RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE

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3 Elab A.1. Comune di Pistoia Proprietà:Azienda U.S.L. n 3 Progetto: Opere di restauro dell antico ospedale del Ceppo presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII e locali connessi RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE (art del D.M ) Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Ing. Fabrizio D Arrigo Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo Elab. A.1.1

4 A)OGGETTO E FINALITA' DELL'INTERVENTO La presente relazione, redatta ai sensi dell articolo 10.1 del D.M. 14 gennaio 2008, si riferisce al progetto di restauro della parte antica dell ospedale del Ceppo che prospetta sulla Piazza Giovanni XXIII L intervento si rende necessario per restaurare in primo luogo gli elementi architettonici in materiale lapideo del loggiato oltre alle inferiate e agli altri infissi in ferro. Tra i lavori è previsto la demolizione e ricostruzione di un collegamento tra due corpi di fabbrica, attualmente realizzato con struttura in acciaio appesantita da tavelloni in laterizio, sovrastante soletta gettata in calcestruzzo e parapetto in muratura e ringhiera metallica. Tale struttura presenta inoltre un appoggio in muratura che scarica sulla copertura inferiore per limitarne la deformazione. Il collegamento tramite una scala in muratura consente attualmente l accesso al sottotetto del padiglione prospiciente Piazza Giovanni XXIII dai locali dell Area Funzionale Tecnica. Si prevede inoltre il consolidamento del solaio della sala riunioni della Direzione Sanitaria, realizzato con struttura in acciaio con interposti tavelloni in laterizio. L immobile in argomento è stato costruito intorno al trediciesimo secolo ed è stato oggetto negli anni di numerosi interventi di ristrutturazioni e di adeguamenti; esso è realizzato con struttura prevalentemente in muratura di mattoni. Le strutture complessivamente si presentano in buono stato di conservazione, non si evidenziano cioè nè lesioni nè strapiombi che possono far pensare a fenomeni di schiacciamento o instabilità delle strutture in elevazione o a cedimenti delle fondazioni. L intervento tende a ridurre i carichi permanenti ed accidentali che interessano il fabbricato nel caso della passerella di collegamento e ad irrigidire il solaio della sala riunioni della direzione sanitaria, lasciando inalterati i carichi totali. In conseguenza di quanto sopra anche per quanto riguarda le fondazioni non si prevede alcuna variazione delle tensioni in fondazione. Il presente progetto tra i suoi elaborati contiene anche il piano di manutenzione della parte strutturale così come previsto dalla legge sopra citata. B)-TECNICHE D'INTERVENTO E MODALITA' ESECUTIVE Di seguito passeremo in rassegna gli interventi che si prevede di realizzare. -demolizione dell attuale struttura in acciaio e muratura di collegamento tra i due corpi di fabbrica della parte storica del presidio; -ricostruzione della nuova struttura di collegamento con profilati metallici, efficacemente ancorati alle murature perimetrali e collegati superiormente da un grigliato metallico; per aumentare la durabilità della struttura si

5 prevede l impiego di profilati in acciaio zincato a caldo; i profilati principali non presenteranno saldature in opera mentre quelli secondari saranno collegati mediante giunti bullonati in opera con bulloni ad alta resistenza; -irrigidimento del solaio della sala riunioni della direzione sanitaria di presidio che attualmente è costituito da profilati metallici IPE 200, posti ad interasse di circa 1 metro, con tavellonato disposto sulle ali superiori dei profilati; sul tavellonato è stato realizzato il sottofondo della pavimentazione; la verifica di resistenza ha dimostrato che i profili sono idonei a sopportare i carichi previsti dalla legge ma la sua costituzione non lo rende idoneo ad assolvere egregiamente la sua funzione, sala riunioni, sia per l eccessiva deformazione che per la scarsa capacità di ripartizione dei carichi concentrati; per questo si prevede di spostare sulle ali inferiori l appoggio dei tavelloni, sui quali sarà posto in opera uno strato di polistirolo e sarà realizzata una soletta superiore in cemento armato alleggerito strutturale dello spessore di cm. 5 che ingloba le ali superiori dei profilati ai quali saranno saldati pioli di ancoraggio per la soletta; si prevede inoltre la posa in opera di barre di armatura perimetrali al fine di assicurare l ancoraggio della soletta, e quindi del solaio alle murature perimetrali, assicurando con ciò quel comportamento scatolare richiesto dalla norma per le strutture murarie; la presenza di barre in acciaio saldate ai profilati e debitamente incassate nelle murature, con ancoraggi chimici, contribuirà a garantire un buon grado di vincolo alle estremità delle IPE 200 in modo da diminuire le sollecitazioni flettenti assicurando il rispetto delle verifiche di sicurezza; a favore di sicurezza si considera resistente alle sollecitazioni flettenti la sola sezione in acciaio dei profilati; -redistribuzione di alcune aperture disposte sui muri maestri interni sottostanti al solaio in argomento; in questo caso si può facilmente constatare che le aperture chiuse hanno una superficie maggiore rispetto a quelle dei nuovi vani. Come si vede si tratta di interventi limitati ad alcune parti strutturali del fabbricato che non né modificano il comportamento complessivo nè producono variazioni significative nei carichi. Si ritiene pertanto di non dover sottoporre a valutazione della sicurezza l intero edificio.

6 Elab. A.1.2 C)-NORMATIVE DI RIFERIMENTO Le principali normative cui si è fatto riferimento sono le seguenti: 1-Legge n 1086 Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato normale e precompresso ed a struttura metallica 2-D.M "Norme tecniche per collaudo degli edifici la in progettazione, esecuzione e muratura e per il loro consolidamento" 3-D.M "Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione" 3-Circ. n del "Istruzioni riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione" 4-Circ. n del "Istruzioni in merito alle norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento " 5-D.M "Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione e il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche" 6-D.M "Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi" 7-D.M "Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche" 8-Circ. 156AA.GG./STC del "Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi" di cui al DD.M. 16 gennaio 1996" 9-Circ. 252 AA.GG./S.T.C. del Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione e il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche"

7 di cui al D.M. 9 gennaio Circ. 65/AA.GG. del "Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche" di cui al D.M " 11-D.P.R. n 380 del Testo Unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia 12-D.M Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni 13-Circ. n 617 del Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M D)LE AZIONI APPLICATE ALLA STRUTTURA Per dimensionare il rinforzo del solaio esistente sono state considerate applicate alla struttura le azioni di seguito descritte. Per una migliore comprensione si richiamano gli articoli del decreto che si riferiscono alle varie azioni. 3.1-Carichi permanenti e carichi variabili Per quanto riguarda i carichi adottati nei calcoli si è fatto riferimento alle vigenti normative, in particolare si è adottato: G) azioni permanenti G1:peso proprio profilato G2:permanenti non strutturali pavimento soletta polistirolo tavelloni intonaco 27 dan/mq 150 dan/mq 100 dan/mq 30 dan/mq 35 dan/mq 30 dan/mq Q) azioni variabili C1:ospedali,ristoranti ecc. Totale 300 dan/mq 672 dan/mq Per quanto riguarda invece la struttura in acciaio di collegamento sono state considerate le seguenti azioni: G) azioni permanenti

8 G1:peso proprio profilato G2:permanenti non strutturali grigliato 27 dan/mq 20 dan/mq Q) azioni variabili C2:balconi, sale convegni, ecc. Totale 400 dan/mq 447 dan/mq 3.3-Azioni del vento L edificio è ovviamente soggetto all azione del vento ma per il dimensionamento delle singole strutture (solaio e telai) non è stato necessario determinare tale azioni. 3.4-Azioni della neve Anche in questo caso vale quanto detto precedentemente per l azione del vento. 3.5-Azioni della temperatura Valgono le considerazioni sopraesposte in particolare quelle per le azioni del vento. 3.6-Azioni eccezionali Per quanto riguarda il rischio di incendio nel nostro caso per la costruzione vale il livello 1 della tabella 3.5.IV che non prevede alcun requisito specifico. Anche nel caso delle altre azioni eccezionali, vedi esplosioni urti, valgono le stesse considerazioni.

9 Elab. A.1.3 E)-PRESTAZIONI DI PROGETTO Le prestazioni della struttura e le condizioni per la sua sicurezza sono state individuate comunemente dal progettista e dal committente nel rispetto delle prescrizioni normative. A tal fine è stata posta attenzione al tipo della struttura, al suo uso e alle possibili conseguenze della azioni anche accidentali; particolare rilievo è stato dato alla sicurezza delle persone e alla operatività della struttura. Altrettanta cura è stata posta per garantire la durabilità delle opere, con la consapevolezza che tutte le prestazioni attese potranno essere adeguatamente realizzate solo mediante opportune procedure da seguire non solo in fase di progettazione, ma di costruzione, manutenzione e gestione dell opera. Per quanto riguarda la durabilità si sono presi tutti gli accorgimenti utili alla conservazione delle caratteristiche fisiche e dinamiche dei materiali e delle strutture in considerazione dell ambiente in cui l opera dovrà vivere e dei cicli di carico cui sarà sottoposta. La qualità dei materiali e le dimensioni degli elementi sono coerenti con tali obiettivi. In fase di costruzione saranno attuate severe procedure di controllo sulla qualità, in particolare per quanto riguarda materiali, componenti, lavorazioni e metodi costruttivi. Saranno seguiti tutti gli adempimenti suggeriti dalle Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio F)-TIPO DI COSTRUZIONE, VITA NOMINALE, CLASSE D USO E PERIODO DI RIFERIMENTO PER L AZIONE SISMICA Il Decreto del Ministero delle infrastrutture del 14 gennaio 2008 Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni prevede che alla base della progettazione di un opera ci sia la definizione della vita nominale della medesima, intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, può essere usata per lo scopo al quale è destinata. Le norme prevedono tre tipi di costruzione, tipo 1, 2 e 3 con vita nominale che va da 10 anni a 100 anni. Nel caso delle zone sismiche oltre alla vita nominale occorre tener conto della classe d uso di un opera che è funzione delle conseguenze delle interruzioni di operatività o di un eventuale collasso. In funzione delle conseguenze che tali fatti possono avere le costruzioni sono divise in quattro classi che tengono conto dell affollamento e delle loro funzioni. La vita nominale e la classe d uso concorrono, in zona sismica, a determinare il periodo di riferimento dell azione sismica. Venendo al nostro caso abbiamo: -vita nominale: nel nostro caso l edificio è destinato ad accogliere gli uffici del presidio ospedaliero di Pistoia ed in particolare la direzione sanitaria di presidio; l importanza

10 delle attività presenti sono tali da far definire l edificio tra quelli di interesse strategico. In base all art del D.M il tipo di costruzione è 3 con una vita nominale pari o superiore a 100 anni. -Classe d uso: essendo una costruzione comunque rilevante si ritiene di dover far riferimento per quanto riguarda la classe d uso alla classe IV Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti. Alla classe d uso IV corrisponde un coefficiente d uso Cu pari a 2,00. -Periodo di riferimento per l azione sismica: Il periodo di riferimento per l azione sismica di una costruzione si determina moltiplicando la vita nominale per il coefficiente d uso. Nel nostro caso abbiamo: Vr= Vn * Cu anni Vr= 100 * 2,00= 200 anni Il periodo di riferimento per l azione sismica è fondamentale per il calcolo delle strutture. Nel nostro caso non svolge alcuna funzione relativamente al calcolo del rinforzo del solaio della sala riunioni in quanto il calcolo dei profilati metallici viene condotto con riferimento ai soli carichi verticali. Non si è infatti proceduto, per le ragioni chiaramente espresse nelle premesse, alla verifica dell edifico alle azioni orizzontali. Per quanto riguarda invece il calcolo della passerella sono state tenute in considerazione le azioni sismiche orizzontali, non verticali data la modesta luce delle travi, come sopra determinate. G)-CARATTERISTICHE DEL SITO E DEI TERRENI La costruzione in argomento è ubicata in una zona fortemente urbanizzata e, come già detto in precedenza, non presenta lesioni di sorta che possano far pensare a problemi delle fondazioni o a possibili dissesti in atto. A seguito dell intervento poi i carichi dell edificio non subiranno variazioni e soprattutto non verrà modificato il comportamento sia alle azioni verticali che orizzontali della struttura. In conseguenza di ciò si ritiene di non dover eseguire indagini geologiche/geotecniche approfondite e studi particolari del terreno. Elab. A.1.4 H)-IPOTESI POSTE A BASE DELLA CALCOLAZIONE DELLE STRUTTURE Data la tipologia dell intervento previsto i calcoli si sono limitati alla verifica dei profilati del solaio della sala riunioni. Per come sono stati condotti i calcoli dei profilati non

11 si sono dovute determinare le azioni sismiche in quanto il dimensionamento è stato condotto per i soli carichi verticali. Ovviamente è stata condotta una verifica agli stati limite ultimi. Per quanto riguarda invece la passerella metallica i calcoli sono stati condotti con l ausilio di un programma di calcolo agli elementi finiti (Mastersap della A.M.V.) le cui caratteristiche sono indicate in apposita e specifica relazione. I)-PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E LA DEFINIZIONE DEL PROGETTO Il nuovo decreto dedica (vedi art. 8.5) una particolare attenzione alle procedure che consentono di avere un quadro conoscitivo approfondito della costruzione su cui si deve intervenire, in modo da poter individuare con una certa sicurezza il livello di conoscenza raggiunto e di conseguenza fissare i fattori di confidenza che sono da intendersi come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che tengono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del modello. Le indagini devono essere basate su indagini storicocritiche, su un rilievo geometrico strutturale e sulla caratterizzazione meccanica dei materiali. Nel nostro caso si può affermare di aver raggiunto un livello di conoscenza molto alto che ci consente di assumere fattori di confidenza praticamente unitari. E stata innanzitutto effettuata una ricerca storica, facilitata dalla copiosa mole di pubblicazioni specifiche, che ha consentito di appurare la data di costruzione del fabbricato risale al trediciesimo secolo. Negli anni novanta il fabbricato è stato oggetto di numerosi e consistenti interventi di ristrutturazione e adeguamento per renderlo funzionale alle attività sanitarie. E stato eseguito poi un accurato rilievo dell intero edificio e delle sue strutture, e sono stati fatti alcuni saggi nel corso dei numerosi interventi effettuati in precedenza. Non si è ritenuto visto la esiguità del intervento e le verifiche effettuate di approfondire ulteriormente le indagini. Gli interventi che andremo a realizzare sull edificio sono senza dubbio da classificare come interventi locali, ai sensi degli artt. 8.4 e del decreto. Essendo l intervento limitato a porzioni limitate della costruzione la valutazione della sicurezza è limitata agli elementi interessati e a quelli con essi interagenti, tenendo presente la loro funzione nel complesso strutturale, come previsto dal punto 8.3. del D.M. 14 gennaio L intervento non influirà in nessun modo sui carichi del fabbricato né sul suo comportamento in caso di sisma.

12 Elab A.1. Comune di Pistoia Proprietà:Azienda U.S.L. n 3 Progetto: Opere di restauro dell antico ospedale del Ceppo presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII e locali connessi RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE (art del D.M ) Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo Ing. Fabrizio D Arrigo Avendo svolto i calcoli della passerella in acciaio

13 mediante l ausilio di un codice di calcolo si forniscono di seguito tutte le informazioni richieste dall art del d.m. 14 gennaio Metodologie di calcolo, tipo di analisi e strumenti utilizzati. L analisi di tipo numerico è stata realizzata mediante il programma di calcolo MasterSap, prodotto da Studio Software AMV di Ronchi dei Legionari (Gorizia). E stato utilizzata un analisi lineare dinamica nel rispetto delle norme indicate in precedenza. Le procedure di verifica adottate seguono il metodo di calcolo delle stati limite ultimo /esercizio secondo quanto previsto dal DM , Norme Tecniche per le Costruzioni. Elaboratore utilizzato Computer Hewlett Packard HP Workstation XW4100 Intel Pentium 4 CPU 3.00 GHz 2.99 GHz, 1.00 Gb di RAM Sistema Microsfot Windows XP Professional Versione 2002 Service Pack 2 Registrato a nome di: Ing. Fabrizio D Arrigo

14 Criteri di concezione e di schematizzazione strutturale, modellazione del terreno, proprietà dei materiali, efficacia del modello. La struttura e il suo comportamento sotto le azioni statiche e dinamiche è state adeguatamente valutato, interpretato e trasferito nel modello che si caratterizza per la sua impostazione completamente tridimensionale. A tal fine ai nodi strutturali possono convergere diverse tipologie di elementi, che corrispondono nel codice numerico di calcolo in altrettante tipologie di elementi finiti. Travi e pilastri, ovvero componenti in cui una dimensione prevale sulle altre due, vengono modellati con elementi beam, il cui comportamento può essere opportunamente perfezionato attraverso alcune opzioni quali quelle in grado di definire le modalità di connessione all estremità. Eventuali elementi soggetti a solo sforzo normale possono essere trattati come elementi truss oppure con elementi beam opportunamente svincolati. Le pareti, le piastre, le platee ovvero in generale i componenti strutturali bidimensionali, con due dimensioni prevalenti sulla terza (lo spessore), sono stati modellati con elementi shell a comportamento flessionale e membranale. I vincoli con il mondo esterno vengono rappresentati, nei casi più semplici (apparecchi d appoggio, cerniere, carrelli), con elementi in grado di definire le modalità di vincolo e le rigidezze nello spazio. Questi elementi, coniugati con i precedenti, consentono di modellare i casi più complessi ma più frequenti di interazione con il terreno, realizzabile tipicamente mediante fondazioni, pali, platee nonché attraverso una combinazione di tali situazioni. Il comportamento del terreno è sostanzialmente rappresentato tramite una schematizzazione lineare alla Winkler, principalmente caratterizzabile attraverso una opportuna costante di sottofondo, che può essere anche variata nella superficie di contatto fra struttura e terreno e quindi essere in grado di descrivere anche situazioni più complesse. Nel caso dei pali il comportamento del terreno implica anche l introduzione di vincoli per la traslazione orizzontale. I parametri dei materiali utilizzati per la modellazione riguardano il modulo di Young, il coefficiente di Poisson, ma sono disponibili anche opzioni per ridurre la rigidezza flessionale e tagliante dei materiali per considerare l effetto di fenomeni fessurativi nei materiali. Il calcolo viene condotto mediante analisi lineare, ma vengono considerati gli effetti del secondo ordine e si può simulare il comportamento di elementi resistenti a sola trazione o compressione. La presenza di diaframmi orizzontali, se rigidi, nel piano viene gestita attraverso l impostazione di un apposita

15 relazione fra i nodi strutturali coinvolti, che ne condiziona il movimento relativo. Relazioni analoghe possono essere impostate anche fra elementi contigui. Si ritiene che il modello utilizzato sia rappresentativo del comportamento reale della struttura. Sono stati inoltre valutate tutti i possibili effetti o le azioni anche transitorie che possano essere significative e avere implicazione per la struttura. E stata impiegata un analisi dinamica modale in campo lineare con adozione di spettro di risposta conforme al D.M Agli effetti del dimensionamento è stato quindi impiegato il metodo degli stati limite. Presentazione del modello strutturale e sue proprietà Diamo una breve descrizione delle simbologie adottate da MasterSap. I NODI La struttura è individuata da nodi riportati in coordinate. Ogni nodo possiede sei gradi di libertà, associati alle sei possibili deformazioni. I gradi di libertà possono essere liberi (spostamenti generalizzati incogniti), bloccati (spostamenti generalizzati corrispondente uguale a zero), di tipo slave o linked (il parametro cinematico dipende dalla relazione con altri gradi di libertà). Si può intervenire sui gradi di libertà bloccando uno o più gradi. I blocchi vengono applicate nella direzione della terna locale del nodo. Le relazioni complesse creano un legame tra uno o più gradi di libertà di un nodo detto slave con quelli di un altro nodo detto master. Esistono tre tipi di relazioni complesse. Le relazioni di tipo link prescrivono l uguaglianza tra gradi di libertà analoghi di nodi diversi. Specificare una relazione di tipo link significa specificare il nodo slave assieme ai gradi di libertà che partecipano al vincolo ed il nodo master. I gradi di libertà slave saranno eguagliati ai rispettivi gradi di libertà del nodo master. La relazione di piano rigido prescrive che il nodo slave appartiene ad un piano rigido e quindi che i due spostamenti in piano e la rotazione normale al piano sono legati ai tre parametri di roto-traslazione rigida di un piano. Il Corpo rigido prescrive che il nodo slave fa parte di un corpo rigido e tutti e sei i suoi gradi di libertà sono legati ai sei gradi di libertà posseduti dal corpo rigido (i gradi di libertà del suo nodo master). I MATERIALI I materiali sono individuati da un codice specifico e descritti dal modulo di elasticità, dal coefficiente di

16 Poisson, dal peso specifico, dal coefficiente di dilatazione termica. LE SEZIONI Le sezioni sono individuate in ogni caso da un codice numerico specifico, dal tipo e dai relativi parametri identificativi. La simbologia adottata dal programma è la seguente: Rettangolare piena (Rp); Rettangolare cava (Rc); Circolare piena (Cp); Circolare cava (Cc); T (T.); T rovescia (Tr); L (L.); C (C.); C rovescia (Cr); Cassone (Ca); Profilo singolo (Ps); Profilo doppio (Pd); Generica (Ge). I CARICHI I carichi agenti sulla struttura possono essere suddivisi in carichi nodali e carichi elementari. I carichi nodali sono forze e coppie concentrate applicate ai nodi della discretizzazione. I carichi elementari sono forze, coppie e sollecitazioni termiche. I carichi in luce sono individuati da un codice numerico, da un tipo e da una descrizione. Sono previsti carichi distribuiti trapezoidali riferiti agli assi globali (fx, fy, fz, fv) e locali (fx, fy, fz), forze concentrate riferite agli assi globali (FX, FY, FZ, FV) o locali (Fx, Fy, Fz), momenti concentrati riferiti agli assi locali (Mx, My, Mz), momento torcente distribuito riferito all'asse locale x (mx), carichi termici (tx, ty, tz), descritti con i relativi parametri identificativi, aliquote inerziali comprese, rispetto al riferimento locale. I carichi in luce possono essere attribuiti solo a elementi finiti del tipo trave o trave di fondazione. GLI ELEMENTI FINITI La struttura può essere suddivisa in sottostrutture, chiamate gruppi. ELEMENTO TRUSS (ASTA RETICOLARE) L elemento truss (asta reticolare) rappresenta il modello meccanico della biella elastica. Possiede 2 nodi I e J e di conseguenza 12 gradi di libertà. Gli elementi truss sono caratterizzati da 4 parametri fisici e geometrici ovvero:

17 A Area della sezione. E. Modulo elastico.. Densità di peso (peso per unità di volume).. Coefficiente termico di dilatazione cubica. I dati di input e i risultati del calcolo relativi all elemento stesso sono riferiti alla terna locale di riferimento indicata in figura. ELEMENTO FRAME (TRAVE E PILASTRO, TRAVE DI FONDAZIONE) Verifiche di sicurezza degli elementi Diamo una breve descrizione delle simbologie adottate da MasterSap. VERIFICHE DI OPERE IN CEMENTO ARMATO CON IL METODO DEGLI STATI LIMITE TRAVI, PILASTRI, SETTI E TRAVI DI FONDAZIONE Fra le informazioni di testa per le travi è anche segnalata la componente del peso proprio e il carico medio. Per i soli pilastri oltre al numero strutturale dell asta è anche indicato l eventuale numero di pilastrata. Le sollecitazioni sono riferite al sistema locale x, y, z. Vengono riportate, in ordine: numero combinazione di carico; ascissa di calcolo (cm); in sequenza Fx, Fy, Fz (F); Mx, My, Mz (F*m). Per le travi e le fondazioni viene applicata la regola della traslazione. In particolare il momento flettente viene incrementato, dove richiesto, del prodotto di Fy (o Fz) con 0.9*d, dove d è l altezza utile corrispondente. Per elementi trave di fondazione Fx, Fz, My sono generalmente nulli. I METODI DI CALCOLO ANALISI DINAMICA MODALE ll programma effettua l'analisi dinamica con il metodo dello spettro di risposta. Il sistema da analizzare è essere visto come un oscillatore a n gradi di libertà, di cui vanno individuati i modi propri di vibrazione. Il numero di frequenze da considerare è un dato di ingresso che l'utente deve assegnare. In generale si osservi che il numero di modi propri di vibrazione non può superare il numero di gradi di libertà del sistema. La procedura attua l'analisi dinamica in due fasi distinte: la prima si occupa di calcolare le frequenze proprie di vibrazione, la seconda calcola spostamenti e sollecitazioni conseguenti allo spettro di risposta assegnato in input. Nell'analisi spettrale il programma utilizza lo spettro di

18 risposta assegnato in input, coerentemente con quanto previsto dalla normativa. L'eventuale spettro nella direzione globale Z è unitario. L'ampiezza degli spettri di risposta è determinata dai parametri sismici previsti dalla normativa e assegnati in input dall'utente. La procedura calcola inizialmente i coefficienti di partecipazione modale per ogni direzione del sisma e per ogni frequenza. Tali coefficienti possono essere visti come il contributo dinamico di ogni modo di vibrazione nelle direzioni assegnate. Si potrà perciò notare in quale direzione il singolo modo di vibrazione ha effetti predominanti. Successivamente vengono calcolati, per ogni modo di vibrazione, gli spostamenti e le sollecitazioni relative a ciascuna direzione dinamica attivata, per ogni modo di vibrazione. Per ogni direzione dinamica viene calcolato l'effetto globale, dovuto ai singoli modi di vibrazione, mediante la radice quadrata della somma dei quadrati dei singoli effetti. E' prevista una specifica fase di stampa per tali risultati. L'ultima elaborazione riguarda il calcolo degli effetti complessivi, ottenuti considerando tutte le direzioni dinamiche applicate. Tale risultato (inviluppo) può essere ottenuto, a discrezione dell'utente in tre modi distinti, inclusi quelli suggeriti della normativa italiana e dall'eurocodice 8. Valutazione dei risultati e giudizio motivato sulla loro accettabilità Il programma di calcolo utilizzato MasterSap è idoneo a riprodurre nel modello matematico il comportamento della struttura e gli elementi finiti disponibili e utilizzati sono rappresentativi della realtà costruttiva. Le funzioni di controllo disponibili, innanzitutto quelle grafiche, consentono di verificare la riproduzione della realtà costruttiva ed accertare la corrispondenza del modello con la geometria strutturale e con le condizioni di carico ipotizzate. Si evidenzia che il modello viene generato direttamente dal disegno architettonico riproducendone così fedelmente le proporzioni geometriche. In ogni caso sono stati effettuati alcuni controlli dimensionali con gli strumenti software a disposizione dell utente. Tutte le proprietà di rilevanza strutturale (materiali, sezioni, carichi, sconnessioni, etc.) sono state controllate attraverso le funzioni di indagine specificatamente previste. Sono state sfruttate le funzioni di autodiagnostica presenti

19 nel software che hanno accertato che non sussistono difetti formali di impostazione. E stato accertato che le risultanti delle azioni verticali sono in equilibrio con i carichi applicati. Sono state controllate le azioni taglianti di piano ed accertata la loro congruenza con quella ricavabile da semplici ed agevoli elaborazioni. Le sollecitazioni prodotte da alcune combinazioni di carico di prova hanno prodotto valori prossimi a quelli ricavabili adottando consolidate formulazioni ricavate della Scienza delle Costruzioni. Anche le deformazioni risultano prossime ai valori attesi. Il dimensionamento e le verifiche di sicurezza hanno determinato risultati che sono in linea con casi di comprovata validità, confortati anche dalla propria esperienza.

20 Elab. A.1.5 Comune di Pistoia Proprietà:Azienda U.S.L. n 3 Progetto: Opere di restauro dell antico ospedale del Ceppo presso il presidio ospedaliero di Pistoia - lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII e locali connessi CALCOLI STATICI Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Ing. Fabrizio D Arrigo Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo

21 CALCOLO RINFORZO SOLAIO IN ACCIAIO 4.2 Costruzioni di acciaio: L attuale solaio è realizzato con profilati metallici NP 200, posti ad interasse di circa 1 metro e con tavelloni posizionati sull ala superiore del profilato, senza soletta in cemento armato di ripartizione. L intervento prevede la realizzazione del tavellonato in corrispondenza dell ala inferiore del profilato in modo da poter ricavare, conservando l altezza originaria del solaio, una soletta superiore in cemento armato di ripartizione ed irrigidimento. Sempre per migliorare la ripartizione del solaio si prevede di porre in opera due profilati ortogonalmente ai profilati esistenti ed efficacemente ancorati nelle murature perimetrali. Trattandosi di strutture in acciaio si deve fare riferimento al punto 4.2 delle norme tecniche Analisi strutturale: Nel nostro caso procediamo all analisi globale mediante il metodo elastico che può essere applicato a strutture composte da sezioni di classe qualsiasi. Il metodo di calcolo della capacità resistente della sezione è plastico (tab. 4.2.IV). Si definisce prioritariamente la classe delle sezioni più sfavorite che intendiamo utilizzare. Il profilato NP 200 è quello che determina la classe. Parti soggette a flessione c/t< 72ξ = 18,0/0,75= 24 < 72ξ =72 I profilati sono quindi di classe Effetti delle deformazioni: Nel nostro caso effettuiamo l analisi del primo ordine in quanto possiamo ritenere trascurabili gli effetti delle deformazioni sull entità delle sollecitazioni. La struttura infatti è molto rigida Effetti delle imperfezioni: Nel nostro caso, dato lo schema di trave semplicemente appoggiata agli estremi, sono parimenti da ritenere trascurabili gli effetti delle imperfezioni Metodi di analisi globale-determinazione degli effetti delle azioni: Come detto in precedenza procediamo all analisi globale mediante il metodo elastico che può essere applicato a strutture composte da sezioni di classe qualsiasi.

22 analisi dei carichi: 1) -Carichi distribuiti: G) azioni permanenti G1:peso proprio profilato G2:permanenti non strutturali pavimento soletta polistirolo tavelloni intonaco 27 dan/mq 150 dan/mq 100 dan/mq 30 dan/mq 35 dan/mq 30 dan/mq Q) azioni variabili C1:ospedali,ristoranti ecc. Totale 300 dan/mq 672 dan/mq 3)-Azioni sismiche verticali: Ai sensi dell art non si considera l azione sismica verticale. Nel caso della verifica allo stato limite ultimo la combinazione fondamentale è la seguente( nel nostro caso non abbiamo azioni di pretensione e precompressione e quindi P=0): γg1*g1 + γg2*g2 + γq1*qk1 + γq2*ψ02*qk2 + γq3*ψ03*qk3..+ Con i seguenti valori dei coefficienti: γg1= 1,3 γg2= 1,5 γq1= 1,5 Non essendo presente alcuna azione variabile i coefficienti γq1 e ψ02 non vengono impiegati. In base alla combinazione delle azioni sopra indicata abbiamo: Q= 27x1, x1, x1,5= 1002,6 dan/ml Lo schema di calcolo del profilato è il seguente:

23 Q 680 Il momento flettente di calcolo all incastro vale: MEd= 1002,6 x 6,80 2 /10 = 4636,02 dan x m Il valore di calcolo dell azione tagliante vale invece: VEd= 1002,6 x 6,8/2= 3408,84 dan Resistenza di calcolo a flessione retta della sezione: Prevedendo l impiego di sezioni di classe 1 la resistenza di calcolo a flessione retta della membratura vale: Con γmo che vale 1,05. McRd = Wpl fyk /γ MO McRd = 1, /1,05= ,62 dan cm La condizione di resistenza prevista dalle norme è: MEd/McRd= 4636,02/5268,47=0,88 < 1 La verifica di resistenza a flessione retta è ampiamente soddisfatta Resistenza di calcolo a Taglio della sezione: Prevedendo l impiego di sezioni di classe 1 la resistenza di calcolo a taglio della membratura vale: Con γmo che vale 1,05. VcRd = Av fyk / 3 γmo VcRd = (18 0,75) 2350 / 3 1,05= 17444,22 dan La condizione di resistenza prevista dalle norme è:

24 VEd/VcRd= 3408,84/17444,22=0,19 < 1 La verifica di resistenza a taglio è ampiamente soddisfatta. Come possiamo vedere il taglio di calcolo è inoltre inferiore alla metà della resistenza di calcolo a taglio ed è quindi legittimo aver trascurato l influenza del taglio sulla resistenza a flessione Stabilità delle membrature: Non si effettua la verifica di instabilità flesso torsionale, o svergolamento, in quanto i profilati saranno inglobati nel getto in cemento armato della soletta del solaio.

25 CALCOLO PIEDRITTI PARAPETTO IN ACCIAIO Il carico orizzontale imposto dalla vigente normativa è di 200 dan/ml, tenuto conto che le nervature avranno un interasse di cm. 90 e una sezione tubolare di cm. 8 x 4 (sp. 4 mm.) lo schema di calcolo è il seguente: 135 dan 110 Il momento flettente di calcolo all incastro vale: MEd= 0,90 x 200 x 1,10 = 198 dan x m Il valore di calcolo dell azione tagliante vale invece: VEd= 0,90 x 200 = 180 dan Resistenza di calcolo a flessione retta della sezione: Prevedendo l impiego di sezioni di classe 1 la resistenza di calcolo a flessione retta della membratura vale: Con γmo che vale 1,05. McRd = Wpl fyk /γ MO McRd = 1,1 8, /1,05= ,84 dan cm La condizione di resistenza prevista dalle norme è: MEd/McRd= 198/199,57=0,99 < 1

26 Elab. A4 Comune di Pistoia Proprietà:Azienda U.S.L. n 3 Progetto: Opere di restauro dell antico ospedale del Ceppo presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII e locali connessi PIANO DI MANUTENZIONE DELLA PARTE STRUTTURALE DELL OPERA (art del D.M ) Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo PIANO DI MANUTENZIONE DELLA PARTE STRUTTURALE Ing. Fabrizio D Arrigo

27 L art del D.M. 14 gennaio 2008 prevede che il progetto strutturale di un opera sia composto da diversi elaborati tali da definire compiutamente l intervento tra i quali il piano di manutenzione della parte strutturale. L importanza di tale documento risulta evidente ove si presti attenzione alla definizione di vita nominale di una costruzione intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, può essere usata per lo scopo al quale è destinata. E evidente che la vita di un opera dipende dalla manutenzione che riceve e questa è funzione dell attenzione che in fase di progettazione è stata dedicata alla durabilità dei materiali, alle tecniche costruttive e al rendere agevoli le operazioni di manutenzione. Per quanto riguarda l intervento in argomento le singole strutture saranno realizzate con materiali che assicurano una buona durabilità. Anche la posa in opera sarà effettuata con modalità tali da assicurare oltre alla durabilità un agevole manutenzione. In particolare le strutture metalliche della passerella di collegamento saranno zincate a caldo mentre i profilati del solaio, di cui si prevede il rinforzo, saranno adeguatamente protetti da un abbondante strato di malta cementizia. Nonostante l adozione degli accorgimenti sopra descritti, si prevede di effettuare le seguenti operazione di verifica periodica: -ispezioni visive -ripristino protezione con riprese cementizia -verniciatura superfici zincate -scarificazione e risanamento c.a. ammalorato annuali anni anni anni La periodicità delle operazioni tiene conto della vita nominale della costruzione che nel nostro caso è di 100 anni. Il progettista il Direttore dei lavori

28 Elab. A.2 Comune di Pistoia Proprietà:Azienda U.S.L. n 3 Progetto: Opere di restauro dell antico ospedale del Ceppo presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII e locali connessi RELAZIONE SUI MATERIALI IMPIEGATI Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo 1)-DOSAGGIO E CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Ing. Fabrizio D Arrigo

29 I materiali impiegati nella costruzione della struttura esistente sono i seguenti: Profilati per passerella: a)acciaio da carpenteria: S 235 avente le seguenti tensioni caratteristiche: (art D.M ) ftk tensione di rottura a trazione 360 (N/mm 2 ) fyk tensione di snervamento 235 (N/mm 2 ) Con le ulteriori specifiche di cui all art del decreto di seguito indicate ftk/fyk > 1,20 ξt allungamento a rottura 26

30 Elab. A.8 Comune di Pistoia Proprietà:Azienda U.S.L. n 3 Progetto: Opere di restauro dell antico ospedale del Ceppo presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII e locali connessi ELENCO DETTAGLIATO ALLEGATI Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Ing. Fabrizio D Arrigo Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo Il presente progetto si compone dei seguenti elaborati:

31 1)- Asseverazione modello A 2)- Relazione di calcolo strutturale: Relazione generale illustrativa dell opera; Normative di riferimento; Descrizione del modello strutturale; Verifica della sicurezza e delle prestazioni della struttura 3)- Calcoli Statici 4)- Relazione sui materiali impiegati; 5)- Piano di manutenzione della parte strutturale dell opera: 6)- Planimetria piano strutturale 7)- Elaborati grafici progetto architettonico- n 15; 8)- Elaborati grafici progetto strutture- n 1 Pistoia, li luglio 2011 Il progettista strutturale Il dir. Lavori strutturali Ing. Fabrizio D Arrigo Ing. Fabrizio D Arrigo