Dispositivi per la dissipazione dell'energia.
DISPOSITIVI VISCOELASTICI

Affinchè si possano ridurre fortemente le azioni di un sisma sulle strutture è necessario introdurre dei dispositivi che in qualche maniera assorbino l'energia trasmessa dal moto dinamico del terreno.
Tra questi dispositivi si ricordano quelli che seguono.

- Dissipatori acrilici viscoelastici

Sono composti da una laminazione di piatti di acciaio dello spessore di pochi millimetri e di lamine molto sottili di materiale vicoelastico. Ciascun piatto di acciaio è alternativamente collegato all'una o all'altra estremità del dispositivo, mentre l'intero dissipatore poggia su un sostegno di acciaio.

Da prove sperimentali è stato possibile osservare:

1) il materiale acrilico vicoelastico ha un'ampia capacità di dissipare l'energia;
2) i dispositivi che utilizzano materiale acrilico viscoelastico sono efficaci per ridurre la risposta all'eccitazione sismica a diverse temperature;
3) l'intensità dello sforzo di taglio ha poca influenza sulle caratteristiche dinamiche del materiale viscoelastico.

- Dissipatori in gomma ad alto smorzamento

Materiale gommoso particolarmente adatto è lo stirene - etilene - butadiene - stirene (SEBS), per via delle proprietà che lo caratterizzano: rigidezza molto bassa, elevata capacità di smorzamento e forti caratteristiche adesive.
Si distinguono i due categorie: dissipatore a sandwich e cilindrico.
Il primo è fatto da due strati di gomma al alto smorzamento inseriti tra tre piatti rigidi che dissipano l'energia quando si deformano a taglio, mentre il secondo ha una rigidezza all'incirca pari alla metà di quello a sandwich con la differenza che ha una struttura svantaggiosa agli effetti della propagazione del calore.

- Dissipatori a fluido viscoso

Il meccanismo si basa sulla capacità, di un fluido viscoso confinato in un recipiente, di ottenere una forza dalla compressione dello stesso. Sarà, quindi, composto da un recipiente che contiene il liquido viscoso (di solito macromolecole di idrocarburi) ed è chiuso superiormente da un disco metallico. In questo modo, è possibile ottenere la la forza di risposta desiderata nel caso di sollecitazione di tipo sismico.
Da alcune prove sperimentali il sistema di dissipazione non si è dimostrato molto efficiente. Durante le prove, infatti, si è potuto osservare che lo smorzamento viscoso decresceva continuamente. Ciò si è spiegato col fatto che, con il crescere del numero di oscillazioni, cresce la temperatura del fluido e diminuisce il coefficiente di smorzamento. Infatti è noto che con l'aumentare dela temperatura diminuisce la viscosità e quindi anche le capacità dissipative del materiale.

- Dissipatori viscosi a molla

Composto da una parte mobile (pistone) immersa in un fluido bituminoso altamente viscoso. Il pistone, muovendosi in tutte le direzioni, provoca deformazioni ed azioni di taglio nel fluido contenuto nel recipiente, così da generare le caratteristiche di dissipazione del sistema.
La principale caratteristica è che il suo coefficiente di smorzamento ha un valore elevato alle basse frequenze, mentre si riduce a circa un decimo alle alte frequenze; così si riescono a prevenire i fenomeni di risonanza, senza ridurre l'efficacia del sistema di isolamento.

- Dissipatori oleodinamici

Sono dispositivi che permettono gli spostamenti lenti (dovuti ad esempio a variazioni termiche) e, al contrario, di prevenire quelli improvvisi derivanti da sismi o da azioni di frenatura. Precisando si può dire che la struttura rimane isostatica nelle normali condizioni di utilizzo e diventi iperstatica durante un terremoto, prevenendo così i movimenti relativi che possono produrre danni agli appoggi, ai giunti e ad altri elementi struttrali adiacenti.

DISSIPATORI ELASTO - PLASTICI AD ATTRITO

- Controventi metallici dissipativi ad attrito 

Consiste in un quadrilatero articolato, lungo le cui diagonali si realizza lo scorrimento di piastre di ferodo opportunamente dimensionate. Rispetto ai classici controventi ha due vantaggi:

 perviene lo snervamento della diagonale tesa ed il conseguente deterioramento dei cicli di isteresi, dal momento che la soglia d scorrimento delle piastre di ferodo è tarata su un valore più basso del carico;
 consente che la diagonale compressa instabilizzata recuperi la sua configurazione rettilinea e la sua efficacia pressoché istantaneamente, non appena il moto relativo degli impalcati si inverte.

- Dissipatore rotazionale ad attrito

I sistemi presentati al punto precedente creano notevoli disagi di tipo architettonico, rendono poco flessibile la funzione degli spazi.
Una soluzione al problema è fornita da sistemi composti da ossature spaziali intelaiate, nelle quali le travi e le colonne siano unite con connessioni rigide o semirigide.
I dissipatori rotazionali ad attrito hanno l'obiettivo di irrigidire la connessione in modo che, per sollecitazioni di bassa intensità, viene superato il momento di scorrimento.
Il dissipatore rotazionale può essere schematizzato in due parti; la prima fissata alla colonna, è a forma di "T" mentre l'altra, solidale alla trave ha la forma di una "C". Tra le due parti è interposto l'elemento funzionante ad attrito, che viene incollato alla "C".

- Quadrilateri articolati ad attrito

Formato da un parallelogramma articolato con connessioni a cerniera scorrevoli per attrito. 
Le cerniere di connessione delle aste del sistema sono di due tipi:

 due cerniere singole, per la connessione semplice delle aste;
 due cerniere multiple, per la connessione delle aste tra d loro e con il supporto esterno.

Queste sono costituite rispettivamente da uno o tre pacchi di dischi, ciascuno consistente in sei rondelle in ferodo interposte a sei rondelle in acciaio, precompresse da una forza assiale N applicata tramite l'albero di fissaggio.
Un sistema di molle, in grado di recuperare l'eventuale diminuzione dello spessore del ferodo causato da un elevato numero di cicli, permette di mantenere il valore  di N pressochè costante anche durante i movimenti del meccanismo.
Queste cerniere impediscono la rotazione delle aste finchè il momento agente su esse non raggiunga il valore limite di scorrimento tra le rondelle in acciaio ed il ferodo. A questo punto, essendo consentite le rotazioni assolute e relative delle aste, il dispositivo permette spostamenti relativi ai piani in qualunque direzione.
Caratteristica fondamentale è il funzionamento multidirezionale, che assicura adeguati valori di rigidezza e di forza di scorrimento in tutte le direzioni delle deformazioni imposte nel piano. Inoltre altro vantaggio è la semplicità delle operazioni di riposizionamento dopo l'eventualità di un loro funzionamento oltre i limiti elastici.

- Dissipatori ad estrusione di piombo

Costituito da un pistone che muovendosi all'interno di un tubo con un restringimento centrale, forza del piombo attraverso un orifizio. Il funzionamento di tali dispositivi si basa sulla deformazione plastica del piombo.

- Dissipatori a barra d'acciaio

Dispositivo costituito da una barra d'acciaio fissata inferiormente ad un piatto solidale con il suolo, mentre la sua estremità superiore è mobile nella direzione verticale. Inoltre, un giunto a sfera fà si che il momento in cima alla barra sia nullo.
Caratteristica interessante è il fatto che agiscono indifferentemente in tutte le direzioni.

-  Dissipatori a favo in acciaio

Il dissipatore a favo è formato da piatti in acciaio con apertura di forma esagonale. Diversi elementi di tale tipo vengono installati ad ogni piano dell'edificio che si desidera isolare, in modo da funzionare esclusivamente per i carichi agenti all'interno di questo. Hanno una eccellente capacità di assorbire l'energia sismica, grazie alla presenza continua dei dissipatori per tutta l'altezza della struttura.

- Dissipatori a clessidra

Funzionano in presenza di cariche agenti in qualunque direzione, utilizzati per collegare strutture adiacenti con differenti caratteristiche vibrazionali.