AUTOSTRADA A12 Rosignano - Civitavecchia Lotto 6A Progetto Definitivo - Tratto Tarquinia Civitavecchia

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2 1. PREMESSA SOTTOVIA SCATOLARE MURI DI RISVOLTO NORMATIVE DI RIFERIMENTO MATERIALI GEOTECNICA ANALISI DELLO SCATOLARE ANALISI DEI CARICHI Carichi permanenti Carichi variabili da traffico Variazioni termiche Forza di frenamento Azioni sismiche COMBINAZIONE DELLE AZIONI VERIFICHE RISULTATI DELL ANALISI DELLO SCATOLARE DATI DI INPUT CARICHI APPLICATI E SOLLECITAZIONI Condizioni di carico Analisi della spinta Sollecitazioni nella struttura Pressioni sul terreno VERIFICA ELEMENTI STRUTTURALI VERIFICHE FESSURAZIONE VERIFICHE DEL TERRENO Calcolo della capacità portante della fondazione Sollecitazione sul terreno ANALISI DEL MURO DI RISVOLTO ANALISI DEI CARICHI Carichi permanenti Sovraccarichi accidentali Urto Azione sismica COMBINAZIONE DELLE AZIONI VERIFICHE RISULTATI DELL ANALISI DEL MURO DI RISVOLTO GEOMETRIA MURO E FONDAZIONE CARATTERISTICHE TERRENI CARICHI APPLICATI E SOLLECITAZIONI Condizioni di carico Analisi della spinta e verifiche Quadro riassuntivo dei coefficienti di sicurezza calcolati Sollecitazioni sulla struttura VERIFICA ELEMENTI STRUTTURALI

3 8.5. VERIFICHE A FESSURAZIONE

4 1. PREMESSA La presente relazione di calcolo comprende l analisi e le successive verifiche strutturali di un sottovia scatolare, facente parte delle opere minori relative ai lavori di adeguamento del Lotto 6A (tratto tra il Km e il Km ) dell autostrada A12 Rosignano-Civitavecchia. Tale scatolare, situato in corrispondenza del Km , risolve l interferenza determinata dall intersezione della S.P. 97 Valle del Mignone con l autostrada oggetto di ammodernamento Sottovia scatolare Si tratta di una struttura scatolare in c.a. gettata in opera a singola canna, di lunghezza in asse tracciamento di circa m; la carreggiata comprende due corsie da 3.00 m e due marciapiedi laterali da 2.50 m, per una larghezza complessiva di m. Il franco stradale minimo previsto è di 5.00 m, per cui l altezza totale interna dello scatolare è di 6.00m. Gli spessori delle pareti sono: sp. soletta di fondazione = 1.10 m sp. piedritti = 1.00 m sp. soletta superiore = 1.00 m L elaborazione dei calcoli statici e le verifiche di stabilità, condotte secondo il metodo degli stati limite, è stata condotta con l ausilio del programma di calcolo SCAT10 prodotto da Aztec informatica. 3

5 Figura 1: Sezione longitudinale sottovia Figura 2: Sezione trasversale sottovia 1.2. Muri di risvolto Si tratta di strutture in c.a. gettate in opera, con altezza variabile da 6.84 a 7.24 metri, presenti in prossimità degli imbocchi del sottovia scatolare. Per l elaborazione dei calcoli statici e per le verifiche di stabilità, condotte secondo il metodo degli stati limite, è stato impiegato il programma di calcolo MAX10 prodotto da Aztec informatica. 4

6 Figura 3: Sezione trasversale muro di risvolto 5

7 2. NORMATIVE DI RIFERIMENTO Nell esecuzione dei calcoli si fa riferimento alla legislazione vigente con particolare riferimento alle seguenti norme: Legge nr del 05/11/1971. Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica. - Legge nr. 64 del 02/02/1974. Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. - D.M. LL.PP. del 11/03/1988. 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. LL.PP. del 14/02/1992. Norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche. - D.M. 9 Gennaio 1996 Norme Tecniche per il calcolo, l' esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche - D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche relative ai 'Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi' - D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche - Circolare Ministero LL.PP. 15 Ottobre 1996 N. 252 AA.GG./S.T.C. Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche di cui al D.M. 9 Gennaio Circolare Ministero LL.PP. 10 Aprile 1997 N. 65/AA.GG. Istruzioni per l'applicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni in zone sismiche di cui al D.M. 16 Gennaio 1996 Norme Tecniche 2008 (D.M. 14/01/2008) Circolare 617 del 02/02/2009 6

8 Istruzioni per l'applicazione delle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio

9 3. MATERIALI Per la realizzazione dei sottovia scatolari è previsto l utilizzo dei materiali aventi le seguenti caratteristiche: Calcestruzzo: Classe del calcestruzzo (C28/35) R ck [MPa] Resistenza caratteristica f ck calcestruzzo = [MPa] Resistenza media a trazione semplice f cm = [MPa] Resistenza di calcolo a compressione f cd = [MPa] Modulo elastico E c = [MPa] Acciaio: Acciaio per armatura ordinaria B450C (ex Fe B44k) Tensione caratteristica di snervamento f yk 430 [MPa] Resistenza di calcolo f yd = 374 [MPa] Modulo elastico E s = [MPa] 8

10 4. GEOTECNICA Il terreno in situ che interessa l opera presenta le seguenti caratteristiche: Tal peso di volume naturale γ = 19 kn/m 3 angolo di attrito φ = 27 coesione drenata c = 0 kpa Essendo previsto, per i terreni di ricoprimento e di rinfranco, l utilizzo del materiale da rilevato autostradale, sono state considerate le seguenti caratteristiche meccaniche: RILEVATO peso di volume naturale γ = 19 kn/m 3 angolo di attrito φ = 35 coesione drenata c = 0 kpa La modellazione del terreno è stata condotta secondo lo schema alla Winkler mediante cioè un letto di molle che presentano una rigidezza rappresentata dalla costate sotto riportata: W 1 per molle laterali = 1000 kn/m 2 /m (a vantaggio di sicurezza) W 2 per le molle di fondazione = kn/m 2 /m Per lo schema statico della modellazione si è considerato un metro dello scatolare con le dimensioni della sezione riportate in precedenza. Nella figura sotto riportata è rappresentata la stratigrafia in prossimità dello scatolare in oggetto. 9

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12 5. ANALISI DELLO SCATOLARE 5.1. Analisi dei carichi Carichi permanenti Peso Proprio Elementi Strutturali: I pesi degli elementi strutturali sono dedotte automaticamente dal programma in base al peso specifico del materiale calcestruzzo. Carichi Permanenti agenti sulla soletta superiore: Peso Specifico del Terreno γ t = 19 kn/m3 ; Angolo attrito interno Terreno ø = 35 Spessore ricoprimento h = 0.40 m Peso Pacchetto Stradale = 5.00 kn/ml Carichi Permanenti agenti in fondazione : Peso Pacchetto Stradale + letto di fondazione Peso Marciapiede = kn/ml = kn/ml Spinte Laterali Carichi Permanenti (spinta simmetrica, spinta asimmetrica, spinta idraulica): Le spinte nel terreno sono valutate nelle diverse condizioni: K o = coefficiente di spinta a riposo K a = coefficiente di spinta attiva K s = coefficiente di spinta in condizioni sismiche I valori dei coefficienti sono riportati nei paragrafi successivi. La spinta in calotta viene calcolata come prodotto tra il peso di volume del terreno per l'altezza del ricoprimento (Spessore dello strato di terreno superiore). Quindi la pressione in calotta è fornita dalla seguente relazione P = γ H. Per i sovraccarichi, concentrati e/o distribuiti, presenti al piano campagna si considera una diffusione nel terreno secondo un angolo, rispetto alla verticale, pari a 30. Le spinte sui piedritti sono state valutate in base alla teoria di Coulomb: S = 1/2γH 2 K a 11

13 Spinta simmetrica Spinta asimmetrica Nel caso in cui a monte della parete sia presente la falda il diagramma delle pressioni sulla parete risulta modificato a causa della sottospinta che l'acqua esercita sul terreno. Il peso di volume del terreno al di sopra della linea di falda non subisce variazioni. Viceversa al di sotto del livello di falda va considerato il peso di volume di galleggiamento γ a = γ sat - γ w dove γ sat è il peso di volume saturo del terreno (dipendente dall'indice dei pori) e γ w è il peso di volume dell'acqua. Quindi il diagramma delle pressioni al di sotto della linea di falda ha una pendenza minore. Al diagramma così ottenuto va sommato il diagramma triangolare legato alla pressione idrostatica esercitata dall'acqua. 12

14 Carichi variabili da traffico - CARICHI VARIABILI DA TRAFFICO SULLA SOLETTA Secondo quanto riportato nelle Norme Tecniche 2008 (D.M. 14/01/2008) si considerano i carichi mobili da traffico q 1,a ( mezzo convenzionale a due assi disposti come indicato nello schema in figura ) Altezza Soletta superiore Altezza ricoprimento Larghezza di una corsia convenzionale 1.00 m 0.40 m 3.00 m Si considerano le corsie convenzionali di carico sopra descritte. Sulla soletta superiore, dato il ridotto spessore di ricoprimento, il carico Q 1k è considerato applicato direttamente su di essa con le forze concentrate posizionate per simulare le situazioni più gravose. L intensità di tali forze è stata ottenuta considerando che la fascia di soletta di calcolo ha larghezza, come detto, di 1.00m e che in pianta le forze concentrate hanno distanza, lungo lo stesso asse, di 2.00m ed infine l ingombro totale del mezzo nella stessa direzione è pari a 3.00m. Ma a vantaggio di sicurezza si è considerata la fascia di scatolare più sfavorita sulla quale agisce direttamente l impronta del mezzo pesante trascurando l effetto piastra che la stessa fascia ha con quelle adiacenti ad essa e che con essa collaborano ripartendo parte del carico. 13

15 L intensità di ciascun carico concentrato, applicata direttamente al piano campagna, è stata considerata pari a 150 kn; è stato inoltre applicato a un carico distribuito q 1k = 9 kn/m 2. - CARICHI VARIABILI DA TRAFFICO IN FONDAZIONE In fondazione si considera un numero intero di corsie convenzionali di carico compatibili con la larghezza dell opera. I due assi dei carichi concentrati q i,a si assumono posti al di sopra della pavimentazione stradale e la loro diffusione si considera avvenire secondo un angolo di 30 nel letto di fondazione e di 45 nello spessore medio della fondazione. B = 6.00 m w corsia = 3 m Spessore fondazione s = 1.10 m Spessore letto di fondazione h = 0.90 m Si ottiene: A = (s/2 x tg45 + h/2 x tg30) = 3.74 m B = (s/2 x tg45 + h/2 x tg30) = 4.54 m Q i + q = qi kn/m 2 relativamente alla i-esima corsia di carico. A B Si è considerato un numero intero di corsie di carico pari a 2, per cui : 14

16 CARICHI MOBILI SULLA FONDAZIONE Schemma di carico 1 Qi [kn] qi [kn/m 2 ] corsia corsia corsia ricapitolando: Q 1 = kn/m 2 Q 2 = kn/m 2 Larghezza corsia convenzionale w [m] = 3 Spessore terreno ricoprimento hr [m] = 0.9 Spessore soletta scatolare s [m] = 1.1 s/2 [m] = 0.55 Angolo di diffusione carico terreno α [ ] = radianti Angolo di diffusione carico soletta β [ ] = radianti Larghezza trasversale B [m] = 4.54 Larghezza longitudinale A [m]= 3.74 Area [m 2 ] Q* [kn/m 2 ] Lunghezza di sovrapposizione corsia corsia corsia Variazioni termiche Si è considerato un gradiente termico tra l intradosso e l estradosso della soletta di 10 C Forza di frenamento La forza di frenamento è funzione di un asse del carico verticale agente sulla corsia convenzionale n.1: q 3 = 0.6 (Q 1k ) q 1k w 1 L per L=11.00m, Fa = 0.6 x x 9 x 3 x 11 = 210 kn Azioni sismiche Le azioni sismiche vengono valutate in base alle accelerazioni massime attese in superficie. Si fanno le seguenti assunzioni: Vita nominale opera Classe d uso opera Categoria sottosuolo Categoria topografica 50 anni IV D T1 15

17 Comune di Tarquinia Latitudine Lat Longitudine Lon Vita nominale opera 50 anni Classe d'uso Coefficiente d'uso Periodo di riferimento IV anni PARAMETRI SPETTRI DI RISPOSTA SLO SLD SLV SLC SLO SLD SLV SLC SLO SLD SLV SLC SLO SLD SLV SLC SLO SLD SLV SLC P VR T R ag/g F 0 T* C % anni sec La spinta totale di progetto (statica + dinamica) E d esercitata dal terrapieno ed agente sull opera di sostegno, è data da: dove: H è l altezza del muro; K è il coefficiente di spinta del terreno (statico + dinamico). Il coefficiente di spinta del terreno può essere calcolato mediante la formula di Mononobe e Okabe. Per stati attivi Per stati passivi (resistenza a taglio nulla tra terreno e muro) 16

18 Nelle precedenti equazioni vengono usati i seguenti simboli: φ è l angolo di resistenza a taglio del terreno; ψ,β sono gli angoli di inclinazione rispetto all orizzontale rispettivamente della parete del muro rivolta a monte e della superficie del terrapieno; δ è l angolo di resistenza a taglio tra terreno e muro; θ è l angolo definito di seguito La formula per stati passivi dovrebbe essere preferibilmente usata nel caso di muro a parete verticale (ψ = 90 ). Oltre a questo incremento di spinta bisogna tenere conto delle forze orizzontali d inerzia F i delle masse strutturali, includendo in esse anche la massa del terreno stabilizzante a tergo del paramento: F i = k W dove: con a max = accelerazione orizzontale massima attesa al sito = S x a g = S S x S T x a g g = accelerazione di gravità Combinazione delle azioni Effettuando il calcolo tramite gli Eurocodici è necessario fare la distinzione fra i parametri caratteristici ed i valori di calcolo (o di progetto) sia delle azioni che delle resistenze. I valori di calcolo si ottengono dai valori caratteristici mediante l'applicazione di opportuni coefficienti di sicurezza parziali γ. In particolare si distinguono combinazioni di carico di tipo A1- M1 nelle quali vengono incrementati i carichi permanenti e lasciati inalterati i parametri di resistenza del terreno e combinazioni di carico di tipo A2-M2 nelle quali vengono ridotti i parametri di resistenza del terreno e lasciati inalterati i carichi. 17

19 Operando in tal modo si ottengono valori delle spinte (azioni) maggiorate e valori di resistenza ridotti e pertanto nelle verifiche globali è possibile fare riferimento a coefficienti di sicurezza unitari. Simbologia adottata γ Ψ C Coefficiente di partecipazione della condizione Coefficiente di combinazione della condizione Coefficiente totale di partecipazione della condizione Norme Tecniche 2008 Simbologia adottata γ G1sfav γ G1fav γ G2sfav γ G2fav γ Q γ tanφ' γ c' γ cu γ qu Coefficiente parziale sfavorevole sulle azioni permanenti Coefficiente parziale favorevole sulle azioni permanenti Coefficiente parziale sfavorevole sulle azioni permanenti non strutturali Coefficiente parziale favorevole sulle azioni permanenti non strutturali Coefficiente parziale sulle azioni variabili Coefficiente parziale di riduzione dell'angolo di attrito drenato Coefficiente parziale di riduzione della coesione drenata Coefficiente parziale di riduzione della coesione non drenata Coefficiente parziale di riduzione del carico ultimo Coefficienti di partecipazione combinazioni statiche Coefficienti parziali per le azioni o per l'effetto delle azioni: Carichi Effetto A1 A2 Permanenti Favorevole γ G1fav Permanenti Sfavorevole γ G1sfav Permanenti non strutturali Favorevole γ G2fav Permanenti non strutturali Sfavorevole γ G2sfav Variabili Favorevole γ Qfav Variabili Sfavorevole γ Qsfav Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno: Parametri M1 M2 Tangente dell'angolo di attrito γ tanφ' Coesione efficace γ c' Resistenza non drenata γ cu Resistenza a compressione uniassiale γ qu Peso dell'unità di volume γ γ Coefficienti di partecipazione combinazioni sismiche Coefficienti parziali per le azioni o per l'effetto delle azioni: Carichi Effetto A1 A2 Permanenti Favorevole γ G1fav Permanenti Sfavorevole γ G1sfav Permanenti Favorevole γ G2fav Permanenti Sfavorevole γ G2sfav Variabili Favorevole γ Qfav Variabili Sfavorevole γ Qsfav

20 Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno: Parametri M1 M2 Tangente dell'angolo di attrito γ tanφ' Coesione efficace γ c' Resistenza non drenata γ cu Resistenza a compressione uniassiale γ qu Peso dell'unità di volume γ γ Coeff. di combinazione Ψ 0 = 0.75 Ψ 1 = 0.75 Ψ 2 = 0.00 Combinazione n 1 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Combinazione n 2 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura +_Mmax Gradiente termico Combinazione n 3 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura +_Mmax Gradiente termico Combinazione n 4 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore

21 Frenatura -_Mmax Gradiente termico Combinazione n 5 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura -_Mmax Gradiente termico Combinazione n 6 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_tmax Carico mobile_inferiore Frenatura _Tmax Gradiente termico Combinazione n 7 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_tmax Carico mobile_inferiore Frenatura _Tmax Gradiente termico Combinazione n 8 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura +_Mmax Gradiente termico Combinazione n 9 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale

22 Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura +_Mmax Gradiente termico Combinazione n 10 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura -_Mmax Gradiente termico Combinazione n 11 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura -_Mmax Gradiente termico Combinazione n 12 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_tmax Carico mobile_inferiore Frenatura _Tmax Gradiente termico Combinazione n 13 SLU (Approccio 2) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_tmax Carico mobile_inferiore Frenatura _Tmax Gradiente termico Combinazione n 14 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. positivo γ Ψ C Peso Proprio

23 Pacchetto stradale Spinta terreno sinistra Sisma da sinistra Gradiente termico Combinazione n 15 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. negativo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale Spinta terreno sinistra Sisma da sinistra Gradiente termico Combinazione n 16 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. positivo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale Spinta terreno sinistra Sisma da sinistra Gradiente termico Combinazione n 17 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. negativo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale Spinta terreno sinistra Sisma da sinistra Gradiente termico Combinazione n 18 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. positivo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale Spinta terreno destra Sisma da destra Gradiente termico Combinazione n 19 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. negativo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale Spinta terreno destra Sisma da destra Gradiente termico Combinazione n 20 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. positivo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale

24 Spinta terreno destra Sisma da destra Gradiente termico Combinazione n 21 SLU (Approccio 2) - Sisma Vert. negativo γ Ψ C Peso Proprio Pacchetto stradale Spinta terreno destra Sisma da destra Gradiente termico Combinazione n 22 SLE (Quasi Permanente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Combinazione n 23 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Combinazione n 24 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_inferiore Combinazione n 25 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_tmax Combinazione n 26 SLE (Frequente) γ Ψ C 23

25 Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Gradiente termico Combinazione n 27 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Gradiente termico Combinazione n 28 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Frenatura +_Mmax Combinazione n 29 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Frenatura -_Mmax Combinazione n 30 SLE (Frequente) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Frenatura _Tmax Combinazione n 31 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Gradiente termico

26 Frenatura +_Mmax Combinazione n 32 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_inferiore Carico mobile_superiore_mmax Gradiente termico Frenatura +_Mmax Combinazione n 33 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Carico mobile_superiore_tmax Carico mobile_inferiore Gradiente termico Frenatura _Tmax Combinazione n 34 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Gradiente termico Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura +_Mmax Combinazione n 35 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Gradiente termico Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Frenatura +_Mmax Combinazione n 36 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Frenatura +_Mmax

27 Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Gradiente termico Combinazione n 37 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Frenatura -_Mmax Carico mobile_superiore_mmax Carico mobile_inferiore Gradiente termico Combinazione n 38 SLE (Rara) γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Spinta terreno destra Pacchetto stradale Frenatura _Tmax Carico mobile_inferiore Carico mobile_superiore_tmax Gradiente termico Combinazione n 39 SLE (Quasi Permanente) - Sisma Vert. positivo γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Pacchetto stradale Sisma da sinistra Combinazione n 40 SLE (Quasi Permanente) - Sisma Vert. negativo γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno sinistra Pacchetto stradale Sisma da sinistra Combinazione n 41 SLE (Quasi Permanente) - Sisma Vert. positivo γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno destra Pacchetto stradale Sisma da destra Combinazione n 42 SLE (Quasi Permanente) - Sisma Vert. negativo γ Ψ C Peso Proprio Spinta terreno destra Pacchetto stradale

28 Sisma da destra Le spinte nelle diverse combinazioni sono state valutate secondo quanto in seguito descritto : Pressione in calotta Pressione geostatica Tipo di analisi Pressione in calotta Pressione geostatica Spinta sui piedritti a Riposo [combinazione 1] a Riposo [combinazione 2] a Riposo [combinazione 3] a Riposo [combinazione 4] a Riposo [combinazione 5] a Riposo [combinazione 6] a Riposo [combinazione 7] a Riposo [combinazione 8] a Riposo [combinazione 9] a Riposo [combinazione 10] a Riposo [combinazione 11] a Riposo [combinazione 12] a Riposo [combinazione 13] Attiva [combinazione 14] Attiva [combinazione 15] Attiva [combinazione 16] Attiva [combinazione 17] Attiva [combinazione 18] Attiva [combinazione 19] Attiva [combinazione 20] Attiva [combinazione 21] a Riposo [combinazione 22] a Riposo [combinazione 23] a Riposo [combinazione 24] a Riposo [combinazione 25] a Riposo [combinazione 26] a Riposo [combinazione 27] a Riposo [combinazione 28] a Riposo [combinazione 29] a Riposo [combinazione 30] a Riposo [combinazione 31] a Riposo [combinazione 32] a Riposo [combinazione 33] a Riposo [combinazione 34] a Riposo [combinazione 35] a Riposo [combinazione 36] a Riposo [combinazione 37] a Riposo [combinazione 38] a Riposo [combinazione 39] a Riposo [combinazione 40] a Riposo [combinazione 41] a Riposo [combinazione 42] Sisma 27

29 Combinazioni SLU Accelerazione al suolo a g = 0.93 [m/s^2] Coefficiente di amplificazione per tipo di sottosuolo (S) 1.80 Coefficiente di amplificazione topografica (St) 1.00 Coefficiente riduzione (β m ) 0.18 Rapporto intensità sismica verticale/orizzontale 0.50 Coefficiente di intensità sismica orizzontale (percento) k h =(a g /g*β m *St*Ss) = 3.08 Coefficiente di intensità sismica verticale (percento) k v =0.50 * k h = 1.54 Combinazioni SLE Accelerazione al suolo a g = 0.47 [m/s^2] Coefficiente di amplificazione per tipo di sottosuolo (S) 1.80 Coefficiente di amplificazione topografica (St) 1.00 Coefficiente riduzione (β m ) 0.18 Rapporto intensità sismica verticale/orizzontale 0.50 Coefficiente di intensità sismica orizzontale (percento) k h =(a g /g*β m *St*Ss) = 1.56 Coefficiente di intensità sismica verticale (percento) k v =0.50 * k h = 0.78 Forma diagramma incremento sismico Rettangolare Spinta sismica Mononobe-Okabe Pressione in calotta(solo peso terreno) Angolo diffusione sovraccarico [ ] Coefficienti di spinta N combinazione Statico Sismico

30 Verifiche Le verifiche degli elementi strutturali che compongono lo scatolare, sono state eseguite mediante il metodo degli Stati Limite. Verifica materiali: Stato Limite Ultimo Coefficiente di sicurezza calcestruzzo γ c 1.50 Fattore riduzione da resistenza cubica a cilindrica 0.83 Fattore di riduzione per carichi di lungo periodo 0.85 Coefficiente di sicurezza acciaio 1.15 Verifica Taglio - Metodo dell'inclinazione variabile del traliccio V Rd =[0.18*k*(100.0*ρ l *f ck ) 1/3 /γ c +0.15*σ cp ]*b w *d>(vmin+0.15*σ cp )*b w *d V Rsd =0.9*d*A sw /s*(ctgα+ctgθ)*sinα V Rcd =0.9*d*b w *α c *fcd'*(ctg(θ)+ctg(α)/(1.0+ctgθ 1/2 ) con: d b w altezza utile sezione [mm] larghezza minima sezione [mm] 29

31 σ cp tensione media di compressione [N/mmq] ρ l rapporto geometrico di armatura A sw area armatuta trasversale [mmq] S interasse tra due armature trasversali consecutive [mm] α c coefficiente maggiorativo, funzione di f cd e σ cp f cd ' = 0.5*f cd k = 1+(200/d) 1/2 v min = 0.035*k 3/2 *f ck 1/2 Stato Limite di Esercizio Criteri di scelta per verifiche tensioni di esercizio: Ambiente poco aggressivo Limite tensioni di compressione nel calcestruzzo (comb. rare) 0.60 f ck Limite tensioni di compressione nel calcestruzzo (comb. quasi perm.) 0.45 f ck Limite tensioni di trazione nell'acciaio (comb. rare) 0.80 f yk Criteri verifiche a fessurazione: Armatura poco sensibile Apertura limite fessure espresse in [mm] Apertura limite fessure w1=0.20 w2=0.30 w3=0.40 Verifiche secondo : Norme Tecniche Approccio 2 Copriferro sezioni 4.00 [cm] 30

32 6. RISULTATI DELL ANALISI DELLO SCATOLARE Figura 4: Sezione sottovia 6.1. Dati di input Descrizione: Scatolare semplice Altezza esterna 8.10 [m] Larghezza esterna [m] Lunghezza mensola di fondazione sinistra 0.00 [m] Lunghezza mensola di fondazione destra 0.00 [m] Spessore piedritto sinistro 1.00 [m] Spessore piedritto destro 1.00 [m] Spessore fondazione 1.10 [m] Spessore traverso 1.00 [m] 6.2. Carichi applicati e sollecitazioni Condizioni di carico Convenzioni adottate Origine in corrispondenza dello spigolo inferiore sinistro della struttura Carichi verticali positivi se diretti verso il basso Carichi orizzontali positivi se diretti verso destra Coppie concentrate positive se antiorarie Ascisse X (espresse in m) positive verso destra Ordinate Y (espresse in m) positive verso l'alto 31

33 Carichi concentrati espressi in kn Coppie concentrate espressi in knm Carichi distribuiti espressi in kn/m Simbologia adottata e unità di misura Forze concentrate X ascissa del punto di applicazione dei carichi verticali concentrati Y ordinata del punto di applicazione dei carichi orizzontali concentrati F y componente Y del carico concentrato F x componente X del carico concentrato M momento Forze distribuite X i, X f ascisse del punto iniziale e finale per carichi distribuiti verticali Y i, Y f ordinate del punto iniziale e finale per carichi distribuiti orizzontali V ni componente normale del carico distribuito nel punto iniziale V nf componente normale del carico distribuito nel punto finale V ti componente tangenziale del carico distribuito nel punto iniziale V tf componente tangenziale del carico distribuito nel punto finale D te variazione termica lembo esterno espressa in gradi centigradi variazione termica lembo interno espressa in gradi centigradi D ti Condizione di carico n 1 (Peso Proprio) Condizione di carico n 2 (Spinta terreno sinistra) Condizione di carico n 3 (Spinta terreno destra) Condizione di carico n 4 (Sisma da sinistra) Condizione di carico n 5 (Sisma da destra) Condizione di carico n 7 (Pacchetto stradale) Distr Terreno X i = X f = V ni = 5.00 V nf = 5.00 Distr Fondaz. X i = 1.00 X f = 3.00 V ni = V nf = V ti = 0.00 V tf = 0.00 Distr Fondaz. X i = 3.00 X f = 9.00 V ni = V nf = V ti = 0.00 V tf = 0.00 Distr Fondaz. X i = 9.00 X f = V ni = V nf = V ti = 0.00 V tf = 0.00 Condizione di carico n 8 (Carico mobile_superiore_mmax) Distr Terreno X i = X f = V ni = 9.00 V nf = 9.00 Conc Terreno X= 5.40 F y = Conc Terreno X= 6.60 F y = Condizione di carico n 9 (Carico mobile_inferiore) Distr Fondaz. X i = 2.23 X f = 6.77 V ni = V nf = V ti = 0.00 V tf = 0.00 Distr Fondaz. X i = 5.23 X f = 9.77 V ni = V nf = V ti = 0.00 V tf = 0.00 Condizione di carico n 10 (Carico mobile_superiore_tmax) Conc Terreno X= 1.00 F y = Conc Terreno X= 2.20 F y = Distr Terreno X i = 1.00 X f = V ni = 9.00 V nf =

34 Condizione di carico n 11 (Gradiente termico +) Term Traverso D te = D ti = Condizione di carico n 12 (Gradiente termico -) Term Traverso D te = D ti = Condizione di carico n 13 (Frenatura +_Mmax) Conc Traverso X= 6.00 F y = 0.00 F x = M= 0.00 Condizione di carico n 14 (Frenatura -_Mmax) Conc Traverso X= 6.00 F y = 0.00 F x = M= 0.00 Condizione di carico n 15 (Frenatura _Tmax) Conc Traverso X= 1.60 F y = 0.00 F x = M= Analisi della spinta Analisi della combinazione n 1 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 2 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

35 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 3 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 4 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Analisi della combinazione n 5 34

36 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 6 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 7 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

37 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 8 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 9 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 10 36

38 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 11 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 12 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

39 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 13 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 14 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Terreno assente Spinte sismiche sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] 38

40 Analisi della combinazione n 15 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Terreno assente Spinte sismiche sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 16 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Terreno assente Spinte sismiche sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 17 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

41 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Terreno assente Spinte sismiche sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 18 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Terreno assente Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Spinte sismiche sui piedritti Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 19 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Terreno assente Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Spinte sismiche sui piedritti 40

42 Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 20 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Terreno assente Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Spinte sismiche sui piedritti Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 21 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Terreno assente Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Spinte sismiche sui piedritti Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 22 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

43 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 23 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 24 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 25 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

44 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 26 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 27 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] 43

45 Analisi della combinazione n 28 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 29 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 30 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] 44

46 Analisi della combinazione n 31 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 32 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 33 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

47 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 34 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 35 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq]

48 Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 36 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Analisi della combinazione n 37 Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Spinte sui piedritti Piedritto sinistro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Piedritto destro Pressione sup [N/mmq] Pressione inf [N/mmq] Carichi verticali in calotta Xi Xj Q[N/mmq] Analisi della combinazione n 38 47