Seminario: La Concezione Strutturale. Esempi realizzativi

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1 Seminario: La Concezione Strutturale Monza Presidente del Seminario - prof. ing. Antonio Migliacci Esempi realizzativi relatori: ing. Danilo Campagna ing. Andrea Sangalli MSC Associati - Milano

2 Porta Nuova Garibaldi (Milano) TORRE A H = 152 m da fondazione; H = 140 m fuori terra 3 piani interrati - 32 piani fuori terra Spire: h =85 m

3 Porta Nuova Garibaldi - (Milano) Layout strutturale della Torre A e relativi calcestruzzi in progetto MURI VANI SCALA C35/45 S4 SOLETTE TRAVI E CAPITELLI C45/55 S5 FONDAZIONI C30/37 S5/SCC PILASTRI : PIANI FUORI TERRA C60/75 S5 PIANI INTERRATI C35/45 S4 SOLAI BIDIREZIOANALI A PIASTRA CON CAPITELLI L/H=35 COEFFICENTE DI UTILIZZO SOLAI g proprio g g perm. proprio q var. 1,9

4 Porta Nuova Garibaldi - (Milano) Dati del modello F.E.M nodi elementi 178 truss 5385 beam plate Pesi edificio Platea di fondazione Piani interrati Piani fuori terra Peso totale struttura Peso complessivo edificio (pesi propri, permanenti, finiture) t t t t t

5 I TEST IN GALLERIA DEL VENTO Inter-University Research Centre on Building Aerodynamics and Wind Engineering, based in Prato, Italy. TEST IN GALLERIA DEL VENTO PER L ANALISI DELLE PRESSIONI DEL VENTO SULLE STRUTTURE PORTANTI DELLA TORRE A

6 IL TEST PRESSO IL CRIACIV DI PRATO IMMAGINI DEL MODELLO IN SCALA 1:350 PROVATO IN GALLERIA

7 IL TEST PRESSO IL CRIACIV DI PRATO Spire Torre A MODELLO DELLA SPIRE IN SCALA 1:100 PROVATO IN GALLERIA

8 LE AZIONI DI PROGETTO PER IL VENTO N N N Prese di pressione, modello torre A N

9 ANALISI IN FREQUENZA DELLA TORRE A Deformata modale 1 MODO di vibrare: flessionale X T= sec Deformata modale 2 MODO di vibrare: flessionale Y T= sec Deformata modale 3 MODO di vibrare: torsionale T= sec

10 INTERAZIONE TORRE A VIA DEL NORD TORRE A TUNNEL DELLA VIA DEL NORD distorsione fondazionale (antioraria) Valore di E Sd : 1)Jetting sotto l edificio A 5.7/1800= 1/316 =3.2 2) Jetting esteso sotto la Via del Nord 4.0/1800= 1/450 = 2.2 3) Pali sotto l edificio A 3.2/1800= 1/563 = 1.8 Valore di E Rd (dal progettista del tunnel) 3.0/1800= 1/600 = 1.7 Edifici residenziali (tavolati e pavimenti tradizionali) Edifici uffici (pareti mobili, pavimenti galleggianti)

11 SPOSTAMENTI VERTICALI: TORRE A VIA DEL SUD η1=3.2 cm PROGETTO REALE

12 IL PROBLEMA DEI GETTI MASSIVI FASE 1: GETTO FONDO FOSSA ASCENSORI 1 CONDIZIONI ALL ESTRADOSSO PLATEA DELLA TEMPERATURA AMBIENTE(GIORNO/NOTTE) FASE 5: COMPLETAMENTO FOSSA ASCENSORI 1 FASE 9 : COMPLETAMENTO GETTO PLATEA PRODUZIONE DEL CALORE DI IDRATAZIONE SPECIFICO NEL TEMPO

13 IL PROBLEMA DEI GETTI MASSIVI IL PROVINO IN SCALA REALE 4x4x2.2 m UTILIZZATO PER SIMULARE UNA PORZIONE DELLA PLATEA LA MISCELA DI TIPO SCC UTILIZZATA PER IL GETTO

14 TORRE C H = 70 m - 15 piani Porta Nuova Garibaldi - (Milano)

15 SOVRAPPOSIZIONE INFRASTRUTTURE ESISTENTI NUOVO EDIFICIO GALLERIE PASSANTE FERROVIARIO A A PIANTA TORRE C LIVELLO FONDAZIONI

16 SEZIONE A-A SULLE GALLERIE DEL PASSANTE FERROVIARIO

17 ANALISI AD ELEMENTI FINITI DELLE STRUTTURE DELLA TORRE C SOLLECITAZIONI FLESSIONALI Y PLATEA COMBO 6 (VENTO) PUNTO DI MAGGIOR DEFORMAZIONE VERTICALE DELLA PLATEA DI FONDAZIONE PARTICOLARE MESH FONDAZIONI

18 SPOSTAMENTI mm La Concezione Strutturale ANALISI DELLA DEFORMAZIONE VISCOELESTICA DELLA PLATEA DI FONDAZIONE ATTRAVERSO LE FUNZIONI DI VISCOSITA MODEL-CODE spost( t) SPOSTAMENTO VERTICALE A TEMPO INFINITO DOVUTO AI SOLI CARICHI PERMANENTI Sz = 0,83 cm t TEMPO (GIORNI) ANDAMENTO TEMPORALE SPOSTAMENTI VERTICALI DELLA PLATEA NEL PUNTO DI MAGGIOR DEFORMAZIONE

19 ANALISI DELLE DEFORMAZIONE DELLE GALLERIE DEL PASSANTE FERROVIARIO NEL TRATTO DI SOVRAPPOSIZIONE CON LA TORRE C X

20 ANALISI DELLE DEFORMAZIONI FLESSIONALI DELLE GALLERIE X CEDIMENTO VERTICALE ASSE GALLERIA NORD (ΔX =10 m - ΔY = 0.5 cm) CEDIMENTO VERTICALE ASSE GALLERIA SUD (ΔX =10 m - ΔY = 0.5 cm)

21 ANALISI DELLE DEFORMAZIONI TORSIONALI DELLE GALLERIE CEDIMENTO VERTICALE SU SEZIONE TRASVERSALE X-X ΔX = 10 m ΔY = 0.5 cm CEDIMENTO VERTICALE SU SEZIONE TRASVERSALE Y- Y ΔX = 10 m ΔY = 0.5 cm CEDIMENTO VERTICALE SU SEZIONE TRASVERSALE Z- Z ΔX = 10 m ΔY = 0.5 cm ASSE GALLERIA SUD ASSE GALLERIA NORD

22 DISTORSIONI IMPRESSE : RISULTATI Per le gallerie a torsione: Sd = 0.85/1800 1/2120 = 0.5 Rd = 1/1000 = 1.0 Per l edificio sovrastante Sd (max) = 0.90/800 1/890 = 1.1 Rd (min) = 2.5 (uffici con pareti mobili e pavimenti galleggianti) a flessione: Sd = 0.95/1000 1/1050 = 0.9 Rd = 1/1000 = 1.0

23 FOTOGRAFIE CANTIERE Porta Nuova Garibaldi - (Milano)

24 FOTOGRAFIE CANTIERE

29 Edifici E1-E2 (Milano) Porta Nuova Garibaldi Progetto architettonico: +ARCH Sbalzi con luci sino a 10m Solai di collegamento tra edifici con campate da 18m Al fine di contenere gli effetti viscosi differiti nel tempo le strutture sono state progettate mediante travi reticolari miste (acciaio-cls)

30 Stralcio carpenteria (in rosso le strutture verticali) Edifici E1-E2 (Milano) - Porta Nuova Garibaldi Sezione con sbalzi da 10m

31 Hotel GILLI (Milano) - Porta Nuova Garibaldi Progetto architettonico: arch. Valentino Benati n 3 piani interrati n 26 piani fuori terra altezza edificio 95.00m Struttura in c.a. (R ck =75MPa/55MPa) e acciaio Modellazione F.E.M. Rendering Sezione

32 Hotel GILLI (Milano) - Porta Nuova Garibaldi Planimetria e Sezione strutture fondazionali interferenti con il Passante Ferroviario Altezza massima fondazioni: 315 cm Carichi medi su estradosso diaframmi: 450 t/ml

33 EDIFICIO ISOLA (Milano)

34 La Concezione Strutturale EDIFICIO ISOLA (Milano) P IM PIAN TI P FITN ESS Sezione P Altezza edificio 62 m P UFFIC I 0 8 Strutture fondazionali interferenti con Linea Metropolitana P UFFIC I 0 7 P UFFIC I 0 5 P UFFIC I 0 4 P UFFIC I 0 3 P UFFIC I UFFIC I ROO F GA RD EN P A UTO RIM ESSA PRIVATA A UTO RIM ESSA A D USO PUB B LICO A UTO RIM ESSA A D USO PUB B LICO REC EPTION P P P M EZZA N IN O A UTO RIM ESSA PRIVATA A UTO RIM ESSA A D USO PUB B LICO A UTO RIM ESSA A D USO PUB B LICO M EZZA N IN O VIA C ON FA LO N IERI LATO PA RC O PT N EGOZI D I VIC IN ATO N UO VA STRA D A D I P.I.R P 1 In te rra to D EPO SITI P 2 In te rra to A UTO RIM ESSA PRIVATA P 3 In te rra to A UTO RIM ESSA PRIVATA

35 EDIFICIO ISOLA (Milano) F F F F F

36 FASE 1: scavo ed esecuzione diaframmi rivestiti con telo HDPE FASE 2: esecuzione del solettone in autoportanza e successiva tesatura dei tiranti FASE 3: scavo fino a 3 interrato FASE 4: esecuzione strutture interrati e fuori terra

37 EDIFICIO ISOLA (Milano) Modellazione ad elementi finiti per fasi di scavo

38 EDIFICIO ISOLA (Milano) Per ogni fase esaminata lo stato tensionale nell armatura del rivestimento risulta inferiore al valore ammissibile per l acciaio AQ 50; difatti, lo stato di sollecitazione massima si ha nella fase A (stato di fatto), dove: - Cls σc = 53 kg/cm², - acciaio: σs = 1499 kg/cm². Lo spostamento massimo della paratia (fase C) risulta pari a: 1.3 mm.

39 EDIFICIO ISOLA (Milano)

40 Corso di Porta Romana (Milano) Residenza e Teatro h = 28 m

41 2 3 ASSE LINEA MM Corso di Porta Romana La Concezione Strutturale Corso di Porta Romana (Milano) Residenza e Teatro 4 2 H 1 K 1 REV.06 3 X 4 Y Z Via Madre Cabrini Solai di controventamento ai micropali

42 Corso di Porta Romana (Milano) Residenza e Teatro Piano terra Reazione su solaio -4.22: T= 115 kn/m Reazione su solaio -6.97: T= 170 kn/m

43 Corso di Porta Romana (Milano) Residenza e Teatro Fotografie micropali inclinati

44 HOTEL GIOIA PALACE (Milano) L edificio si imposta sulla struttura esistente della stazione MM3 Sondrio. Il trasferimento dei carichi dell edificio alle strutture MM3 avviene tramite un grigliato fondazionale di ripartizione in c.a.; quest ultimo è vincolato alle strutture sottostanti della stazione MM3 in corrispondenza a posizioni predisposte all epoca della realizzazione delle stesse. n 10 piani fuori terra altezza edificio 35.00m Cls normale Rck=35MPa per fondazioni. Strutture in carpenteria metallica per le elevazioni. Cls alleggerito Rck=30MPa per nuclei di controvento e solette su lamiera grecata collaborante

45 HOTEL GIOIA PALACE (Milano) pianta fondazioni

46 HOTEL GIOIA PALACE (Milano) SEZIONE PARTICOLARI DI CARPENTERIA

47 HOTEL MILANO SCALA (Milano)

53 L intervento della Nuova Sede SKY Italia si trova nell area di Milano Santa Giulia. Il progetto prevede la realizzazione di un complesso immobiliare di mq, che ospita gli uffici direzionali, gli studi televisivi, i parcheggi ed i magazzini. planimetria Nuova sede SKY Italia

54 Quota [m] La Concezione Strutturale Verifiche della deformabilità strutturale edificio n 1 sotto l azione del vento Limiti deformativi imposti da SKY rotazione massima alla base delle antenne: 0.01 gradi sessagesimali per effetto delle sollecitazioni indotte dal vento con velocità di riferimento: 110 km/h Limiti deformativi normativa vigente (D.M e Circolare n 156 del ) Milano: Zona1, classe di rugosità C, categoria di esposizione III, coeff. di topografia 1 v ref = 30,56 m/s v ref = 25,00 m/s Pressione normale tot. del vento_confronto (rugosità C) DM96 SKY Pressione [kg/mq] Caratteristiche antenne di emissione segnale Confronto pressioni massime (sopravento+sottovento): Diametro antenna: 7.00 metri Peso: kg Normativa italiana: dan/m 2 Richiesta SKY: dan/m %

55 Verifiche della deformabilità strutturale edificio n 1 sotto l azione del vento Valutazione del campo degli spostamenti e delle rotazioni analisi strutturale edificio n 1 mediante modellazione ad elementi finiti elementi strutturali portanti modellati con i seguenti elementi elastici: elementi lineari beam per travi e pilastri elementi piani shell per pareti e piastre Caratteristiche materiali calcestruzzo: classe 40/50 per travi e tegoli prefabbricati e classe 30/37 nuclei vani scala e ascensori classe 45/55 per pilastri prefabbricati Edificio n 1 (altezza=39.55m) Deformata globale Deformata solaio supporto antenne emissione Solaio di supporto antenne emissione Analisi dei risultati ottenuti Rotazione massima: < 0.01 Deformata locale solaio supporto antenne emissione Spostamento massimo: 0.98 cm (~1/4.000 H)

56 Opere di consolidamento terreno Jet-grouting metodo di consolidamento che consiste nell'iniezione nel terreno di miscele cementizie ad alta pressione. La peculiarità di questa tecnica consiste nella capacità, durante l'iniezione, di disgregare il terreno, miscelandolo contemporaneamente con un fluido cementizio fino a formare una colonna di materiale che ha come asse il foro di perforazione, e che ha caratteristiche geomeccaniche superiori rispetto a quelle del terreno originario. t=1,5 dan/cm 2 terreno naturale t=10 dan/cm 2 terreno dopo consolidamento Jet-grouting Controlli verifica della densità della miscela cementizia (1.53 kg/l); prelievi della miscela cementizia per verifica della resistenza a compr.; carotaggi per controllo della resistenza a rottura per compressione ad espansione laterale libera (> 50 dan/cm 2 ); prova di carico in sito su colonna singola. prove ecometriche; Bilancia tipo Baroid estradosso consolidamento vano scala

57 Fondazioni Platea in c.a. impermeabilizzata mediante Sistema di impermeabilizzazione Vasca Bianca spessore platea variabile da 80 a 120cm fessurazione programmata ottenuta utilizzando elementi di prefessurazione posati tra le maglie di armatura. Le fessure e i punti critici vengono successivamente impermeabilizzati con iniezioni di resina acrilica i carichi caratteristici verticali sui pilastri sono prossimi a t Modellazione platea Prescrizioni progettuali: platea suddivisa in lotti costruttivi; superficie lotto < 400 m 2 ; sovrapposizioni > 60 ; elementi di prefessurazione Controlli cls fresco: rapporto acqua/cemento; densità; aria occlusa; acqua efficace; consistenza.

58 Opere prefabbricate struttura realizzata con elementi prefabbricati: pilastri, tegoli binervati, alveolari, travi - elementi di compensazione; gli elementi di solaio sono prevalentemente tegoli precompressi, a cavi aderenti, con sezione a doppio T di altezza 45 e 60 cm e con ali inferiori allargate, luci sino a metri; i pilastri sono stati realizzati in stabilimento in casseri approntati appositamente, con sezioni differenti in c.a., per esigenze di trasporto, montaggio e di sformo in stabilimento, il peso è stato contenuto in 40t; il pilastro è quindi stato realizzato in due pezzi solidarizzati durante la fase di montaggio. Il pilastro centrale, di sezione alla base 90x90 cm e di sezione variabile con l altezza, è un pezzo da circa 20 m, è stato giuntato con un elemento di sezione variabile con il piano e di altezza m.

59 il sistema di connessione è composto da tirafondi annegati nella fondazione e da inserti di collegamento annegati nel pilastro; per garantire il posizionamento corretto i tirafondi non sono stati posizionati direttamente prima del getto di fondazione ed è stato ideato un cestello di tubi corrugati di diametro 100 mm, posizionato sul fondo della platea in fase di assemblaggio dell armatura e prima del getto. Opere prefabbricate

60 Opere prefabbricate il fissaggio meccanico adottato, senza l utilizzo di un bicchiere per l alloggio del pilastro, ha permesso di ridurre notevolmente il volume di scavo ( m) e di alzare la quota imposta delle fondazioni, evitando la presenza di acqua; Similare sistema è stato utilizzato per solidarizzare in opera il tronco superiore del pilastro al tronco inferiore del pilastro stesso. Tale operazione è avvenuta a seguito del montaggio dei primi solai. Altezza pilastro assemblato 46.8 m

61 Opere prefabbricate Analisi della stabilità della struttura in elevazione in fase di montaggio mediante modellazione fem valutazione degli spostamenti e stato tensionale sotto l azione del vento secondo il D.M. del 16 gennaio 1996 e sotto una forza orizzontale pari al 1.5% (fasi transitorie) dei carichi concomitanti così come previsto dal D.M. del 3 dicembre finale

62 Elementi di collegamento tra strutture in opera e strutture prefabbricate collegamenti realizzati mediante: 1) sistemi di armatura per riprese di getto 2) sistemi di continuità sistemi di armatura per riprese di getto barre FeB44k, mm sistemi di continuità

63 Ponte multipiano (collegamento edificio n 2 n 3) Caratteristiche geometriche: luce netta prevista tra i due edifici pari a 30,15 m; la larghezza della volumetria è prevista pari a 2 interassi (8.40x2); l altezza corrisponde a quella di tre piani di calpestio (13,5 m). Caratteristiche strutturali: struttura principale: travature di tipo reticolare in carpenteria metallica alte 3 piani; struttura secondaria, travi a doppio T a parete piena (h=1050 mm; luce=18.60m). struttura principale resistenza diagonali ellittici sezione architettonica ponte multipiano Azione orizzontale (vento): nel settore centrale, dei due solai intermedi, la facciata trasferisce i carichi ai diagonali, aventi luce di m, della trave reticolare principale che hanno sezione ellittica (composta da due tubi semiellittici) con inerzia maggiore trasversalmente ai carichi.

64 Vista generale cantiere strutture in opera operazioni di getto platea: 22 marzo 2006 impiegati complessivamente circa mc di cls

65 Montaggio struttura prefabbricata Posa primo pilastro prefabbricato (ed. n 1) 14 giugno 2006 Avanzamento montaggio elementi prefabbricati (edificio n 1)

66 Completamento montaggio struttura prefabbricata (edificio n 2) Conclusione operazioni di getto delle solette collaboranti impalcati dell ed. 2: 20 aprile 2007 Travi Tegoli Pilastri Edificio Totale elementi prefabbricati: Edificio Edificio Ultimi pilastri edificio n 2 totale

67 foto aeree aprile 2008 Committente: Milano Santa Giulia S.p.A., con la direzione tecnica dell Ing. Silvio Bernabè Progetto Architettonico: Byron Harford & Associates - East Sydney Progetto Strutture in opera e Direzione Lavori opere strutturali: MSC Associati S.r.l. Milano Progetto Strutture opere prefabbricate: Gamma Engineering S.r.l. Lecco Impresa Appaltatrice: Colombo Costruzioni S.p.A Lecco