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1 INDICE 1 GENERALITÀ Norme di riferimento Caratteristiche meccaniche Analisi dei carichi dei componenti STRUTTURA CAPANNONE SISMA Verifica terreno di fondazione VENTO Verifica terreno di fondazione Pag. 1 di 18

2 1 GENERALITÀ La presente relazione si riferisce al calcolo delle strutture di fondazione di un capannone prefabbricato da realizzare nel Comune di Bussero nell ambito del progetto Edilizia convenzionata via Volta di proprietà del Comune di Bussero. Il fabbricato adipito a deposito presenta una parte chiusa di circa 396 m 2 ed una parte coperta ma aperta lateralmente di circa 83 m 2. Il tipo di costruzione dell opera sarà pari a 2 con vita nominale V N 50 anni, classe d uso II e con periodo di riverimento per l azione sismica V R 50 anni. Il comune di Bussero è inserito dal punto di vista sismico in zona 3. Le strutture del capannone sono costituite da pilastri prefabbricati 50x50 in cav, da travi principali in cap a doppia falda, da travi di bordo in cap, da copponi di copertura in cap e da pannelli prefabbricati di tamponamento in cav. Le fondazioni sono gettate in opera e sono costituite da suola di fondazione e bicchieri in c.a. per all oggiamento dei pilastri e da travi di fondazioni in c.a. porta pannelli. Il modello strutturale resistente alle forze sismiche e alle forze del vento è costituito da una mensola incastrata alla base e soggetta alle forze orizzontale e verticale agenti in sommità. La copertura costituisce un elemento rigido e trasmette le forze orizzontali indotte dal sisma e dal vento alla sommità dei pilastri in proporzione alle loro rigidezze. L analisi degli elementi strutturali viene condotta secondo i metodi della Scienza delle Costruzioni applicando tutti i carichi permanenti ed i carichi variabili nella combinazione più sfavorevole in modo da imprimere sull elemento considerato le massime sollecitazioni. I calcoli vengono eseguiti utilizzando diversi programmi di calcolo automatici per elaboratore elettronico e in particolare si utilizzano fogli elettronici autoprodotti e programmi della Concrete s.r.l. Pag. 2 di 18

3 1.1 Norme di riferimento Legge 5 Novembre 1971, N Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica Legge 2 Febbraio 1974, N. 64 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche Decreto Ministero delle Infrastrutture 14 Gennaio Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni. Circolare Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti 2 Febbraio 2009 N.617 Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 14 gennaio Decreto Giunta Regionale 11 Luglio 2014 N. X / 2129 Aggiornamento delle zone sismiche in Regione Lombardia (I.r.1/2000, art.3, c.108, lett.d). Pag. 3 di 18

4 1.2 Caratteristiche meccaniche Per le fondazioni classe di consistenza S3, di esposizione XC2, di resistenza C25/30 Resistenza caratteristica cilindrica f ck,cil = 25 N/mm 2 Resistenza caratteristica cubica f ck,cub = 30 N/mm 2 Acciaio per cemento armato B450C Tensione caratteristica di snervamento f yk > 450 N/mm 2 Tensione caratteristica di rottura f tk > 540 N/mm 2 Terreno di fondazione Per il terreno di fondazione si ipotizzano i seguenti valori: Q lim = 4,5 dan/cm 2 capacità portante del terreno f d = Q lim / γ R = 4,5 / 2,3 = 2,0 dan/cm 2 resistenza di progetto (A1+M1+R3) Pag. 4 di 18

5 1.3 Analisi dei carichi dei componenti CAPANNONE BUSSERO Solaio di copertura dan/m 2 dan/m 2 Tegoli H = 31 cm 190 Pannelli in legno + lamierino + guaina ( ) 110 Carico G 300 Sovraccarico accidentale neve 120 Carico Q 120 Travi di copertura - H = variabile dan/m dan/m peso proprio travi - H = 50/ Carico G 300 Travi di copertura perimetrale - H = costante dan/m dan/m peso proprio travi - 50 x 50H 625 Carico G 625 Pannelli di tamponamento dan/m 2 dan/m 2 Muratura perimetrale 350 Carico G 350 Pag. 5 di 18

6 Vento PRESSIONE DEL VENTO (h = 6,00 m) q = qref x ce x cd x cp qref = pressione cinetica di riferimento ce = coefficiente di esposizione cd = coefficiente dinamico cp = coefficiente di forma o aerodinamico Valutazione di qref ( con i dati di Tabella 7.1 ) qref = vref^2 / 1,6 e' funzione della zona e dell' altitudine del sito dove sorge la costruzione. Localita': Regione Lombardia - Bussero as ( m ) = 141,00 < a0 => vref = vref,0 zona v ref,0 a0 ka qref m / s m 1 / s dan / mq , Valutazione di ce e' funzione delle classi di rugosita' del terreno, della zona, della categoria di esposizione del sito e dell' altezza della costruzione dal suolo. z ( m ) 6,00 valori ottenuti con la tabella 7.2, tabella 7.3 e figure 7.2 Categoria di esposizione del sito kr z0 (m) zmin (m) ce IV 0,22 0,30 8 1,63 Coefficiente dinamico c d 1,00 [ Circ ] Coefficiente di forma c p 1,20 [ Circ ] Pressione del vento q q = q ref c e c d c p = 76 dan / m 2 Pag. 6 di 18

7 2 STRUTTURA CAPANNONE Pianta schematica copertura e pilastri Travi hcos Travi hvar Tegoli Pianta fondazioni Pilastri 50x50 Sezioni Pag. 7 di 18

8 3 SISMA Per le spinte orizzontali indotte dal sisma la struttura è vincolata alla base al plinto di fondazione tramite i pilastri. Pianta schematica copertura e pilastri Travi hcos Travi hvar Tegoli y Pilastri 50x50 x Carichi gravitazionali per calcolo azione sismica => Gk + Qki carico unitario perman. carico unitario accid.. copertura carico perm. carico accid. x y Gk Qk m m ton ton solaio di copertura 40,00 12,00 300,00 120, Travi H var 6 12,00 300, Travi H cos 10 8,00 625, Pannelli 104 3,90 350, Pilastri 12 2,40 625, Carico solaio Combinazione sismica F d = E + G + ψ 21 Q ψ 21 = 0,0 (neve a quota < 1000 slm) Pag. 8 di 18

9 F h = S d (T 1 ) W λ / g S d (T 1 ) W = G k + ψ 21 Q k = dan ψ 21 = 0,0 λ = 1 g Forza sismica Ordinata dello spettro di risposta di progetto Peso struttura coefficiente unitario accelerazione di gravità T = C1 H = 0,05 5, 05 = 0,168 s periodo del modo principale di vibrare C 1 = 0,05 H = 5,05 m per strutture in c.a. altezza costruzione S d (T 1 ) = a g S η F 0 T B < T = 0,168 s < T C (T B = 0,134 s; T C = 0,401 s) a g = 0,065 g S = 1,200 η = 1/q = 1 / 1,5 = 0,67 q = q 0 k R = 1,5 x 1 = 1,5 F 0 = 2,599 (q 0 = 1,5 => struttura a pendolo inverso) S d (T 1 ) = a g S η F 0 = 0,065 g x 1,200 x 0,67 x 2,599 = 0,136 g F h = S d (T 1 ) W λ / g = 0,136 g x x 1 / g = dan Pag. 9 di 18

10 Spettro di risposta - Comune di Bussero (MI) Pag. 10 di 18

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12 Parametri dello spettro di risposta - Comune di Bussero (MI) La forza sismica orizzontale calcolata F h viene ripartita fra gli elementi irrigidenti, nel nostro caso solo i pilastri, in proporzione alle rigidezze flessionali. Di seguito viene calcolato la posizione del centro elastico C e (baricentro delle rigidezze flessionali degli elementi irrigidenti rispetto ad un sistema di assi ortogonali di riferimento x, y). Se il centro delle masse non coincide con il centro delle rigidezze C e nasce un momento torcente globale di piano che viene assorbito dagli elementi irrigidenti che costituiscono un sistema multiflessionale combinato. Si calcola la rigidezza torsionale Kt del sistema resistente quale momento polare delle singole rigidezze flessionali degli elementi irrigidenti; La forza che agisce sul singolo elemento è proporzionale alla rigidezza flessionale e alla distanza dell elemento dal centro delle rigidezze. Per sisma agente in direzione x sul singolo elemento agisce una forza f x e una forza f y Per sisma agente in direzione y sul singolo elemento agisce una forza f y e una forza f x Le forze ottenute verranno utilizzate per il calcolo delle sollecitazioni nei singoli elementi irrigidenti. Pianta schematica ripartizione forza sismica sui setti y f x F x C g f y C e x Pag. 12 di 18

13 Significato dei simboli e formule adottate F x J x J y k x = E J y k y = E J x K x = Σ k x K y = Σ k y S x = Σ y k x S y = Σ x k y C g X g, Y g C e Y 0 = S x / K x X 0 = S y / K y K t = Σ y 2 k x + Σ x 2 k y Forza sismica di piano momento di inerzia attorno all asse x momento di inerzia attorno all asse y rigidezza flessionale correlata alla traslazione lungo x rigidezza flessionale correlata alla traslazione lungo y rigidezza flessionale globale lungo x rigidezza flessionale globale lungo y momento statico delle rigidezze lungo x momento statico delle rigidezze lungo y Centro di applicazione dei pesi di piano coordinate in pianta del baricentro dei pesi di piano Centro elastico delle rigidezze flessionali Baricentro del centro elastico C e delle rigidezze flessionali Rigidezza torsionale (momento polare delle rigidezze) Ripartizione forza sismica F x, F y al singolo piano sugli elementi irrigidenti: Per sisma in direzione x: f x = F x k x ( 1 K + x e y K y t ) eyx f y = F x k y ( K t ) Per sisma in direzione y: F y = F y k y ( 1 K + y e x K x t ) exy F x = F y k x ( K t ) e x e y eccentricità della forza sismica F y rispetto al centro delle rigidezze C e eccentricità della forza sismica F x rispetto al centro delle rigidezze C e Pag. 13 di 18

14 Pianta schematica pilastri ,50 Pilastri 50x50 y ,00 8,00 8,00 8,00 8,00 x Carico orizzontale alla sommità dei pilastri indotto dal sisma: Ripartizione forze sismiche sui pilastri Fx Fy E Y0=Sx/Kx X0=Sy/Ky Lx Ly ex ey Sisma dir. X Sisma dir. Y E+09 5,50 19,17 39,00 11,00 0,33 0,00 a b Jx Jy kx = E*Jy ky = E*Jx y Sx = kx * y x Sy = ky * x xi yi kt fx fy fy fx P1 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 0,00 0,00,E+00-19,17-5,50 6,21,E P2 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 7,00 1,09,E+08-12,17-5,50 2,79,E P3 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 15,00 2,34,E+08-4,17-5,50 7,44,E P4 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 23,00 3,59,E+08 3,83-5,50 7,02,E P5 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 31,00 4,84,E+08 11,83-5,50 2,66,E P6 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 39,00 6,09,E+08 19,83-5,50 6,62,E P7 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 0,00 0,00,E+00-19,17 5,50 6,21,E P8 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 7,00 1,09,E+08-12,17 5,50 2,79,E P9 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 15,00 2,34,E+08-4,17 5,50 7,44,E P10 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 23,00 3,59,E+08 3,83 5,50 7,02,E P11 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 31,00 4,84,E+08 11,83 5,50 2,66,E P12 0,50 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 39,00 6,09,E+08 19,83 5,50 6,62,E ,88,E+08 1,88,E+08 1,03,E+09 3,59,E+09 3,94,E Kx Ky Kt Carico verticale alla sommità del pilastro : carico unitario perman. carico unitario accid.. P3, P4, P5, P8, P9, P10 carico perm. carico accid. x y Gk Qk m m dan dan solaio di copertura 8,00 5, Conguaglio travi 5,75 1, Conguaglio travi 8,00 0, Pilastri 1,00 4, Carico solaio Pag. 14 di 18

15 3.1 Verifica terreno di fondazione Schema di calcolo P 40 Fs P P par M s 505 T s P Fon N F M F 140 σ t M s T s Combinazione sismica F d = E + G + ψ 21 Q ψ 21 = 0,0 (neve a quota < 1000 slm) P = ,0 x = dan P par = dan P fon = dan F s = dan M s = F s h = x 5,05 = danm T s = F s = dan N F = ΣP = = dan M F = M s + T s h + P par a = x 1, x 0,40 = danm e = M F / N F = / = 0,52 m > b / 6 = 260 / 6 = 0,43 m σ t = 2N F / 3ub = 2 x / 3 x 78 x 260 = 1,92 dan/cm 2 < f d = 2,0 dan/cm 2 u = b/2 e = 260 / 2 52 = 78 cm Pag. 15 di 18

16 4 VENTO Pianta schematica copertura e pilastri Travi hcos Travi hvar Tegoli Pilastri 50x50 y x schema di calcolo per la spinta del vento in sommità R 135 p v q v = 76 dan/m 2 p v = q v b = 76 x 40,00 = dan/m R = p v h 2 / 2 x h 1 = x 6,40 2 / 2 x 5,05 = dan Pag. 16 di 18

17 Calcolo ripartizione spinta del vento sui pilastri Ripartizione forze del vento sui pilastri Fy E Y0=Sx/Kx X0=Sy/Ky Lx Ly ex ey Vento dir. Y E+09 5,50 19,17 39,00 11,00 0,33 0,00 b Jx Jy kx = E*Jy ky = E*Jx y Sx = kx * y x Sy = ky * x xi yi kt fy fx P1 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 0,00 0,00,E+00-19,17-5,50 6,21,E P2 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 7,00 1,09,E+08-12,17-5,50 2,79,E P3 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 15,00 2,34,E+08-4,17-5,50 7,44,E P4 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 23,00 3,59,E+08 3,83-5,50 7,02,E P5 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 31,00 4,84,E+08 11,83-5,50 2,66,E P6 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 0,00 0,00,E+00 39,00 6,09,E+08 19,83-5,50 6,62,E P7 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 0,00 0,00,E+00-19,17 5,50 6,21,E P8 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 7,00 1,09,E+08-12,17 5,50 2,79,E P9 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 15,00 2,34,E+08-4,17 5,50 7,44,E P10 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 23,00 3,59,E+08 3,83 5,50 7,02,E P11 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 31,00 4,84,E+08 11,83 5,50 2,66,E P12 0,50 0,01 0,01 1,56,E+07 1,56,E+07 11,00 1,72,E+08 39,00 6,09,E+08 19,83 5,50 6,62,E ,88,E+08 1,88,E+08 1,03,E+09 3,59,E+09 3,94,E Kx Ky Kt Carico verticale alla sommità del pilastro : carico unitario perman. carico unitario accid.. P3, P4, P5, P8, P9, P10 carico perm. carico accid. x y Gk Qk m m dan dan solaio di copertura 8,00 5, Conguaglio travi 5,75 1, Conguaglio travi 8,00 0, Pilastri 1,00 4, Carico solaio Pag. 17 di 18

18 4.1 Verifica terreno di fondazione Schema di calcolo: P 40 Fv P P par M v 505 T v P Fon N F M F 140 σ t,min M s T s σ t,max Combinazione allo SLU F d = γ G G + γ Q Q γ G = 1,0 effetto favorevole γ Q = 0,0 effetto favorevole = 1,3 effetto sfavorevole = 1,5 effetto sfavorevole P = 1,3 x ,5 x = dan P par = 1,3 x = dan P fon = 1,3 x = dan F v = R = 1,5 x = dan M v = F v h = x 5,05 = danm T v = F v = dan N F = ΣP = = dan M F = M v + T v h + P par a = x 1, x 0,40 = danm e = M F / N F = / = 0,16 m < b / 6 = 260 / 6 = 0,43 m σ t = N F / A + M F / W = / / / (260 3 /6) = 1,25 +/- 0,45 σ t,max = 1,25 + 0,45 = 1,7 dan/cm 2 < f d = 2,0 dan/cm 2 σ t,min = 1,25-0,45 = 0,8 dan/cm 2 Pag. 18 di 18