Tensione-Cuscinetti pendolari ad attrito resistente (TFPB)

(Conforme agli standard internazionali per i dispositivi di isolamento sismico e dissipazione di energia)

Il resistente-alla trazioneCuscinetto a pendolo a frizione(TFPB) è un avanzatodispositivo di isolamento sismicoprogettato per infrastrutture moderne che richiedono sia flessibilità orizzontale che resistenza al sollevamento verticale. A differenza del convenzionalecuscinetti a pendolo ad attrito (FPB), che sono limitati al trasferimento del carico di compressione, il TFPB integra sistemi di ancoraggio anti-sollevamento, garantendo l'integrità strutturale sotto azioni combinate sismiche e del vento.

Questo manuale introduce il principio di funzionamento, i parametri di progettazione, i requisiti di test e la conformità internazionale del TFPB. Fornisce inoltre linee guida pratiche per l'installazione, l'ispezione e la-manutenzione a lungo termine in conformità con EN 15129:2018 (Europa), AASHTOGuida all'isolamento sismico(USA) e ISO 22762 (internazionale).

2.1 Isolamento sismico nelle strutture moderne
Dagli anni '70,sistemi a pendolo a frizionesono stati applicati a livello globale per l'isolamento sismico di ponti, centrali nucleari e grattacieli. Isolatori tradizionali (cuscinetti elastomerici, HDRB, LRB) forniredissipazione di energiama non sempre possono affrontare le forze di sollevamento causate dai momenti ribaltanti.

2.2 La sfida del sollevamento
Il sollevamento si verifica quando le componenti verticali del movimento del suolo sismico, l’aspirazione del vento o i carichi strutturali sbilanciati generano forze di trazione a livello del supporto. Nei ponti, il sollevamento può derivare da un carico asimmetrico dell'impalcato. Negli edifici alti può verificarsi a causa del ribaltamento torsionale sotto eccitazione sismica. Senza resistenza, convenzionaleFPBpotrebbe staccarsi dalla sottostruttura, provocando un guasto catastrofico.

2.3 Perché TFPB?
Il TFPB è un dispositivo sismico di prossima-generazione che si estendeFPBcapacità di resistere sia alla compressione che alla tensione, rendendolo ideale per strutture critiche, ponti a lunga- campata e piattaforme offshore.
- Doppia capacità di compressione + tensione.
- Lunga durata di progettazione (50–70 anni).
- Adattabile a grandi spostamenti e lunghi periodi.
- Margine di sicurezza sismico elevato.
- Compatibile con la certificazione internazionale e il marchio CE

3.1 Dissipazione e ri-centratura dell'energia
Lo scorrimento lungo una superficie sferica garantisce:
- Allungamento del periodo controllato (spostamento del periodo naturale strutturale lontano dai picchi dello spettro sismico).
- Dissipazione energeticaattraverso l'attrito superficiale (μ regolabile tramite la selezione del materiale).
- Forza di ri{1}}centraggio affidabile grazie all'effetto di gravità.

3.2 Resistenza alla trazione
Ottenuto tramite sistemi di ancoraggio meccanico:
- Tiranti precompressi incorporati nel cuscinetto.
- Bulloni anti-sollevamento collegati direttamente alla sottostruttura.
- Alloggiamenti di confinamento per evitare spostamenti.

3.3 Adattabilità-a rischi multipli
Funziona in condizioni di carico sismico, eccitazione del vento, vibrazioni del traffico e movimento termico. Funziona in modo affidabile in ambienti a bassa-temperatura (fino a –30 gradi con materiali speciali).

Il TFPB è progettato e testato secondo gli standard internazionali più ampiamente riconosciuti:
- EN 15129:2018 –Dispositivi anti-sismici
- Serie EN 1337 –Appoggi strutturali
- Specifiche della guida AASHTO perProgettazione dell'isolamento sismico (2014, 2022)
- ASCE/SEI 7-22 – Carichi di progettazione minimi
- ISO 22762-3 –Isolatori di protezione sismica-– Cuscinetti elastomerici
- ASTM D4894/D4895 – Materiali PTFE
- ASTM E595 – Prove di attrito e usura

Laddove si applicano i requisiti nazionali, si fa riferimento all'Eurocodice 8, ACI 318, DIN 4149 e ai codici sismici giapponesi JIS C-Edizione.

1. Piastra del cuscinetto superiore: piastra in acciaio al carbonio con superficie di scorrimento in acciaio inossidabile-.
2. Piatto scorrevole concavo: sede sferica lavorata, che fornisce la geometria del pendolo.
3. Interfaccia scorrevole – PTFE o materiale composito incollato per garantire un attrito stabile.
4. Sistema di resistenza alla trazione: tiranti ad alta-resistenza, ancoraggi precompressi o bulloni di confinamento.
5. Alloggiamento e guarnizioni antipolvere: impediscono l'ingresso di acqua, polvere o sostanze chimiche.
6. Rivestimento protettivo: resistenza alla corrosione (resistenza epossidica, zincatura a caldo-o acciaio inossidabile).

Basato sul convenzionalecuscinetto a pendolo a frizione, viene aggiunta la capacità di resistenza alla tensione verticale-. Può ottenere scorrimento e rotazione in condizioni di trazione, nonché la funzione di riduzione sismica di un cuscinetto a pendolo a frizione convenzionale.

6.1 Modalità compressiva
Il carico della sovrastruttura viene trasferito mediante scorrimento sferico. Gli spostamenti assorbono l’energia sismica mantenendo la stabilità.

6.2 Modalità di trazione
Durante il sollevamento, i sistemi di ancoraggio si innestano, trasmettendo la tensione in modo sicuro alla sottostruttura. Previene la formazione di spazi vuoti o il distacco dalla sede.

6.3 Carico combinato
In eventi sismici realistici, le azioni di compressione, trazione e taglio si verificano simultaneamente. Il TFPB fornisce una risposta forza-spostamento continua, garantendo l'assenza di degrado delle prestazioni.

6.4, Analisi comparativa

7.1 Parametri e calcoli di progettazione

1), Equazione governante
Il periodo effettivo del sistema di isolamento:

dove R=raggio di curvatura, g=accelerazione gravitazionale.

2), norme sui materiali
- Acciaio: EN 10025 S355 / ASTM A709 Gr.50
- Acciaio inossidabile: ASTM A240 tipo 316L
- Compositi PTFE: ASTM D4894 rinforzato con riempitivi di vetro o bronzo
7.2, Scheda Tecnica

7.3 Brevetto

7.5, Specifiche

- Impianti di produzione certificati ISO 9001.
- Controlli non-distruttivi (NDT) per saldature (UT, MT, RT).
- Tolleranze di lavorazione: ±0,05 mm per raggio di scorrimento.
- Rugosità superficiale: Ra inferiore o uguale a 0,8 μm per superficie scorrevole.
- Sistemi di protezione: testati secondo EN ISO 12944 per la classe di corrosione C5.

9.1 Test di accettazione in fabbrica(GRASSO)
- Verifica dei materiali e controlli dimensionali.
- Prova di carico statico di compressione e trazione.
- Misurazione dell'attrito radente a temperatura ambiente.

9.2 Test di tipo(Requisiti EN 15129)
- Prove di taglio cicliche con spostamenti imposti.
- Test di carico verticale in compressione e sollevamento.
- Test di creep e rilassamento-di lunga durata.
- Valutazione della durabilità (cicli di temperatura da –30 gradi a +50 gradi).

9.3 Qualificazione Sismica
- Test su-scala completa su tavola vibrante per spostamento bi-direzionale + resistenza al sollevamento.
- Conformità ai protocolli dinamici AASHTO.
9.4, Rapporti di collaudo di soggetti terzi

 

 

9.5, Apparecchiature di prova interne

 

1. Preparare la fondazione con tolleranza di planarità ±2 mm.
2. Installare ancoraggi e tiranti secondo i disegni approvati.
3. Allineare la superficie scorrevole concava al raggio di progettazione.
4. Applicare una pellicola protettiva di grasso (se specificato).
5. Verificare il precarico della tensione con coppia calibrata.
6. Effettuare uno scorrimento di prova prima del trasferimento del carico strutturale.

- Ispezione di routine ogni 5 anni (EN 15129 §10).
- Punti di controllo:
- Usura dell'interfaccia di scorrimento (riduzione dello spessore < 0,5 mm).
- Verifica del precaricamento dell'ancora.
- Condizioni del rivestimento protettivo.
- Azioni correttive:
- Re-tension bolts if preload loss >10%.
- Sostituire il rivestimento in PTFE dopo aver superato il limite di usura.
- Applicare vernice anti-corrosione se si osserva un degrado.

Il cuscinetto a pendolo ad attrito resistente alla tensione- è ideale per strutture in cui esistono rischi di estrazione verso l'alto-, inclusi ma non limitati a:
Ponti a campata lunga- (ad esempio, ponti-strallati, ponti sospesi), dove i carichi dinamici dovuti al vento o ai terremoti possono generare forze di trazione verso l'alto sui cuscinetti di supporto.
Grattacieli-e strutture altesituati in zone sismiche (ad esempio, regioni conformi agli standard FEMA 356, ASCE 7 o Eurocodice 8), dovestrutturale-indotto dal sismale vibrazioni possono portare a tensioni sulle interfacce dei cuscinetti.
Impianti industriali con grandi carichi dinamici(ad esempio, fondazioni di macchinari pesanti, strutture di centrali elettriche), dove sono necessarie capacità di carico verticale-e di resistenza-alla tensione per garantire la sicurezza operativa.
Strutture offshore e costiere(ad esempio, moli, moli), dove gli effetti combinati del vento, delle onde e dell'attività sismica possono imporre forze di trazione sui sistemi di supporto.

Il cuscinetto a pendolo a attrito-resistente alla trazione (TFPB) rappresenta un'innovazione all'avanguardia-dell'--arte nel campotecnologia di protezione sismica. Combinandodissipazione dell’energia d’attrito, lo spostamento del periodo del pendolo e la resistenza al sollevamento, il TFPB garantisce la sicurezza strutturale nelle condizioni più impegnative.

La sua comprovata conformità agli standard EN 15129, AASHTO, ASCE, ASTM e ISO lo rende adatto per applicazioni internazionali in ponti, edifici alti, impianti nucleari e strutture offshore. Con una corretta installazione e manutenzione, TFPB garantisce durabilità a lungo-termine, prestazioni elevate e maggiore resilienza per le infrastrutture critiche in tutto il mondo.

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