Tre Esse s.r.l REALIZZAZIONE DI NUOVI RESPINGENTI COMPLETAMENTO IMPIANTO FOGNATURA BIANCA

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1 COMMITTENTE: OPERA: Galleria Spagna n PADOVA ELABORATO: P.IVA Progetto: S PROGETTO ESECUTIVO RELAZIONE DI CALCOLO RESPINGENTI FERROVIARI Tre Esse s.r.l Via S.Marco N 14 - Vigonovo - Venezia Tel Fax ing. GUIDO OMETTO ing. ANDREA RIGATO REALIZZAZIONE DI NUOVI RESPINGENTI COMPLETAMENTO IMPIANTO FOGNATURA BIANCA ELABORATO: : C Scala: Form.: - Emesso il: Sostituisce il: Sostituito dal: - - Timbro: A4 0 15/10/2018 Questo documento è di proprietà esclusiva. E' vietata la riproduzione anche parziale e la cessione a terzi senza l'autorizzazione di Tre Esse s.r.l.

2 Pag. 2 Sommario 1 PREMESSA NORMATIVE DI RIFERIMENTO MATERIALI IMPIEGATI PARAMETRI GEOTECNICI SOLLECITAZIONE SUL PARAURTI FORZE RESISTENTI ANALISI STRUTTURALE VERIFICA A SCORRIMENTO VERIFICA DEL PARAURTI Verifica a flessione nella sezione di attacco del paraurti Verifica a taglio nella sezione di attacco del paraurti... 8

3 Pag. 3 1 PREMESSA L oggetto della presente relazione è il progetto di due paraurti in cemento armato da realizzarsi in occasione dell intervento di potenziamento dell infrastruttura ferroviaria del Nuovo Grande Terminal (NGT) di proprietà della Società Interporto Padova S.p.A. Tali elementi vanno posizionati al termine di tronchi ferroviari destinati allo stazionamento dei convogli, allo scopo di bloccare la marcia dei treni nel caso in cui non riescano ad arrestarsi negli spazi normalmente previsti. Nelle aree di stazione, ed in particolare nei raccordi, la massima velocità consentita è di 5 km/h (1.39 m/s) e, pertanto, il dimensionamento dei manufatti verrà effettuato in base a tale velocità di progetto. L analisi e verifica del paraurti viene effettuato confrontando le forze resistenti con quelle sollecitanti determinate dal possibile urto di un convoglio in fase di arresto. Le azioni resistenti sono dovute al peso del respingente ed all azione resistente del terreno, in parte dovuta all attrito tra terreno e fondazione ed in parte dovuta alla spinta passiva con cui il terreno si oppone al movimento del blocco in calcestruzzo armato. La presente relazione strutturale di calcolo illustra la verifica degli elementi nei suoi aspetti generali. Vengono di seguito riportati solo i principali risultati ed una parte dei calcoli strutturali: le verifiche non riportate sono state condotte analogamente a quelle descritte e risultano disponibili nelle minute di studio e sono a disposizione per eventuali chiarimenti. 2 NORMATIVE DI RIFERIMENTO D.M. Infrastrutture 17/01/2018 Norme tecniche per le costruzioni. D.M. Infrastrutture 14/01/2008 Norme tecniche per le costruzioni. CIRC. Ministero LL.PP. 02/02/2009 n. 617: Istruzioni per l applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni UNI EN 15551: Materiale rotabile ferroviario respingenti

4 Pag. 4 3 MATERIALI IMPIEGATI CONGLOMERATO CEMENTIZIO PER FONDAZIONI: Peso di volume γ c 25.0 kn/m 3 Calcestruzzo tipo C25/30 Resistenza cubica caratteristica R ck 30 MPa Resistenza cilindrica caratteristica 0,83 R ck f ck 25 MPa Coefficiente di sicurezza (SLU) γ C Valor medio resistenza cilindrica f ck +8 f cm 33 MPa Resistenza a compressione (SLU) 0,85 f ck / c f cd MPa Resistenza caratteristica a trazione 0.7 f ctm f ctk 1.80 MPa Resistenza a trazione (SLU) f ctk / c f ctd 1.20 MPa Resistenza media a trazione 2/3 0,30 f ck f ctm 2.56 MPa Modulo di elasticità [f cm /10] 0,3 E c MPa Tipo di acciaio B450C Peso specifico acciaio γ s 78.5 kn/m 3 Coefficiente parziale acciaio per armatura γ s Coefficiente di Poisson acciaio ν s Modulo elastico acciaio per armatura E s MPa Tensione caratteristica di snervamento f yk 450 MPa Tensione caratteristica di rottura f tk 540 MPa Tensione di calcolo di snervamento f yd MPa Deformazione caratteristica a snervamento ε uk 0.75% - Deformazione di calcolo a snervamento ε yd 0.186% - Deformazione di calcolo a rottura ε ud 0.675% - 4 PARAMETRI GEOTECNICI γ = 1800 kg/m 3 γ s = 2000 kg/m 3 ψ=35 altezza falda rispetto al piano campagna = -0.5 m

5 Pag. 5 5 SOLLECITAZIONE SUL PARAURTI Il convoglio di progetto risulta essere costituito da 15 carri (220 ml di convoglio e 14.5 m di lunghezza media del singolo carro) di 80 t ciascuno. Per determinare la sollecitazione agente sul paraurti, il criterio utilizzato è quello di partire dall energia cinetica del convoglio, desumibile in base alla sua massa e velocità, per trasformarla poi in energia elastica di deformazione e da questa calcolare la corrispondente forza che agisce sul blocco di ritenuta. L ipotesi fondamentale, in questo caso, è quella di assumere che l energia elastica si accumuli nei respingenti posti tra i diversi carri che costituiscono il convoglio ferroviario di progetto. La normativa UNI EN fornisce le caratteristiche geometriche e prestazionali dei respingenti, cautelativamente conviene ipotizzare che il convoglio sia munito di respingenti con corsa 105 mm che sono quelli con minori capacità deformative. Dall istante di contatto all istante in cui il convoglio si ferma, ogni coppia di respingenti ha subito un certo accorciamento che dipende dalla velocità d impatto ma che può essere al più pari a s = 1 s 2 n dove s è l accorciamento complessivo del convoglio e dove s può essere al massimo pari a 105 mm. Su ogni fila di respingenti, si scarica una forza F che è la metà di quella complessivamente agente sul paraurti. Il lavoro di deformazione della somma di tutte le coppie di respingenti del convoglio è: L = 2 n s F = 2 F s L energia elastica così accumulata, nel momento in cui si verifica l arresto del treno, è pari all energia cinetica iniziale del convoglio: Dove la massa del convoglio vale: E c = 1 2 mv2 = kgm m = nq g = kg sec2 m

6 Pag. 6 L accorciamento del convoglio (la deformazione) è pari a 2.24 m (considerando una deformazione di 80 mm rispetto ai 105 mm massimi). Poiché nell urto l energia cinetica del convoglio si trasforma in lavoro di deformazione, si può determinare la forza agente sul singolo respingente: F = kg La forza complessiva agente sul paraurti è, pertanto, F S = kg. 6 FORZE RESISTENTI Considerando una porzione del paraurti di 4.3 metri ed un peso specifico alleggerito dalla sottospinta dell acqua della parte immersa del paraurti, si ottiene un peso di kg. È stato considerato un terreno di fondazione con angolo di attrito ψ=35. La forza resistente dovuta al peso della struttura è, pertanto: F F = tan φ = kg Per quanto riguarda il contributo fornito dalla spinta passiva, si sono utilizzate le tabelle del Nav Fac che forniscono un calcolo del coefficiente di spinta passiva, analogo a quello formulato da Cauquot-Karisel, e per un angolo di attrito di 35 si ricava un k p = 8.0. S p = k 2 pγ s h 1 b = kg 2 Complessivamente le azioni resistenti valgono: 7 ANALISI STRUTTURALE 7.1 VERIFICA A SCORRIMENTO F R = F F + S p = kg Trattandosi di una verifica di tipo geotecnico si è scelto di utilizzare l approccio 2 (A1+M1+R3) dove i coefficienti di amplificazione dei carichi e di riduzione delle resistenze sono rispettivamente γ Q = 1.5 e γ R = 1.1. γ Q F S = kg < F R γ R = kg

7 Pag VERIFICA DEL PARAURTI Verifica a flessione nella sezione di attacco del paraurti Il paraurti si comporta come una mensola incastrata soggetta ad un azione trasversale. La verifica viene effettuata utilizzando una forza agente pari all azione resistente F R (non è quindi necessario fattorizzare tale valore). Il braccio risulta essere uguale a 1.05 m. Il momento agente è, quindi, pari a circa 1000 knm. È presente un armatura costituita da φ16/20 cm.

8 Pag Verifica a taglio nella sezione di attacco del paraurti Calcestruzzo - Rif. UNI EN : 2005 Resistenza caratteristica cubica R ck 30 [MPa] Resistenza caratteristica cilindrica f ck 25 [MPa] Coefficiente di sicurezza parziale per il calcestruzzo c 1.5 [-] Coefficiente che tiene conto degli effetti di lungo termine a cc 0.85 [-] Valore medio della resistenza a compressione cilindrica f cm 33 [MPa] Valore medio della resistenza a trazione assiale del calcestruzzo f ctm 2.6 [MPa] Valore caratteristico della resistenza a trazione assiale (frattile 5%) f ctk;0, [MPa] Valore caratteristico della resistenza a trazione assiale (frattile 95%) f ctk;0, [MPa] Modulo di elasticità secante del calcestruzzo E cm [MPa] Deformazione di contrazione nel calcestruzzo alla tensione f c e c [-] Deformazione ultima di contrazione nel calcestruzzo e cu [-] Resistenza di progetto a compressione del calcestruzzo f cd [MPa] Resistenza di progetto a trazione del calcestruzzo f ctd 1.20 [MPa] Tensione ammissibile nel calcestruzzo nella combinazione caratteristica s c,caratt. 15 [MPa] Tensione ammissibile nel calcestruzzo nella combinazione quasi permanente s c,q.p [MPa] Acciaio - Rif. UNI EN : 2005 Resistenza a snervamento dell'acciaio f yk 450 [MPa] Coefficiente di sicurezza parziale per l'acciaio s 1.15 [-] Modulo di elasticità secante dell'acciaio E s [MPa] Deformazione a snervamento dell'acciaio e yd [-] Deformazione ultima dell'acciaio e su 0.01 [-] Resistenza di progetto a trazione dell'acciaio f yd [MPa] Tensione ammissibile nell'acciaio per le combinazioni a SLS s s 360 [MPa] Altezza della sezione trasversale di calcestruzzo h 2700 [mm] Larghezza della sezione trasversale di calcestruzzo b 4500 [mm] Copriferro d' 40 [mm] Altezza utile della sezione d 2660 [mm] Diametro dei ferri correnti f 1 16 [mm] Numero dei ferri correnti n 1 22 [-] Diametro dei ferri di eventuale infittimento f 2 0 [mm] Numero dei ferri di eventuale infittimento n 2 0 [-] Area dell'armatura tesa A s 4423 [mm 2 ] Diametro dei ferri correnti f' 1 16 [mm] Numero dei ferri correnti n' 1 22 [-] Diametro dei ferri di eventuale infittimento f' 2 0 [mm] Numero dei ferri di eventuale infittimento n' 2 0 [-] Area dell'armatura compressa A' s 4423 [mm 2 ] SEZIONE TRASVERSALE ARMATURA TESA ARMATURA COMPRESSA

9 Pag ELEMENTI SENZA ARMATURE TRASVERSALI RESISTENTI A TAGLIO Azione di Taglio sollecitante a Stato Limite Ultimo V Ed 1000 [kn] Considerare o meno il contributo dell'armatura tesa nel calcolo si [-] Coefficiente C Rd,c C Rd,c 0.12 [-] C Rd,c = 0,18 / c Coefficiente k k 1.27 [-] k = 1 + (200/d) 0,5 <= 2, [-] Rapporto geometrico d'armatura che si estende per non meno di l bd + d r l [-] r l = A s,tesa /(b d) [-] Resistenza a taglio offerta dal calcestruzzo teso V Rd,c [kn] V Rd,c = C Rd,c k (100 r l f ck ) 1/3 b d Resistenza minima del calcestruzzo teso V Rd,min [kn] V Rd,min = (0,035 k 3/2 (f ck) 1/2 )b d Resistenza a taglio offerta dal calcestruzzo teso V Rd [kn] Disporre il quantitativo minim Vigonovo, Ottobre 2018 Il tecnico