COSTRUZIONE DI NUOVA CAPPELLA IN CIMITERO S.DONATO VILLANUOVA EMPOLI RELAZIONE TECNICA CALCOLI STRUTTURALI

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1 COSTRUZIONE DI NUOVA CAPPELLA IN CIMITERO S.DONATO VILLANUOVA EMPOLI RELAZIONE TECNICA CALCOLI STRUTTURALI UBICAZIONE : Comune di Empoli Località S.Donato Villanuova PROPRIETA : Comune di Empoli A 1 A 4 A 5 A 6 Il Progettista e Direttore dei Lavori delle strutture in c.a. Ing.Valentina Antonini

2 A 1 - Relazione generale sull intervento L intervento in oggetto è costituito da un nuovo manufatto avente conformazione planimetrica rettangolare con dimensioni 7,93m x 5,38m (a rustico) e un solo orizzontamento fuori terra con altezza sottogronda di 3,70 m dal piano campagna. La struttura portante è costituita da un telaio in cemento armato gettato in opera separato dalle cappelle adiacenti con cui confina su due lati da giunti di 5cm. Le travi di fondazione hanno sezione rettangolare b=45/50cm e h=60cm e sono collegate da una platea di altezza h=20cm nella porzione su cui verrà allestito il castello loculi. Il piano di calpestio antistante i loculi consiste in pavimento e massetto (spessore s1=15cm) su vespaio in pietrame (spessore s2=25cm). Il solaio di copertura è previsto in laterocenento e su di esso è ordita la copertura attraverso gattaiolato. I due gruppi di venti loculi ciascuno, al fine di ottimizzare lo spazio disponibile, sono anch essi realizzati in cemento armato gettato in opera. Più specificamente sono ricavati dall ordito di (5+5)=10 setti verticali trasversali e (1+1)=2 setti verticali longitudinali di altezza H=3,80m, a partire dall estradosso della soletta su cui s innestano, oltre ai (6+6)=12 setti orizzontali di larghezza B=3,50m a costituire le solette dei loculi. A 4 - Relazione di calcolo delle fondazioni. Come sovradescritto le travi di fondazione di progetto per semplicità ed economicità di costruzione sono progettate a sezione costante rettangolare di altezza h=60cm. In prossimità dei loculi le travi sono collegate all estradosso da una platea di altezza h=20cm per meglio trasferire i carichi dei setti sovrastanti. Al fine di raggiungere una stratificazione di soddisfacenti caratteristiche meccaniche, secondo quanto previsto da relazione geologica, le fondazioni della sovrastruttura sono impostate a 0,85m rispetto al piano campagna. La pressione massima sul terreno risulta pari a 1,52kgf/cmq e quindi inferiore al valore limite suggerito nell allegata Relazione Geotecnica (pressione ammissibile 1,87kgf/cmq) redatta a cura del Dott. Francesco Cintelli Iscritto all Ordine dei Geologi della Toscana al N: Il contatto fra sovrastruttura e terreno si pensa cautelativamente avvenire attraverso le sole travi di fondazione. Il vincolo elastico alla Winkler delle travi è riferito al valore Eed=2,24kg/cm 3 del modulo di sottofondo suggerito dalla relazione geologica. A 5 - Relazione di calcolo delle strutture Per la ricerca delle sollecitazioni negli elementi della struttura intelaiata (travi di solaio, pilastri e travi rovesce) e la verifica delle pressioni sul terreno si è fatto uso di un modello globale analizzato col programma di calcolo automatico ModesT 7.8 prodotto dalla Tecnisoft di Prato. Il programma effettua la ripartizione delle azioni sismiche, ricavate in maniera automatica mediante analisi statica così come previsto dalla vigente normativa, tra i vari elementi resistenti dello organismo intelaiato. Lo schema strutturale sopradetto è costituito dal solo impalcato di copertura, infinitamente rigido nel suo piano, connesso alle strutture verticali e dall ordito delle travi di fondazione su suolo

3 elastico. A favore della sicurezza e per semplicità della calcolazione, nel modello finalizzato alla verifica di travi, pilastri e delle massime pressioni sul terreno non si modella la platea di fondazione, trascurandone il contributo sia per quanto riguarda l irrigidimento del piano di fondazione sia per quanto riguarda la riduzione delle pressioni sul terreno. La platea è analizzata a parte circa il trasferimento del carico loculi alle travi rovesce. Anche il castello loculi è verificato separatamente e rappresentato nel modello di calcolo automatico solo come sovraccarico (sovraccarico verticale e corrispondente carico orizzontale da sisma in direzione +-X /Y). TRAVI E PILASTRI DEL TELAIO IN C.A. Per determinare le massime caratteristiche di sollecitazione sono state esaminate le seguenti combinazioni di carichi : I : Carichi verticali permanenti + accidentali II : Carichi verticali totali + Carichi orizzontali da sisma in direzione + X III : Carichi verticali totali + Carichi orizzontali da sisma in direzione - X IV : Carichi verticali totali + Carichi orizzontali da sisma in direzione + Y V : Carichi verticali totali + Carichi orizzontali da sisma in direzione - Y - Analisi dei carichi Nei vari calcoli sono stati assunti i seguenti valori dei carichi : Pesi Propri Elementi Strutturali Modellati come da calcolazione Automatica: = volume x γ c (2500kgf/m3) Solaio di copertura (H = 16+4) peso proprio solaio peso proprio gattaiolato (comprensivo di tavellonato, soletta cls s=4cm, impermeabilizzazione, incidenza muretti) peso proprio embrici sovraccarico accidentale = 250 kgf/m2 = 150 kgf/m2 = 100 kgf/m2 = 100 kgf/m2 Tamponamenti Muri a due teste in mattoni pieni h=3,85m Carico al ml: 450 kg/m2x3,85m = 450 kg/m2 = 1735 kg/m Castello Loculi peso proprio setti strutturali = 2500 kgf/m3 sovraccarico accidentale su solette orizzontali (D.P.R /09/90) = 200 kgf/m2

4 Sisma - Coefficienti sismici Nell analisi sismica condotta sono stati adottati i seguenti coefficienti sismici : grado di sismicità = 9 coefficiente di fondazione = 1 coefficiente di struttura = 1 coefficiente di protezione sismica = 1 coefficiente di partecipazione sovracc. solai = 0.33 coefficiente di partecipazione sovracc. copertura = 0.33 Si riporta in allegato i tabulati di calcolo (A7 A8) CASTELLO LOCULI SOLETTE ORIZZONTALI IN C.A. Le solette orizzontali hanno forma rettangolare allungata di dimensioni 0,75mx2,40m. Si può supporre pertanto che la loro flessione sia cilindrica trascurando il vincolo del setto verticale longitudinale sul fondo dei loculi e condurre un calcolo a trave delle medesime. Si analizza una trave con vincoli d incastro agli estremi di luce l=0,75m, sezione di larghezza unitaria e altezza h= 0,10m. Si suppone soggetta al solo peso proprio e ai carichi accidentali di cui al D.P.R /09/90. VERIFICA SOLETTA q=(1x0,10x2500) kg/m +200kg/m=( )kg/m M+-=ql 2 /10=(450x0,75 2 )/10=25,3kgm/m Armatura baricentrica Φ8/15 (6x0,502)cm 2 =3,01 A ferro x=3.28cm σc=6,8kg/cm 2 σs=195kg/cm 2 RIPARTIZIONE DEL CARICO-SOLETTE AI SETTI VERTICALI Si ipotizza che carichi permanenti e accidentali distribuiti vengano trasmessi per il 92% ai setti verticali trasversali e per lo 8% al setto verticale longitudinale a chiusura dei loculi. Peso proprio solette castello loculi C1 5(2,40x4x0,75x0,10)x2500kg/m 3 =9000kg Peso proprio solette castello loculi C2 5(2,40x4x0,75x0,10)x2500kg/m 3 =9000kg

5 Accidentali castello loculi C1 5(2,40x4x0,75)x200kg/m 2 =7200kg Accidentali castello loculi C2 5(2,40x4x0,75)x200kg/m 2 =7200kg a)peso e accidentali solette su setto longitudinale Peso solette C1 su setto long. 8%x9000kg=720kg Accidentali solette C1 su setto long. 8%x7200kg=576kg Peso solette C2 su setto long. 8%x9000kg=720kg Accidentali solette C1 su setto long. 8%x7200kg=576kg b)peso e accidentali solette su setti trasversali Peso solette C1 sui setti trasv. (92%x9000)kg=8280kg Accidentali solette C1 sui setti trasv. (92%x7200)kg=6624kg Peso solette C2 sui setti trasv. (92%x9000)kg=8280kg Accidentali solette C1 sui setti trasv. (92%x7200)kg=6624kg Di cui specificamente: Peso solette da setto verticale su trave 304 Accidentali solette da setto verticale su trave 304 1/8(8280)=1035kg 1/8(6624)=828kg Peso solette da setto verticale su trave 306 Accidentali solette da setto verticale su trave 306 1/8(8280)=1035kg 1/8(6624)=828kg Peso solette da setto verticale su trave 305 Accidentali solette da setto verticale su trave 305 1/4(8280)=2070kg 1/4(6624)=1656kg Peso solette su platea da n 3setti verticali verticali interni 3x2070=6210kg Accidentali solette su platea da n 3setti su platea 3x1656=4968kg SETTI VERTICALI IN C.A. VERIFICA SETTI VERTICALI IN C.A. -setti trasversali esterni: n 2 per ciascun gruppo di loculi h=3,80m b=2.40m s=0,10m Armatura baricentrica Φ8/20 peso proprio =3,80x2,40x0,10x2500kg/m 3 =2280kg

6 peso solette di competenza= 1035kg accidentali solette di competenza=828kg N=( )kg+828kg =3315kg+828kg=4143kg σc=1,76kg/cm 2 σ rid c= σcx0.7x( x(25-s))=0.385xσc=37.5kg/cm 2 σc< σ rid c -setti trasversali interni: n 3 per ciascun gruppo di loculi h=3,80m b=2.40m s=0,10m Armatura baricentrica Φ8/20 peso proprio =3,80x2,40x0,10x2500kg/m 3 =2280kg peso solette di competenza =2070kg accidentali solette di competenza =1656kg N=( )kg+1656kg =4350kg+1656kg=6006kg σc=2,50kg/cm 2 σ rid c= σcx0.7x( x(25-s))=0.385xσc=37.5kg/cm 2 σc< σ rid c -setto longitudinale di chiusura: n 2 per ciascun gruppo di loculi Armatura baricentrica Φ8/15 peso proprio =3,80x3,50x0,10x2500kg/m 3 =3325kg peso solette di competenza =720kg accidentali solette di competenza =576kg N=( )kg+576kg =4045kg+720kg=4117kg σc=1,18kg/cm 2 σ rid c= σcx0.7x( x(25-s))=0.385xσc=37.5kg/cm 2 σc< σ rid c PLATEA IN C.A. Costituita da due campi interni al reticolo di travi di fondazione C1 e C2 di dimensioni a=3,29m e b=1,98m. Ciascuno di tali campi risulta impegnato dal peso proprio di tre setti verticali+carico da solette(peso proprio e accidentale secondo D.P.R /09/90) per totali: Peso proprio setti verticali =3,80x2,40x0,10x2500kg/m 3 =2280kg Peso solette su platea da setto verticale=2070kg Totale Permanenti 3x( )=3x4350kg=13050kg Accidentali solette su platea da setto verticale=1656kg Totale Accidentali 3x1656kg=4968kg VERIFICA PLATEA La distribuzione dei carichi risulta simmetrica e plausibilmente riconducibile ad una distribuzione uniforme. Con queste ipotesi si ripartisce il carico secondo il metodo di Marcus per ciascun campo: 13050kg+4968kg=18018kg

7 p=18018kg/(3.29x1.98)= 2766 kg/m 2 p a = pxa 4 /(a 4 +b 4 )= 88% p b =px b 4 /(a 4 +b 4 )=12% p a =2434 kg/m 2 p b =332 kg/m 2 γ=1-φ=1-5/6x(a 2 +b 2 /(a 4 +b 4 ))=0.91 coeff per contrazione impedita mx max =0.91x(2434x1,98 2 /8)=1085kgm/m my max =0.91x(332x3,29 2 /8)=409kgm/m Platea s=20cm, Rck=300, armatura Φ12/25a doppia fodera Feb44k (4x1,13)cm 2 =4,52 A ferroinf =A ferrosup x=3.28cm σc=35,70kg/cm 2 σs=1619kg/cm 2 RIPARTIZIONE DEL CARICO-PLATEA ALLE TRAVI DI FONDAZIONE Diffusione del carico dalla platea alle travi di fondazione: -Castello C1 88% sulla trave 303 e 302 e 12% sulle travi 304 e Castello C2 88% sulla trave 303 e 302 e 12% sulle travi 305 e 306 Q pa carico permanente su trave 302 e 303 C1 Q qa carico accidentale su trave 302 e 303 C1 (13050x0,88)kg/2=5742kg (4968x0,88)kg/2=2186kg Q pb carico permanente su trave 304 e 305 C1 Q qb carico accidentale su trave 304 e 305 C1 (13050x0,12)kg/2=783kg (4968x0,12)kg/2=298kg Q pa carico permanente su trave 302 e 303 C2 Q qa carico accidentale su trave 302 e 303 C2 (13050x0,88)kg/2=5742kg (4968x0,88)kg/2=2186kg Q pb carico permanente su trave 305 e 306 C2 Q qb carico accidentale su trave 305 e 306 C2 (13050x0,12)kg/2=783kg (4968x0,12)kg/2=298kg

8 Figura 1 Platea Castello Loculi e ordito Travi di Fondazione Carichi trasmessi alle travi di fondazione da entrambi i campi di platea: Trave 302 Trave 303 Q p : (5742x2)=11484kg Q p : (5742x2)=11484kg Q q : (2186x2)=4372kg Q q : (2186x2)=4372kg Trave 304 e Trave 306 Trave 305 Q p : (783x1)=783kg Q p : (783x2)=1566kg Q q : (298x1)=298kg Q q : (298x2)=596kg Carichi trasmessi direttamente alle travi di fondazioni dai setti sovrastanti: Trave 302 Trave 303 Q p : =0kg Q p : =(4045x2) kg =8090kg Q q : =0kg Q q : =(576x2) kg =1152kg Trave 304 e Trave 306 Trave 305 Q p =3315kg Q p =2x( )=6630kg Q q =828kg Q q =1656kg Carichi Totali trasmessi alle travi di fondazioni dal Castello Loculi: Trave 302 Trave 303 Q p : =11484kg Q p : =( )kg=19574kg Q q : =4372kg Q q : =( )kg=5524kg Trave 304 e Trave 306 Trave 305 Q p =( )kg =4098kg Q p =( )kg=8196kg Q q =( )kg=1126kg Q q =( )kg=2252kg Totale permanenti da castello Loculi: 47450kg di cui : solette orizz kg setti verticali trasv kg setto chiusura long. 6650kg Totale accidentali da castello Loculi: ( x2+2252)kg da:0,75mx2,40mx4x5x2)x200kg/m2 ( x2+8196)kg= =14400kg =14400kg Carichi Castello Loculi (permanenti q p e accidentali q q ) unitari come assegnati alle travi di fondazione nel modello di calcolo: Lunghezze a modello travi fondazioni: T302 T303 3,96x2=7.92m T304 T305 T306 2,66m Trave 302 Trave 303 q p : =1450kg/m q p : =2470kg/m q q : =550kg/m q q : =700kg/m

9 Trave 304 e Trave 306 Trave 305 q p :=1540kg/m q p :=3080kg/m q q :=425kg/m q q :=845kg/m -- Normativa di riferimento. Nel progetto presente si è fatto riferimento alle seguenti norme : D.M. 9 gennaio 1996 strutture metalliche Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo delle in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture D.M. 16 gennaio 1996 Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche D.M.: 16 gennaio 1996 Norme tecniche relative ai Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi Si riportano in appendice le caratteristiche di sollecitazione e le verifiche degli elementi strutturali.

10 M6 - Relazione sui materiali I materiali da impiegare nelle strutture in c.a. del presente progetto devono possedere le seguenti caratteristiche : a) Strutture di fondazione Calcestruzzo : Resistenza cubica caratteristica a 28 gg. Rck = 250 kgf/cm2 Acciaio : Tipo FeB 44 k avente fy = 4400 kg/cm2 σ adm = 2600 kg/cm2 b) Strutture Telaio in elevazione e Strutture Castello Loculi Calcestruzzo : Resistenza cubica caratteristica a 28 gg. Rck = 300 kgf/cm2 Acciaio : Tipo FeB 44 k avente fy = 4400 kg/cm2 σ adm = 2600 kg/cm2 Il Progettista e Direttore dei Lavori delle strutture in c.a. Ing.Valentina Antonini Il Costruttore

11 COSTRUZIONE DI NUOVA CAPPELLA IN CIMITERO S.DONATO VILLANUOVA EMPOLI CALCOLO DEL SOLAIO IN LATERO CEMENTO UBICAZIONE : Comune di Empoli Località S.Donato Villanuova PROPRIETA : Comune di Empoli Progettista e Direttore dei Lavori delle strutture in c.a. Il Ing.Valentina Antonini RELAZIONE ILLUSTRATIVA RELATIVA AI SOLAI IN LATERIZIO ARMATO

12 Legge 05/11/1971 n 1086 art. 4. Legge 02/02/1974 n 64 e successive modifiche Il calcolo delle tensioni massime ed il dimensionamento diretto delle sezioni viene eseguito con i metodi della scienza delle costruzioni in conformità alle norme di cui alla Legge 05/11/1971 n 1086 e alla Legge 02/02/1974 n 64 e D.M. 27/07/1985. I dati della struttura (altezza laterizio, spessore soletta, interasse travetti e sollecitazioni) risultano dai calcoli allegati. Per la confezione devono essere utilizzati : - Laterizio rispondente alle norme per l accettazione di materiali laterizi - Conglomerato cementizio con resistenza caratteristica cubica a 28 giorni di maturazione maggiore o uguale a 300 kg/cmq. - Acciaio FeB 44 k controllato in stabilimento ad aderenza migliorata. Per il getto di completamento vengono prescritti : - Conglomerato cementizio della classe Rbk > 300 kg/cmq. - Acciaio FeB 44 k controllato in stabilimento. Empoli, Gennaio Il Calcolatore 1) Per la posa in opera dei travetti disporre le opportune puntellature rompitratto. 2) Disporre i ferri integrativi, gli spezzoni di incastro e la eventuale armatura di ripartizione come dai calcoli. 3) Per quanto non specificato nelle istruzioni suddette attenersi sempre e comunque alle Norme Regolamentari sul c.a. previste dalla Legge 05/11/1971 n 1086 e successivi Decreti Ministeriali emananti Norme Tecniche. Il Direttore dei Lavori

13 CALCOLI STATICI SOLAI IN LATERIZIO ARMATO Peso proprio solaio in opera Gattaiolato kg/mq 250 Altezza laterizio cm. 16 kg/mq 150 Altezza totale H=cm. 20 Embrici kg/mq 100 Sovraccarico utile kg/mq 100 Interasse travi i=cm. 58 Q/mq TOTALE kg/mq 600 Larghezza nervature s=cm. 11,5 Luce di calcolo l = ml Condizioni di vincolo ql 2 / 1/10 Q/ml (rif.a interasse travetti) Momento flettente max. Tensioni Calcestru massime zzo Q/mqxi 348kg/m Mf = kgm. 492kgm σ c = kg./cmq. 48 Ferro σ a = kg./cmq Armatura mezzeria pos. (3) 1 14 pos. (4) 2 8 pos. (2) - pos. (1) 1 8 A ferro inf [cm 2 ] 2.54 A ferro sup [cm 2 ] 0.50 Armatura incastro pos. (3) pos. (4) pos. (2) pos. (1) A ferro inf [cm 2 ] 2.54 A ferro sup [cm 2 ] 3.58 Armatura di ripartizione nella soletta rete 5 20x20

14 VERIFICA A PUNZONAMENTO DELLA SOLETTA SUPERIORE IN CLS La verifica viene eseguita con i metodi della Scienza delle costruzioni in conformità ai disposti del D.M. 16/1/1996 Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi. Spessore della soletta = cm 4 Calcestruzzo Rck = 300 kgf/cm2 Tensione ammissibile a taglio senza armatura τco = 6 kgf/cm2 Conducendo, a favore della sicurezza, la verifica a punzonamento su una sezione retta (non troncopiramidale) con base cm 5x5 ed altezza (spessore della soletta) di cm 4, con carico carico concentrato pari a kgf 200 si ha : - τ = 200 /(20x4) =2.5 kgf/cm2 < τco