Miscellanea di Riflessioni

Di Federico Bartolozzi

In questa “Miscellanea di riflessioni” l’Autore riporta gli articoli di vario contenuto, già pubblicati in internet. L’idea di effettuarne una raccolta organica in una pubblicazione cartacea è nata dalla considerazione che il materiale disponibile e gli argomenti trattati sono apparsi sufficientemente idonei, sia per quantità che per qualità, per un simile progetto. Gli articoli si riferiscono ad un ampio e diversificato campo culturale, che va dalla Tecnica ai Diritti Animali, estendendosi inoltre alla Religione e ai Valori Sociali. Con riferimento alla Tecnica gli articoli trattano problemi riguardanti l’Isolamento Sismico delle costruzioni e la Meccanica del Terreno e di essi soltanto due sono in lingua inglese. Una particolare attenzione è invece dedicata ai problemi dei Diritti Animali ed Umani – in particolare della Donna -, analizzati criticamente nell'ambito della cultura religiosa giudaico-cristiana del mondo occidentale.

• Lingua: Italiano
• Editore: Youcanprint Self-Publishing
• Data di uscita: 10 dic 2015
• ISBN: 9788867511228

Anteprima del libro

profondamente"

PREFAZIONE ALLA SECONDA RISTAMPA

Questa seconda ristampa di Miscellanea di riflessioni, ad opera della Casa Editrice Youcanprint, Italia segue di sette anni la prima edizione, curata da Publizon A/S, Danimarca. L’opera ha mantenuto inalterato il contenuto.

L’Autore

PROLOGO

In questa Miscellanea di riflessioni l’Autore riporta gli articoli di vario contenuto, già pubblicati in internet.

L’idea di effettuarne una raccolta organica in una pubblicazione cartacea è nata dalla considerazione che il materiale disponibile e gli argomenti trattati sono apparsi sufficientemente idonei, sia per quantità che per qualità, per un simile progetto.

Gli articoli si riferiscono ad un ampio e diversificato campo culturale, che va dalla Tecnica ai Diritti Animali, estendendosi inoltre alla Religione e ai Valori Sociali.

Con riferimento alla Tecnica gli articoli trattano problemi riguardanti l’Isolamento Sismico delle costruzioni e la Meccanica del Terreno e di essi soltanto due sono in lingua inglese.

Una particolare attenzione è invece dedicata ai problemi dei Diritti Animali ed Umani – in particolare della Donna -, analizzati criticamente nell’ambito della cultura religiosa giudaico-cristiana del mondo occidentale.

L’Autore

IDEA DI NUOVO SISTEMA COSTRUTTIVO IN ZONA SISMICA

Inserito da Federico Bartolozzi il Mer, 2007-12-26 11:20

Federico Bartolozzi

Scienze e Tecnologie

Com’è noto, i terremoti hanno sempre effetti dannosi - talvolta devastanti - sulle costruzioni e di conseguenza anche sugli Esseri viventi.

Il fenomeno interessa vaste aree della Terra ed alcuni Paesi - tra cui l’Italia - adottano, già da tempo, particolari sistemi costruttivi in zona sismica, basati sull’applicazione di un’opportuna normativa.

Altri Paesi - come ad esempio il Giappone e gli Stati Uniti d’America - usano anche il criterio dell’Isolamento Sismico alla Base, impiegando idonei isolatori elastomerici.

Senza entrare nel vivo della dinamica dei fenomeni sismici, mi limito a mettere in evidenza che le cosiddette Costruzioni Anti-sismiche, fondate sull’applicazione della relativa legislazione e progettate per sopportare - oltre alle usuali sollecitazioni statiche - anche quelle supplementari dinamiche, dovute alle scosse sussultorie ed, in particolare, ondulatorie, presentano considerevoli limitazioni - in special modo di sviluppo in altezza - e, qualora quest’ultima non esiste, come avviene per le costruzioni a struttura portante intelaiata in conglomerato cementizio armato normale o precompresso o in acciao, si hanno elementi strutturali sovradimensionati, con conseguente aumento del costo dell’opera.

A loro volta, quelle costruzioni, che utilizzano il sistema dell’Isolamento alla Base con l’impiego di isolatori elastomerici, presentano apprezzabili inconvenienti per i seguenti motivi:

1. vita media degli isolatori molto inferiore a quella dell’edificio, con conseguente necessità d’intervento per la loro sostituzione;

2. difficoltosa manutenzione degli isolatori a causa della loro posizione; posti, in genere, tra la costruzione e la relativa fondazione;

sensibile riduzione dell’altezza della costruzione, allo scopo di limitare gli effetti flessionali e torsionali sulla costruzione dovuti all’azione del vento, in assenza dell’evento sismico.

Se entro determinati limiti il problema delle costruzioni in zona sismica può essere considerato risolto dal punto di vista della stabilità con l’applicazione delle due metodologie progettuali sopradescritte, la medesima affermazione non può essere fatta per quanto riguarda l’aspetto funzionale del problema, a causa, in particolare, dei rilevanti disturbi psico-fisici indotti negli utenti della costruzione dalle concomitanti azioni alternate di traslazione ed oscillazione del manufatto.

Ciò premesso, propongo l’ Idea di un Nuovo Sistema Costruttivo in Zona Sismica, basata essenzialmente sulla considerazione che, interrompendo la solidarietà tra la costruzione ed il complesso costituito dalla fondazione e dal terreno, si possa consentire, durante un evento sismico, a quest'ultimo di traslare rigidamente rispetto alla costruzione, che rimane teoricamente immobile, ma praticamente pressoché ferma ed indeformata, sotto l’azione prevalente della forza peso.

Il sistema proposto è impostato sulle seguenti operazioni:

1. interruzione della continuità tra la costruzione e l’insieme fondazione-terreno, praticando dei tagli alla sommità o al piede dei pilastri, posti tra la costruzione ed il complesso fondazione-terreno;

2. inserimento nei sopraddetti tagli di appoggi mobili multidirezionali, con o senza smorzatori di energia sismica sussultoria, ad ‘attrito radente’, ad esempio con PTFE (Teflon puro) con bassa rugosità della superficie di contatto, quest’ultima efficacemente lubrificata con grasso siliconico, sottoposta ad un elevato carico specifico ed accoppiata ad una superficie di scorrimento in acciao inossidabile a base di molibdeno; oppure ad ‘attrito volvente’, con contatto puntuale di tipo hertziano tra la costruzione e gli appoggi (sfere e piani in acciaio temperato);

3. sistemazione laterale - in posizione orizzontale - di collegamenti radiali rigidi con la funzione alternativa di collegamenti anti-sismici elastici, incernierati agli estremi e collocati tra la piattaforma circolare, cui è rigidamente connessa la costruzione, ed il muro perimetrale di sostegno, anch’esso circolare e concentrico con la piattaforma, collegato rigidamente all’insieme fondazione-terreno;

4. allacciamento dei collegamenti laterali, mediante un circuito elettrico, ad un dispositivo costituito da: due generatori di corrente di diversa potenza, una centrale elettronica di comando ed un accelerometro;

5. collegamento, infine, della piattaforma alla sommità del muro perimetrale di sostegno con guarnizione elastica, ad esempio gomma.

Oltre alla possibilità di un maggiore sviluppo in altezza della costruzione, il siffatto sistema presenta due altri rilevanti vantaggi:

1. sensibile attenuazione del disagio psico-fisico indotto negli utenti della costruzione dall’evento sismico, per effetto della traslazione rigida del complesso fondazione-terreno rispetto alla costruzione, che resta pressochè ferma ed indeformata;

2. facilità d’intervento di manutenzione sia degli appoggi mobili multidirezionali che dei collegamenti laterali.

Anche se le risultanze teoriche e sperimentali sono ampiamente soddisfacenti nei limiti imposti dalle particolari condizioni in cui ho effettuato lo studio (carenze di carattere progettuali e realizzative del modello sperimentale per inadeguata disponibilità di fondi finanziari, disagevoli condizioni di lavoro per mancanza di spazio e di idonee attrezzature), il sistema proposto continuerà ad essere una ‘Idea’, fintantoché studi più accurati, confortati da prove via via più perfezionate, non ne avranno dimostrato inequivocabilmente la validità applicativa.

Federico Bartolozzi

Ingegnere Civile e Ricercatore Indipendente

BIBLIOGRAFIA

Federico Bartolozzi, ‘Idea di Nuovo Sistema Costruttivo in Zona Sismica’, L’Autore Firenze Libri, Firenze, 1994

TECNICA PER IL RIPRISTINO DELLA STABILITA’ DELLA TORRE DI PISA

Inserito da Federico Bartolozzi il Mer, 2007-12-26 17:04

Federico Bartolozzi

Scienze e Tecnologie

1. INTRODUZIONE

La Torre di Pisa, divenuta ‘pendente’ nel corso dei secoli, lega le proprie vicissitudini di equilibrio instabile - sin dal lontano 1174 - al fenomeno della rotazione rigida del proprio asse nella direzione nord-sud, a causa del cedimento differenziale del terreno di fondazione.

Il problema, preso in esame da illustri specialisti, operanti nel settore della Meccanica del Terreno, è stato oggetto di numerosi studi teorici, confortati solamente da indagini geognostiche, allo scopo di determinare i parametri fisici e meccanici del terreno.

Purtroppo, il confronto tra un modello teorico di studio e quello reale dà sempre luogo ad inevitabili e complesse divergenze, imputabili alle schematizzazioni teoriche assunte a sostegno del comportamento statico di una costruzione.

E’ noto, infatti, che le ipotesi semplificative più usuali nei problemi della Meccanica del Terreno considerano il suolo come perfettamente elastico, omogeneo ed isotropo.

In virtù di tale astrazione è possibile definire - per ogni costruzione molto alta - un determinato valore dell’altezza critica del baricentro, tale che, per qualsivoglia causa esterna perturbante - anche di modesta entità - si può verificare il ribaltamento della costruzione o per deformazione istantanea (instabilità a breve termine) o per deformazione differita, cioè per lenta e continua rotazione (instabilità a lungo termine).

Il collasso della costruzione - conseguente al progressivo aumento dell’eccentricità del baricentro - oltre che per rovesciamento, può avvenire anche per lo schiacciamento del materiale che la costituisce o per la rottura del terreno o per la concomitanza di due dei tre fenomeni o per tutti e tre.

Al meccanismo d’instabilità a lungo termine non si sarebbe sottratta la Torre di Pisa.

L’incertezza del suo comportamento reale dipende dalle schematizzazioni assunte alla base del modello teorico, che - se esaminato con la dovuta cautela - può fornire un quadro di indicazioni sull’aspetto patologico della costruzione.

Stabilito, in definitiva, che le risultanze teoriche fino ad ora ottenute hanno fornito ben poco sulla effettiva natura dell’instabilità del manufatto, la cui rotazione è stimata oggi in 5°30' circa; premesso, inoltre, che nessun intervento - radicale e risolutore - è stato ancora eseguito sulla pregevole costruzione allo scopo di scongiurarne l’inevitabile collasso in un futuro più o meno lontano, si propone una tecnica d’intervento per il ripristino della sua stabilità.

La prima fase dell’operazione consigliata consiste nella progettazione ed esecuzione di una sottofondazione, con caratteristiche tipologiche idonee a contenere entro limiti ammissibili il regime tensionale di esercizio nel sottostante terreno di fondazione.

Nella seconda fase, infine, la tecnica proposta consente il mantenimento o l’attenuazione dell’attuale inclinazione, il conferimento della perfetta verticalità ed anche - se si vuole, ma non necessariamente - della controinclinazione.

2. DESCRIZIONE DELLA TECNICA OPERATIVA D’INTERVENTO

La tecnica operativa per la realizzazione della sottofondazione si articola nella esecuzione sistematica e progressiva delle seguenti operazioni:

1. parziale scavo di sbancamento ordinatamente sui fronti nord, est ed ovest sino alla profondità idonea al consolidamento di una porzione di terreno sottostante la Torre, tramite iniezioni di cemento o di silicato;

2. posa in opera di un diaframma perimetrale in conglomerato cementizio armato con la funzione di contenere la porzione di terreno, di cui al punto 1. Esso sarà eseguito dapprima sui fronti nord, est ed ovest, per intero e, successivamente, sul fronte sud, gradatamente (a strisce verticali);

3. posa in opera di un diaframma in acciao per il contenimento del diaframma in calcestruzzo e della porzione di terreno. Esso sarà eseguito dapprima per intero sul fronte sud, gradatamente e contestualmente alla posa in opera del diaframma in calcestruzzo sul medesimo fronte e, successivamente, sugli altri fronti;

4. posa in opera di un sistema di puntelli in acciaio, collocati tra il diaframma in acciaio del fronte sud e la corrispondente parete, adeguatamente rinforzata, dello scavo parziale, contestualmente alla graduale posa in opera dei diaframmi sul medesimo fronte;

5. posa in opera - se occorrenti - di tiranti in acciaio, ancorati a sud al diaframma in acciao ed a nord a sostegni fissi, ad integrazione dell’opera di puntellamento;

6. completo scavo laterale di sbancamento sui fronti nord e sud, dalla base inferiore della porzione di terreno, di cui al punto 1, al piano di appoggio della sottofondazione;

7. formazione di cunicoli di avanzamento nella direzione nord-sud nell’ammasso sottostante la Torre, opportunamente armati ed impostati alla quota del piano di appoggio della piastra della sottofondazione. Il primo di essi sarà praticato nella parte centrale dell’ammasso, mentre i successivi, eseguiti alternativamente nelle due direzioni - est ed ovest - costituiranno la progressiva estensione del primo cunicolo;

8. realizzazione della piastra di fondazione, contestualmente alla formazione dei singoli cunicoli di avanzamento;

9. realizzazione dei pilastri fino alla quota d’imposta delle cerniere e dei martinetti esterni;

10. formazione di cunicoli di avanzamento nella direzione nord-sud al di sotto della base inferiore della porzione di terreno, preventivamente consolidato e sottostante la Torre, impiegando la medesima tecnica esecutiva dei cunicoli, di cui al punto 7;

11. posa in opera delle travi in acciaio dell’ordine strutturale superiore e collegamento delle loro estremità con la testa dei pilastri: con cerniera all’estemità nord e con uno o più martinetti all’estremità sud;

12. asportazione sistematica delle strisce verticali di terreno dell’ammasso, comprese tra ciascuna trave dell’ordine strutturale superiore e l’armatura superiore del corrispondente cunicolo di avanzamento sottostante e puntellamento verticale della trave;

13. applicazione di un puntello in acciaio tra l'estremità sud di ciascuna trave dell’ordine strutturale superiore e la corrispondente parete rinforzata dello scavo di sbancamento;

14. realizzazione di un pilastro e suo collegamento alla mezzeria della relativa soprastante trave con uno o più martinetti;

15. disattivazione dei tiranti, di cui al punto 5, e dei puntelli, di cui ai punti 4 e 13;

16. azionamento, mediante un dispositivo elettronico programmato, dei martinetti e graduale sollevamento della Torre, ruotandola nel piano verticale dell’angolo voluto (nell’ambito, ovviamente, della sicurezza) e posizionamento dei sostegni fissi in prossimità dei relativi martinetti;

17. realizzazione dei muri perimetrali di sostegno sui quattro fronti e riempimento laterale dello scavo di sbancamento con materiale leggero;

18. realizzazione di tutte le opere accessorie.

Federico Bartolozzi

Ignegnere Civile e Ricercatore Indipendente

BIBLIOGRAFIA

1. Federico Bartolozzi, ‘Tecnica per il Ripristino della Stabilità della Torre di Pisa (Technique for the Restoration of the Tower of Pisa Stability)’, in lingua italiana ed inglese, L’Autore Firenze Libri, Firenze,1997;

2. Federico Bartolozzi, ‘Idea of a New Intervention Technique in Order to Restore the Stability of the Pisa Tower’, Proceedings of Tenth International Symposium on Earthquake Engineering, Roorke, India,1994,Vol.2,pp.803-812;

3. Federico Bartolozzi, ‘A Proposal to Restore the Stability of the Pisa Tower’, Proceedings of International Symposium on Geotechnics’70 Years of Soil Mechanics, Istanbul, Turkey, 1995, Vol.1,pp.169-184;

4. Federico Bartolozzi, ‘Una Tecnica de Intervencion para el Restablecimiento de la Torre de Pisa’, Proceedings of X Pan-American Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Guadalajara, Jalisco, Mexico, 1995, Vol. 2, pp. 1015-1031;

5. Federico Bartolozzi, ‘Safeguard of Pisa Tower Against the Present Instability and the Seismic Risk’, Abstract Volume of International Conference on Earthquakes, Volcanoes ans Tsunamis, Pan Pacific Hazards’96,Vancouver,Canada,1996,p.24;

6. Federico Bartolozzi, ‘Safeguard of Pisa Tower Against the present Instability and the Seismic Risk’, Abstract Volume of Sixt International Symposium on Natural and Man-made Hazards, Toronto,Canada,1996,p.163;

7. Federico Bartolozzi, ‘Tower of Pisa.Restoration Proposal for a Still Open Question’, Abstract Volume of 3rd Euromech Solid Mechanics Conference, Stockholm, Sweden, 1997, p. 269;

8. Federico Bartolozzi, ‘Tower of Pisa. Restoration Proposal for a Still Open Question’, Abstract Volume of Seventh International Symposium on Natural and Man-made Hazards, Chania, Crete Island, Greece,1998,p.39;

9. Federico Bartolozzi, ‘Tower of Pisa. Stability Restoration and Safeguard Against Seismic Risk’, Journal of Geophjsical Research Abstracts of 24th General Assembly of the European Geophysical Society, The Hague, The Netherlands, 1999, Vol. 1.

10. Federico Bartolozzi, ‘Operational Strategy for Safeguarding the Stability of the Tower of Pisa’, Publizon A/S, Copenaghen, Danimarca, 2008

IL METODO DEL TRAPEZIO MODIFICATO PER IL CALCOLO DEL PLINTO SIMMETRICO DI FONDAZIONE A BASE RETTANGOLARE

Inserito da Federico Bartolozzi il Gio, 2007-12-27 14:17

Federico Bartolozzi

Scienze e Tecnologie

1. INTRODUZIONE

Il metodo proposto per il calcolo del plinto simmetrico di fondazione è quello classico del ‘Trapezio’, ma modificato.

Consiste nello scomporre la fondazione in quattro mensole, incastrate nel pilastro con dei tagli reali, piuttosto che virtuali, secondo le congiungenti gli spigoli del pilastro e quelli corrispondenti del plinto.

Si impone la condizione che la luce di ciascuna mensola sia non minore dell’altezza del plinto (principio del Saint-Venant) e si ammette, inoltre, che la distribuzione delle tensioni nel terreno sia continua e lineare.

Tale semplificazione è conseguente alla ipotesi che la superficie di contatto tra la fondazione ed il terreno rimanga piana a deformazione avvenuta, cioè in fase di esercizio.

Lo studio, prendendo in esame i due metodi pone in evidenza, al di là delle inesattezze legate alla schematizzazione di linearità del diagramma delle tensioni, l’inattendibilità del metodo classico e la sensibile aderenza al modello reale del metodo modificato, che è teoricamente più accettabile.

Con riferimento al plinto a base rettangolare con carico eccentrico, lo studio pone in evidenza per il metodo classico la condizione essenziale di variabilità dell’altezza delle sezioni di incastro perché siano rispettati l’equilibrio e la congruenza e dimostra inoltre che l’assunzione della costanza dell’altezza è del tutto arbitraria, perché conduce, nel rispetto della congruenza degli spostamenti e dell’equilibrio, alla discontinuità del regime tensionale nel terreno.

2. IL METODO CLASSICO

2.1. Considerazioni sulla congruenza degli spostamenti

La scomposizione della fondazione in quattro mensole virtuali indipendenti equivale ad ammettere l’ipotesi di attribuire alle singole mensole la possibilità di deformarsi liberamente nel piano verticale per effetto della reazione utile del terreno e, successivamente, di ripristinare la congruenza, a causa della irrealtà dei tagli.

Se l’altezza delle sezioni d’incastro è uguale per tutte le mensole, quest’ultima condizione comporta una variazione del regime tensionale nel terreno.

Il diagramma delle tensioni utili conserva la supposta linearità sotto ciascuna mensola, ma perde la continuità sotto tutta la fondazione, inficiando così uno dei presupposti di base del metodo.

Infatti, se, effettuata la suddivisione fittizia del plinto, si considera la generica mensola, questa - libera di deformarsi nel piano verticale - subisce un innalzamento elastico dell’estremo libero pari a:

fi = Ri / Hi³

dove i = 1, 2, 3, 4.

Nella formula: Ri è la costante della mensola, funzione della tensione utile, della luce e della sua larghezza; Hi è l’altezza della sezione d’incastro della mensola.

Con riferimento alla formula, si osserva che: R1, R2, R3, R4 sono tutti disuguali e, per Hi = costante per tutte le mensole: f1, f2, f3, f4 sono tutti disuguali, cioè: ‘gli innalzamenti degli estremi delle mensole sono disuguali’.

Poiché i tagli sono virtuali, ripristinando la congruenza con l’imposizione della condizione: fi = costante, risulta:

Ri / Hi³ = costante

ed, essendo per ipotesi R1, R2, R3, R4 tutti disuguali (viceversa, prevalendo l’uguaglianza, si modificherebbe il diagramma delle tensioni utili), occorre che siano tutti disuguali: H1, H2, H3, H4 , cioè, le altezze delle sezioni di incastro delle mensole.

Per il plinto a base rettangolare con carico centrato: ‘le altezze delle sezioni di incastro delle mensole opposte sono uguali, quelle delle mensole contigue sono disuguali’.

3. IL METODO MODIFICATO

L’alternativa al metodo classico è rappresentata dal medesimo metodo, ma modificato.

A tal fine, si supponga di scomporre il plinto in quattro mensole con tagli verticali reali secondo le congiungenti gli spigoli del pilastro e quelli corrispondenti della fondazione.

Si conferisce così alle singole mensole la effettiva possibilità di deformarsi liberamente ed indipendentemente l’una dall’altra per effetto della reazione utile del terreno.

L’altezza delle sezioni d’incastro delle mensole rimane così invariata e si deroga, senza pregiudizio per l’equilibrio, dal rispetto della congruenza dei loro spostamenti.

Ciascuna mensola, inflettendosi secondo una superficie cilindrica, si comporta come una trave a sbalzo, con la sola differenza che la rigidezza flessionale della sezione trasversale è pari a E J x / (1 - c²), cioè è affetta dal coefficiente di Poisson, a causa del fatto che la sezione, non essendo stretta ma linearmente variabile da a ad A e da b a B, la sua contrazione laterale è impedita.

Essendo, però, per il calcestruzzo armato mediamente c = 0,1, quindi molto piccolo, la sua influenza è trascurabile e perciò la rigidezza può essere assunta pari a E J x .

Per quanto riguarda, infine, il diagramma delle tensioni nel terreno e, conseguentemente, delle reazioni utili sulla fondazione, si ammette sempre la sua continuità e linearità.

Questa ipotesi, vincolata, come è noto, alla condizione che la superficie di contatto del plinto col terreno rimanga piana in fase di esercizio della struttura, perde via via