RELAZIONE TECNICO STRUTTURALE INDICE. 2.1 CASO A - Una struttura tipo contrapposto riempita completamente + due piastre di fondazione...

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2 Relazione tecnico strutturale Pag 1 RELAZIONE TECNICO STRUTTURALE INDICE 1 PREMESSA VERIFICHE GEOTECNICHE CASO A - Una struttura tipo contrapposto riempita completamente + due piastre di fondazione CASO B - Una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + tre piastre di fondazione CASO C - Una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + due strutture tipo contrapposto riempite al 100% + quattro piastre di fondazione CASO D - Tre strutture tipo contrapposto riempita al 100%+ una struttura tipo base + quattro piastre di fondazione VERIFICHE COMPONENTI STRUTTURALI DETERMINAZIONE DELLE SPINTE SULLE STRUTTURE TIPO BASE (II LIVELLO) DIMENSIONI DELLA STRUTTURA NORMATIVA SUL CALCOLO STRUTTURALE CALCOLO DELLA STRUTTURA DETERMINAZIONE DELLE SPINTE SULLE STRUTTURE (PRIMO LIVELLO) DIMENSIONI DELLA STRUTTURA NORMATIVA SUL CALCOLO STRUTTURALE CALCOLO DELLA STRUTTURA VERIFICA PIASTRA DI FONDAZIONE IN CLS...25

3 Relazione tecnico strutturale Pag 2 1 PREMESSA In conformità con la presentazione e discussione del Progetto Definitivo nell ambito della Conferenza dei servizi convocata con nota DPC/RIA/ del 13/04/2011, avvenuta in data 03 maggio 2011 presso la sala multimediale del Comune di Montaguto e le osservazioni riportate nel relativo verbale n.prot. DPC\RIA\3319, con il coordinamento del Dipartimento della Protezione Civile alla presenza del Soggetto Attuatore per conto del Commissario Delegato per la frana di Montaguto e dei Centri di Competenza nominati dal Commissario, si è redatto il presente delle opere di sostegno al piede della frana e delle opere accessorie atte a limitare l'infiltrazione delle acque superficiali e a favorirne il loro allontanamento. L entità dei fenomeni in gioco e la considerazione della sostanziale impossibilità di annullare i rischi residui di riattivazione del movimento franoso nel suo insieme, indussero a concordare che, qualunque accorgimento adottato, non potesse comunque rappresentare una soluzione risolutiva, individuata sin dalle prime riunioni dei gruppi nello spostamento dei tracciati stradale e ferroviario ad una congrua distanza dall attuale ubicazione. In ogni caso, l esigenza di preservare la fruibilità dei servizi nella loro attuale configurazione nel periodo transitorio necessario all approntamento delle opere definitive, limitando per quanto possibile il costoso impegno di presidio della zona in termini di uomini e mezzi, ha indotto a formulare la proposta di un complesso di interventi di carattere provvisionale, ma con prestazioni tali da consentire un sostanziale incremento del coefficiente di sicurezza e, comunque, un rallentamento delle velocità di movimento riscontrate dai sistemi di monitoraggio soprattutto in una parte circoscritta del cosiddetto settore D. L auspicio è che comunque l insieme delle soluzioni proposte possano costituire un unicum organico con gli interventi di drenaggio e regimazione delle acque nel corpo di frana e che nell ipotesi di funzionamento soddisfacente dei medesimi la sistemazione proposta possa essere considerata un accorgimento pressoché definitivo. A livello tecnologico l opera oggetto di questo lavoro prevede l utilizzo della tecnologia comunemente nota come ombrelli, elementi resistenti costituiti da travi in acciaio disposte a croce di Sant Andrea con ancoraggio centrale attraverso tiranti (collegati ad una piastra disposta in profondità al di sotto del piano d imposta della struttura), e sistema di contenimento per il trasferimento del carico sulle strutture principali in rete di acciaio. Questi elementi vengono poi riempiti con materiale drenante (o con terra proveniente dal versante da sistemare) che ne stabilizza la posizione e conferisce il carico per attivare l ancoraggio.

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5 Relazione tecnico strutturale Pag 4 2 VERIFICHE GEOTECNICHE 1 Verifica alla traslazione Dalla verifica di stabilità del pendio oggetto del presente studio ci si è ricavati la forza orizzontale resistente che deve essere sviluppata dal tomo, per garantire il coefficiente di sicurezza richiesto. L azione resistente alla traslazione Rd è generato dall attrito indotto dal volume di terreno del tomo sopra il piano di scivolamento e dal volume di terreno che grava sulle fondazioni poste al di sotto del piano di scivolamento stesso. Ne risulta: Dove: Wi sono i volumi resistenti; γ peso specifico φ l angolo di attrito. Per il progetto in esame sono state considerate quattro configurazioni: 1. Una struttura tipo contrapposto riempita completamente + due piastre di fondazione 2. Una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + tre piastre di fondazione 3. Una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + due strutture tipo contrapposto riempita al 100% + quattro piastre di fondazione 1 Redatto con la consulenza dell ing. Vittorino Betti

6 Relazione tecnico strutturale Pag 5 4. Tre strutture tipo contrapposto riempita al 100%+ una struttura tipo base + quattro piastre di fondazione 2.1 CASO A - Una struttura tipo contrapposto riempita completamente + due piastre di fondazione Calcolo azione resistente del solo tomo L azione resistente del solo tomo è generata dal volume AT_1 pari a 17 mq/m, ne risulta che: Rd tomo = (AT_1) x γ x tan (φ d ) = (17) x 18 x 0.17 = 51 KN/m. Calcolo azione resistente delle piastre di fondazione Il terreno che è presente sopra la fondazione e la configurazione dei carichi verificata, garantisce che si generi una forza d attrito fra il terreno e la fondazione stessa sufficiente a contrastare la forza di trazione impressa dalla struttura. Il peso del cuneo di terreno sovrastante le piastre di fondazione considerando la condizione di carico verificata e un angolo interno di collaborazione pari a 41 vale 491 KN/m ed è generato dal volume AP1 e dal volume AP2 pari rispettivamente a 48 mq/m e a 40 mq/m; ne risulta che: Rd fondazioni = (AP1 + AP2) x γ x tan (φ d ) = ( ) x 18 x 0.31 = 491 KN/m.

7 Relazione tecnico strutturale Pag 6 L azione sollecitante a cui può resistere una piastra, dal punto di vista strutturale vale circa 475 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che ciascheduna di queste può fornire alla verifica di scivolamento vale 153 KN/m per un totale di 306 KN/m. Verifica fune di collegamento L azione sollecitante a cui è sottoposta la fune di collegamento le piastre con la struttura è data dall azione resistente massima della piastra e vale circa 475 KN, si è scelto quindi di utilizzare quattro funi da 18 mm aventi una resistenza a rottura pari a 215 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che ciascun gruppo di funi può fornire alla verifica di scivolamento vale 277 KN/m, e poiché questo è inclinato di 45 la sua componente orizzontale vale 196 KN/m. Si ha così che la risultante dell azione resistente delle funi agenti su 2 piastre di fondazione vale 306 KN/m Calcolo azione resistente del totale L azione resistente totale vale quindi: Rd tot = Rd tomo + Min(Rd fondazioni; Rd piastra; Rd funi) = = 357 KN/m. Si è trascurato il peso della fondazioni in cls 1.25 x 1.15 x 0.28 m.

8 Relazione tecnico strutturale Pag CASO B - Una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + tre piastre di fondazione Calcolo azione resistente del solo tomo L azione resistente del solo tomo è generata dal volume AT_1 pari a 17 mq/m e del volume AT_2, ne risulta che: Rd tomo = (AT_1+ AT_2) x γ x tan (φ d ) = (17+17) x 18 x 0.17 = 75 KN/m. Calcolo azione resistente delle piastre di fondazione Il terreno che è presente sopra la fondazione e la configurazione dei carichi verificata, garantisce che si generi una forza d attrito fra il terreno e la fondazione stessa sufficiente a contrastare la forza di trazione impressa dalla struttura. Il peso del cuneo di terreno sovrastante le piastre di fondazione considerando la condizione di carico verificata e un angolo interno di collaborazione pari a 41 vale 591 KN/m ed è generato dal volume AP1, dal volume AP2 e dal volume AP3, pari rispettivamente a 57 mq/m, a 32 mq/m e a 43 mq/m; ne risulta che: Rd fondazioni = (AP1 + AP2 + AP3 ) x γ x tan (φ d ) = ( ) x 18 x 0.31 = 736 KN/m. L azione sollecitante a cui può resistere una piastra, dal punto di vista strutturale vale circa 475 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che

9 Relazione tecnico strutturale Pag 8 ciascheduna di queste può fornire alla verifica di scivolamento vale 153 KN/m per un totale di 459 KN/m. Verifica fune di collegamento L azione sollecitante a cui è sottoposta la fune di collegamento le piastre con la struttura è data dall azione resistente massima della piastra e vale circa 475 KN, si è scelto quindi di utilizzare quattro funi da 18 mm aventi una resistenza a rottura pari a 215 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che ciascun gruppo di funi può fornire alla verifica di scivolamento vale 277 KN/m, e poiché questo è inclinato di 45 la sua componente orizzontale vale 196 KN/m. Si ha così che la risultante dell azione resistente delle funi agenti su 3 piastre di fondazione vale 588 KN/m. Calcolo azione resistente del totale L azione resistente totale vale quindi: Rd tot = Rd tomo + Min(Rd fondazioni; Rd piastra; Rd funi) = = 562 KN/m. Si è trascurato il peso della fondazioni in cls 1.25 x 1.15 x 0.28 m.

10 Relazione tecnico strutturale Pag CASO C - Una struttura tipo contrapposto riempita al 100% + due strutture tipo contrapposto riempite al 100% + quattro piastre di fondazione Calcolo azione resistente del solo tomo L azione resistente del solo tomo è generata dal volume AT_1 pari a 17 mq/m, dal volume AT2 e dal volume AT_3, ne risulta che: Rd tomo = (AT_1+ AT_2 + AT_3) x γ x tan (φ d ) = ( ) x 18 x 0.17 = 153 KN/m. Calcolo azione resistente delle piastre di fondazione Il terreno che è presente sopra la fondazione e la configurazione dei carichi verificata, garantisce che si generi una forza d attrito fra il terreno e la fondazione stessa sufficiente a contrastare la forza di trazione impressa dalla struttura. Il peso del cuneo di terreno sovrastante le piastre di fondazione considerando la condizione di carico verificata e un angolo interno di collaborazione pari a 41 vale 792 KN/m ed è generato dal volume AP1, dal volume AP2, dal volume AP3 e dal volume AP4, pari rispettivamente a 57 mq/m, a 32 mq/m, a 32 mq/m e a 43 mq/m; ne risulta che: Rd fondazioni = (AP1 + AP2 + AP3 + AP4 ) x γ x tan (φ d ) = ( ) x 18 x 0.31 = 931 KN/m. L azione sollecitante a cui può resistere una piastra, dal punto di vista strutturale vale circa 475 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che

11 Relazione tecnico strutturale Pag 10 ciascheduna di queste può fornire alla verifica di scivolamento vale 153 KN/m per un totale di 612 KN/m. Verifica fune di collegamento L azione sollecitante a cui è sottoposta la fune di collegamento le piastre con la struttura è data dall azione resistente massima della piastra e vale circa 475 KN, si è scelto quindi di utilizzare quattro funi da 18 mm aventi una resistenza a rottura pari a 215 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che ciascun gruppo di funi può fornire alla verifica di scivolamento vale 277 KN/m, e poiché questo è inclinato di 45 la sua componente orizzontale vale 196 KN/m. Si ha così che la risultante dell azione resistente delle funi agenti su 4 piastre di fondazione vale 784 KN/m. Calcolo azione resistente del totale L azione resistente totale vale quindi: Rd tot = Rd tomo + Min(Rd fondazioni; Rd piastra; Rd funi) = = 766 KN/m. Si è trascurato il peso della fondazioni in cls 1.25 x 1.15 x 0.28 m.

12 Relazione tecnico strutturale Pag CASO D - Tre strutture tipo contrapposto riempita al 100%+ una struttura tipo base + quattro piastre di fondazione Calcolo azione resistente del solo tomo L azione resistente del solo tomo è generata dal volume AT_1 pari a 16 mq/m, dal volume AT2 e dal volume AT_3, ne risulta che: Rd tomo = (AT_1+ AT_2 + AT_3 + AT_4) x γ x tan (φ d ) = ( ) x 18 x 0.17 = 257 KN/m. Calcolo azione resistente delle piastre di fondazione Il terreno che è presente sopra la fondazione e la configurazione dei carichi verificata, garantisce che si generi una forza d attrito fra il terreno e la fondazione stessa sufficiente a contrastare la forza di trazione impressa dalla struttura. Il peso del cuneo di terreno sovrastante le piastre di fondazione considerando la condizione di carico verificata e un angolo interno di collaborazione pari a 41 vale 1565 KN/m ed è generato dal volume AP1, dal volume AP2, dal volume AP3 e dal volume AP4, pari rispettivamente a 101 mq/m, a 52 mq/m, a 50 mq/m e a 52 mq/m; ne risulta che: Rd fondazioni = (AP1 + AP2 + AP3 + AP4 ) x γ x tan (φ d ) = ( ) x 18 x 0.31 = 1378 KN/m. L azione sollecitante a cui può resistere una piastra, dal punto di vista strutturale vale circa 475 KN. Essendo le piastre poste ad un interasse pari a 3.10 m ne risulta che il contributo massimo che

13 Relazione tecnico strutturale Pag 12 ciascheduna di queste può fornire alla verifica di scivolamento vale 153 KN/m per un totale di 612 KN/m. Verifica fune di collegamento L azione sollecitante a cui è sottoposta la fune di collegamento le piastre con la struttura è data dall azione resistente massima della piastra e vale circa 475 KN, si è scelto quindi di utilizzare quattro funi da 18 mm aventi una resistenza a rottura pari a 215 KN. Utilizzando 4 piastre si ha che l azione resistente complessiva vale 1109 KN/m, essendo inclinata di 45 la sua componente orizzontale vale 785 KN/m Calcolo azione resistente del totale L azione resistente totale vale quindi: Rd tot = Rd tomo + Min(Rd fondazioni; Rd piastra; Rd funi) = = 868KN/m. Si è trascurato il peso della fondazioni in cls 1.25 x 1.15 x 0.28 m.

14 Relazione tecnico strutturale Pag 13 3 VERIFICHE COMPONENTI STRUTTURALI 2 Con il presente progetto si prevede la sistemazione delle scarpate mediante l applicazione della tipologia nota ad ombrelli, in considerazione dell elevata affidabilità ed efficienza del sistema rispetto ad altri valutati in sede di analisi preliminare con terreno di peso specifico γ, angolo di resistenza al taglio caratteristico φ'k e coesione efficace caratteristica c'k caratterizzati dai seguenti valori: γ = 18 KN/m 3 φ'k = 12 c'k = 0 KN/m DETERMINAZIONE DELLE SPINTE SULLE STRUTTURE TIPO BASE (II LIVELLO) La spinta agente sulle strutture deriva quindi dalla spinta attiva del terreno e dal sovraccarico del terreno sovrastante gravante sulla struttura in esame tenendo in considerazione l inclinazione del pendio a monte della struttura. La spinta agente sull opera è stata calcolata secondo le disposizioni riportate nell ordinanza N.T.C La spinta in condizioni sismiche può essere espressa mediante la seguente relazione: E d =γg2( 1/2 γ (1+k v )h 2 K )+ γq1(qhk )-γg2(2c' d h K 1/2 ) che di fatto non rappresenta altro che la spinta del terreno applicata su una parete piana, dove γ indica il peso specifico del terreno, h l altezza della barriera e K il coefficiente di spinta attiva, il quale tiene conto dell azione sismica, Q il sovraccarico dato dal terreno sovrastante, c'd la coesione efficace di progetto e γi sono i coeff. parziali. Tali parametri sono caratterizzati dai seguenti valori: COMB SISMICA PARAMETRI SISMICI γ = 18 KN/m 3 VN = >50 φ'd = 10 Tr = 475 c'd = 0 KN/m 2 ag = 1,90 K = 1,00 Fo = 2,42 Q = 4,00 KN/m 2 Cat. Suolo = C S = St*Ss = 1,7 La spinta in condizioni statiche può essere espressa mediante la seguente relazione: E d =γg2( 1/2 γ h 2 K )+ γq1(qhk )-γg2(2c' d h K 1/2 ) 2 Redatto con la consulenza dell ing. Vittorino Betti

15 Relazione tecnico strutturale Pag 14 Tali parametri cambiano valore a seconda della combinazione di carico nel modo seguente: COMB 1 COMB 2 γ = 18 KN/m 3 γ = 18 KN/m 3 φ'd = 12 φ'd = 10 c'd = 0,00 KN/m 2 c'd = 0,00 KN/m 2 K = 0,69 K = 0,76 Q = 4,00 KN/m 2 Q = 4,00 KN/m 2 Nel caso della combinazione sismica, la pressione indotta dalla spinta attiva del terreno può essere valutata secondo la seguente relazione P = γg2 (γhk*(1+k v ) )+ γq1 (QK*) -γg2( 2 * c'd K 1/2 ) In corrispondenza del baricentro della barriera, la pressione risulta pari a circa: Pb = 34,46 KN/m 2 mentre in corrispondenza del piede si ottiene un valore di pressione pari a: Pp = 68,12 KN/m 2 Nel caso della combinazione fondamentale, la pressione indotta dalla spinta attiva del terreno può essere valutata secondo la seguente relazione P = γg2 (γhk )+ γq1 (QK*) -γg2( 2 * c'd K 1/2 ) In corrispondenza del baricentro della barriera, la pressione risulta pari a circa: COMB1 Pb = 33,03 KN/m 2 COMB2 Pb = 29,14 KN/m 2 mentre in corrispondenza del piede si ottiene un valore di pressione pari a: COMB1 Pp = 61,93 KN/m 2 COMB2 Pp = 53,72 KN/m 2 Strutturalmente la barriera viene assimilata ad un reticolo di elementi strutturali, caricati in corrispondenza del baricentro delle travi costituenti la croce di S. Andrea, da forze concentrate che nel caso più gravoso hanno intensità pari a: Per le aste superiori Per le aste inferiori Comb. Sis. 49,19 KN Comb.1 51,81 KN Comb. 2 45,30 KN Comb. Sis. 143,09 KN Comb.1 132,47 KN Comb ,89 KN

16 La risultante della spinta del terreno risulta dunque essere pari a circa: Comb. Sis. S = 384,56 KN Comb.1 S = 368,56 KN Comb. 2 S = 318,38 KN Relazione tecnico strutturale Pag 15 La spinta S rappresenta la sollecitazione massima applicata alla struttura in esame. Su tale valore andranno verificati gli elementi costituenti la barriera ed il relativo sistema di fondazione. La risultante dei carichi agisce parallelamente al pendio DIMENSIONI DELLA STRUTTURA Altezza struttura: h = 3,60 m Larghezza struttura: b = 3,10 m Lunghezza Gambo: l = 6,00 m Diagonale: d = 4,75 m NORMATIVA SUL CALCOLO STRUTTURALE Il calcolo si presenta come calcolo di una struttura pressoinflessa, soggetta a carico di punta. A tale riguardo, si ricordano i seguenti limiti imposti dalla normativa: - La snellezza massima nel caso di elementi strutturali soggetti a sollecitazioni dinamiche, deve rientrare nei seguenti limiti: λ= 150 per elementi principali; λ = 200 per elementi secondari. Il metodo dello stato limite ultimo impone che la resistenza di calcolo per sollecitazioni assiali e/o flessionali f d sia: fd = 355 N/mm 2 (acciaio EN N S355JR) fd = 275 N/mm 2 (acciaio EN S275JR) fd = 235 N/mm 2 (acciaio EN S235 JR) - Le sollecitazioni utilizzate nella progettazione degli elementi della struttura sono stati ricavati mediante programma di calcolo agli elementi finiti, schematizzando in modo appropriato la struttura e caricandola in maniera tale che le sollecitazioni ottenute risultino essere il più possibile simili a quelle a cui è soggetta la struttura nelle condizioni di esercizio. - Lo spessore degli elementi tubolari costituenti la struttura, viene mantenuto superiore o uguale a 4 mm, per evitare di incorrere in formulazioni particolarmente restrittive imposte dalla normativa.

17 Relazione tecnico strutturale Pag 16 - La struttura a croce, è formata da due travi in acciaio tipo HEB; il puntone è costituito da un elemento tubolare in acciaio, mentre il collegamento fra gli elementi strutturali è garantito dalla presenza di trefoli di collegamento tra la croce e la testa del puntone, nonché da trefoli formanti il perimetro della rete, la quale deve adagiarsi sulle travi HEB. - La rete di tamponamento è realizzata in trefoli di acciaio del diametro 8 mm, a maglia quadrata di lato pari a 30 cm, sostenuti da una fune perimetrale in acciaio del diametro di 12 mm; su questa rete, che chiameremo strutturale, verrà posata una rete a doppia torsione con maglia cm 8x10, avente funzione di riduzione della maglia di contenimento CALCOLO DELLA STRUTTURA Il carico gravante sulla struttura viene suddiviso in quattro vettori gravanti sulle porzioni inferiore e superiore delle due putrelle costituenti la croce. Il carico viene supposto distribuito in modo lineare. Si suppone che tale struttura sia soggetta a pressoflessione con possibilità di insorgenza di problemi di carico di punta; pertanto, la progettazione strutturale è attenta a tali problematiche. I parametri relativi alla geometria del pendio ed alla spinta sono quelli esposti nelle parti precedenti della trattazione. I parametri relativi alla struttura e al carico, sono i seguenti: Inclinazione muro : α = 0 Interasse (Base): b = 3,10 m Altezza: h = 3,60 m Dal punto di vista strutturale la combinazione più gravosa è la SISMICA. Dal punto di vista geotecnico la combinazione più gravosa è la SISMICA. SFORZI NORMALI GAMBO E TIRANTI Trazione gambo Trazione tirante obliquo alto Trazione tirante obliquo alto intermedio Trazione tirante obliquo basso intermedio Trazione tirante obliquo basso ELEMENTO PRICIPALE Trazione tirante complanare orizzontale alto Trazione tirante complanare orizzontale basso Azione assiale bracci superiore croce Azione assiale bracci inferiore croce 188,50 kn 20,20 kn 0,00 kn 0,00 kn 92,40 kn 3,91 kn 19,33 kn 15,98 kn 15,65 kn MOMENTO FLESSIONALE

18 Relazione tecnico strutturale Pag 17 Momento complanare bracci superiore Momento complanare bracci inferiori Momento massimo al nodo centrale 6,99 kn 44,19 kn 27,6 kn TAGLIO Taglio complanare bracci superiore Taglio complanare bracci inferiori 31,6 kn 80,44 kn Porzione inferiore: HEB 140 Peso al metro lineare : p = kg/m Area sezione trasversale : A = 4296 mm 2 Modulo di resistenza elastico : W = mm 3 Modulo di resistenza plastico : Wp = mm 3 Raggio di inerzia minimo : ρ = 35.8 mm L elemento è stato verificato utilizzando il metodo dello stato limite ultimo seguendo quanto riportato nella normativa italiana (NTC2008). La trave è stata verificata per instabilità, secondo la seguente relazione: Nodo centrale: HEB 140 Peso al metro lineare : p = kg/m Area sezione trasversale : A = 4296 mm 2 Modulo di resistenza elastico : Weff = mm 3 Raggio di inerzia minimo : ρ = 35.0 mm L elemento è stato verificato utilizzando il metodo dello stato limite ultimo seguendo quanto riportato nella normativa italiana (NTC2008). Il nodo è stato verificata alla resistenza, secondo la seguente relazione:

19 Tiranti: Relazione tecnico strutturale Pag 18 I tiranti previsti, realizzati con corde in acciaio del diametro di 16 mm, sono ampiamente verificati in quanto il carico di collaudo è di 163,00 kn. Per le condizioni di carico in esame si ha infatti: Gambo: -tiro porzione superiore = 20,20 KN < 163,00 KN; -tiro porzione inferiore = 92,40 KN < 163,00 KN. Il gambo centrale è realizzato mediante un profilato tubolare (EN S235JR) di dimensioni pari a 88.9 mm con uno spessore di 5 mm. La resistenza a trazione di tale elemento è pari a KN superiore a 188,50 KN di progetto. Il gambo è collegato al nodo centrale mediante un giunto sferico, il tutto è poi bloccato tramite un apposito chiavistello. Una sfera del diametro di 80 mm viene saldata sulla piastra, dello spessore 10 mm, che tiene compresse e rigidamente vincolate le travi HEB. La saldatura dello spessore di 10 mm avviene lungo tutto il contorno per una lunghezza totale pari a 182 mm. Lo sforzo assiale sopportato dalla saldatura è di 1025 kn, ampiamente verificata per sopportare una forza sollecitante di 188,50 KN L ancoraggio a terra termina con un bullone M30, classe Dimensionamento delle Fondazioni: L ancoraggio verrà realizzato mediante due piastre di calcestruzzo, una posta verticalmente ed una orizzontalmente che andranno interrate a monte della barriera in opera; tali piastre avranno dimensioni LxLxS ed andranno ricoperte da uno spessore di terreno di altezza non inferiore ad H m, e dovranno giacere su un letto di ghiaia non inferiore a 50cm,come indicato in sezione di progetto. Dove: H =3,8 m S = 0,18 m Il terreno che è presente sopra la fondazione e la configurazione dei carichi verificata, garantisce che si generi una forza d attrito fra il terreno e la fondazione stessa sufficiente a contrastare la forza di trazione impressa dalla struttura. Il peso del cuneo di terreno sovrastante le piastre di fondazione considerando la condizione di carico verificata, considerando un angolo interno di collaborazione pari a: = 40 vale circa 1513 KN; applicando un coefficiente di attrito fra terreno e calcestruzzo pari a 0,34, si ottiene una reazione allo sforzo applicato pari a circa 511,17 KN, con un coefficiente di sicurezza (rapporto tra forza resistente e tiro applicato) pari a 1,33. La fondazione dovrà giacere su un letto di ghiaia come indicato in sezione da progetto. Nella determinazione della forza resistente, si è omesso, a

20 Relazione tecnico strutturale Pag 19 favore della sicurezza, il computo del peso delle piastre di fondazione. Il materiale di riempimento dello scavo dovrà garantire un coefficiente di sicurezza pari o superiore a quello utilizzato nel calcolo. Il riempimento, quindi, dovrà essere eseguito con materiale caratterizzato da un angolo di attrito interno minimo pari a: = DETERMINAZIONE DELLE SPINTE SULLE STRUTTURE (PRIMO LIVELLO) La spinta agente sulle strutture deriva quindi dalla spinta attiva del terreno e dal sovraccarico del terreno sovrastante gravante sulla struttura in esame tenendo in considerazione l inclinazione del pendio a monte della struttura. La spinta agente sull opera è stata calcolata secondo le disposizioni riportate nell ordinanza N.T.C La spinta in condizioni sismiche può essere espressa mediante la seguente relazione: E d =γg2( 1/2 γ (1+k v )h 2 K )+ γq1(qhk )-γg2(2c' d h K 1/2 ) che di fatto non rappresenta altro che la spinta del terreno applicata su una parete piana, dove γ indica il peso specifico del terreno, h l altezza della barriera e K il coefficiente di spinta attiva, il quale tiene conto dell azione sismica, Q il sovraccarico dato dal terreno sovrastante, c'd la coesione efficace di progetto e γi sono i coeff. parziali. Tali parametri sono caratterizzati dai seguenti valori: COMB SISMICA PARAMETRI SISMICI γ = 18 KN/m 3 VN = >50 φ'd = 10 Tr = 475 c'd = 0 KN/m 2 ag = 1,90 K = 0,80 Fo = 2,42 Q = 4,00 KN/m 2 Cat. Suolo = C S = St*Ss = 1,70 La spinta in condizioni statiche può essere espressa mediante la seguente relazione: E d =γg2( 1/2 γ h 2 K )+ γq1(qhk )-γg2(2c' d h K 1/2 ) Tali parametri cambiano valore a seconda della combinazione di carico nel modo seguente: COMB 1 COMB 2 γ = 18 KN/m 3 γ = 18 KN/m 3 φ'd = 12 φ'd = 10 c'd = 0,00 KN/m 2 c'd = 0,00 KN/m 2 K = 0,66 K = 0,71 Q = 4,00 KN/m 2 Q = 4,00 KN/m 2

21 Relazione tecnico strutturale Pag 20 Nel caso della combinazione sismica, la pressione indotta dalla spinta attiva del terreno può essere valutata secondo la seguente relazione P = γg2 (γhk*(1+k v ) )+ γq1 (QK*) -γg2( 2 * c'd K 1/2 ) In corrispondenza del baricentro della barriera, la pressione risulta pari a circa Pb = 27,45 KN/m2 mentre in corrispondenza del piede si ottiene un valore di pressione pari a: Pp = 54,27 KN/m2 Nel caso della combinazione fondamentale, la pressione indotta dalla spinta attiva del terreno può essere valutata secondo la seguente relazione P = γg2 (γhk )+ γq1 (QK*) -γg2( 2 * c'd K 1/2 ) In corrispondenza del baricentro della barriera, la pressione risulta pari a circa: COMB1 Pb = 31,55 KN/m 2 COMB2 Pb = 27,37 KN/m 2 mentre in corrispondenza del piede si ottiene un valore di pressione pari a: COMB1 Pp = 59,17 KN/m 2 COMB2 Pp = 50,47 KN/m 2 Strutturalmente la barriera viene assimilata ad un reticolo di elementi strutturali, caricati in corrispondenza del baricentro delle travi costituenti la croce di S. Andrea, da forze concentrate che nel caso più gravoso hanno intensità pari a: Per le aste superiori Per le aste inferiori Comb. Sis. 39,19 KN Comb.1 49,51 KN Comb. 2 42,56 KN Comb. Sis. 114,00 KN Comb.1 126,57 KN Comb ,00 KN

22 Relazione tecnico strutturale Pag 21 La risultante della spinta del terreno risulta dunque essere pari a circa: Comb. Sis. S = 306,38 KN Comb.1 S = 352,15 KN Comb. 2 S = 299,13 KN La spinta S rappresenta la sollecitazione massima applicata alla struttura in esame. Su tale valore andranno verificati gli elementi costituenti la barriera ed il relativo sistema di fondazione. La risultante dei carichi agisce parallelamente al pendio DIMENSIONI DELLA STRUTTURA Altezza struttura: h = 3,60 m Larghezza struttura: b = 3,10 m Lunghezza Gambo: l = 4,50 m Diagonale: d = 4,75 m NORMATIVA SUL CALCOLO STRUTTURALE Il calcolo si presenta come calcolo di una struttura pressoinflessa, soggetta a carico di punta. A tale riguardo, si ricordano i seguenti limiti imposti dalla normativa: - La snellezza massima nel caso di elementi strutturali soggetti a sollecitazioni dinamiche, deve rientrare nei seguenti limiti: λ= 150 per elementi principali; λ = 200 per elementi secondari. Il metodo dello stato limite ultimo impone che la resistenza di calcolo per sollecitazioni assiali e/o flessionali f d sia: fd = 355 N/mm 2 (acciaio EN N S355JR) f d = 275 N/mm 2 (acciaio EN S275JR) f d = 235 N/mm 2 (acciaio EN S235 JR) - Le sollecitazioni utilizzate nella progettazione degli elementi della struttura sono stati ricavati mediante programma di calcolo agli elementi finiti, schematizzando in modo appropriato la struttura e caricandola in maniera tale che le sollecitazioni ottenute risultino essere il più possibile simili a quelle a cui è soggetta la struttura nelle condizioni di esercizio. - Lo spessore degli elementi tubolari costituenti la struttura, viene mantenuto superiore o uguale a 4 mm, per evitare di incorrere in formulazioni particolarmente restrittive imposte dalla normativa.

23 Relazione tecnico strutturale Pag 22 - La struttura a croce, è formata da due travi in acciaio tipo HEB; il puntone è costituito da un elemento tubolare in acciaio, mentre il collegamento fra gli elementi strutturali è garantito dalla presenza di trefoli di collegamento tra la croce e la testa del puntone, nonché da trefoli formanti il perimetro della rete, la quale deve adagiarsi sulle travi HEB. - La rete di tamponamento è realizzata in trefoli di acciaio del diametro 8 mm, a maglia quadrata di lato pari a 30 cm, sostenuti da una fune perimetrale in acciaio del diametro di 12 mm; su questa rete, che chiameremo strutturale, verrà posata una rete a doppia torsione con maglia cm 8x10, avente funzione di riduzione della maglia di contenimento.

24 Relazione tecnico strutturale Pag CALCOLO DELLA STRUTTURA Il carico gravante sulla struttura viene suddiviso in quattro vettori gravanti sulle porzioni inferiore e superiore delle due putrelle costituenti la croce. Il carico viene supposto distribuito in modo lineare. Si suppone che tale struttura sia soggetta a pressoflessione con possibilità di insorgenza di problemi di carico di punta; pertanto, la progettazione strutturale è attenta a tali problematiche. I parametri relativi alla geometria del pendio ed alla spinta sono quelli esposti nelle parti precedenti della trattazione. I parametri relativi alla struttura e al carico, sono i seguenti: Inclinazione muro : α = 0 Interasse (Base): b = 3,10 m Altezza: h = 3,60 m Dal punto di vista strutturale la combinazione più gravosa è la COMB1 Dal punto di vista geotecnico la combinazione più gravosa è la SISMICA SFORZI NORMALI GAMBO E TIRANTI Trazione gambo Trazione tirante obliquo alto Trazione tirante obliquo alto intermedio Trazione tirante obliquo basso intermedio Trazione tirante obliquo basso ELEMENTO PRICIPALE Trazione tirante complanare orizzontale alto Trazione tirante complanare orizzontale basso Azione assiale bracci superiore croce Azione assiale bracci inferiore croce MOMENTO FLESSIONALE Momento complanare bracci superiore Momento complanare bracci inferiori Momento massimo al nodo centrale TAGLIO Taglio complanare bracci superiore Taglio complanare bracci inferiori 166,62 kn 20,43 kn 0,00 kn 0,00 kn 72,34 kn 0 kn 0 kn 0 kn 0 kn 11,22 kn 39,73 kn 22,42 kn 20,2 kn 72,34 kn Porzione inferiore: HEB 120 Peso al metro lineare : p = kg/m Area sezione trasversale : A = 3401 mm 2 Modulo di resistenza elastico : W = mm 3 Modulo di resistenza plastico : Wp = mm 3 Raggio di inerzia minimo : ρ = 30.6 mm

25 Relazione tecnico strutturale Pag 24 L elemento è stato verificato utilizzando il metodo dello stato limite ultimo seguendo quanto riportato nella normativa italiana (NTC2008). La trave è stata verificata per instabilità, secondo la seguente relazione: Nodo centrale: HEB 120 Peso al metro lineare : p = kg/m Area sezione trasversale : A = 2959 mm 2 Modulo di resistenza elastico : Weff = mm 3 Raggio di inerzia minimo : ρ = 30.4 mm L elemento è stato verificato utilizzando il metodo dello stato limite ultimo seguendo quanto riportato nella normativa italiana (NTC2008). Il nodo è stato verificata alla resistenza, secondo la seguente relazione: Tiranti: I tiranti previsti, realizzati con corde in acciaio del diametro di 16 mm, sono ampiamente verificati in quanto il carico di collaudo è di 163,00 kn. Per le condizioni di carico in esame si ha infatti: -tiro porzione superiore = 20,43 KN < 163,00 KN; -tiro porzione inferiore = 72,34 KN < 163,00 KN. Gambo: Il gambo centrale è realizzato mediante un profilato tubolare (EN S235JR) di dimensioni pari a 88.9 mm con uno spessore di 5 mm. La resistenza a trazione di tale elemento è pari a KN 451,85 superiore a 166,62 KN di progetto. Il gambo è collegato al nodo centrale mediante un giunto sferico, il tutto è poi bloccato tramite un apposito chiavistello. Una sfera del diametro di 80 mm viene saldata sulla piastra, dello spessore 10 mm, che tiene compresse e rigidamente vincolate le travi HEB. La saldatura dello spessore di 10 mm avviene lungo tutto il contorno per una lunghezza totale pari a 182 mm. Lo sforzo assiale sopportato dalla saldatura è di 1025 kn, ampiamente verificata per sopportare una forza sollecitante di 166,62 KN

26 Relazione tecnico strutturale Pag 25 Dimensionamento delle Fondazioni: L ancoraggio verrà realizzato mediante il collegamento con la struttura contrapposta. 4 VERIFICA PIASTRA DI FONDAZIONE IN CLS La piastra di fondazione in calcestruzzo armato verrà realizzata di lato 1250 x 1150 ed altezza 280 mm; sarà armata superiormente con una doppia armatura simmetrica 8 φ16 che integra quella di base pari a 5φ10/m (sia superiormente che inferiormente); il copriferro sarà pari a 30 mm. Lo schema statico utilizzato per il calcolo della armatura considera che la piastra in cls sia vincolata nel nodo centrale con un incastro e caricata uniformemente da una pressione ultima pari a 330 KN/mq indotta da uno sforzo di trazione di 475 KN. Tale modello è stato risolto attraverso l impiego di un solutore agli elementi finiti che ha dato i seguenti risultati:

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28 Relazione tecnico strutturale Pag 27 Il momento sollecitante massimo vale MEd = 143 KNm/m mentre quello resistente è pari a MRd = 171 KNm/m. La sezione risulta dunque verificata come da riepilogo seguente.

29 Relazione tecnico strutturale Pag 28