COMUNE DI BARLETTA. Provincia di Barletta-Andria-Trani. Settore LL.PP. Manutenzione e Patrimonio Servizio Manutenzioni

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1 COMUNE DI BARLETTA Provincia di Barletta-Andria-Trani Settore LL.PP. Manutenzione e Patrimonio Servizio Manutenzioni LAVORI DI RECUPERO E ADEGUAMENTO FUNZIONALE DEL TRABUCCO E ALLESTIMENTO MUSEALE DIDATTICO 1 stralcio funzionale CUP: H99J OGGETTO: PROGETTO ESECUTIVO COMMITTENTE: COMUNE di BARLETTA Il Responsabile del Procedimento Ing. Vito Vacca Il Dirigente del Settore LL.PP. Manutenzione e Patrimonio Arch. Donato Lamacchia PROGETTISTA: Collaboratore: 04a/ST/E Arch. Francesco Boris GIORDANO Piazza Federico II di Svevia n. 19, Barletta Cell francesco.giordano@awn.it PEC: francesco.giordano2@archiworldpec.it Iscritto all Ordine degli Architetti P.P.C. della Provincia di Barletta-Andria-Trani al n. 228 sez A Ing. Massimiliano Borgia RELAZIONE INTEGRATIVA SUL CALCOLO STRUTTURALE data revisione descrizione approvazione 08/05/ /07/2018

2 INDICE 1 INTRODUZIONE ANALISI DEL MOTO ONDOSO ANALISI DELL INTENSITÀ E DIREZIONE DEL VENTO ANALISI DEL MOTO ONDOSO CARTA BATRIMETRICA DEL PORTO DI BARLETTA VERIFICA DEL GRADO DI INCASTRO DELLA FONDAZIONE VERIFICA DELLA GIUNZIONE DELL ANTENNA DI PESCA INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 1

3 1 INTRODUZIONE La presente relazione integrativa è redatta al fine di chiarire alcuni aspetti riguardanti la progettazione del trabucco. Nello specifico si riportano le verifiche, non effettuate nelle precedenti in quanto ritenute trascurabili, senza però averne data dimostrazione. Si precisa che i pali costituenti il trabucco sono stati progettati e verificati come pilastri, che unitamente alle travi longitudinali e trasversali costituiscono un telaio sismoresistente. Per motivi costruttivi e di sicurezza è stato considerato un comportamento non dissipativo della struttura, adottando un fattore di struttura, in conformità alle NTC 2008, pari a q=1.5. Come si evince dall elaborato Relazione di calcolo strutturale a pag 36 che dall allegato Calcoli Statici delle strutture a pag 61, il massimo tasso di lavoro delle aste in legno è del 55%, pari a circa la metà di quello di piena utilizzazione. Si evidenzia un refuso nella pagina 63 dell allegato Calcoli Statici delle strutture per cui i pilastri esplicitamente verificati sono di colore nero e non come erroneamente indicato di blu. Si precisa che tutti gli elementi in legno sono stati oggetto di puntuale verifica, come dal su menzionato tasso di lavoro e che nella relazione sono state riportate solo quelle degli elementi tipo o più significativi, sfruttando il comportamento regolare della struttura. Il progetto prevede la realizzazione del solo trabucco inteso come sistema di pesca. L allestimento museale sarà realizzato in un secondo momento con un successivo finanziamento. Naturalmente la struttura è stata già progettata in classe d uso 3 e secondo i carichi da esso rinvenienti per il futuro uso. Con l allestimento museale saranno realizzate ulteriori opere, che potranno essere oggetto di ulteriore richiesta di autorizzazione da parte dell ufficio provinciale, come ad esempio scala e passerella per accesso dei disabili, ad oggi non finanziate. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 2

4 2 ANALISI DEL MOTO ONDOSO La relazione allegata al progetto non riporta l analisi del moto ondoso in quanto trascurato ai fini delle sollecitazioni sulle strutture. I pilastri non sono incastrati nel fondale marino, ma sulla banchina, fuori dall acqua e possono essere raggiunti dall onda marina solo in casi eccezionali, per una esigua parte. Inoltre l azione del moto ondoso non deve essere considerata concomitante all azione sismica, pertanto quest ultima è stata considerata preminente. Si procede all analisi del moto ondoso ai fini di determinare la massima onda agente sula struttura e le relative pressioni e sollecitazioni da essa prodotta seguendo la seguente procedura: 1. Analisi della intensità e direzione del vento; 2. Analisi del moto ondoso; 3. Carta Batimetrica del porto di Barletta 4. Calcolo dell onda frangente 5. Pressione sui pali e relative sollecitazioni. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 3

5 2.1 ANALISI DELL INTENSITÀ E DIREZIONE DEL VENTO Per determinare l intensità e direzione del vento si utilizzeranno i dati rinvenienti dalla stazione anemometrica di Margherita di Savoia situata sul molo flangiflutti del porto. I dati sono relativi agli anni e sono stati analizzati e pubblicati nell ambito di una collaborazione tra Autorità di Bacino e Politecnico di Bari. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 4

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11 2.2 ANALISI DEL MOTO ONDOSO La determinazione del moto ondoso è effettuata sulla base dei dati raccolti dalla stazione ondametrica della boa di Bari. Si riportano i dati raccolti dalla suddetta stazione e riportati nelle già citate pubblicazioni di collaborazione tra l Autorità di Bacino e il Politecnico di Bari. Per prima cosa si determina il Tempo di Ritorno T R = V N ln(1 P VR ) Dove V N è la vita nominale della struttura pari a 50 anni P VR è la probabilità di superamento. Per P VR si è adottato un valore pari a 0.5, in considerazione della ridotta probabilità di pericolo di perdita di vita umana durante una mareggiata di carattere eccezionale. In tal caso, con un onda di altezza pari a 3,5 m (che si evince nel seguito) è improponibile l utilizzo non solo del trabucco, ma dell intera banchina, che verrebbe sommersa dall acqua. Ad ogni qual modo il calcolo dell onda di progetto sarà poi rideterminato in funzione dell altezza del fondale. Sostituendo i valori si ottiene un T R = 72 anni Si riportano i dati relativi alla stazione ondametrica della boa di Bari. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 10

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21 Dalla tabella , dal relativo istogramma e dalle considerazione ivi riportate di pag , si deduce che un altezza d onda inferiore a H = 3.5 m costituisce il 98,7% delle osservazioni. La percentuale di onde significative superiori a predetto valore è pari a 1,3% Tra probabilità e tempo di ritorno sussiste la seguente relazione: T R = 1 / P R = 1 / = 77 anni Valore che soddisfa il tempo di ritorno di progetto pari a 72 anni. Altro dato essenziale per la determinazione dell onda di progetto è il suo periodo e la relativa lunghezza d onda. Il periodo dell onda alta 3.5 m è determinata sulla base del grafico di figura Per un altezza pari a 3.5 m si ha un periodo di T = 7.5 s La lunghezza d onda è possibile determinarla sulla base della teoria di Airy del moto ondoso: = (g T 2 ) / (2 ) = 88 s Essendo g = 9.81 m/s 2, l accelerazione di gravità. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 20

22 2.3 CARTA BATRIMETRICA DEL PORTO DI BARLETTA Levante Si riporta la carta Batimetrica del Porto di Barletta redatta dall Autorità Portuale del Carta Batimetrica INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 21

23 Dettaglio zona Trabucco Carta Batimetrica Dalla carta si evince come per la zona considerata il fondale è profondo meno di 2.5 m. Assumendo cautelativamente tale valore si determina l onda di frangimento, in quanto risulta impossibile la presenza di un onda di 3.5 m con un fondale di profondità 2.5 m. Dal rilievo si denota anche la quota della banchina pari a 3 m sul livello del mare sulla parte pedonale (segno negativo nella tavola), dove sono posizionati la maggior parte dei pali, 2 m nella parte carrabile, dove non vi è alcun palo e 1 m nella parte inferiore dove sono posizionati alcuni pali. Tali dati sono conformi a quelli determinati nel rilievo effettuato. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 22

24 2.4 CALCOLO DELL ONDA FRANGENTE Il frangimento delle onde si verifica quando la velocità orbitale delle particelle sulla cresta ondosa uguaglia o supera la velocità di propagazione dell'onda (celerità), per cui la cresta ricade davanti l'onda stessa, appunto, infrangendosi. Questo fenomeno è quello che consente la maggiore dissipazione dell'energia del moto ondoso. Sperimentalmente è stato dimostrato che l'altezza dell'onda quando arriva a frangimento dipende da delle funzioni che mettono in relazione la profondità, altezza del fondo e periodo. A livello sperimentale, le funzioni che servono per definire l'altezza di frangimento sono le relazioni sperimentali scritte da Goda: Essendo H l altezza dell onda di frangimento, g l accelerazione di gravità, T = 7.5 s il periodo dell onda, A un parametro di regolarità delle onde pari nel nostro caso a 0.17, h = 2.5 m l altezza del fondale. Sostituendo i valori trovati si ricava un onda di frangimento pari a H = 1.87 m Tale valore è perfettamente analogo a quello recentemente utilizzato nella progettazione esecutiva del Lavoro di Difesa dell erosione del Litorale di Ponente, dove da rilievo Batimetrico era stata determinata una profondità del fondale di circa 2.5 m e un altezza dell onda di progetto di 1.8 m. Il valore è anche in conformità alla progettazione del molo che è stato dimensionato per un altezza tale da non essere scavalcato dalle onde della mareggiata proprio per la sua funzione di porto. Con questa altezza si deduce che i pali direttamente poggiati sulla banchina non sono soggetti ad alcuna azione del moto ondoso. I pali invece poggiati sul piano inferiore, a circa 1 m dal livello del mare saranno soggetti ad un azione del moto ondoso per circa il primo metro di sviluppo. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 23

25 2.5 PRESSIONE SUI PALI Come prima operazione verifichiamo che il paolo non influisce sull onda frangente, in quanto di diametro D piccolo rispetto alla lunghezza d onda : D / = 0.20 / 88 = palo di piccolo diametro Per determinare la pressione agente sul palo si fa riferimento alla formula di Hiroi. Lo sviluppo di Hiroi per le pressioni d onda deriva dall analogia con la pressione idrodinamica. Questa formula si basa su un campo di misurazioni ottenute dalla calibrazione delle pressioni di Stevenson e le sue applicazioni sulle onde frangenti in mari poco profondi. La distribuzione delle pressione viene assunta uniforme lungo la verticale e pari a: p = 1.5 g H = 280 dan/m 2 essendo la densità dell acqua pari a 1000 kg/m 3 Il relativo carico per unità di lunghezza del palo è pari a: P = p D = 56 dan/m Tale pressione è assunta pari e costante sul palo per un altezza di 1 m a partire dalla fondazione. Considerando 1 m di palo, la forza orizzontale esercitata sul singolo palo è pari a 56 dan. Il numero di pali soggetti all azione è pari al massimo 12 (ipotizzando che l onda massima colpisca nello stesso istante tutti i pali). Per cui la forza orizzontale massima trasmessa dal moto ondoso è pari a 672 dan, inferiore di un ordine di grandezza alla forza sismica pari a circa dan. Si determina il momento generato dalla pressione del moto ondoso. Utilizzando un coefficiente di sicurezza pari a 1.5 per i carichi, il momento flettente alla base del palo è pari a M = ½ q a 2 = 0.5 x 1.5 x 56 x 1 2 = 42 dan m Nell ipotesi cautelativa di comportamento a mensola. Tale valore è ampiamente inferiore al momento massimo agente sui pali per il solo effetto sismico pari a 277 dan m. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 24

26 Dall analisi effettuata si deduce che il moto ondoso produce sollecitazioni sulla struttura trascurabili rispetto all azione sismica considerata. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 25

27 3 VERIFICA DEL GRADO DI INCASTRO DELLA FONDAZIONE Le massime sollecitazioni agenti alla base dei pali e quindi da trasmettere alla sottostante banchina sono pari a: Mz = 297 dan m Ty = 88 dan Si precisa che tali valori sono quelli in presenza di sisma, in quanto in condizioni statiche il momento e il taglio alla base è ovunque pressocchè trascurabile. Il palo è ammorsato nella sottostante banchina per 75 cm. Tale valore che come si vedrà nel seguito è ampiamente sovrabbondante è stato utilizzato sulla base dell usuale tecnica di realizzazione dei trabucchi che prevedeva un approfondimento del palo compreso tra 50 e 100 cm. A vantaggio di sicurezza si considera nullo il contributo della base di appoggio del palo ai fini del momento e del taglio, assumendo che questo venga trasmesso alla banchina unicamente dalla superficie laterale ammorsata nella stessa. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 26

28 Iniziamo ad analizzare l effetto del taglio (sia D = 0.20 m il diametro e h = 0.75 m l ammorsamento): y = Ty / Dh = 0.06 dan/cm 2 Valore trascurabile. Consideriamo il momento. Si assume un comportamento elastico del calcestruzzo costituente la banchina (ipotesi lecita per il basso valore delle tensioni prodotte) e quindi un diagramma bitriangolare poiché il palo eserciterà per effetto del momento unicamente pressioni di compressione sulla superficie di contatto: z = Mz/W = 6 Mz/Dh 2 = 1.6 dan/cm 2 Pressione di entità modesta considerato il materiale costituente la banchina (CLS). Si è quindi verificato nel caso delle maggiori sollecitazioni che l approfondimento di 75 cm è ampiamente sovrabbondante ai fini della trasmissione del momento e del taglio alla sottostante banchina rinveniente dall ipotesi di incastro perfetto adottato nella relazione di calcolo. INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 27

29 4 VERIFICA DELLA GIUNZIONE DELL ANTENNA DI PESCA Le antenne di pesca, dato le loro dimensioni (circa 30 m) non potranno essere realizzate con un unico albero, ma saranno costituite da diversi pezzi sovrapposti e collegati fra loro. Si precisa che le antenne non hanno una funzione statica principale, ma hanno il solo fine di rendere possibile la pesca. La sovrapposizione dei due elementi è pari a 70 cm. L azione tagliante è trasmessa direttamente per contatto tra il pezzo superiore e quello inferiore. La giunzione è necessaria per trasmettere il relativo momento flettente. In condizioni di esercizio, con le funi posizionate il massimo momento flettente agente sulle antenne è pari a 35 dan m. Tale momento produce sulla giunzione sollecitazioni trascurabili. A favore di sicurezza si verifica il collegamento in assenza delle funi per il solo peso proprio delle antenne. In questo caso il carico agente sulle stesse è pari a 20 dan/m. Per cui considerando la prima giunzione distante 21 m dall estremità si ha un momento pari a (il coefficiente di sicurezza per il peso proprio è pari a 1.3): Mz = ½ q a 2 = 0.5 x 1.3 x 20 x 21 2 = 5733 dan m Considerando unicamente il contributo delle barre filettate di diametro 20 mm ad interasse 15 cm fra loro il momento resistente è pari a: Mr = As fyd x0.6 + As fyd x0.3 = 6328 > Mz INTEGRAZIONE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE 28