Research on 3-D Vibration and Seismic Isolation Structure of Over-track Buildings

In risposta ai requisiti di isolamento dalle vibrazioni verticali e di isolamento sismico orizzontale degli edifici soprastanti le linee metropolitane, viene introdotto un sistema di isolamento tridimensionale delle vibrazioni tra la sovrastruttura e la struttura sotterranea. Tale sistema non solo può isolare la sovrastruttura dalle vibrazioni ambientali e dal rumore secondario generato durante il funzionamento quotidiano della metropolitana, ma può anche ridurre efficacemente la risposta sismica orizzontale e migliorare le prestazioni antisismiche della stessa. Per effettuare un'analisi comparativa sistematica e indagare sulle prestazioni di isolamento dalle vibrazioni verticali e orizzontali (sismiche), la tesi individua tre sistemi strutturali di isolamento a seconda della disposizione degli smorzatori viscosi nello strato di isolamento: (1) sistema puro di isolamento tridimensionale dalle vibrazioni verticali e sismiche (cioè, lo strato di isolamento non ha smorzatori viscosi); (2) sistema tridimensionale di isolamento dalle vibrazioni verticali e sismiche + smorzatori viscosi verticali; (3) sistema tridimensionale di isolamento dalle vibrazioni verticali e sismiche + smorzatori viscosi orizzontali. Prima di tutto, partendo dall'importanza della corretta definizione delle proprietà degli edifici soprastanti le metropolitane, si esalta la rilevanza ingeneristica dello studio dei sistemi tridimensionali di isolamento delle vibrazioni verticali e sismiche, e si riassume la composizione e la classificazione di tali sistemi isolanti. Viene quindi presentato lo stato della ricerca sui dispositivi di isolamento tridimensionale delle vibrazioni e sui loro effetti sulle strutture, e vengono chiariti i principali contenuti della ricerca e i punti di innovazione del presente lavoro di tesi. In secondo luogo, si introducono i meccanismi di riduzione delle vibrazioni verticali e sismiche orizzontali propri delle tecnologia di isolamento tridirezionali, così come i modelli di forza di richiamo e i metodi di simulazione tramite programmi ad elementi finiti (FEM) dei dispositivi di isolamento delle vibrazioni comunemente usati, dei dispositivi di isolamento sismico e dei dispositivi di smorzamento. Si fornisce, inoltre, la definizione dell'angolo di rollio(rocking), quindi si analizzano i fattori principali che influenzano l'angolo di rollio, si riassumono i metodi di valutazione delle vibrazioni del pavimento interno, che gettano le basi per l'analisi e la ricerca successive. In terzo luogo, viene studiata la prestazione di isolamento verticale del sistema tridimensionale di isolamento delle vibrazioni verticali e sismiche della sovrastruttura. Attraverso la simulazione numerica agli elementi finiti, si studiano l'influenza della rigidità verticale dello strato di isolamento sulla risposta alle vibrazioni interne per il sistema puro di isolamento tridimensionale, l'influenza del coefficiente di smorzamento verticale e dell'indice di smorzamento degli ammortizzatori verticali sulla risposta alle vibrazioni interne della struttura per il sistema tridimensionale di isolamento + ammortizzatori viscosi verticali. Alla luce delle due diverse tipologie strutturali, partendo dal punto di vista della progettazione ingegneristica, viene fornita una gamma ragionevole di valori dei parametri. Infine, l’ultimo capitolo riporta le conclusioni e alcune raccomandazioni.