Relazione di calcolo strutturale

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2 1 PREMESSA ILLUSTRATIVA NORMATIVA DI RIFERIMENTO... 4 Legge n Legge n Circ. Min. LL.PP , n Circ. Min. LL.PP , n Circ. Min. LL.PP , n Circ. Min. LL.PP , n L.R. Regione Piemonte n Circ. Min. LL.PP , n Circ. Min. LL.PP , n , Legge , n. 1086, D.M D.M. 11 marzo D.M C.N.R Boll. CNR XXVI n D.M D.M Circolare Ministeriale dei LL.PP Circolare Ministeriale dei LL.PP Circ. Min. LL.PP , n Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n Decreto Ministeriale Norme UNI EN... 5 Norme EN... 6 Norme DIN CARATTERISTICHE PRESTAZIONALI DEI MATERIALI... 7 Conglomerato cementizio... 7 Acciaio per c.a Acciaio per carpenteria metallica... 7 Legno lamellare... 8 Resine epossidiche bicomponenti CARICHI E SOVRACCARICHI... 9 Carichi permanenti... 9 Sovraccarichi variabili... 9 Carico della neve Pressione del vento Variazioni termiche Carichi dovuti al sisma PROGETTO DELLE OPERE

3 6 CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA DEL SITO PRESCRIZIONI TECNICHE Copriferro nominale (strutture in progetto) Disarmo Saldature ALLEGATI DI CALCOLO

4 1 PREMESSA ILLUSTRATIVA La presente relazione riguarda le verifiche statiche e sismiche relative ai lavori di riqualificazione energetica di una porzione di fabbricato comunale da destinare ad asilo nido, secondo la normativa vigente in materia. Le opere strutturali in progetto riguardano: 1. realizzazione di una porzione di solaio piano a prolungamento di quello esistente nella zona di arrivo della nuova scala esterna; 2. costruzione di vano tecnico in cemento armato per installazione ascensore; 3. realizzazione scala esterna in carpenteria metallica di accesso al piano primo. Il vano tecnico per l installazione dell ascensore e la nuova porzione di solaio sono costituiti totalmente da una struttura in cemento armato gettato in opera. Oggetto della presente è la determinazione delle caratteristiche delle sollecitazioni, con conseguente verifica, della struttura definitiva e la valutazione di aspetti strutturali legati alle fasi transitorie di realizzazione dell opera. Le dimensioni principali delle strutture in progetto sono facilmente desumibili dai dati di input successivamente riportati nei fogli di calcolo e dagli elaborati grafici di progetto allegati. 3

5 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO Legge n Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica ; Legge n. 64 "Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche.." Circ. Min. LL.PP , n "Applicazione della Legge , n " Circ. Min. LL.PP , n "Competenza amministrativa: Legge , n. 1086; Legge , n. 64.." Circ. Min. LL.PP , n "Istruzioni relative ai controlli sul conglomerato cementizio adoperato per le strutture in cemento armato.." Circ. Min. LL.PP , n "Istruzioni relative alle norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche.." L.R. Regione Piemonte n. 19 "Snellimento delle procedure di cui alla legge 2 febbraio 1974, n. 64, in attuazione della legge 10 dicembre 1971, n " Circ. Min. LL.PP , n "Istruzioni relative alle norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche, di cui al D.M " Circ. Min. LL.PP , n , Legge , n. 1086, D.M "Controllo dei materiali in genere e degli acciai per cemento armato normale in particolare.." D.M "Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e collaudo delle costruzioni prefabbricate.." D.M. 11 marzo 1988 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 ; D.M Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso, per la parte relativa al calcolo alle tensioni ammissibili; C.N.R Boll. CNR XXVI n Costruzioni in acciaio: istruzioni per il calcolo, l esecuzione, il collaudo e la manutenzione ; D.M

6 Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso ; D.M Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi ; Circolare Ministeriale dei LL.PP Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche relative ai Criteri generali per la verifica delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi ; Circolare Ministeriale dei LL.PP Istruzioni relative alle Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso ; Circ. Min. LL.PP , n. 65 "Istruzioni per l'applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. 16 gennaio " Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per al costruzione in zona sismica. Decreto Ministeriale Norme tecniche per le costruzioni D.M. 14 gennaio Norme UNI EN UNI EN 338, Legno strutturale. Classi di resistenza. UNI EN 380, Strutture in legno. Metodi di prova. Principi generali per le prove di carico statico. UNI EN 383, Strutture in legno. Metodi di prova. Determinazione della resistenza al rifollamento e dei moduli locali di rigidezza per elementi di collegamento di forma cilindrica. UNI EN 386, Legno lamellare incollato. Requisiti prestazionali e requisiti minimi di produzione. UNI EN 390, Legno lamellare incollato. Dimensioni. Scostamenti ammissibili. UNI EN 391, Legno lamellare incollato. Prova di delaminazione delle superfici di incollaggio. UNI EN 392, Legno lamellare incollato. Prova di resistenza a taglio delle superfici di incollaggio. UNI EN 408, Strutture in legno. Legno massiccio e legno lamellare incollato. Determinazione di alcune proprietà fisiche e meccaniche. UNI EN 409, Strutture in legno. Metodi di prova. Determinazione del momento di snervamento degli elementi meccanici di collegamento di forma cilindrica. Chiodi. UNI EN 518, Legno strutturale. Classificazione. Requisiti per le norme di clessisficazione a vista secondo la resistenza. UNI EN 519, Legno strutturale. Classificazione. Requisiti per il legno classificato a macchina secondo la resistenza e per le macchine classificatrici. 5

7 Norme EN EN 387, Legno strutturale lamellare incollato. Prova di resistenza a taglio delle superfici di incollaggio. EN 1193, Strutture in legno. Legno strutturale e legno lamellare incollato. Determinazione della resistenza a taglio e delle proprietà meccaniche perpendicolari alla fibratura. EN 1194, Strutture in legno. Legno lamellare incollato. Classi di resistenza e determinazione dei valori caratteristici. EN 1912, Legno strutturale. Classi di resistenza. Assegnazione delle classi visuali e delle specie. Norme DIN Non esistendo in Italia una norma specifica di riferimento per le strutture lignee, si è utilizzata la seguente norma: DIN 1052, Costruzioni in legno: calcolo ed esecuzione. 6

8 3 CARATTERISTICHE PRESTAZIONALI DEI MATERIALI Qui di seguito si riportano le principali caratteristiche prestazionali relative ai materiali strutturali, per le diverse tipologie dei medesimi. Conglomerato cementizio Resistenza caratteristica cubica a 28gg fondazioni Rck = 25 N/mm² setti e pilastri Rck = 30 N/mm² travi e solai Rck = 30 N/mm² boiacca espansiva ad alta resistenza Rck = 55 N/mm² Acciaio per c.a. Acciaio ad aderenza migliorata tipo B 450Ccontrollato in stabilimento Tensione caratteristica di snervamento fyk >= 430 N/mm² Tensione caratteristica di rottura ftk >= 540 N/mm² Acciaio per carpenteria metallica Acciaio tipo Fe360 Tensione di rottura a trazione ft >= 360 N/mm² Tensione di snervamento fy >= 235 N/mm² Allungamento a rottura >= 28% Acciaio tipo Fe430 Tensione di rottura a trazione ft >= 430 N/mm² Tensione di snervamento fy >= 275 N/mm² Allungamento a rottura >= 24% Acciaio tipo Fe510 Tensione di rottura a trazione ft >= 510 N/mm² Tensione di snervamento fy >= 355 N/mm² Allungamento a rottura >= 22% 7

9 Legno lamellare Legno lamellare classe I (DIN 1052) Modulo di elasticità longitudinale E = N/mm² Modulo di elasticità tangenziale E = 500 N/mm² Modulo di elasticità trasversale E = 300 N/mm² Tensione max amm. flessione (cl. I) sf = 14 N/mm² Tensione max amm. trazione (cl. I) st = 10.5 N/mm² Tensione max amm. compressione (cl. I) sc = 11 N/mm² Resine epossidiche bicomponenti Modulo di elasticità E = 3500 N/mm² Resistenza caratteristica a compressione >= 51.1 N/mm² Resistenza a flessione >= 19.5 N/mm² Ritiro 0.7% Assorbimento d'acqua 2.6% Resistività elettrica Wcm 8

10 4 CARICHI E SOVRACCARICHI Tutti i carichi ed i sovraccarichi di esercizio sono considerati agire staticamente, salvo nei casi in cui gli effetti dinamici debbano essere debitamente valutati, ovvero verranno adeguatamente maggiorati per tener conto, in un'analisi statica equivalente, dell'amplificazione per effetti dinamici. Carichi permanenti I carichi permanenti sono quelli non removibili durante il normale esercizio della costruzione, es.: tamponature esterne, tramezzature interne, massetti, isolamenti, pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitto, impianti, ecc.. Essi vanno valutati sulla base delle dimensioni effettive delle opere e dei pesi per unità di volume dei materiali costituenti; di seguito si riportano i pesi per unità di volume dei più comuni materiali, utili per la determinazione dei pesi propri strutturali. Pesi per unità di volume dei principali materiali strutturali Conglomerato cementizio ordinario 24,0 kn/m³ Conglomerato cementizio ordinario armato (e/o precompresso) 25,0» Conglomerati leggeri : da determinarsi (14,0 20,0)» Conglomerati pesanti : da determinarsi (28,0 50,0)» Acciaio 78,5» Ghisa 72,5» Alluminio 27,0» Legname: Abete, castagno 6,0» Quercia, noce 8,0» Pietrame: Tufo vulcanico 17,0» Calcare compatto 26,0» Calcare tenero 22,0» Granito 27,0» Laterizio (pieno) 18,0» Malta di calce 18,0» Malta di cemento 21,0» Sovraccarichi variabili Le intensità da utilizzare per i sovraccarichi variabili verticali ed orizzontali e per le corrispondenti azioni locali concentrate, comprensive degli effetti dinamici ordinari, sono riportate nel seguente prospetto. 9

11 C a t. T I P O D I L O C A L E V e r t i c a l i r i p a r t i t i k N / m ² V e r t i c a l i c o n c e n t r a t i k N 1 A m b i e n t i n o n s u s c e t t i b i l i d i a f f o l l a - m e n t o ( l o c a l i d i a b i t a z i o n e e r e l a t i v i s e r v i z i, a l b e r g h i, u f f i c i n o n a p e r t i a l p u b b l i c o ) e r e l a t i v i t e r r a z z i a l i v e l l o p r a t i c a b i l i 2, 0 0 2, 0 0 1, A m b i e n t i s u s c e t t i b i l i d i a f f o l l a m e n t o ( r i s t o r a n t i, c a f f è, b a n c h e, o s p e d a l i, u f f i c i a p e r t i a l p u b b l i c o, c a s e r m e ) e r e l a t i v i t e r r a z z i a l i v e l l o p r a t i c a b i l i 3, 0 0 2, 0 0 1, A m b i e n t i s u s c e t t i b i l i d i g r a n d e a f f o l - l a m e n t o ( s a l e c o n v e g n i, c i n e m a, t e a - t r i, c h i e s e, n e g o z i, t r i b u n e c o n p o s t i f i s s i ) e r e l a t i v i t e r r a z z i a l i v e l l o p r a - t i c a b i l i 4, 0 0 3, 0 0 1, S a l e d a b a l l o, p a l e s t r e, t r i b u n e l i b e - r e, a r e e d i v e n d i t a c o n e s p o s i z i o n e d i f f u s a ( m e r c a t i, g r a n d i m a g a z z i n i, l i b r e r i e, e c c. ) e r e l a t i v i t e r r a z z i a l i - v e l l o p r a t i c a b i l i, b a l c o n i, s c a l e 5, 0 0 4, 0 0 3, B a l c o n i, b a l l a t o i e s c a l e c o m u n i ( e s c l u s i q u e l l i p e r t i n e n t i a l l a C a t. 4 ) 4, 0 0 2, 0 0 1, S o t t o t e t t i a c c e s s i b i l i ( p e r s o l a m a n u t e n z i o n e ) 1, 0 0 2, 0 0 1, C o p e r t u r e : n o n a c c e s s i b i l i a c c e s s i b i l i : s e c o n d o c a t e g o r i a d i a p p a r t e n e n z a ( d a 1 a 4 ) s p e c i a l i ( i m p i a n t i, e l i p o r t i, a l t r i ) : s e c o n d o i l c a s o 8 R i m e s s e e p a r c h e g g i : p e r a u t o v e t t u r e d i p e s o a p i e n o c a r i c o f i n o a 3 0 k N p e r t r a n s i t o d i a u t o m e z z i d i p e s o s u p e r i o r e a 3 0 k N : d a v a l u t a r s i c a s o p e r c a s o 0, 5 0 1, 2 0 O r i z z o n t a l i l i n e a r i k N / m 2, X 1 0, 0 1, A r c h i v i, b i b l i o t e c h e, m a g a z z i n i, d e - p o s i t i, l a b o r a t o r i, o f f i c i n e e s i m i l i : d a v a l u t a r s i s e c o n d o i l c a s o m a c o m u n - q u e 6, 0 0 6, 0 0 1,

12 Carico della neve Il carico della neve sulle coperture viene valutato mediante la seguente espressione: q s = m i q sk dove: q s = carico di neve sulla copertura m i = coefficiente di forma sulla copertura q sk = valore di riferimento del carico di neve al suolo Si allega in calce, se necessario, il foglio di calcolo del carico neve. Pressione del vento La pressione del vento è data dalla seguente espressione: p = q ref c e c p c d dove: p = pressione del vento q ref = pressione cinetica di riferimento c e = coefficiente di esposizione c p = coefficiente di forma, o coefficiente areodinamico c d = coefficiente dinamico Si allega in calce, se necessario, il foglio di calcolo della pressione del vento. Variazioni termiche Strutture in c.a./c.a.p. Strutture in acciaio - esposte +/-15 C - protette +/-10 C - esposte +/-25 C - protette +/-15 C Carichi dovuti al sisma In questa fase gli effetti sismici sono stati valutati con il metodo dell'analisi statica, per cui la struttura dovrà essere assoggettata ai seguenti carichi aggiuntivi. Secondo quanto indicato in normativa, D.M. del 16/01/1996, la verifica statica è da condurre utilizzando la seguente formulazione: Forze orizzontali Fh = C x R x I x W essendo C = coefficiente di intensità sismica; S = il grado di sismicità; 11

13 R = il coefficiente di risposta relativo alla direzione considerata I = il coefficiente di protezione sismica; W = il peso complessivo delle masse; Forze verticali Fv = m x C x I x W essendo m = coefficiente; C = coefficiente di intensità sismica; S = il grado di sismicità; I = il coefficiente di protezione sismica; W = il peso complessivo delle masse; La verifica sismica realizzata con un'analisi statica delle sollecitazioni dell'effetto del sisma non può essere condotta per edifici che presentino irregolarità in planimetria e/o in elevazione. In questo caso per effetto di un irregolare distribuzione delle masse strutturali occorre analizzare la struttura con un'analisi dinamica modale con spettro di risposta. L'accelerogramma riportato in normativa risulta essere normalizzato con l'accelerazione di gravità: a/g = C x R x ε x β x I essendo, rispetto ai coefficienti già definiti, ε = coefficiente di fondazione R = coefficiente di risposta pari a = - Per T0<0.8 secondi R = 0.862/T0 2/3 - Per T0<=0.8 secondi R = 1 In funzione dei coefficienti determinati si definisce il diagramma dello spettro di risposta moltiplicato i valori per l'accelerazione di gravità. Si allega in calce, se necessario, il foglio di calcolo del carico dovuto dal sisma. 12

14 5 PROGETTO DELLE OPERE Il progetto delle strutture in cemento armato è stato eseguito utilizzando un programma informatico, mediante il quale il quale si sono calcolati gli sforzi e la sollecitazione sui vari elementi al fine di ottenere una corretta armatura, seguendo il metodo di calcolo agli stati limite. 6 CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA DEL SITO Facendo seguito ai risultati delle indagini geotecniche e tenendo conto della stratigrafia del terreno, sono stati considerati i seguenti parametri geotecnici: g = peso specifico del terreno = 1800 dan/m³ φ = angolo di attrito interno del terreno = 33 c = coesione = 0 dan/m² 7 PRESCRIZIONI TECNICHE Copriferro nominale (strutture in progetto) Fondazioni 3.0 cm ± 5/10 mm Muri perimetrali 3.0 cm ± 5/10 mm Strutture verticali 3.0 cm ± 5/10 mm Disarmo Il disarmo dovrà essere eseguito tenendo conto dei tempi di presa e di maturazione dei materiali impiegati. Questa operazione dovrà essere condotta con prudenza, allo scopo di far assumere alla costruzione il suo stato di carico e di tensione in modo graduale ed il più possibile omogeneo, in maniera da evitare urti e/o sollecitazioni puntuali non previste. Saldature Le saldature dovranno essere realizzate a completa penetrazione o a cordoni esterni, nel caso vengano realizzate a cordoni esterni l altezza della gola dovrà essere almeno pari a ½ dello spessore minimo da saldare. 8 ALLEGATI DI CALCOLO 13

15 S101.trv SOLLECITAZIONI Campata Ascissa M min M max T max T min n [m] [kg m] [kg m] [kg] [kg] 1 0,00-493,98-361,37 959,19 701,69 1 2,58-740,97-0,00 1 5,15-493,98-361,37-701,69-959,19 REAZIONI VINCOLARI Appoggio R max Vert R min Vert [kg] [kg] A B DEFORMATA Campata Ascissa Def. min Def. max [m] [cm] [cm] 1 5,15 0, , ,2981 ARMATURA LONGITUDINALE Campata Ascissa Area Fe sotto Area Fe sopra Sigma Fe Sup Sigma Fe inf Sigma Cls Asse neutro Momento [m] [cm²] [cm²] [Kg/cm²] [Kg/cm²] [Kg/cm²] [cm] [kg m] 1 0,00 1,13 2, ,95-812,46-65, ,98 1 2,58 1,68 2, , ,09-36, ,97 1 5,15 1,13 2, ,95-812,46-65, ,98 FESSURAZIONE Campata Magente Mfessur. [kg m] [kg m] 1-493,98 404, ,97 436, ,98 404,51 FASCE PIENE Campata Sinistra Destra [m] [m] 1 0,15 0,15 ARMATURA DI RIPARTIZIONE Area al metro Al metro [cm²/m] 0,85 3Ø6 15/03/2013 Pag. 1 di 1