RICERCA 2019
MODELLAZIONE DELL’ATTRITO STATICO NEGLI ISOLATORI A PENDOLO
Virginio Quaglini, 
Professore Associato in Tecnica delle Costruzioni, Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito (ABC), Politecnico di Milano
virginio.quaglini@polimi.it
Emanuele Gandelli, 
Dottore di Ricerca, Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito (ABC), Politecnico di Milano
emanuele.gandelli@polimi.it
Matia Penati, 
Dottore di Ricerca, Dipartimento di Matematica, Politecnico di Milano
mattia.penati@polimi.it
Edie Miglio
Professore Associato in Analisi Numerica, Dipartimento di Matematica, Politecnico di Milano
edie.miglio@polimi.it
Structural 224 | Luglio - Agosto  2019
10.12917/Stru224.17 – https://doi.org/10.12917/STRU224.17

La crescente diffusione degli isolatori ad attrito con superfici curve, del tipo Friction Pendulum System® (FPS), ha beneficiato della disponibilità di modelli numerici sempre più accurati, in grado di descrivere il loro comportamento sperimentale ed aumentare la capacità predittiva delle analisi dinamiche non lineari. Tuttavia al momento non si è ancora pervenuti ad una efficace implementazione, nei più diffusi programmi software impiegati dai professionisti, del coefficiente di attrito statico degli isolatori a pendolo, rendendo di fatto consuetudinario l’uso nella progettazione del solo coefficiente di attrito dinamico. Presso il Politecnico di Milano è stato recentemente sviluppato in ambiente OpenSees un nuovo elemento di isolatore, che riproduce il comportamento di un isolatore a pendolo a singola superficie ed incorpora il contributo dell’attrito statico al primo distacco. In questo contributo viene presentato un caso studio relativo ad un edificio multipiano a telaio in cemento armato analizzato attraverso l’impiego del nuovo elemento. I risultati confermano l’incremento di accuratezza delle analisi ottenuto dal considerare l’attrito statico, quantificato in un significativo aumento (+25%) nello scorrimento interpiano e nelle forze di taglio nei pilastri durante terremoti di forte intensità, e nella possibile mancata attivazione dello scivolamento degli isolatori durante terremoti deboli o di modesta entità; in caso di mancata attivazione l’incremento delle deformazioni e delle azioni interne della sovrastruttura può raggiungere il 70% rispetto al valore fornito da analisi che non considerano l’attrito statico.

ARGOMENTO:  COMPUTER SCIENCE AND DESIGN - INFORMATICA E PROGETTAZIONE,GEOTECHNICAL DESIGN AND FOUNDATION - GEOTECNICA E FONDAZIONI,SEISMIC - SISMICA
PAROLE CHIAVE: Isolamento sismico; friction pendulum; coefficiente di attrito statico; analisi non lineari al passo; modello di attrito
Abstract
x
MODELLING STATIC FRICTION IN FRICTION PENDULUM ISOLATORS

The increasing use of sliding isolators with curved surface, like the Friction Pendulum System® (FPS), benefits from the improvement of numerical models able to capture their experimental behaviour and enhance the predictive capability of nonlinear response history analyses. Nevertheless, the effective implementation of the static coefficient of friction of pendulum isolators in software programs for structural analysis has not yet been achieved, and the use of dynamic friction only is a common design practice. A novel element of FPS has been recently formulated at Politecnico di Milano in the object-oriented finite element software OpenSees to represent the behaviour of a FPS isolator comprising one concave sliding surface and a spherical articulation accounting for the static coefficient of friction at the breakaway. In the present work, the new element is used in a case study pertaining to a reinforced concrete, moment resisting frame. The results demonstrate the improvement in prediction capability of numerical analyses when the static coefficient of friction is taken into account, such as estimating a 25% increase in superstructure drift and base shear demand during high intensity earthquakes, and possible failure in engagement of the sliding isolators under weak or medium intensity earthquakes; in such a case, the increase in the superstructure internal forces and deformations is found to as high as +70% with respect to values calculated ignoring the contribution of static friction.

KEYWORDS: Seismic isolation; friction pendulum; static coefficient of friction; non linear time history analyses; friction model
Sei già abbonato al Magazine o registrato?
Do you have an account or a subscription?
Sign in
Vuoi acquistare degli articoli?
ARCHIVIO STRUCTURAL: seleziona e scarica fino a 5 o 10 articoli pubblicati, in formato PDF (escluso l'anno in corso).
Buy your articles
Structural ARCHIVES: select and download up to 5 or 10 articles, in PDF format (excluding the current year).
5 ARTICLES - 15,00 €
10 ARTICLES - 25,00 €
Se sei interessato alla consultazione degli articoli più recenti, visita la sezione MAGAZINE.
Visit the MAGAZINE section for the most recent articles.