Manutenzione straordinaria della copertura e dell'impianto fotovoltaico della scuola elementare A. Baodo

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Ilario Massaro
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1 0 15/03/2011 Emissione M. Macciò REVISIONE DATA SPECIFICHE TECNICHE / MODIFICHE REDATTO Manutenzione straordinaria della copertura e dell'impianto fotovoltaico della scuola elementare A. Baodo PROGEOS STUDIO TECNICO ASSOCIATO Via Teologo Bosio n. 7, Millesimo (SV) C.F./P.IVA Tel./Fax , progeos.studio@gmail.com IL TECNICO RILIEVO ing. MACCIO Marcello Tecnico TRACCIAMENTO STUDIO DI FATTIBILITÀ Comune di Celle Ligure Committente PRELIMINARE DEFINITIVO Savona Provincia ESECUTIVO IL COMMITTENTE Celle Ligure Comune Relazione tecnica illustrativa Titolo Elaborato Scala Scala Particolari Data Comm. n. Elaborato n. Revisione n. Tavola n. P di /03/2011 A termine di legge di riserviamo la proprietà di questo elaborato con divieto di riprodurlo o comunque renderlo noto a terzi senza la nostra approvazione scritta

MACCIO Marcello Tecnico TRACCIAMENTO STUDIO DI FATTIBILITÀ Comune di Celle Ligure Committente PRELIMINARE DEFINITIVO Savona Provincia ESECUTIVO IL COMMITTENTE Celle Ligure Comune Relazione tecnica

2 PREMESSA L Amministrazione Comunale di Celle Ligure intende procedere ad un intervento di manutenzione della copertura della Scuola Primaria Statale Andrea Baodo poiché vi sono problemi di infiltrazioni di acqua di origine atmosferica. DESCRIZIONE DELLO STATO DI FATTO L edificio scolastico è sito in via Torre n. 5 ed è composto da più corpi di fabbrica adiacenti costruiti in tempi diversi; risultano tutti quanti caratterizzati da coperture piane poste a quote diverse tra loro. Su una porzione delle stesse è presente un impianto fotovoltaico non integrato alla copertura di potenza pari a 12,3 kw. Il manto di copertura è costituito da un rivestimento in guaina bituminosa armata ed applicata mediante rinvenimento a fiamma: in alcune zone il manto è di recente applicazione, mentre in altre risulta più datato e localmente danneggiato, in particolare in corrispondenza degli ancoraggi dei moduli fotovoltaici alla soletta di copertura. Tutto ciò crea problemi di infiltrazione di acqua meteorica all interno dei locali sottostanti con conseguenti danni sia alle strutture, sia ai beni ed alle attrezzature presenti. DESCRIZIONE DELL INTERVENTO L intervento prevede il rifacimento completo delle porzioni di copertura dove il manto risulta danneggiato, previa rimozione dei moduli fotovoltaici e loro successivo posizionamento una volta terminato. La nuova guaina bituminosa armata con scaglie di ardesia verrà applicata mediante rinvenimento a fiamma direttamente sopra quella già presente. Contestualmente a questa attività verrà ripristinata la copertina perimetrale della copertura che presenta, per gran parte della propria estensione, evidenti segni di ammaloramento e distacco di porzioni di calcestruzzo. Per quanto riguarda l impianto fotovoltaico, sono previste la sostituzione di alcuni componenti elettrici secondari (canaline, cassette, ecc.) ed il riposizionamento dei moduli senza l ancoraggio diretto alla struttura di copertura (evitando quindi di forare il manto impermeabile) ma su un telaio in carpenteria metallica opportunamente dimensionato per resistere all azione del vento che altrimenti produrrebbe spostamenti inaccettabili. Per i dettagli sulle lavorazioni, sui materiali e modalità di posa si rimanda al Computo metrico estimativo, al Capitolato, al Piano di Sicurezza e Coordinamento ed agli elaborati grafici allegati. Si evidenzia come l intervento sia mirato, tra l altro, ad ottemperare ai dettami della L.R. 5/2010 relativamente al rischio di caduta dall alto nei cantieri ed alla predisposizione di un sistema permanente sulla copertura oggetto di successivi ulteriori accessi. Pagina 2 di 8

5 ed è composto da più corpi di fabbrica adiacenti costruiti in tempi diversi; risultano tutti quanti caratterizzati da coperture piane poste a quote diverse tra loro.

3 NORMATIVA DI RIFERIMENTO E METODO DI CALCOLO I calcoli che seguiranno fanno riferimento e sono conformi a : D.M Norme tecniche per le costruzioni ; Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 14 gennaio Nelle verifiche eseguite si adotterà il metodo dell equilibrio delle forze, salvo applicare poi un coefficiente di sicurezza opportuno. CARICHI Peso proprio complessivo dell impianto (G) 25 dan/m 2 Azione del vento (Q) da determinare Peso proprio delle zavorre (G) da determinare MATERIALI Acciaio tipo S 235 Ghiaia (γ = 1,5 1,8 t/m 3 ) Calcestruzzo (γ = 2,2 2,4 t/m 3 ) Pagina 3 di 8

Nelle verifiche eseguite si adotterà il metodo dell equilibrio delle forze, salvo applicare poi un coefficiente di sicurezza opportuno.

4 CALCOLI DI VERIFICA Il procedimento di dimensionamento e verifica prevede le seguenti fasi: calcolo dell azione del vento; ipotesi di distribuzione sulla batteria di moduli e sulla serie di batterie in sequenza; dimensionamento delle zavorre; considerazioni sulla compatibilità dei nuovi carichi con la struttura esistente. Calcolo dell azione del vento Ci si riferisce al 3.3 delle NTC 2008, dove il Comune di Celle Ligure è classificato all interno della zona di ventosità 7. Considerando un altitudine del sito di 10 m s.l.m. la velocità di riferimento è v b = v b,0 = 28 m/s Trascurando la componente tangenziale del vento, la pressione viene determinata con l espressione: p = q b c e c p c d (3.3.2) nella quale q b = 50 dan/m 2 pressione cinetica di riferimento (3.3.4) c e = 1,85 coefficiente di esposizione (3.3.5) c p = 1,2 coefficiente di forma (ricavato dalla letteratura esistente) c d = 1 coefficiente dinamico (3.3.8) p = 110 dan/m 2 valore di pressione normale alla superficie del modulo. Distribuzione della pressione del vento Considerando la posizione e l orientamento dei moduli fotovoltaici in copertura ed ipotizzando che le batterie successive alla prima investita, siano progressivamente più riparate in ragione di una quota parte pari al 10%, si procede con le verifiche del caso. Considerando uno sviluppo unitario di batteria, si ricava il seguente valore della forza incidente sulla superficie inferiore dei moduli. F Z Pagina 4 di 8

5 F = p x sup. investita = 110 dan/m 2 x (1,00 m x 1,25 m) = 138 dan Scomponendo tale vettore nelle due componenti parallela ed ortogonale al pannello si ottiene: F h = F cos 30 = 120 dan F v = F sin 30 = 70 dan p.p. = 20 dan/m 2 x 1,25 m = 25 dan peso proprio dello sviluppo unitario della batteria Dimensionamento e verifiche delle zavorre Per la verifica allo scorrimento occorre che l attrito prodotto dal peso proprio della zavorra sia maggiore della forza orizzontale esercitata dal vento, tenendo anche conto del peso proprio dell impianto in opera. azione sollecitante: F h = 120 dan azione resistente: Z h = (Z + p.p.) x µ dove µ è il coefficiente di attrito fissato pari ad 0,5 F h x c = (Z + p.p.) x µ dove c è il coefficiente di sicurezza fissato pari ad 1,2 Z = [(120 dan x 1,2)/0,4] 25 dan = 260 dan Per la verifica al sollevamento occorre che il peso proprio della zavorra sia maggiore della forza verticale esercitata dal vento, tenendo anche conto del peso proprio dell impianto in opera. azione sollecitante: F v = 70 dan azione resistente: Z = (F v p.p.) x c dove c è il coefficiente di sicurezza fissato pari ad 1,5 Z = (70 25) dan x 1,5 = 68 dan Per la verifica al ribaltamento occorre che il momento stabilizzante prodotto dal peso proprio della zavorra sia maggiore del momento ribaltante prodotto dalla forza esercitata dal vento, tenendo anche conto del peso proprio dell impianto in opera. Il centro di rotazione corrisponde al piede della struttura di sostegno dei moduli sul lato di altezza inferiore (vedi pallino sullo schema precedente). momento ribaltante: M rib = F x b = 138 dan x 1,00 m = 138 danm momento stabilizzante: M stab = p.p. x b 1 + Z x b 2 M rib x c = p.p. x b 1 + Z x b 2 dove c è il coefficiente di sicurezza fissato pari ad 1,2 Z = [(138 danm x 1,2) - (25 dan x 0,80 m)] / 1,30 m = 112 dan Come si evince dal calcolo la condizione dimensionante sarebbe lo scorrimento ma in realtà il telaio metallico cui verranno fissate le batterie di moduli è esteso fra le due estremità della copertura Pagina 5 di 8

p. = 20 dan/m 2 x 1,25 m = 25 dan peso proprio dello sviluppo unitario della batteria Dimensionamento e verifiche delle zavorre Per la verifica allo scorrimento occorre che l attrito prodotto dal

6 dell edificio, andando a riscontrare sui cordoli in c.a. Pertanto la condizione considerata è il ribaltamento e pertanto i valori delle zavorre vengono fissati come segue: Z 1 = 112 dan Z 2 = 101 dan Z 3 = 91 dan Z 4 = 82 dan Z 5 = 74 dan Z 6 = 67 dan Moltiplicando questi valori per lo sviluppo di ogni singola batteria di pannelli si ottiene un totale di dan; a tale valore deve essere detratto il peso proprio del telaio metallico in progetto, pari a dan. Di conseguenza l entità delle zavorre è pari a dan. Ipotizzando una distribuzione di tali zavorre lungo le pareti perimetrali dell edificio, come indicato negli elaborati grafici, considerando un estensione di circa 30 m, sarà necessario raggiungere il valore di 75 dan/m. A titolo puramente indicativo, si suggerisce la posa di sacchi di sabbia (pezzatura 2-8 mm) o moduli in calcestruzzo pieno. Verifica di compatibilità dei nuovi sovraccarichi con la struttura esistente Il peso proprio della nuova struttura di ancoraggio dei moduli fotovoltaici può considerarsi trascurabile, vista la rilevante superficie su cui grava. Per quanto riguarda le zavorre, esse sono state posizionate lungo le pilastrate esterne dell edificio in modo appunto da insistere su elementi soggetti ad azioni che, in generale, sono quantificabili come la metà di quelle cui sono soggette le pilastrate intermedie. Considerato poi che nei calcoli strutturali, oggi ma soprattutto in passato, si tende a standardizzare dimensioni e modalità di armatura degli elementi simili, è assolutamente plausibile che le pilastrate di bordo abbiano la medesima capacità resistente (o quasi) di quelle intermedie. Alla luce di ciò si può affermare che l installazione delle nuove opere sia pienamente compatibile con la struttura esistente in termini di azioni sollecitanti e pertanto comporti un incidenza globale sostanzialmente poco significativa. Il tecnico ing. MACCIO Marcello Pagina 6 di 8

= 82 dan Z 5 = 74 dan Z 6 = 67 dan Moltiplicando questi valori per lo sviluppo di ogni singola batteria di pannelli si ottiene un totale di 8.

7 DOCUMENTAZIONE FOTOGRAFICA Particolare impianto fotovoltaico Vista copertura ala sud Pagina 7 di 8

8 Particolare copertina perimetrale e componenti impiantistiche Particolare copertina perimetrale ala sud Pagina 8 di 8

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