RELAZIONE STRUTTURALE

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1 COMUNE DI BUCINE PROGETTO ESECUTIVO DEI LAVORI DI DIFESA DAL RISCHIO IDRAULICO DELL'ABITATO DI BADIA A RUOTI (COMUNE DI BUCINE) E DI RIASSETTO IDRAULICO DEL BORRO LUSIGNANA RELAZIONE STRUTTURALE ELABORATO N. 5a Ottobre 2012 RAGGRUPPAMENTO DEI PROGETTISTI Ing. Marco Benini (Capo Gruppo) Via G. Puccini n. 150, Arezzo - Tel. 0575/ Ing. Angela Cardini Ing. Giancarlo Caroli Geol. Fabio Poggi Geol. Massimiliano Rossi RESPONSABILE UNICO DEL PROCEDIMENTO Dott. Ing. Luca Niccolai

2 I N D I C E 1 PREMESSA NORMATIVE DI RIFERIMENTO MATERIALI DA ADOTTARSI RELAZIONE SULLE FONDAZIONI ANALISI DEI CARICHI RELAZIONE DI CALCOLO VERIFICA SOLAIO ALVEOLARE VERIFICA STRUTTURE IN C.A. BOCCA TARATA Verifica della platea e delle ciabatte di fondazione Verifica delle pareti contro terra Verifica delle pareti dei diaframmi esterni Verifica della parete della bocca tarata Verifica elementi frangiflusso in c.a Verifica alle azioni locali sugli appoggi PALI IN ACCIAIO COR-TEN STRUTTURA DI TRATTENUTA Pagina 2 di 33

3 1 PREMESSA L oggetto della presente relazione è la verifica delle strutture in c.a. facenti parte della bocca tarata in oggetto, composte da platea in c.a., pareti in c.a. e da un attraversamento carrabile realizzato con elementi prefabbricati in c.a.p., del torrente Lusignana. In dettaglio si riportano le verifiche: Bocca tarata composta dai seguenti elementi strutturali Solaio alveolare in c.a.p. per realizzazione di un attraversamento carrabile Muri di contenimento in c.a. Platea in c.a. Diaframmi antifiltrazione in c.a. Quinte laterali e cubi frangiflusso in c.a. Setto verticale in c.a. costituente la Bocca Tarata Elementi frangiflusso in c.a. Pali in acciaio Cor-ten costituenti la struttura di trattenuta. 2 NORMATIVE DI RIFERIMENTO STRUTTURE a) Legge 05/11/1971 n 1086: Norma per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale precompresso ed a struttura metallica. b) D.M. 14/01/2008: "Norme Tecniche per le costruzioni". c) D.P.R. 6 giugno 2001, n. 380: Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia. d) Circolare Consiglio Superiore Lavori Pubblici 02/02/2009: Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14/01/2008. CARICHI E SOVRACCARCHI e) D.M. 14/01/2008: "Norme Tecniche per le costruzioni". f) Circolare Consiglio Superiore Lavori Pubblici 02/02/2009: Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14/01/2008. SISMICA g) Legge 02/02/1974 n 64: Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche h) D.M. 14/01/2008: "Norme Tecniche per le costruzioni". Pagina 3 di 33

4 i) Circolare Consiglio Superiore Lavori Pubblici 02/02/2009: Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14/01/2008. TERRENI E FONDAZIONI j) D.M. 14/01/2008: "Norme Tecniche per le costruzioni". k) Circolare Consiglio Superiore Lavori Pubblici 02/02/2009: Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14/01/2008. PONTI l) D.M. 14/01/2008: "Norme Tecniche per le costruzioni". m) Circolare Consiglio Superiore Lavori Pubblici 02/02/2009: Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14/01/2008. STRADE n) Decreto Ministeriale 5 Novembre 2001 Norme Funzionali e geometriche per le costruzioni di strade. 3 MATERIALI DA ADOTTARSI Per la realizzazione dei manufatti descritti si prescrive l uso dei seguenti materiali: per le strutture in c.a.o. - conglomerato cementizio C30/37 (valore minimo nel rispetto del prospetto F.1 della norma UNI EN 206/01 per Classi di esposizione XC4/XF1) - magrone C12/15 - acciaio B450C Per i solai alveolari si utilizzeranno i seguenti materiali: - Calcestruzzo - Al taglio dei trefoli Rckj = 350 kg/mq - A maturazione C45/55 (Rck = 550 kg/mq) - Acciaio armonico (armatura di precompressione) - Trefoli stabilizzati: - fptk 186 kg/mmq - fp(1)k 167 kg/mmq Per i pali della struttura di trattenuta: - Acciaio tipo Cor-ten ad alta resistenza alla corrosione e meccanica Pagina 4 di 33

5 4 RELAZIONE SULLE FONDAZIONI Le caratteristiche geotecniche dei terreni relativi all area in località Badia a Ruoti (Comune di Bucine), sono basate sulla relazione geologica del Dott. Geol. Fabio Poggi e del Dott. Geol. Massimiliano Rossi. Per la caratterizzazione geotecnica dei depositi che verranno interessati dal progetto di realizzazione del rilevato arginale, sono stati utilizzati i dati derivanti dalle indagini geognostiche appositamente realizzate e precedentemente riassunti. Attraverso tali indagini è stato possibile individuare quindi la presenza di 3 orizzonti stratigrafici significativi: - ORIZZONTE 0: suolo e terreno vegetale, costituito da sabbia eterogenea di colore marrone scuro. Tale orizzonte presenta uno spessore variabile da 0.4 m a 0.6 m. - ORIZZONTE I: costituito da sabbia-limosa di colore ocra-marrone, con presenza di numerosi ciottoli e ghiaia ben levigati ed arrotondati di natura prevalentemente arenacea. L orizzonte appare mediamente addensato e asciuttoumido nella parte alta, mentre risulta bagnato per la presenza della falda a partire da circa 2 m di profondità. - ORIZZONTE II: Ciottoli e ghiaia di natura prevalentemente arenacea immersi in scarsa matrice limoso-sabbiosa di colore ocra chiaro-marrone. A volte la matrice è assente. L orizzonte risulta addensato e bagnato. CARATTERISTICHE GEOTECNICHE Attraverso i risultati delle prove geotecniche in sito (penetrometria, SPT e prove di permeabilità LeFranc), è stato possibile caratterizzare dal punto di vista geotecnico gli orizzonti descritti in precedenza. Sono stati quindi individuati i seguenti parametri geotecnici: ORIZZONTE 0: terreno vegetale/suolo sabbioso. Le caratteristiche geotecniche di tale materiale risultano generalmente scarse. ORIZZONTE I: sabbia limosa con abbondanti inclusi litici; a tale orizzonte possiamo attribuire i seguenti parametri geotecnici medi: γ (peso di volume saturo) = 1.90 t/mc γ (peso di volume efficace) = 0.90 t/mc Pagina 5 di 33

6 Φ (angolo di attrito) = Mo (modulo edometrico) = kg/cm2 ORIZZONTE II: ciottoli e ghiaia arenacea in matrice limoso-sabbiosa; a tale orizzonte possiamo attribuire i seguenti parametri geotecnici medi: γ (peso di volume) = 2.00 t/mc γ (peso di volume efficace) = 1.00 t/mc Φ (angolo di attrito) = Mo (modulo edometrico) = kg/cm2 Per quanto riguarda la verifica della capacità portante delle fondazioni a platea si rimanda al Fascicolo dei Calcoli del programma agli elementi finiti Modest. 5 ANALISI DEI CARICHI CARICHI DOVUTI ALLA SPINTA DELLE TERRE Azioni statiche su pareti contro terra Per quanto riguarda la spinta delle terre si considera la seguente schematizzazione in cui: 2 φ 2 φ σ t = γ z k a + q k a = γ z tan 45 + q tan dove si indica con q = 1000kg / mq il sovraccarico che si considera presente sopra il cuneo di spinta, z l altezza del cuneo di spinta e φ = 30 angolo di attrito interno da cui γ=1900 Kg/mc, Ka =0.33 (spinta di tipo idrostatico). Azioni sismiche terreno su pareti contro terra Calcolate secondo i criteri del paragrafo del D.M. 14/01/2008. Per il calcolo è necessario considerare anche la sovra-spinta sismica legata alla massa del terreno del cuneo di spinta sulle spalle del ponte e al sovraccarico presente sopra il cuneo stesso. Si dovrà quindi calcolare: 1 - la spinta dovuta al peso del cuneo di terreno: S W = γ H B 2 - la spinta dovuta al sovraccarico: S C = q B L azione sismica è rappresentata da una forza statica equivalente pari al prodotto delle forze di gravità per un opportuno coefficiente sismico. Nelle verifiche allo stato limite ultimo, i Pagina 6 di 33

7 valori dei coefficienti sismici orizzontale e verticale possono essere valutati mediante le espressioni: - k k h a = β m g max = ± 5 k - v 0. h dove a max è l accelerazione massima attesa al sito e g è l accelerazione di gravità. Il coefficiente dell accelerazione massima. β m assume valori diversi a seconda della categoria di suolo e del valore In assenza di studi specifici, si deve assumere che l incremento dovuto alla sovra-spinta sismica sia applicato a metà altezza della spalla del ponte. AZIONI SU IMPALCATO CARRABILE (VARIABILI DA TRAFFICO) peso solaio: 460 Kg/mq peso soletta collaborate : 375 Kg/mq carichi permanenti non strutturali: 250 Kg/mq I carichi variabili da traffico sono definiti da Schemi di Carico disposti su corsie convenzionali. Per la verifica si è considerato lo schema di carico seguente: 0,4 1,24 0,5 0,5 2 0,5 Carico mobile Carico distribuito Q 1k = 300 KN q 1k = 9 KN/mq L attraversamento carrabile è classificato come ponte di Prima Categoria. La forza di frenamento o di accelerazione è funzione del carico verticale totale agente sulla corsia convenzionale n.1 e, nei ponti di prima categoria, è uguale a: Pagina 7 di 33

8 ( 2Q ) q w L kn 180kN q3 = 0.6 1k 1k 900 La forza applicata a livello della pavimentazione ed agente lungo l asse della corsia, è assunta uniformemente distribuita sulla lunghezza caricata e include gli effetti di interazione. Azione di frenamento q 3 = 390 KN Ai fini della determinazione dei valori caratteristici delle azioni dovute al traffico, si dovranno considerare le combinazioni riportate in tabella 2: La tabella 3 fornisce i valori dei coefficienti parziali delle azioni da assumere nell analisi per la determinazione degli effetti delle azioni nelle verifiche agli SLU, il significato dei simboli è il seguente: γ G1 coefficiente parziale del peso proprio della struttura; γ G2 coefficiente parziale dei pesi propri degli elementi non strutturali; γ Q coefficiente parziale delle azioni variabili da traffico; γ Qi coefficiente parziale delle azioni variabili; γ P coefficiente parziale della precompressione si assume pari a 1. Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. Pagina 8 di 33

9 I valori dei coefficienti ψ 0 sono riportati nella tabella 4: I valori dei coefficienti ψ1 e ψ2 sono riportati nella tabella 5: SOVRACCARICO ACQUA DI PIENA SU PLATEA Q acc = 3000 Kg/mq (corrispondente ad un altezza massima h=3.00 m) SPINTA DINAMICA ACQUA SU SETTO BOCCA TARATA Q din = 5400 Kg/mq (spinta statica orizzontale equivalente) AZIONI SISMICHE Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale, nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente, con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza nel periodo di riferimento. Le forme spettrali sono definite, per ciascuna delle probabilità di superamento nel periodo di riferimento, a partire dai valori dei seguenti parametri su sito di riferimento rigido orizzontale: - accelerazione orizzontale massima al sito; - valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale; - periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. Ai fini della definizione dell azione sismica di progetto, si rende necessario valutare l effetto Pagina 9 di 33

10 della risposta sismica locale individuando la categoria di suolo di riferimento e le caratteristiche della superficie topografica. Infine, per la determinazione degli effetti delle azioni sismiche si fa riferimento alle masse corrispondenti ai pesi propri e ai sovraccarichi permanenti, considerando nullo il valore delle masse corrispondenti ai carichi da traffico (Ψ 2 =0). Data la classificazione vigente, la relazione geologica e la destinazione d uso dell opera, sono stati assunti alla base dei calcoli dell analisi dinamica modale i seguenti parametri: - Zona sismica: zona 3 - Sito di costruzione: Badia a Ruoti (Comune di Bucine) LON LAT Contenuto tra ID reticolo: Simbologia TCC = Tipo di combinazione di carico SLU = Stato limite ultimo SLU S = Stato limite ultimo (azione sismica) SLE R = Stato limite d'esercizio, combinazione rara SLE F = Stato limite d'esercizio, combinazione frequente SLE Q = Stato limite d'esercizio, combinazione quasi permanente SLD = Stato limite di danno SLV = Stato limite di salvaguardia della vita SLC = Stato limite di prevenzione del collasso SLO = Stato limite di operatività SLU I = Stato limite di resistenza al fuoco T R = Periodo di ritorno Ag = Accelerazione orizzontale massima al sito FO = Valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale TC* = Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale TCC T R Ag FO TC* SLD SLV Tipo di opera: Opera ordinaria - Vita nominale V N: Classe d'uso: Classe III - SL Esercizio: SLO-Pvr no, SLD-Pvr SL Ultimi: SLV-Pvr 10.00, SLC-Pvr no - Classe di duttilità: Classe B - Quota di riferimento: 0.00 <m> - Altezza della struttura: 7.30 <m> - Numero piani edificio: 1 - Coefficiente θ: Edificio regolare in altezza: no - Edificio regolare in pianta: no - Forze orizzontali convenzionali per stati limite non sismici: 1.00% - Genera stati limite per verifiche di resistenza al fuoco: no Dati di calcolo - Categoria del suolo di fondazione: E - Tipologia edificio: c.a. o prefabbricato a telaio a più piani e più campate Coeff. C Periodo T Coeff. λ SLD 1.00 Coeff. λ SLV 1.00 Rapporto di sovraresistenza (α u/α 1) 1.00 Valore di riferimento del fattore di struttura (q 0) 1.00 Fattore riduttivo (K w) 1.00 Fattore di struttura (q) Categoria topografica: T1 - Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i<=15 - Coeff. amplificazione topografica: Fattore di struttura per sisma verticale (qv): Modi da calcolare: 90 - Modi da considerare: tali da movimentare una percentuale di massa pari a 85.00% - Trascura modi con massa movimentata minore di: no - Smorzamento spettro: 5.00 Pagina 10 di 33

11 Spe t t r o Or i z zon t a l e TB (0. 18 ) = TC(0. 53 ) = TD(1. 85 ) = Spe t t r o Ve r t i ca l e TB (0. 05 ) = TC(0. 15 ) = TD(1. 00 ) = a / g TB TB TC TC TD TD T [ s ] Figura numero 3: Spettro allo SLD Spe t t r o Or i zzo n t a l e TB( 0.18 ) = TC( 0.55 ) = TD( 2.19 ) = Spe t t r o Ve r t i ca l e TB( 0.05 ) = TC( 0.15 ) = TD( 1.00 ) = a / g TB TB TC TC TD TD T [ s ] Figura numero 4: Spettro allo SLV - Angolo di ingresso del sisma: 0.00 <grad> Pagina 11 di 33

12 AZIONE SUI PARAPETTI In questo caso, per la mancanza di marciapiedi laterali, la barriera laterale del ponte deve essere provvista di un elemento di ritenuta con funzione di parapetto di altezza non inferiore a 1,10 m. Data la particolare conformazione della struttura non si ritiene necessaria una ulteriore particolare verifica per azione di urto di veicolo in svio. La tipologia di dispositivi da adottare è stata individuata secondo quanto previsto dal D.M. 18 feb. 1992, n.223 e s.m.i.. In particolare si è fatto riferimento all ultimo aggiornamento del 21 giu 2004 e partendo dai criteri di scelta dei dispositivi in esso contenuti, si sono individuate le tipologie da adottare. Si è altresì tenuto conto delle norme EN 1317 recepite dallo stesso D.M. 21 giu 2004, per definire le caratteristiche prestazionali delle barriere. Il traffico di riferimento, TGM nei due sensi, è sicuramente < 1000, il tipo di traffico è pertanto, ai sensi dell art.6 del citato D.M., di tipo I. A questo tipo di traffico per una strada extraurbana locale (tipo F) corrisponde l impiego delle seguenti classi minime di Livello di Contenimento in funzione della destinazione: - essendo un ponte con lunghezza <10m si assimilano bordo ponte e bordo laterale - Dispositivi per Bordo laterale: N1 Partendo da questo valori minimi, si sono adottate, per il ponte le tipologie di seguito descritte: Barriera destinazione Bordo Ponte: - Livello di contenimento: N1 - Tipo di Vincolo: ancorata su soletta in c.a. di altezza 15 cm - Materiale: Acciaio - Massimo ingombro trasversale (compreso piastrame di ancoraggio): 50 cm Pagina 12 di 33

13 6 RELAZIONE DI CALCOLO 6.1 VERIFICA SOLAIO ALVEOLARE La luce massima del solaio è di 710 cm Si considera un solaio di altezza 35 cm più una soletta collaborante armata di 15 cm. ANALISI DEI CARICHI: peso solaio: 467 Kg/mq soletta collaborate : 375 Kg/mq permanenti non strutturali: 250 Kg/mq Il software di verifica delle lastre di solaio alveolare accetta come input solo carichi di tipo uniformemente distribuito. Ai fini della determinazione dei carichi variabili sulla lastra di solaio quindi verranno determinati i carichi distribuiti equivalenti ai carichi variabili mobili da traffico. In pratica si dovrà trovare il carico distribuito che provochi sulla lastra lo stesso momento flettente massimo e lo stesso taglio massimo sulla lastra. Si riporta di seguito lo schema statico con la disposizione dei carichi mobili che massimizza il momento flettente in mezzeria: Il momento massimo in mezzeria è pari a: M max = Kg cm Il carico uniformemente distribuito equivalente è pari a: q M eq = 6752 Kg/m 2 Pagina 13 di 33

14 Si riporta di seguito lo schema statico con la disposizione dei carichi mobili che massimizza il taglio agli appoggi: Il taglio massimo agli appoggi è pari a: V max = Kg Il carico uniformemente distribuito equivalente è pari a: q V eq = 7348 Kg/m 2 Si riporta di seguito la verifica della lastra di solaio alveolare: VERIFICA DI UN SOLAIO ALVEOLARE IN C.A.P. AI SENSI DEL D.M.14/01/ REV. DEL 01/02/ DESCRIZIONE: SOLAIO ALVEOLARE H35 - IMPALCATO LUSIGNANA larghezza 120cm, spess. 35cm, solaio slittato a 4 fori REI 120, 35 semplicemente appoggiato, carico uniformemente distribuito CALCESTRUZZO: Rckj= 350 kg/cmq, Rck28= 550 kg/cmq fck= fctm= fcd= kg/cmq EC= kg/cmq C45/55 CALCESTRUZZO IN OPERA, Rck28= 300 kg/cmq ACCIAIO precompr.: fptk= 186 kg/mmq EA= kg/cmq C.OMOG.= 5.38 GAMMA= 1.15 Pagina 14 di 33

15 ACCIAIO ordinario: B450C EA= kg/cmq C.OMOG.= GAMMA= CARATT. GEOMETRICHE -- SEZ.CLS.--SEZ.OMOG.--SEZ.COMP.- AREA SEZ. PRECOMP.(cmq)= ORDINATA BARIC.RO (cm)= COMPL. ORDIN. BAR. (cm)= MOM.INERZ. BARIC.(cm^4)= MOD. RES. SUP.RE (cm^3)= MOD. RES. INF.RE (cm^3)= BASE VERIF. TAGLIO (cm)= 33.2 ALTEZZA SOL.COL.TE (cm)= 15 RETE SOLETTA: DIAMETRO (mm)= 10 RETE SOLETTA: MAGLIA (quadra) (cm)= 10 ******* ARMATURA DI PRECOMPRESSIONE ***************************** ORDINATA PRIMO GRUPPO DI TREFOLI (cm) = 4.5 N. TREFOLI 0.6' = 8 TIRO DI OGNI TREFOLO DA 0.6' = Kg ORDINATA SECONDO GRUPPO DI TREFOLI (cm)= 4.5 N. TREFOLI = 0 ORDINATA TERZO GRUPPO DI TREFOLI (cm) = 9 N. TREFOLI 0.6' = 3 TIRO DI OGNI TREFOLO DA 0.6' = Kg ORDINATA QUARTO GRUPPO DI TREFOLI (cm) = 9 N. TREFOLI = 0 ORDINATA QUINTO GRUPPO DI TREFOLI (cm) = 30 N. TRECCE 3x3 = 3 TIRO DI OGNI TRECCIA 3x3 = 2963 Kg AREA ARMAT. PREC. (mmq)= BARICENTRO ARMAT. (cm)= 6.69 ECCENT.TA' ARMAT. (cm)= TIRO INIZ. DI PREC.(kg)= CARICHI LUCE DI CALCOLO = 7.10 m PESO PROPRIO = 467 kg/mq; Mp.p. = kgcm GETTI COMPL/SOLETTA= 375 kg/mq; Msol. = kgcm CARICHI PERMANENTI = 250 kg/mq; Mperm.= kgcm CARICHI VARIABILI =6752 kg/mq; Mvar. = kgcm MTOT. = kgcm COEFFICIENTI DI COMBINAZIONI DEI CARICHI (D.M.14/01/2008) DESTINAZIONE PSI1 PSI2 FREQUENTI QUASI PERM. (C/D/F) A.AFFOL.,COMM.,PARC PER LA COMBINAZIONE ''RARE'' I COEFFICIENTI SONO ASSUNTI UNITARI DATA LA PRESENZA DI UN SOLO CARICO VARIABILE VERTICALE CATEGORIE TOPOGRAFICHE (D.M.14/01/2008) T1 SUPERF. PIANEGGIANTE, PEND MAX TENS. NEL CLS (kg/cmq) Sig,sup = 6.13 (RIF.< +14.5) AL TAGLIO DEI TREFOLI Sig,inf = > PERDITE DI TENSIONE (kg/mmq) RIEPILOGO PERDITE PER RILASSAM. INIZ PERCENTUALE PERDITE 19.9% PER RITIRO 5.88 TENS. INIZ. (<148.80) PER VISCOSITA' TENS.FINALE (<133.60) PER RILASSAM.FINALE 3.24 TIRO FINALE (kg) PER DEF. ELAST. CLS 5.07 Pagina 15 di 33

16 ----- TENS. NEL CLS (kg/cmq) Sig,sup = < PER GETTO DI COMP.TO/SOLETTA Sig,inf = > TENS. NEL CLS (kg/cmq) Sig,s.s.= > PER CARICHI PERM+ACCID. Sig,sup = > PER C.C. QUASI PERMANENTI Sig,inf = < MOMENTO FLETTENTE AGENTE = kgcm TENS. NEL CLS (kg/cmq) Sig,sup.s.= > PER CARICHI PERM.+ACCID. Sig,sup = > PER C.C. FREQUENTI Sig,inf = < MOMENTO FLETTENTE AGENTE = kgcm TENS. NEL CLS (kg/cmq) Sig,sup.s.= > PER CARICHI PERM.+ACCID. Sig,sup = > PER C.C. RARE Sig,inf = 4.47 < (RIF ) MOMENTO FLETTENTE AGENTE = kgcm STATO LIMITE DI FESSURAZIONE AUTOMATICAMENTE VERIFICATO DAL RISPETTO DELLE CONDIZIONI PRECEDENTI: Tensione normale fibra inferiore (C.C. Q.P E FREQ.) < kg/cmq (0 kg/cmq = stato limite di decompressione) VERIFICA ALLO STATO LIMITE ULTIMO PER FLESSIONE Deformazione iniziale armatura di precompr. Eps,o= Sig,s N. armat. area ordin. Eps,c alla Eps,s alla Eps,s alla rott. precom. mmq cm neutraliz. neutraliz. rottura kg/mmq ' ' x Msdu statico kgcm ; Msdu sismico kgcm (D.M. 14/01/2008) Mrdu/Msdu,max = / kgcm = > 1.00 rottura lato CLS COMPRESSO, con asse neutro di ordin cm ACCELERAZIONE AG FATTORE AMPLIFICAZIONE F FATTORE DI STR. VERT. Q 1.5 PULSAZIONE PRIMA FORMA MODALE ø PERIODO PROPRIO DI VIBRAZIONE DEL SOLAIO T1= sec ACCELERAZIONE SISMICA VERTICALE MASSIMA Svd(T1)= g VERIFICA A TAGLIO ALLO S.L.U. - ZONA NON PRECOMPRESSA---- Larghezza resistente a taglio SEZ PREC: 33.2 cm SEZ OPERA 87.6 Numero dei fori gettati all'appoggio: 3 Fase 1) Peso proprio solaio + peso proprio eventuale soletta Taglio massimo all'appoggio: Vsdu= 4664 kg Taglio resistente max all'appoggio: Rsdu= kg Fase 2) Tutti i carichi (tempo infinito) Taglio massimo all'appoggio: Vsdu= kg Taglio resistente max all'appoggio: Rsdu= kg Pagina 16 di 33

17 Armatura lenta agli appoggi: n 4 Φ22, l=120 cm oltre all'ancoraggio da inserire nelle asole dei fori da rigettare all'appoggio (vedi tavole di disegno). ***** VERIFICA DI DEFORMABILITA' ******************************** IL CONTROLLO DELLA DEFORMAZIONE (FRECCIA/MONTA) NON E' NECESSARIO SE IL SOLAIO HA LUCE INFERIORE A 10M E SUSSISTE LA VALIDITA' DELLA C RIPORTATA NEL CAP DELLA CIRC freccia istantanea = cm <= L/500 = 1.42 cm freccia tempo infinito = cm <= L/250 = 2.84 cm Pagina 17 di 33

18 6.2 VERIFICA STRUTTURE IN C.A. BOCCA TARATA La struttura della bocca tarata è composta da un muro controterra di spessore 60 cm ed altezza variabile e di una platea di spessore 70 cm. Per la verifica della struttura vengono prese in considerazioni 2 situazioni diverse: In situazioni normali la struttura è vuota e quindi si ha solo il terreno che spinge sulla parete e che va poi a sollecitare anche la platea. In situazioni di piena la platea sarà sollecitata invece da un volume di acqua di altezza massima pari a 3 m. Inoltre verranno analizzate anche le combinazioni di carico sismiche. Le sollecitazioni sulla struttura sono state determinate attraverso un modello strutturale tridimensionale realizzato con il programma MODEST versione 7.28, prodotto dalla ditta Tecnisoft, e calcolato con il solutore agli elementi finiti XFINEST versione 2010, della ditta Harpaceas. Lo schema strutturale dell edificio è costituito da un insieme di nodi, di aste e di elementi bidimensionali, posizionati e vincolati in modo da rappresentare la struttura nella sua interezza e con un comportamento strutturale aderente alla realtà. Per quanto riguarda le ipotesi di calcolo assunte si rimanda al Fascicolo dei Calcoli allegato alla presente relazione. Di seguito viene rappresentato il modello di calcolo utilizzato per la struttura: Bocca Tarata: Modello agli elementi finiti Pagina 18 di 33

19 Bocca Tarata: Modello agli elementi finiti Si riportano di seguito i risultati riassuntivi della verifica degli elementi che compongono la bocca tarata. I valori di armatura minima riportati nelle rappresentazioni grafiche successive si riferiscono alle combinazioni agli SLE. Per completezza, anche se non vengono riportati i risultati, viene comunque effettuata anche la verifica delle armature agli SLU, come richiesto dalla normativa. Per maggiori dettagli sulla geometria e sulle armature della struttura si rimanda alle tavole di disegno allegate. Per maggiori dettagli sui criteri di calcolo, le ipotesi, i materiali e le verifiche numeriche complete si rimanda al Fascicolo dei Calcoli della struttura allegato. Pagina 19 di 33

20 6.2.1 Verifica della platea e delle ciabatte di fondazione ARMATURA INFERIORE DIREZIONE X Si riporta di seguito il grafico delle armature inferiori minime in direzione x della platea e delle ciabatte di fondazione: Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 1.15 cm 2 /m Per quanto riguarda la platea si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x inferiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei diaframmi e delle pareti trasversali si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione trasversale inferiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei muri contro terra curvi si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione longitudinale inferiore. Pagina 20 di 33

21 ARMATURA SUPERIORE DIREZIONE X Si riporta di seguito il grafico delle armature superiori minime in direzione x della platea e delle ciabatte di fondazione: Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 2.33 cm 2 /m Per quanto riguarda la platea si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x superiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei diaframmi e delle pareti trasversali si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione trasversale superiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei muri contro terra curvi si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione longitudinale superiore. Pagina 21 di 33

22 ARMATURA INFERIORE DIREZIONE Z Si riporta di seguito il grafico delle armature inferiori minime in direzione z della platea e delle ciabatte di fondazione: Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 7.31 cm 2 /m (A min = 3.66 cm 2 /m nella zona A con muri h=3.00 m) Per quanto riguarda la platea, nella zona con pareti di altezza pari a 3.00 m (zona A) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z inferiore. Per quanto riguarda la platea, nella zona con pareti di altezza maggiore di 3.00 m (zona B) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ20/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z inferiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei diaframmi e delle pareti trasversali si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione longitudinale inferiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei muri contro terra curvi si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione trasversale inferiore. Pagina 22 di 33

23 ARMATURA SUPERIORE DIREZIONE Z Si riporta di seguito il grafico delle armature superiori minime in direzione z della platea e delle ciabatte di fondazione: Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 4.04 cm 2 /m Per quanto riguarda la platea, nella zona con pareti di altezza pari a 3.00 m (zona A) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z superiore. Per quanto riguarda la platea, nella zona con pareti di altezza maggiore di 3.00 m (zona B) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z superiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei diaframmi e delle pareti trasversali si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione longitudinale superiore. Per quanto riguarda le ciabatte dei muri contro terra curvi si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione trasversale superiore. Pagina 23 di 33

24 6.2.2 Verifica delle pareti contro terra ARMATURA VERTICALE DIREZIONE Z Si riporta di seguito il grafico delle armature minime verticali delle pareti: Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 6.56 cm 2 /m (A min = 3.28 cm 2 /m nella zona A con muri h=3.00 m) Per quanto riguarda le pareti, nella zona di altezza pari a 3.00 m (zona A) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z verticale, interna ed esterna. Per quanto riguarda le pareti, nella zona di altezza superiore a 3.00 m (zona B) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ20/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z verticale, interna ed esterna. Per quanto riguarda le pareti, nella zona di altezza superiore a 3.00 m (zona C, intorno al setto verticale della bocca tarata) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ20/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z verticale, interna ed esterna. Pagina 24 di 33

25 ARMATURA ORIZZONTALE DIREZIONE X Si riporta di seguito il grafico delle armature minime orizzontali delle pareti: Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 9.50 cm 2 /m (A min =2.38 cm 2 /m nelle zone A e B) Per quanto riguarda le pareti, nella zona di altezza pari a 3.00 m (zona A) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x orizzontale, interna ed esterna. Per quanto riguarda le pareti, nella zona di altezza superiore a 3.00 m (zona B) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x orizzontale, interna ed esterna. Per quanto riguarda le pareti, nella zona di altezza superiore a 3.00 m (zona C, intorno al setto verticale della bocca tarata) si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/15 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x orizzontale, interna ed esterna. Pagina 25 di 33

26 6.2.3 Verifica delle pareti dei diaframmi esterni Si riporta di seguito il grafico delle armature minime delle pareti dei diaframmi: ARMATURA VERTICALE DIREZIONE Z Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 0.81 cm 2 /m Per quanto riguarda le pareti dei diaframmi si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z verticale, interna ed esterna. Pagina 26 di 33

27 ARMATURA ORIZZONTALE DIREZIONE X Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 2.17 cm 2 /m Per quanto riguarda le pareti dei diaframmi si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ16/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x orizzontale, interna ed esterna. Pagina 27 di 33

28 6.2.4 Verifica della parete della bocca tarata Si riporta di seguito il grafico delle armature minime della parete della bocca tarata: ARMATURA VERTICALE DIREZIONE Z Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 0.81 cm 2 /m Per quanto riguarda la parete delle bocca tarata si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ12/20 cm (As = 5.65 cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione z verticale, interna ed esterna. Pagina 28 di 33

29 ARMATURA ORIZZONTALE DIREZIONE X Come evidente dalla rappresentazione grafica dei risultati dell analisi della struttura l area minima di armatura è pari a: A min = 9.50 cm 2 /m Per quanto riguarda la parete della bocca tarata si prescrive l inserimento di barre di armatura Φ20/20 cm (As = cm 2 /m) maggiore dell area minima richiesta, in direzione x orizzontale, interna ed esterna. Pagina 29 di 33

30 6.2.5 Verifica elementi frangiflusso in c.a. Il valore della spinta dinamica dell acqua sull elemento frangiflusso è pari a circa: P din = 2500 Kg Si effettua la verifica dell elemento tozzo in c.a. secondo il Paragrafo C della Circolare 02/02/2009 n 617 del C.S.LL.PP.: INPUT GEOMETRIA Distanza carico verticale da pilastro a 70 cm Larghezza mensola b 70 cm Altezza totale mensola h 70 Altezza baricentro del tirante orizzontale d 65 cm INPUT CARICHI Carico esterno verticale di progetto (SLU) P 2500 Kg Carico esterno orizzontale di progetto (SLU) H 0 Kg INPUT MATERIALI Classe calcestruzzo Rck 350 Kg/cmq Coefficiente parziale materiale cls γc 1.5 Resistenza di progetto calcestruzzo fcd 165 Kg/cmq Classe acciaio fyk 4500 Kg/cmq Coefficiente parziale materiale acciaio γs 1.15 Resistenza di progetto acciaio fsd 3913 Kg/cmq INPUT ARMATURA ORIZZONTALE Numero tondini orizzontali pos. 1 n1 4 n Diametro tondini orizzontali pos. 1 φ1 10 mm Numero tondini orizzontali pos. 2 n2 0 n Diametro tondini orizzontali pos. 2 φ2 0 mm Totale area armatura orizzontale As 3.1 cmq Presenza di staffe (NO=1; SI=1.5) c 1 OUTPUT RISULTATI Angolo puntone calcestruzzo ψ 35 Coefficiente lambda = l/(0.9*d) λ Portata massima Lato Acciaio Prs 8664 Kg Portata massima Lato Calcestruzzo > Prs Prc Kg Mensola tozza verificata SI La verifica risulta quindi abbondantemente soddisfatta. Pagina 30 di 33

31 6.2.6 Verifica alle azioni locali sugli appoggi Il valore massimo agli SLU del taglio trasmesso dalle lastre di solaio dell impalcato sugli appoggi è pari a: R app = Kg r app = 442 Kg/cm (per ogni singola lastra di solaio, L=120 cm) (distribuito lungo l appoggio) La larghezza di appoggio della lastra di solaio sul muro di sostegno in c.a. è pari a: s = 30 cm Considerando a vantaggio di sicurezza una distribuzione triangolare delle pressioni nella larghezza dell appoggio, con un massimo all estremità della lastra ed un valore nullo al filo interno del muro di sostegno avremo per l equilibrio: (f max s) / 2 = r app f max = 29.5 Kg/cm 2 < f cd = Kg/cm 2 (per un calcestruzzo C28/35) La verifica a schiacciamento del calcestruzzo agli appoggi risulta quindi soddisfatta. 6.3 PALI IN ACCIAIO COR-TEN STRUTTURA DI TRATTENUTA Questo tipo di acciaio, è caratterizzato da una composizione chimica che permette di mantenere elevate caratteristiche meccaniche anche in forti spessori. La resistenza alla corrosione atmosferica è di circa quattro volte superiore a quella di un comune acciaio al carbonio. I prodotti in COR-TEN B, data la gamma estesa di spessori in cui sono disponibili (fino ed oltre i 100 mm), trovano vasta applicazione in tutte quelle costruzioni, anche complesse, in cui sono richieste elevata resistenza meccanica e buona resistenza alla corrosione atmosferica. Composizione chimica % (analisi di colata) C Mn P S Si Cu Cr V 0,10 0,19 0,90 1,25 <=0,025 <= 0,035 0,15 0,30 0,25 0,40 0,40 0,65 0,02 0,10 Pagina 31 di 33

32 Caratteristiche meccaniche (su provette prelevate in senso longitudinale) Tipo di prodotto Lamiere Barre Profilati >= 12,5 38 mm prova di trazione resistenza allungamento snervamento a minimo %(*) Rs trazione Kg/mmq Rm A A 8" A 2" Kg/mmq >= 35 >= prova di piega spessore α D mm <= a > ,5a > a lamiere > mm >= 35 >= > ,5a Si riportano di seguito le caratteristiche geometriche e meccaniche dei tubi COR- TEN utilizzati come struttura di trattenuta: TUBOLARE 600X8 Geometria Principali B mm Spessori t1 8.0 mm Raccordi Caratteristiche Elastiche Generali Peso dan/m Area cm^2 rx 20.9 cm ry 20.9 cm xg cm yg cm It cm^4 Momenti d'inerzia Jx cm^4 Jy cm^4 Jxy 0.00 cm^4 Moduli di resistenza Wx cm^3 Wy cm^3 Modulo di resistenza plastico Wp cm^3 Pagina 32 di 33

33 La presenza del getto di calcestruzzo all interno del tubo assicura che eventuali fenomeni locali di svergolamento ed instabilità nel caso di flessione o pressoflessione siano praticamente scongiurati. In tal modo la sezione può essere classificata come di CLASSE 1 secondo il paragrafo del D.M. 14/01/2011. Per semplicità e a vantaggio di sicurezza comunque, il momento resistente del profilo tubolare agli SLU, verrà calcolato trascurando completamente la presenza del calcestruzzo e considerando il modulo di resistenza elastico, come per profili di Classe 3: M Rd = (f yk W el) / γ m0 = / 1.05 = Kg cm = Kg m Ipotizzando quindi che il palo venga colpito da detriti nella condizione di massima altezza del torrente in corrispondenza della bocca tarata, pari a 5.30 m, la forza massima resistente del singolo palo alla quota specificata è pari a: F Rd = M Rd / h = / 5.30 = Kg Molto maggiore di qualsiasi possibile urto agente sulla struttura di trattenuta. La verifica risulta quindi soddisfatta. Pagina 33 di 33