PROGETTO DEFINITIVO - ESECUTIVO

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1 REGIONE PIEMONTE PROVINCIA DI CUNEO COMUNI DI ALBA - RODDI - VERDUNO NUOVO COLLETTORE FOGNARIO VERDUNO-RODDI-ALBA ALLACCIAMENTO COSTRUENDO OSPEDALE UNICO ASL CN2 ALBA/BRA PROGETTO DEFINITIVO - ESECUTIVO COMMITTENTE SOCIETA' INTECOMUNALE SERVIZI IDRICI S.r.l. P.zza Risorgimento, ALBA (CN) tel fax: http: IL PROGETTISTA SAGLIETTO ENGINEERING S.r.l Corso Giolitti, CUNEO (CN) Tel fax Dott. Ing. Fabrizio Saglietto DESCRIZIONE RELAZIONE STRUTTURALE DATA 20/11/2015 COMMESSA 2014_017 SCALA / livello PE categoria RS tipologia TXT revisione 00 ALLEGATO /11/2015 EMISSIONE PER CONSEGNA BR.ER. BR.ER. SA.FA. REV. DATA DESCRIZIONE REDATTO CONTROLLATO APPROVATO A TERMINI DI LEGGE CI RISERVIAMO LA PROPRIETA DI QUESTO ELABORATO CON DIVIETO DI RIPRODURLO O RENDERLO NOTO A TERZI SENZA LA NOSTRA AUTORIZZAZIONE QUESTO PRODOTTO E STATO REALIZZATO NEL RISPETTO DELLE REGOLE STABILITE DAL SISTEMA DI GESTIONE QUALITA E AMBIENTE CONFORME AI REQUISITI ISO 9001:2008 E ISO 14001:2004 VALUTATI DA BUREAU VERITAS ITALIA S.P.A. E COPERTO DAL CERTIFICATO N IT E N IT250310/UK

2 INDICE PREMESSE... 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO... 2 DESCRIZIONE DELL INTERVENTO E MATERIALI UTILIZZATI... 3 Fondazioni... 3 Strutture in elevazione... 4 COMBINAZIONI DI CARICO... 5 CODICE DI CALCOLO-ELABORATORE... 6 POZZETTO A MONTE DEL SIFONE... 7 Azioni agenti Combinazione delle azioni Analisi delle sollecitazioni Verifica di resistenza (SLU) Verifiche di deformazione(sle) POZZETTO A VALLE DEL SIFONE Azioni agenti Combinazione delle azioni Analisi delle sollecitazioni Verifica di resistenza (SLU) Verifiche di deformazione(sle) Pagina 1 di 57

3 PREMESSE Gli interventi riguardano la posa delle condotte tra il comune di Verduno e località Molino di Roddi, per una lunghezza complessiva di circa 4,296 km e prevedono, tra le varie lavorazioni, la realizzazione dei seguenti manufatti: - Pozzetto a monte del sifone, denominato n.82 negli elaborati progettuali e corrispondente alla sez. 500 di progetto; - Pozzetto a valle del sifone, denominato n.81 negli elaborati progettuali e corrispondente alla sez. 486 di progetto. NORMATIVA DI RIFERIMENTO [1] D.M. 14 Gennaio 2008 Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni ; [2] Circolare 2 Febbraio 2009 n 617 Istruzioni per l applicazione delle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni di cui al D.M. 14 Gennaio 2008 ; [3] Norma UNI Calcestruzzo. Specificazione, prestazione, produzione e conformità. Istruzioni complementari per l applicazione della EN ; [4] Norma UNI EN 206 Calcestruzzo. Specificazione, prestazione, produzione e conformità. ; [5] D.P.R. 6 Giugno 2001, n 380 Testo Unico per l edilizia. Pagina 2 di 57

4 DESCRIZIONE DELL INTERVENTO E MATERIALI UTILIZZATI Alla luce di quanto riportato nella Normativa vigente e a seconda della tipologia di manufatto, della durabilità delle strutture e della classe di esposizione ambientale, si è adottato il seguente calcestruzzo: Fondazioni Classe di esposizione ambientale: XA1: Attacco chimico - Ambiente chimico debolmente aggressivo; Si adotta pertanto un calcestruzzo del tipo: - Classe di resistenza C 28/35 - Classe di consistenza al getto S4 - Diametro massimo degli aggregati Dmax = 32 mm - Classe di contenuto massimo di cloruri Cl = 0,4 - Dosaggio minimo di cemento 320 kg/m³ - Rapporto massimo acqua/cemento 0,55 - Resistenza caratteristica a compressione cilindrica a 28 gg fck = 28 N/mm 2 - Resistenza caratteristica a compressione cubica a 28 gg Rck = 35 N/mm 2 - Coefficiente parziale di sicurezza per il calcestruzzo γc = 1,5 - Coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata αcc = 0,85 - Valore di progetto della resistenza a compressione del calcestruzzo fcd = αcc fck / γc = 14,17 N/mm 2 - Resistenza media a trazione del calcestruzzo fctm = 0,30 ( fck ) 2/3 = 2,56 N/mm 2 - Deformazione di contrazione nel calcestruzzo εc = 2 - Deformazione di contrazione ultima nel calcestruzzo εcu = 3,5 Il valore assunto per il copriferro è di 40 mm. Pagina 3 di 57

5 Strutture in elevazione Classe di esposizione ambientale: XA1: Attacco chimico - Ambiente chimico debolmente aggressivo; Si adotta pertanto un calcestruzzo del tipo: - Classe di resistenza C 28/35 - Classe di consistenza al getto S4 - Diametro massimo degli aggregati Dmax = 32 mm - Classe di contenuto massimo di cloruri Cl = 0,4 - Dosaggio minimo di cemento 320 kg/m³ - Rapporto massimo acqua/cemento 0,55 - Resistenza caratteristica a compressione cilindrica a 28 gg fck = 28 N/mm 2 - Resistenza caratteristica a compressione cubica a 28 gg Rck = 35 N/mm 2 - Coefficiente parziale di sicurezza per il calcestruzzo γc = 1,5 - Coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata αcc = 0,85 - Valore di progetto della resistenza a compressione del calcestruzzo fcd = αcc fck / γc = 16,49 N/mm 2 - Resistenza media a trazione del calcestruzzo fctm = 0,30 ( fck ) 2/3 = 2,8 N/mm 2 - Deformazione di contrazione nel calcestruzzo εc = 2 - Deformazione di contrazione ultima nel calcestruzzo εcu = 3,5 Il valore assunto per il copriferro è di 40 mm. Pagina 4 di 57

6 Per quanto riguarda l acciaio utilizzato per le armature del calcestruzzo armato si è utilizzato: ACCIAIO: Tipo B450C - Tensione caratteristica di snervamento fyk 450 N/mm 2 - Tensione caratteristica di rottura ftk 540 N/mm 2 - Coefficiente parziale di sicurezza per l acciaio γs = 1,15 - Tensione di snervamento di calcolo fyd = 391,3 N/mm 2 - Deformazione dell acciaio ordinario di snervamento εsyd = 1,957 - Deformazione dell acciaio ordinario al carico massimo εud = 67,50 COMBINAZIONI DI CARICO Per il dimensionamento di ogni elemento strutturale (platea, setti, ecc ) di ciascun manufatto è stata considerata la combinazione dei carichi più gravosa, intendendo per più gravosa quella che provoca le sollecitazioni maggiori sull elemento considerato. Questo perché in molti casi, nello stesso manufatto, la combinazione più gravosa può variare da elemento ad elemento. In generale le combinazioni considerate per ogni elemento dei manufatti sono le seguenti (considerando X e Y assi orizzontali, Z asse verticale): - Combinazioni senza sisma - Combinazione sismica: sisma direzione X ± 30% direzione Y - Combinazione sismica: sisma direzione Y ± 30% direzione X Alla luce delle suddette combinazioni sono stati dimensionati tutti gli elementi strutturali dei manufatti. Pagina 5 di 57

7 CODICE DI CALCOLO-ELABORATORE Il calcolo delle sollecitazioni negli elementi strutturali viene eseguito ricorrendo all elaboratore elettronico, utilizzando il codice di calcolo STRAUS7 rel B prodotto dalla G+D Computing di Sydney e distribuito dalla HSH srl di Padova. L algoritmo, sviluppato in ambiente Windows, permette di analizzare le strutture utilizzando i solutori: - linear static solver: consiste nell analisi statica lineare; - natural frequency solver: consiste nell analisi delle frequenze naturali, il numero di autosoluzioni che possono essere ricavate è illimitato; - buckling solver: consiste nell analisi dell instabilità e quindi per la verifica dell equilibrio, può utilizzare come campo di tensioni iniziali quello proveniente da un analisi non lineare per geometria o dalla combinazione lineare di condizioni di carico statiche; - nonlinear static solver: consiste nell analisi statica non lineare. Sono da evidenziare le seguenti funzionalità: arresto automatico dell analisi in soluzioni con problemi di convergenza, controllo automatico degli spostamenti in problemi di tipo snap-through, flusso plastico, relazione momento/curvatura non lineare per elementi beam; - transient dynamic solver: consiste nell analisi dinamica in regime transitorio lineare e non lineare; il solutore consente di trattare problemi di contatto, attraverso elementi gap, storia di variazione delle temperature e varie forme di smorzamento viscoso; - spectral solver: consente il calcolo della risposta della struttura a carichi spettrali o random; - harmonic solver: consiste nel calcolo della risposta armonica della struttura, per la quale possono essere calcolati gli spostamenti, le forze nodali e le tensioni; - heat solver: consiste nell analisi della trasmissione di calore. Gli elementi finiti impiegabili nella modellazione della struttura sono: beam, plate, brick, link. Pagina 6 di 57

8 I vincoli, forniti come impedimenti dei rispettivi spostamenti e rotazioni, possono essere di tipo rigido, elastico o smorzati. Il programma STRAUS7 partendo dalla descrizione geometrica e fisica della struttura e delle azioni cui è sottoposta, calcola gli spostamenti nodali degli elementi finiti che la costituiscono e le sollecitazioni all interno degli stessi, nonché la deformazione della struttura. Il programma consente la visualizzazione grafica della geometria e le azioni sollecitanti introdotte, delle sollecitazioni e della deformazione della struttura sotto i carichi agenti. Questo permette di individuare possibili errori commessi nell assegnazione degli input di calcolo. Il programma STRAUS7 viene utilizzato per il calcolo delle sollecitazioni nella struttura e la deformazione sotto carico. Il progetto e la verifica delle sezioni vengono eseguite utilizzando il programma VcaSlu vers.7.7 del prof. Piero Gelfi. POZZETTO A MONTE DEL SIFONE Il pozzetto di monte, quasi totalmente interrato, presenta una struttura portante costituita da setti perimetrali e divisori in calcestruzzo armato di spessore 25 cm, platea di fondazione di 30 cm di spessore, copertura di spessore 20 cm. La platea è costituita da due parti site ad a profondità differenti, così che, le misure interne in pianta sono pari a 305 x 305 cm per un altezza interna pari a 220 cm considerando la parte più bassa e 315 cm considerando la parte più alta. Sotto la platea di fondazione è previsto un getto di pulizia in calcestruzzo magro di spessore 10cm, debordante dai lati della stessa di ulteriori 15cm. Pagina 7 di 57

9 Pianta copertura Pianta pareti Pagina 8 di 57

10 Sezione AA Sezione BB Pagina 9 di 57

11 Azioni agenti Le azioni agenti si suddividono in funzione della variazione della loro intensità nel tempo, ovvero: AZIONI PERMANENTI G Azioni che agiscono durante tutta la vita nominale della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da poterle considerare con sufficiente approssimazione costanti nel tempo. Sono azioni permanenti quelle dovute ai seguenti carichi: - Peso specifico elementi in calcestruzzo 25,00 kn/m 3 - Peso specifico del terreno 19,00 kn/m 3 - Peso specifico dei chiusini 73,00 kn/m 3 AZIONI VARIABILI Q Azioni sulla struttura o sull elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente differenti fra loro nel tempo. Sono azioni variabili quelle dovute ai seguenti carichi: - Carico d esercizio 2,00 kn/m 2 - Carico neve 1,38 kn/m 2 - Carico acque reflue 10,50 kn/m 2 - Schema di carico 3 descritto nel ξ dell NTC 2008 AZIONI ECCEZIONALI A Azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura. Nel presente progetto non è stato contemplato questo tipo di azione. Pagina 10 di 57

12 AZIONI SISMICHE E Azioni derivanti dai terremoti. L azione sismica è stata determinata utilizzando il foglio di calcolo Excel fornito dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici Spettri NTC versione Pagina 11 di 57

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20 Combinazione delle azioni COMBINAZIONE SLU Si utilizza la combinazione fondamentale, secondo la seguente espressione: Si utilizza la combinazione sismica per le azioni sismiche, secondo la seguente espressione: E + G1 + G2 + P + ψ21 Qk1 + ψ22 Qk2 + COMBINAZIONE SLE Si utilizza la combinazione frequente per gli Stati limite di esercizio reversibili Si utilizza la combinazione quasi permanente per gli effetti a lungo termine Si utilizza la combinazione sismica per le azioni sismiche, secondo la seguente espressione: E + G1 + G2 + P + ψ21 Qk1 + ψ22 Qk2 + I coefficienti parziali di sicurezza per le azioni sono i seguenti: Pagina 19 di 57

21 Analisi delle sollecitazioni L analisi delle sollecitazioni è stata eseguita mediante il Programma agli elementi finiti Straus7. La modellazione ha visto l utilizzo di elementi plate costruiti secondo il piano medio degli elementi strutturali. Su supporto informatico è stato realizzato un modello FEM che, attraverso i nodi di ogni singolo elemento finito, ha permesso di applicare i carichi alla struttura e di attribuire le caratteristiche meccaniche agli elementi strutturali. Lanciata la risoluzione si sono analizzati diversi aspetti, raggruppabili in due macro-casistiche: - Comportamento statico: Carichi statici - Comportamento dinamico: Calcolo dei modi propri di vibrare Analisi dinamica lineare Di seguito si riportano per chiarezza le risultanze del calcolo strutturale, a partire dal modello agli elementi finiti adottato, sino alle caratteristiche di sollecitazione e agli spostamenti. Per quanto riguarda le risultanze del calcolo strutturale, sono di seguito raffigurati i diagramma di inviluppo che tengono in considerazione i valori massimi assoluti. Sono utilizzati tali diagrammi di sollecitazione in quanto ogni elemento della struttura viene armato in modo simmetrico. Pagina 20 di 57

22 Modello FEM Momento flettente dir. XX platea (inviluppo) Pagina 21 di 57

23 Momento flettente dir. YY platea (inviluppo) Momento flettente dir. ZZ pareti (inviluppo) Pagina 22 di 57

24 Momento flettente dir. XX pareti (inviluppo) Momento flettente dir. YY pareti (inviluppo) Pagina 23 di 57

25 Momento flettente dir. XX copertura (inviluppo) Momento flettente dir. YY copertura (inviluppo) Verifica di resistenza (SLU) Visto il comportamento bidimensionale, le verifiche di resistenza sono state condotte considerando una striscia equivalente di larghezza unitaria. Pagina 24 di 57

26 Per la platea di fondazione di spessore 30 cm è prevista un armatura pari a rete elettrosaldata 1Ø10/20x20 su ciascun lembo e un armatura di rinforzo pari a 4+4 Ø12 in corrispondenza delle pareti verticali. Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 25 di 57

27 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 26 di 57

28 Per le pareti di spessore 25 cm è prevista un armatura verticale pari a 1+1Ø12/20 (ferri di ripresa fondazione 1+1Ø12/20), 4Ø12 negli spigoli e un armatura orizzontale pari a 1+1Ø10/20, 2+2 Ø12 in prossimità della platea. Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 27 di 57

29 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 28 di 57

30 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 29 di 57

31 Per la copertura di spessore 20 cm è prevista un armatura pari a 1+1Ø12/10 in entrambe le direzioni. Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 30 di 57

32 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 31 di 57

33 Verifiche di deformazione(sle) Le verifiche di deformazione sono state effettuate a mezzo informatico, leggendo i valori di spostamento, offerti dal modello agli elementi finiti, e confrontandoli con quello limite. Andamento degli spostamenti Vlim = l / 250 = 4050 / 250 = 16,2 mm Veff = 8,66 mm Essendo Veff < Vlim la verifica risulta soddisfatta. Pagina 32 di 57

34 POZZETTO A VALLE DEL SIFONE Il pozzetto di monte, quasi totalmente interrato, presenta una struttura portante costituita da setti perimetrali e divisori in calcestruzzo armato di spessore 25 cm, platea di fondazione di 30 cm di spessore, copertura di spessore 20 cm. Le misure interne in pianta sono pari a 305 x 305 cm per un altezza interna pari a 200 cm. Sotto la platea di fondazione è previsto un getto di pulizia in calcestruzzo magro di spessore 10cm, debordante dai lati della stessa di ulteriori 15cm. Pianta copertura Pianta pareti Pagina 33 di 57

35 Sezione AA Sezione BB Pagina 34 di 57

36 Azioni agenti Le azioni agenti si suddividono in funzione della variazione della loro intensità nel tempo, ovvero: AZIONI PERMANENTI G Azioni che agiscono durante tutta la vita nominale della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da poterle considerare con sufficiente approssimazione costanti nel tempo. Sono azioni permanenti quelle dovute ai seguenti carichi: - Peso specifico elementi in calcestruzzo 25,00 kn/m 3 - Peso specifico del terreno 19,00 kn/m 3 - Peso specifico dei chiusini 73,00 kn/m 3 AZIONI VARIABILI Q Azioni sulla struttura o sull elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente differenti fra loro nel tempo. Sono azioni variabili quelle dovute ai seguenti carichi: - Carico d esercizio 2,00 kn/m 2 - Carico neve 1,38 kn/m 2 - Carico acque reflue 10,50 kn/m 2 AZIONI ECCEZIONALI A Azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura. Nel presente progetto non è stato contemplato questo tipo di azione. Pagina 35 di 57

37 AZIONI SISMICHE E Azioni derivanti dai terremoti. L azione sismica è stata determinata utilizzando il foglio di calcolo Excel fornito dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici Spettri NTC versione Pagina 36 di 57

38 Pagina 37 di 57

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45 Combinazione delle azioni COMBINAZIONE SLU Si utilizza la combinazione fondamentale, secondo la seguente espressione: Si utilizza la combinazione sismica per le azioni sismiche, secondo la seguente espressione: E + G1 + G2 + P + ψ21 Qk1 + ψ22 Qk2 + COMBINAZIONE SLE Si utilizza la combinazione frequente per gli Stati limite di esercizio reversibili Si utilizza la combinazione quasi permanente per gli effetti a lungo termine Si utilizza la combinazione sismica per le azioni sismiche, secondo la seguente espressione: E + G1 + G2 + P + ψ21 Qk1 + ψ22 Qk2 + I coefficienti parziali di sicurezza per le azioni sono i seguenti: Pagina 44 di 57

46 Analisi delle sollecitazioni L analisi delle sollecitazioni è stata eseguita mediante il Programma agli elementi finiti Straus7. La modellazione ha visto l utilizzo di elementi plate costruiti secondo il piano medio degli elementi strutturali. Su supporto informatico è stato realizzato un modello FEM che, attraverso i nodi di ogni singolo elemento finito, ha permesso di applicare i carichi alla struttura e di attribuire le caratteristiche meccaniche agli elementi strutturali. Lanciata la risoluzione si sono analizzati diversi aspetti, raggruppabili in due macro-casistiche: - Comportamento statico: Carichi statici - Comportamento dinamico: Calcolo dei modi propri di vibrare Analisi dinamica lineare Di seguito si riportano per chiarezza le risultanze del calcolo strutturale, a partire dal modello agli elementi finiti adottato, sino alle caratteristiche di sollecitazione e agli spostamenti. Per quanto riguarda le risultanze del calcolo strutturale, sono di seguito raffigurati i diagramma di inviluppo che tengono in considerazione i valori massimi assoluti. Sono utilizzati tali diagrammi di sollecitazione in quanto ogni elemento della struttura viene armato in modo simmetrico. Pagina 45 di 57

47 Modello FEM Momento flettente dir. XX platea (inviluppo) Pagina 46 di 57

48 Momento flettente dir. YY platea (inviluppo) Momento flettente dir. ZZ pareti (inviluppo) Pagina 47 di 57

49 Momento flettente dir. XX pareti (inviluppo) Momento flettente dir. YY pareti (inviluppo) Pagina 48 di 57

50 Momento flettente dir. XX copertura (inviluppo) Momento flettente dir. XX copertura (inviluppo) Verifica di resistenza (SLU) Visto il comportamento bidimensionale, le verifiche di resistenza sono state condotte considerando una striscia equivalente di larghezza unitaria. Pagina 49 di 57

51 Per la platea di fondazione di spessore 30 cm è prevista un armatura pari a rete elettrosaldata 1Ø10/20x20 su ciascun lembo. Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 50 di 57

52 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 51 di 57

53 Per le pareti di spessore 25 cm è prevista un armatura verticale pari a 1+1Ø10/20 (ferri di ripresa fondazione 1+1Ø12/20), 4Ø12 negli spigoli e un armatura orizzontale pari a 1+1Ø10/20. Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 52 di 57

54 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 53 di 57

55 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 54 di 57

56 Per la copertura di spessore 20 cm è prevista un armatura pari a 1+1Ø12/20 in una direzione e 1Ø10/20 nell altra direzione. Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 55 di 57

57 Form di verifica a flessione Dominio di resistenza Pagina 56 di 57

58 Verifiche di deformazione(sle) Le verifiche di deformazione sono state effettuate a mezzo informatico, leggendo i valori di spostamento, offerti dal modello agli elementi finiti, e confrontandoli con quello limite. Andamento degli spostamenti Vlim = l / 250 = 4050 / 250 = 16,2 mm Veff = 11,6 mm Essendo Veff < Vlim la verifica risulta soddisfatta. Pagina 57 di 57