento strutturale,

- un dissipatore assiale che collega detto connettore a detto elemento scorrevole, detto dissipatore assiale comprendendo una staffa costituita da una piastra piegata ad “U” atta ad essere deformata con sollecitazioni assiali sia in trazione che in compressione lungo un’asse trasversale sostanzialmente ortogonale all’asse longitudinale, e irrigidimenti disposti tra due ali della staffa del dissipatore assiale, per evitare che le ali si ammorsino attorno a detto elemento scorrevole,

- una prima cerniera con asse coincidente con l’asse longitudinale del dissipatore flessionale;

- una seconda cerniera disposta tra il dissipatore assiale e l’elemento scorrevole per consentire una rotazione del dissipatore assiale rispetto all’elemento scorrevole attorno ad un asse verticale ortogonale all’asse longitudinale e all’asse trasversale,

- una terza cerniera disposta tra il dissipatore assiale e una flangia intermedia per consentire una rotazione del dissipatore assiale rispetto alla flangia intermedia attorno ad un asse della terza cerniera parallelo all’asse longitudinale del dissipatore flessionale;

- una quarta cerniera disposta tra la flangia intermedia ed il connettore per consentire una rotazione della flangia intermedia rispetto al connettore attorno a detto asse trasversale.

La rotazione intorno alla prima cerniera combinata con la rotazione intorno alla detta terza cerniera producono un cinematismo per cui il sistema ha la capacità di poter traslare in verticale in modo da assecondare le oscillazioni da azione sismica sussultoria, senza che si producono tensioni nel dispositivo e negli elementi connessi. La possibilità dei componenti del sistema di poter ruotare intoro alla prima cerniera e alla terza cerniera annulla le tensioni conseguenti alla torsione che si genererebbe in caso di rotazioni impedite.

Il dissipatore assiale è costituito da una piastra piegata ad “U” atta ad essere deformata con sollecitazioni assiali sia in trazione che in compressione per compensare sia i movimenti conseguenti ad azioni di compressione in cui gli elementi strutturali si avvicinano sia i movimenti conseguenti ad azioni di trazione in cui gli elementi strutturali si allontanano. Le cerniere contribuiscono a controllare lo scorrimento dell’elemento scorrevole sul dissipatore flessionale, anche nel caso in cui ci siano grandi errori di montaggio del dissipatore flessionale.

L’elemento scorrevole comprende un manicotto chiuso ad anello attorno al dissipatore flessionale.

In tal modo, l’elemento scorrevole circonda completamente il dissipatore flessionale. Pertanto, in caso di oscillazioni sussultorie verticali, il manicotto dell’elemento scorrevole trattiene il dissipatore flessionale, garantendo uno stabile collegamento tra gli elementi strutturali.

Appaiono evidenti i vantaggi del dispositivo antisismico secondo l’invenzione che consente di compensare i movimenti conseguenti alle azioni di compressione e di trazione che subisce il dispositivo antisismico durante un sisma ed assicura lo scorrimento dell’elemento scorrevole sul dissipatore flessionale anche in caso di grandi errori di montaggio del dissipatore flessionale.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una vista in prospettiva illustrante il dispositivo antisismico secondo l’invenzione, applicato a due elementi strutturali di una struttura edile;

la Fig. 2 è una vista ingrandita del dispositivo antisismico di Fig. 1;

la Fig. 3 è una vista in esploso del dispositivo antisismico di Fig. 2;

la Fig. 4 è una vista in esploso del dissipatore assiale e dell’elemento scorrevole di Fig. 3;

la Fig. 5 è una vista assemblata del dissipatore assiale e dell’elemento scorrevole di Fig. 4 nella sua configurazione iniziale non deformata;

la Fig. 6 è una vista in prospettiva del dissipatore assiale nella sua configurazione a seguito delle deformazioni imposte dall’azione sismica;

la Fig. 7 è una vista in prospettiva del dissipatore assiale di Fig. 6 assemblato all’elemento scorrevole;

la Fig. 8 è una vista ingrandita del connettore di Fig. 3; la Fig. 9 è una vista in esploso del dissipatore assiale di Fig. 3;

le Figg. 10 e 11 sono viste laterale e in prospettiva, illustranti il dispositivo antisismico, in seguito ad un innalzamento della trave rispetto al pannello per azione sussultoria dal basso verso l’alto;

le Figg. 12 e 13 sono viste laterale e in prospettiva, illustranti il dispositivo antisismico, in seguito ad un abbassamento della trave rispetto al pannello per azione sussultoria dall’alto verso il basso;

la Fig. 14 è una vista in prospettiva illustrante il dispositivo antisismico secondo l’invenzione, con un errore di montaggio del dissipatore flessionale nel piano della trave; le Figg. 15 e 16 sono due viste in pianta dall’alto, illustranti il dispositivo antisismico di Fig. 14, con l’elemento scorrevole disposto rispettivamente vicino all’estremità sinistra e destra del dissipatore flessionale;

la Fig. 17 è una vista schematica, illustrante una pluralità di pannelli collegati ad una trave tramite il dispositivo antisismico secondo l’invenzione, in cui la trave è curvata a seguito di una sollecitazione sismica sussultoria che inflette la trave verso il basso;

la Fig. 18 è una vista come Fig. 17, in cui c’è stato un fenomeno di rocking dei pannelli in seguito ad un’azione sismica oscillatoria nel piano dei pannelli che li ha fatti ruotare intorno allo spigolo di appoggio dei pannelli;

la Fig. 19 è una vista in prospettiva illustrante il dispositivo antisismico secondo l’invenzione, con un errore di montaggio del dissipatore flessionale con una rotazione accidentale nel piano del pannello intorno all’ asse ortogonale al piano del pannello passante per la cerniera del dispositivo di connessione del pannello;

la Fig. 20 è una vista dal retro del dispositivo antisismico di Fig. 19 con difetto di montaggio e dopo un fenomeno di rocking del pannello.

Con l’ausilio delle Figure viene descritto il dispositivo antisismico secondo l’invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.

Con riferimento a Fig. 1, sono illustrati un primo elemento strutturale (T), quale ad esempio una trave, e un secondo elemento strutturale (P), quale ad esempio un pannello o parete di un edificio. Il secondo elemento strutturale (P) è destinato ad essere collegato al primo elemento strutturale (T), tramite il dispositivo antisismico (1). In seguito i termini trasversale e longitudinale si riferiscono rispettivamente alle direzioni trasversale e longitudinale del primo elemento strutturale (T).

Quando il primo elemento strutturale (T) è collegato al secondo elemento strutturale (P), una superficie interna (P1) del secondo elemento strutturale va in battuta contro un bordo longitudinale del primo elemento strutturale (T). Il primo elemento strutturale (T) ha una superficie superiore (T1) ortogonale alla superficie interna (P1) del secondo elemento strutturale.

Con riferimento alle Figg. 2 e 3, il dispositivo antisismico (1) comprende:

- un dissipatore flessionale (2) costituito da una barra deformabile destinata ad essere fissata al primo elemento strutturale (T),

- un elemento scorrevole (4) montato scorrevolmente sul dissipatore flessionale (2),

- un connettore (C) destinato ad essere collegato al secondo elemento strutturale (P), e

- un dissipatore assiale (8) collegato a detto connettore (C) e a detto elemento scorrevole (4).

Il dissipatore flessionale (2) ha un’asse longitudinale (X). Il dissipatore flessionale (2) viene fissato al di sopra della superficie superiore (T1) del primo elemento strutturale (T) in modo che l’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale sia parallelo all’asse longitudinale del primo elemento strutturale (T).

Il dissipatore assiale (8) si estende o si contrae lungo un asse trasversale (Z) che è ortogonale all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale. L’asse longitudinale (X) a causa di difetto di montaggio può essere inclinato sia rispetto alla superficie superiore (T1) del primo elemento strutturale sia rispetto alla superficie interna piano (P1) del secondo elemento strutturale di un angolo di ampiezza fino 7°.

Con riferimento alle Figg. 4 e 5, il dissipatore assiale (8) comprende una staffa (80) costituita da una piastra piegata ad “U” atta ad essere deformata con sollecitazioni assiali, nella direzione dell’asse trasversale (Z), sia in trazione che in compressione per compensare sia un movimento conseguente ad azioni di compressione in cui gli elementi strutturali (P, T) si avvicinino sia un movimento conseguente ad azioni di trazione in cui gli elementi strutturali (P, T) si allontanano.

Una prima cerniera (200) consente una rotazione dell’elemento scorrevole (4) attorno all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2).

Il dissipatore assiale (8) è collegato all’elemento scorrevole (4) mediante una seconda cerniera (5) che consente una rotazione attorno ad un asse verticale (Y) ortogonale all’asse longitudinale (X) e all’asse trasversale (Z).

Inoltre il dissipatore assiale (8) è collegato ad una flangia intermedia (7) mediante una terza cerniera (9) che consente una rotazione attorno ad un’asse (X1) parallelo all’asse longitudinale (X).

La flangia intermedia (7) è collegata al connettore (C) mediante una quarta cerniera (6) che consente una rotazione attorno all’asse trasversale (Z).

Con riferimento a Fig. 4, la staffa (80) del dissipatore assiale (8) comprende una base (81) e due ali (82) che si estendono ortogonalmente dalla base. La base (81) è rivolta verso il connettore (C) e le ali (82) sono rivolte verso il

dissipatore flessionale (2). Inoltre, le due ali (82) della staffa (80) del dissipatore assiale sono disposte su piani al di sopra e al di sotto rispetto all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2).

L’asse trasversale (Z) passa ortogonalmente per il centro della base (81) del dissipatore assiale.

Nelle due ali (82) del dissipatore assiale sono ricavati rispettivi fori (85) aventi un’asse coincidente con l’asse verticale (Y) della prima cerniera (5). L’asse verticale (Y) è ortogonale all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale e all’asse trasversale (Z).

Con riferimento alle Figg. 6 e 7 viene illustrato il dissipatore assiale (8) in una configurazione a seguito delle deformazioni imposte da un’azione sismica o a seguito di adattamenti geometrici imposti durante uno spostamento per compensare i difetti di montaggio. Il raggio di curvatura della base (81) del dissipatore assiale si è modificato in base alle deformazioni imposte. La forma del dissipatore assiale assume una curvatura “U” in cui la distanza tra le due ali (82) è inferiore rispetto alla configurazione di Fig. 5. Quindi le due ali (82) avranno un tratto inclinato, convergete verso la base (81).

Mezzi di irrigidimento (88) sono disposti tra le due ali (82) della staffa per irrigidire il dissipatore assiale nella deformazione lungo l’asse (Y) della prima cerniera (5)

Nella configurazione deformata del dissipatore assiale (8) delle Figg. 6 e 7, si evidenzia la funzione dei mezzi di irrigidimento (88) che sono interposti tra le due ali (82) della staffa. Quando la staffa (8) è sottoposta a trazione, i mezzi di irrigidimenti (88) consentono di conservare complanari i piani interni alle ali (82) con i piani tangenti all’elemento scorrevole (4) e formanti un angolo di 90° con l’asse verticale (Y) che è condizione necessaria per impedire che le ali (82) si ammorsino intorno all’elemento scorrevole (4). I mezzi di irrigidimento (88) possono essere bulloni con assi paralleli all’asse (Y) della prima cerniera (5).

Con riferimento a Fig. 9, a titolo esemplificativo, il dissipatore flessionale (2) può essere realizzato con un profilato metallico, ad esempio in acciaio e può avere una forma tubolare, e può essere internamente cavo.

Il dissipatore flessionale (2) è collegato al primo elemento strutturale (T), mediante supporti (300) costituiti da due flange (3, 3’) disposte alle estremità del dissipatore flessionale (2). Le flange (3, 3’) sono collegate alla superficie superiore (T1) del primo elemento strutturale, in modo da sollevare il dissipatore flessionale (2) rispetto al primo elemento strutturale, definendo un’intercapedine tra la superficie superiore (T1) del primo elemento strutturale e il dissipatore flessionale (2). L’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2) è parallelo alla superficie interna (P1) del secondo elemento strutturale.

Ciascuna flangia (3, 3’) ha una forma ad “L” in sezione trasversale e presenta una prima ala (30) collegata al primo elemento strutturale (T) e una seconda ala (31) collegata al dissipatore flessionale (2).

La prima ala (30) della prima flangia (3) ha un’asola (32) che si estende in una direzione parallela all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale. La prima ala (30) della seconda flangia (3’) ha un’asola (32’) che si estende in una direzione ortogonale all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale.

Rispettivi bulloni o tasselli (33) attraversano le asole (32, 32’) di ciascuna flangia e si impegnano saldamente nel primo elemento strutturale (T). Bisogna notare che le asole (32, 32’) delle flange (3, 3’) sono una ortogonale all'altra. L’asola (32) della prima flangia (3) è parallela all'asse longitudinale (X) per consentire di montare il dispositivo antisismico anche a cavallo di due travi diverse. In questo caso è necessario che l'asola (32) sia su una superficie liscia per evitare tensioni sul tassello (32) generati da variazioni termiche tra le travi. Invece l’asola (32’) della seconda flangia (3’) è ortogonale all'asse longitudinale (X) per minimizzare gli errori di montaggio.

Per controllare tale traslazione ortogonale, un piastrino (34) viene collegato al bullone (33) della seconda flangia. Serrando il bullone (33), il piastrino (34) va in battuta sulla prima ala (30) della seconda flangia generando attrito tra il piastrino (34) e la prima ala (30). Per aumentare l’attrito, il piastrino (34) ha una superficie inferiore scanalata o zigrinata che si impegna con una superficie superiore scanalata o zigrinata (36) della prima ala della seconda flangia. Vantaggiosamente la superficie scanalata (36) della prima ala della seconda flangia ha una pluralità di nervature che sporgono superiormente dalla prima ala della seconda flangia in direzione parallela all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale. Tale superficie scanalata (36) della seconda flangia (3’) serve per bloccare il dispositivo antisismico (1) nella posizione più corretta possibile.

La seconda ala (31) di ciascuna flangia ha un’asola (38) che si estende in una direzione ortogonale all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale e ortogonale all’asola (32’) della prima ala della seconda flangia.

Due attacchi (20) sono disposti alle estremità del dissipatore flessionale (2). Ciascun attacco (20) prevede un foro filettato (21) con asse coincidente con all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale. Viti (22) sono inserite nelle asole (38) delle flange e avvitate nei fori filettati (21) dell’attacco. Le asole (38) che sono disposte in direzione parallela all’ asse (Y) consentono le regolazioni di montaggio in verticale del dissipatore flessionale (2). Le asole (38), inoltre consentono di controllare gli spostamenti dovuti alle azioni sismiche sussultorie se superano le resistenze dovute all’attrito generato dal serraggio delle viti (22).

In questo modo le viti (22) fungono da asse di perno che possono muoversi nelle asole (38) delle flange. Come risultato, il dissipatore flessionale (2) può ruotare attorno all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale formando la prima cerniera (200), se le azioni sismiche generano torsioni intorno all’asse longitudinale (X) maggiori delle resistenze dovute all’attrito generato dal serraggio delle viti (22). Le dimensioni delle asole (38) delle flange controllano la rotazione del dissipatore flessionale intorno all’asse (Z) del dissipatore assiale. Tale accorgimento compensa le sollecitazioni alle quali è soggetto il dissipatore flessionale (2) e tutti i componenti connessi al dissipatore flessionale che durante un terremoto si generano a causa dell’impedimento di una rotazione imposta tra gli elementi strutturali (P) e (T).

Il dissipatore flessionale (2) qualora non avesse forma cilindrica è collegato alle flange (3) e (3’) di Fig. 9 in modo da poter ruotare intorno all’asse longitudinale (X) è costituisce esso stesso la prima cerniera (200). Nel caso in cui il dissipatore flessionale (2) è di forma cilindrica e anche l’elemento scorrevole (4) è di forma cilindrica, l’elemento scorrevole (4) può ruotare intorno all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale e costituisce la prima cerniera (200) indipendentemente da come e fissato il dissipatore flessionale (2).

La prima cerniera (200) comprende un montaggio girevole del dissipatore flessionale (2) nei supporti (300) e/o un montaggio dell’elemento scorrevole (4) sul dissipatore

flessionale (2).

Con riferimento a Fig. 4, l’elemento scorrevole (4) comprende un manicotto (40) chiuso ad anello attorno al dissipatore flessionale (2). Preferibilmente il manicotto (40) ha una forma tubolare cilindrica. In questo modo l’elemento scorrevole (4) può scorrere sul dissipatore flessionale (2), lungo l’intercapedine tra il dissipatore flessionale (2) e il primo elemento strutturale (T). Le flange (3, 3’) disposte alle estremità del dissipatore flessionale (2) fungono da finecorsa per l’elemento scorrevole (4).

Il manicotto (40) dell’elemento scorrevole è disposto tra le due ali (82) della staffa (80) del dissipatore assiale e circonda completamente il dissipatore flessionale (2). Pertanto, in caso di oscillazioni sussultorie verticali combinate con oscillazioni ondulatorie orizzontali, il manicotto (40) rimane aderente al dissipatore flessionale (2) a cui trasmette le sollecitazioni controllate dal dissipatore assiale (8), che nella sua configurazione indeformata rappresentata nella Fig. 5 si deforma assumendo la configurazione deformata rappresentata nelle Figg. 6 e 7, e trattiene il dissipatore flessionale (2), senza generare gioco, evitando in questo modo un effetto di martellamento tra il primo elemento strutturale (T) e il secondo elemento strutturale (P).

Nel manicotto (40) è disposto un inserto di teflon (41) destinato a strisciare sul dissipatore flessionale. L’inserto di teflon (41) ha una forma cilindrica. L’inserto di teflon (41) funge da cuscinetto strisciante. Poiché il dissipatore flessionale (2) è in acciaio e tra acciaio e teflon c’è un coefficiente di attrito molto basso (circa 0,04), l’elemento scorrevole (4) può scorrere con resistenze molto basse sul dissipatore flessionale (2).

Il manicotto (40) e l’inserto di teflon (41) hanno rispettivi fori passanti diametrali (42, 43) con asse coincidente con l’asse verticale (Y) della prima cerniera (5). In questo modo, l’elemento scorrevole (4) è disposto tra le ali (82) del dissipatore assiale in modo che i fori (85) delle ali del dissipatore assiale siano allineati con i fori (42, 43) dell’elemento scorrevole. I fori (42, 43) dell’elemento scorrevole sono fori filettati.

Il manicotto (40) se realizzato di forma tubolare cilindrica come il dissipatore flessionale (2) forma la prima cerniera (200), consentendo una rotazione intorno all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale, eventualmente impedita dall’attrito torsionale tra il dissipatore flessionale (2) e le piastre (31) delle flange (3, 3’) dovuto al sovra-serraggio delle viti (22).

Viti (50) sono inserite nei fori (85) delle ali del dissipatore assiale e avvitate nei fori filettati (42, 43) dell’elemento scorrevole in modo da formare la seconda cerniera (5) che consente la rotazione del dissipatore assiale attorno all’asse verticale (Y). Le viti (50) avvitate nei fori filettati (42, 43) dell’elemento scorrevole sono parzialmente filettate per impedire sovra-serraggi. Se le viti (50) sono completamente filettate, risulta necessario utilizzare boccole (51) che si comportino da rondelle distanziali che devono avere spessore maggiore dello spessore delle flange (82) per realizzare un finecorsa al serraggio delle viti (50) e garantire la possibilità del dissipatore assiale (8) di ruotare intorno all’asse verticale (Y).

Con riferimento alle Figg. 3 e 4 la terza cerniera (9) comprende un perno cilindrico (90) montato girevole entro due fori (91) di un supporto (92) costituito da una piastra piega ad “U” dietro la base (81) della staffa (80) del dissipatore assiale. Il perno cilindrico (90) ha due fori passanti radiali (93) che sono attraversati da bulloni (94) che si avvitano nei fori filettati periferici (71) della flangia intermedia (7).

In questo modo il dissipatore assiale (8) può ruotare attorno all’asse (X1) del perno cilindrico (9) che coincide con l’asse della terza cerniera (9).

Con riferimento a Fig. 8, la flangia intermedia (7) ha un foro centrale (70) e due fori periferici filettati (71) disposto in posizioni diametralmente opposte.

Il connettore (C) comprende zanche di ancoraggio (100) destinate ad ancorarsi al secondo elemento strutturale (P) e un manicotto (61) è fissato alle zanche di ancoraggio (100). Il manicotto (61) ha un foro assiale (62) con asse coincidente con l’asse trasversale (Z).

La quarta cerniera (6) comprende un perno (60) che attraversa il foro centrale (70) della flangia intermedia (7) e si impegna girevolmente nel foro assiale (62) del manicotto (61) del connettore. Il perno (60) può avere una porzione filettata (65) che si avvita in un dato (63). In questo modo la flangia intermedia (7), che è solidale al dissipatore assiale (8), può ruotare rispetto al connettore (C) attorno all’asse trasversale (Z).

L’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2), l’asse verticale (Y) della prima cerniera (5) e l’asse trasversale (Z) della quarta cerniera (6) formano una terna di assi cartesiana o non cartesiana poiché l’asse longitudinale (X) può essere inclinato a causa dei difetti di montaggio sia nel piano orizzontale parallelo alla superficie superiore (T1) del primo elemento strutturale intorno ad un asse parallelo all’ asse (Y) sia nel piano verticale parallelo alla superfice (P1) del secondo elemento strutturale intorno all’asse (Z).

Bisogna notare che, il dispositivo antisismico (1), sottoposto ad oscillazioni sismiche ondulatorie nella direzione dell’asse longitudinale (X), consente un libero movimento lineare relativo del primo elemento strutturale (T) rispetto al secondo elemento strutturale (P) nella direzione dell’asse longitudinale (X), poiché l’elemento scorrevole (4) può scorrere liberamente rispetto al dissipatore flessionale (2) lungo l’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale consentendo azioni oscillatorie parallele all’asse longitudinale (X); con la seconda cerniera (5) si evitano meccanismi d’ inceppamento del sistema qualora ci fossero rotazioni intorno all’asse (Y) che ostacolerebbero la traslazione lineare dell’elemento scorrevole (4) lungo l’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale.

Inoltre il dispositivo antisismico (1), sottoposto ad oscillazioni sismiche sussultorie, consente un libero movimento lineare relativo in verticale del primo elemento strutturale (T) rispetto al secondo elemento strutturale (P), poiché al cinematismo di doppia rotazione simultanea intorno agli assi (X) e (X1) rispettivamente intorno alla prima e intorno alla terza cerniera, corrisponde una libera traslazione in verticale parallela alla direzione dell’asse verticale (Y). Inoltre le rotazioni intorno agli assi (X) e (X1) annullano anche le torsioni derivanti dall’impedimento.

Inoltre il dispositivo antisismico (1), sottoposto ad oscillazioni simiche ondulatorie e sussultorie che producono rotazioni relative tra gli elementi strutturali (P, T) consente un libero movimento rotativo relativo del secondo elemento strutturale (P) rispetto al primo elemento strutturale (T), attorno all’asse trasversale (Z) grazie alla previsione della quarta cerniera (6). Con riferimento alle Figg. 17 e 18 si evidenzia che le rotazioni relative tra gli elementi strutturali (P, T) si generano sia a seguito di effetto roking rappresentato nella Fig. 18 in cui i pannelli (P) tendono a ruotare intorno a uno spigolo di base a seguito di oscillazioni ondulatorie sia per effetto di oscillazioni sussultorie in cui la trave (T) si inflette nel piano parallelo alla superfice (P1) del pannello. L’ asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale e forzato a ruotare introno all’asse traversale (Z) per disporsi parallelo alla tangente della curva d’inflessione della trave (T). L’entità della rotazione relativa per inflessione della trave (T) varia lungo l’asse longitudinale della trave ed è massima nelle zone di appoggio e nulla nelle zone di mezzeria.

Invece il dispositivo antisismico (1) smorza le azioni oscillatorie nella direzione dell’asse trasversale (Z), controllando il movimento relativo del secondo elemento strutturale (P) rispetto al primo elemento strutturale (T), nella direzione dell’asse trasversale (Z), grazie alla previsione del dissipatore assiale (8) e del dissipatore flessionale (2).

Se durante un terremoto il primo elemento strutturale (T) subisce oscillazioni nella direzione dell’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale, il dissipatore flessionale (2) solidale al primo elemento strutturale (T) può scorrere rispetto all’elemento scorrevole (4) nella direzione dell’asse (X), indipendentemente dal secondo elemento strutturale (P), consentendo spostamenti relativi tra gli elementi strutturali (P) e (T) in modo da eliminare le sollecitazioni impulsive sia tra gli elementi strutturali (P) e (T) sia nei componenti stessi del dispositivo antisismico (1), evitando quindi conseguenti possibili rotture.

Inoltre se durante un terremoto il primo elemento strutturale (T) subisce oscillazioni nella direzione dell’asse trasversale (Z), quando gli elementi strutturali (P, T) si allontanano, il dissipatore assiale (8) si stira e si allunga e il dissipatore flessionale (2) si inflette nel piano parallelo alla superfice (T1) in modo da controllare l’allontanamento; invece quando gli elementi strutturali (P, T) si avvicinano, il dissipatore assiale (8) si comprime e si accorcia e il dissipatore flessionale (2) si inflette nel piano parallelo alla superficie (T1) in modo da controllare l’avvicinamento. In questo modo il dissipatore assiale (8) e il dissipatore flessionale (2) compensano le oscillazioni del primo elemento strutturale (T) nella direzione dell’asse trasversale (Z) ed evita che il primo elemento strutturale (T) batta violentemente contro il secondo elemento strutturale (P) con conseguenti danneggiamenti negli elementi strutturali (P, T).

Il dissipatore assiale (8) atto a deformarsi sia in trazione che in compressione, e la presenza della prima cerniera (200), della seconda cerniera (5), della terza cerniera (9) e della quarta cerniera (6) collegate al dissipatore assiale, consentono inoltre di controllore lo schiacciamento dell’inserto di teflon (41) fungente da cuscinetto strisciante, quando il dissipatore flessionale (2) è montato, con difetto di montaggio sia con il suo asse longitudinale (X) non parallelo al piano (P1) dell’elemento strutturale (P) quindi non allineato rispetto all’asse di scorrimento dell’elemento scorrevole (4), sia con il suo asse longitudinale (X) ruotato intorno all’asse trasversale (Z).

Infatti, quando l’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2) è inclinato rispetto all’asse di scorrimento dell’elemento scorrevole (4), durante lo scorrimento dell’elemento scorrevole (4) lungo il dissipatore flessionale (2), ci sono zone del dissipatore flessionale (2) in cui gli elementi strutturali (P, T) vanno in battuta tra loro e tendono a schiacciare l’inserto di teflon (41) con il rischio di provocare la rottura dell’inserto di teflon (41) e quindi l’inceppamento dell’elemento scorrevole (4). In questo caso, il dissipatore assiale (8), grazie alla sua deformazione, alla prima cerniera (200) intorno all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2) e le cerniere (5, 9, 6) evitano lo schiacciamento e la rottura dell’inserto di teflon.

Con riferimento alle Figg. 10 e 11, viene illustrato come a seguito delle rotazioni simultanee antiorarie del dissipatore assiale (8) intorno alla terza cerniera (9) e intorno all’asse longitudinale (X) della prima cerniera (200), consegue un innalzamento del primo elemento strutturale (T) rispetto al secondo elemento strutturale (P). Questo cinematismo annulla tutte le sollecitazioni derivanti dalle azoni sismiche sussultorie che inflettono il primo elemento strutturale (T) verso l’alto.

Con riferimento alle Figg. 12 e 13, viene illustrato come a seguito delle rotazioni simultanee orarie del dissipatore assiale (8) intorno alla terza cerniera (9) e intorno all’asse longitudinale (X) della prima cerniera (200), consegue un abbassamento del primo elemento strutturale (T) rispetto al secondo elemento strutturale (P). Questo cinematismo annulla tutte le sollecitazioni derivanti dalle azoni sismiche sussultorie che inflettono il primo elemento strutturale (T) verso il basso.

I cinematismi indicati nelle Figg. 11 e 13 sono entrambe tali da assicurare la connessione tra gli elementi strutturale (P, T), indipendentemente dagli spostamenti imposti dall’azione sismica sussultoria, perché, permettono movimenti relativi in verticale degli elementi strutturali (P, T) conseguenti alla differenza della loro risposta sismica alle sollecitazioni sismiche sussultorie. Ne consegue che rispetto all’azione sismica sussultoria, si annullano le tensioni conseguenti alla torsione che si genererebbe in caso di cinematismo impedito.

Con riferimento alle Figg. 14 e 16, viene illustrata la situazione in cui il dispositivo antisismico (1) è stato montato con un difetto di montaggio, in cui l’asse (X) del dissipatore flessionale (2) non è parallelo alla superficie interna (P2) del secondo elemento strutturale. Questa istallazione comporterebbe un avvicinamento e un allontanamento tra il primo elemento strutturale (T) e il secondo elemento strutturale (P) durante lo scorrimento dell’elemento scorrevole (4) sul dissipatore flessionale (2).

Come mostrato in Fig. 15, quando l’elemento scorrevole (4) scorre verso la zona in cui aumenta la distanza tra il dissipatore flessionale (2) e il secondo elemento strutturale (P), il dissipatore assiale (8) si deforma allungandosi come

rappresentato nella sua configurazione deformata di Fig. 7 e consente di scaricare le fortissime tensioni di trazione a cui è sottoposto che schiaccerebbero la parete più distale dell’inserto di teflon (41).

Come mostrato in Fig. 16, quando l’elemento scorrevole (4) scorre verso la zona in cui diminuisce la distanza tra il dissipatore flessionale (2) e il secondo elemento strutturale (P), il dissipatore assiale (8) si deforma e consente di scaricare le tensioni di compressione a cui è sottoposto che schiaccerebbero la parete più prossimale dell’inserto di teflon (41). In Fig. 16 si vede come lo spazio (S) tra il primo elemento strutturale (T) e il secondo elemento strutturale (P) aumenta, man mano che l’elemento scorrevole (4) scorre lungo il dissipatore flessionale (2) verso la zona in ci diminuisce la distanza tra il dissipatore flessionale (2) e il secondo elemento strutturale (P).

Durante lo scorrimento dell’elemento scorrevole (4) sul dissipatore flessionale (2), è molto importate che il dissipatore assiale (8) possa ruotare intorno all’asse (Y) della seconda cerniera (5) altrimenti l’elemento scorrevole (4) si inceppa e il suo scorrimento sull’elemento flessionale è impedito.

Nell’esempio delle Figg. 14 e 16, il dissipatore flessionale (2) e il dissipatore assiale (8) non servono solo per attenuare le azioni di avvicinamento e di allontanamento tra i due elementi strutturali (T, P), ma servono principalmente per controllare le forze che si generano quando lo scorrimento dell’elemento scorrevole (4) è impedito da difetti di montaggio del dissipatore flessionale (2).

La Fig. 17 illustra una pluralità di pannelli (P) collegati ad una trave (T) da rispettivi dispositivi antisismici (1). Nel caso in cui la trave (T) si inflette curvandosi a causa di un evento sismico, i disposti antisismici (1), grazie alle quattro cerniere (200, 5, 9, 6) riescono a compensare l’inflessione della trave e mantenere ancorati i pannelli (P).

La Fig. 18 illustra la situazione in cui i pannelli (P) sono soggetti ad oscillazioni di rocking a causa di un terremoto. La deformazione della trave e l’effetto rocking dei pannelli sono possibili contemporaneamente perché anche le sollecitazioni sussultorie e quelle ondulatorie possono essere contemporanee. In questo caso i dispositivi antisismici (1), grazie in particolare alla terza cerniera (6) riescono a compensare il movimento di rocking dei pannelli (P).

Con riferimento a Fig. 19, viene illustrata una situazione in cui il dissipatore flessionale (2) è stato montato con un difetto di montaggio, in cui l’asse (X) del dissipatore flessionale (2) non è parallelo alla superficie superiore (T1) del primo elemento strutturale. Tale montaggio è possibile grazie alla previsione della terza cerniera (6) del dispositivo antisismico.

Come mostrato in Fig. 20, il secondo elemento strutturale (P) può eseguire un movimento di rocking grazie alla previsione della terza cerniera (6) del dispositivo antisismico che consente una rotazione intorno al connettore (C) rispetto alla flangia intermedia (7) che è solidale al dissipatore assiale (8).

Alle presenti forme di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo antisismico (1) comprendente: - un dissipatore flessionale (2) costituito da una barra deformabile destinata ad essere fissata ad un primo elemento strutturale (T), detto dissipatore flessionale (2) avendo un asse longitudinale (X), - un elemento scorrevole (4) montato scorrevolmente sul dissipatore flessionale (2) per scorrere lungo l’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale, detto elemento scorrevole (4) comprende un manicotto (40) chiuso ad anello attorno a detto dissipatore flessionale (2), - un connettore (C) destinato ad essere collegato a un secondo elemento strutturale (P), - un dissipatore assiale (8) che collega detto connettore (C) a detto elemento scorrevole (4), detto dissipatore assiale (8) comprendendo una staffa (80) costituita da una piastra piegata ad “U” atta ad essere deformata con sollecitazioni assiali sia in trazione che in compressione lungo un’asse trasversale (Z) sostanzialmente ortogonale all’asse longitudinale (X), e irrigidimenti (88) disposti tra due ali (82) della staffa del dissipatore assiale, per evitare che le ali (82) si ammorsino attorno a detto elemento scorrevole (4), - una prima cerniera (200) che consente una rotazione dell’elemento scorrevole intorno all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2), - una seconda cerniera (5) disposta tra il dissipatore assiale (8) e l’elemento scorrevole (4) per consentire una rotazione del dissipatore assiale rispetto all’elemento scorrevole attorno ad un asse verticale (Y) ortogonale all’asse longitudinale (X) e all’asse trasversale (Z), - una terza cerniera (9) disposta tra il dissipatore assiale (8) e una flangia intermedia (7) per consentire una rotazione del dissipatore assiale rispetto alla flangia intermedia (7) attorno ad un asse (X1) della seconda cerniera parallelo all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale, - una quarta cerniera (6) disposta tra la flangia intermedia (7) ed il connettore (C) per consentire una rotazione relativa attorno a detto asse trasversale (Z) tra il connettore (C) e la flangia intermedia (7) che è solidale al dissipatore assiale (8).
2. 2. Dispositivo antisismico (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima cerniera (200) prevede che detto dissipatore flessionale (2) è imperniato a flange (3, 3’) destinate ad essere collegate a detto primo elemento strutturale (T), in modo da potere ruotare attorno a detto asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale.
3. 3. Dispositivo antisismico (1) secondo la rivendicazione 2, in cui dette flange (3, 3’) del dissipatore flessionale hanno una sezione ad “L” con una prima ala (30) destinata ad essere fissata al primo elemento strutturale e una seconda ala (31) fissata al dissipatore flessionale (2), in cui nelle prime ali (30) delle due flange sono previste asole (32, 32’) disposte ortogonalmente tra loro che accolgono tasselli (33) destinati ad essere fissati nel primo elemento strutturale (T).
4. 4. Dispositivo antisismico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento scorrevole (4) comprende un inserto di teflon (41) fungente da cuscinetto strisciante disposto entro detto manicotto (40).
5. 5. Dispositivo antisismico (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detto dissipatore flessionale (2) ha una forma tubolare cilindrica, e detti manicotto (40) ed inserto di teflon (41) dell’elemento scorrevole hanno forma tubolare cilindrica e detta prima cerniera (200) prevede che detto inserto di teflon (41) è montato girevole attorno a detto dissipatore flessionale (2).
6. 6. Dispositivo antisismico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta staffa (80) del dissipatore assiale (8) comprende una base (81) rivolta verso detto connettore (C) e due ali (82) ortogonali alla base (81) e rivolte verso detto dissipatore flessionale (2), in cui dette due ali (82) si estendono su piani paralleli tra loro e paralleli a detto asse trasversale (Z).
7. 7. Dispositivo antisismico (1) secondo la rivendicazione 6, in cui dette due ali (82) della staffa (80) del dissipatore assiale sono disposte su piani al di sopra e al di sotto rispetto all’asse longitudinale (X) del dissipatore flessionale (2).
8. 8. Dispositivo antisismico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda cerniera (5) comprende viti (50) che attraversano fori (85) ricavati in dette ali (82) della staffa del dissipatore assiale e si impegnano in fori (42, 43) ricavati in detto elemento scorrevole (4).
9. 9. Dispositivo antisismico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta terza cerniera (9) comprende un perno cilindrico (90) montato girevole rispetto al dissipatore assiale (8) e fissato a detta flangia intermedia (7).
10. 10. Dispositivo antisismico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta quarta cerniera (6) comprende un perno (60) che attraversa la flangia intermedia (7) e si impegna girevolmente in un manicotto (61) fissato a detto connettore (C).