Dispositivo antivento per edifici isolati sismicamente: risolve l'oscillazione indotta dal vento per le strutture con isolamento alla base
La tecnologia di isolamento della base protegge gli edifici dai terremoti distruttivi inserendo isolatori flessibili tra la sovrastruttura e la fondazione. I cuscinetti isolanti come i cuscinetti in gomma naturale LNR, i cuscinetti in gomma piombo LRB e i cuscinetti a pendolo ad attrito FPS adottano una bassa rigidità orizzontale per estendere il periodo strutturale e ridurre la trasmissione della forza sismica. Tuttavia, gli strati isolanti a bassa rigidità comportano evidenti effetti collaterali: sotto forti carichi di vento, lo strato isolante genera una deriva orizzontale involontaria, causando scomode oscillazioni per gli occupanti, soprattutto per grattacieli isolati e progetti situati in zone ad alta velocità del vento.
Questo conflitto tra l'efficienza dell'isolamento sismico e le prestazioni del servizio carico del vento può essere ben risolto da un professionistadispositivo antivento (dispositivo frenavento). Si tratta di un componente meccanico abbinato per gli strati isolanti, integrato all'interno delle unità isolanti o installato come gruppi in acciaio indipendenti tra i pilastri di supporto superiori e inferiori. Fornisce ulteriore rigidità laterale in condizioni di vento e terremoti minori e cede o rilascia automaticamente il vincolo quando la forza sismica supera la soglia di progetto, in modo che la funzione di isolamento originale non venga sacrificata durante i terremoti reali.
Meccanismo di lavoro
Il dispositivo antivento opera in due distinte fasi di lavoro:
1. Carico del vento e fase di terremoto minore: Il dispositivo sopporta la forza del vento orizzontale, fornisce rigidità extra per limitare lo spostamento dello strato isolante, sopprimere le vibrazioni indotte dal vento e garantire il comfort umano. In questa fase gli isolatori sismici mantengono lo stato elastico senza eccessive deformazioni a taglio.
2. Fase del terremoto moderato e grave: Una volta che la forza orizzontale supera la forza di snervamento o di taglio preimpostata, il componente antivento cede plasticamente o le spine di sicurezza si rompono. La funzione di contenimento viene meno in modo controllato e l'intera capacità di deformazione dello strato isolante viene completamente rilasciata. Gli isolatori ripristinano le loro funzioni principali di allungamento del periodo, dissipazione di energia e spostamento, proteggendo la sovrastruttura dai danni sismici.
Due tipi strutturali tradizionali sono ampiamente applicati nei progetti globali. Il tipo a perno di sicurezza incorpora perni di sicurezza lavorati all'interno dei cuscinetti; i perni si rompono sotto l'eccitazione del terremoto e devono essere sostituiti dopo forti scosse. Il dispositivo antivento indipendente di tipo snervante metallico adotta piastre di acciaio a basso snervamento come parti di trasporto energetico, montate separatamente su pilastri di isolamento. Conveniente per l'ispezione e la sostituzione post-sisma, diventa la soluzione preferita per i moderni progetti di edilizia isolata.
Requisiti tecnici fondamentali
Il dispositivo deve seguire una rigorosa logica di progettazione per evitare di interferire con le prestazioni di isolamento sismico. Innanzitutto, la sua capacità di resistenza al vento di progetto non deve essere inferiore alla forza orizzontale totale del vento sullo strato isolante. In secondo luogo, la sua forza di snervamento o di taglio deve essere inferiore alla forza di snervamento degli isolatori sismici abbinati, garantendo che le parti antivento cedano prima degli isolatori durante i terremoti. Sono obbligatori test su prototipi su scala reale per verificare la curva forza-spostamento, la fatica a basso numero di cicli e le prestazioni cooperative con gli isolatori. I prodotti sono conformi alla norma GB/T 51408-2021, con riferimento ai requisiti del sistema di gestione della qualità EN 15129 e ISO 9001.
Scenari applicativi tipici
I dispositivi antivento sono necessari per questi casi ingegneristici:
- Edifici alti con isolamento dalla base in regioni ad alta velocità del vento;
- Progetti che adottano cuscinetti in gomma naturale (LNR), che non hanno capacità auto-antivento;
- Schemi di isolamento in cui la forza di snervamento dello strato isolante è inferiore alla forza orizzontale causata dal vento;
- Importanti edifici pubblici, ospedali e strutture vitali che perseguono sia la sicurezza sismica che il comfort quotidiano.
Perché scegliere adeguati dispositivi antivento?
Alcuni progettisti cercano di fare affidamento sui nuclei di piombo dei cuscinetti LRB per resistere ai carichi del vento. Tuttavia, il miglioramento della forza di snervamento del nucleo di piombo aumenterà la rigidità complessiva dello strato di isolamento e indebolirà l’effetto di isolamento sismico. L'utilizzo di dispositivi antivento dedicati separa tecnicamente le funzioni di controllo del carico del vento e di isolamento sismico. L'hardware antivento gestisce i disturbi del vento giornalieri, mentre gli isolatori si concentrano sulla protezione dai terremoti. Questa separazione raggiunge un equilibrio ottimale tra il comfort degli occupanti e la resilienza sismica strutturale.
Per gli appaltatori globali e gli ingegneri strutturali, la selezione di dispositivi antivento qualificati con rapporti completi di test sui prototipi garantisce prestazioni affidabili per i vostri progetti di isolamento della base in condizioni multi-rischio di vento e terremoto.
