B.5 REL A ZIONE CALCOLI STRUT TUR ALI 566_ESEC SS-INS CSP_ESEC_B-05_STR

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1 B.5 REL A ZIONE CALCOLI STRUT TUR ALI 566_ESEC SS-INS CSP_ESEC_B-05_STR

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3 DESCRIZIONE DELL INTERVENTO La presente relazione riguarda il progetto degli elementi portanti di una passerella pedonale e il rifacimento di una mura di sponda entrambe su via Cordenons e a lato del canale Tergolino, e la realizzazione di un tratto di pista ciclo-pedonale su via S. Antonio. La passerella, di larghezza pari a 2.0 metri, sarà realizzata principalmente con cinque travi in acciaio HEA240, poste ad interasse massimo di 480cm, vincolate a fondazioni a plinto con micropali, e aggettanti rispetto al ciglio del canale. Le fondazioni sono unite tra di loro da un trave continua in cemento armato. Alle estremità delle HEA240, lato sbalzo, è vincolato un profilo corrente UPN240 ordito in direzione parallela al senso di percorrenza, sul quale sono ordite ortogonalmente le travi secondarie della serie HEA100 e HEB100 con interasse 120cm. Quest ultime sono vincolate al profilo UPN e alla trave di collegamento in cemento armato dei plinti. Il piano di calpestio sarà realizzato con grigliato portante metallico, sopra il quale a finire verrà posizionato un tavolato in legno o lamiera in acciaio. Le teste della passerella saranno raccordate rispettivamente al ponte esistente ed ovest e alla sponda sul lato est. Il rifacimento della mura di sponda su via Cordenons si rende necessario per l evidente cedimento verso il canale della mura esistente. La nuova mura sarà realizzata con sezione ad L in cemento armato, poggiante su micropali con distribuzione sfalsata in pianta. La pista ciclo-pedonale su via S. Antonio sarà realizzata con un getto in cemento armato di spessore variabile, con soprastante manto di usura in asfalto, per una larghezza netta di 250cm. Sul lato strada e sul lato del canale Vandura saranno installati parapetti in acciaio, di altezza rispettivamente pari a 100cm e 120cm, vincolati alla platea in cemento armato. Inoltre su lato del canale Vandura saranno posizionati alcuni nuovi punti luce e pali per la segnaletica stradale, anch essi vincolati alla platea in cemento armato. NORMATIVA DI RIFERIMENTO D.Min.Infrastrutture del 14/01/2008 Norme tecniche per le costruzioni. CARICHI DI PROGETTO Le azioni specificate per le opere in progetto si riferiscono al D.Min.Infrastrutture del 14/01/2008 Norme tecniche per le costruzioni. In particolare sono da considerare le seguenti azioni: - azioni permanenti; - carico isolato ( Schema di carico 4): 10 kn con impronta quadrata di lato 0.10m; - azioni variabili da folla ( Schema di carico 5): 5.0 kn/m 2 ; 2

4 - azioni sui parapetti ( ): 1.5 kn/m ; - azioni sismiche. INQUADRAMENTO AI FINI SISMICI Il territorio comunale di Camposampiero ricade in zona sismica classificata 3 (OPCM 3274/2003 e ss.mm.ii.). La Vita nominale (V N ) di una costruzione, così come definita al delle NTC, è la durata alla quale deve farsi espresso riferimento in sede progettuale, con riferimento alla durabilità delle costruzioni, nel dimensionare le strutture ed i particolari costruttivi, nella scelta dei materiali e delle eventuali applicazioni e delle misure protettive per garantire il mantenimento della resistenza e della funzionalità. Nel caso in esame l opera può essere inserita in quelle definite ordinarie con una vita Nominale V N 50 anni: Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d uso III o in Classe d uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Ne consegue che il coefficiente d uso per la classe II vale C U =1,0. Il periodo di riferimento V R è valutato moltiplicando la vita nominale V N (espressa in anni) per il coefficiente d uso della costruzione C U : V R = V N C U = 50 1,0 = 50 anni Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione. Essa costituisce l elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche. La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa a g in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente S e (T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza P VR nel periodo di riferimento V R. L azione sismica viene determinata attraverso le coordinate del sito e il periodo di ritorno (T R ). Per l intervento in esame si ha: Latitudine 1 45,5726 Longitudine 1 11,9337 Latitudine e longitudine espresse in gradi decimali Categoria di sottosuolo e condizioni topografiche 1 3

5 Per le definizione dell azione sismica si può fare riferimento a un approccio semplificato che si basa sull individuazione di categorie di sottosuolo di riferimento. Nel caso oggetto di studio si può approssimare una categoria di suolo: C Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di V s,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < c u,30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). Per configurazione semplici si può adottare la seguente classificazione topografica: Categoria Descrizione T1 Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i 15 OPERE DI FONDAZIONE Come già sopra descritto, la passerella appoggerà su fondazioni a plinto in cemento armato con sottostanti micropali, distribuiti in numero pari a due/quattro per singolo plinto. La nuova mura sarà realizzata con sezione ad L in cemento armato, poggiante su micropali con distribuzione sfalsata in pianta. La portata di calcolo dei micropali è desunta in questa fase dai risultati di cinque prove geotecniche eseguite su terreno limitrofo, spinte fino alla profondità di 15 metri da piano campagna. I risultati di tali prove sono contenuti nella Relazione Geologica e Geotecnica, allegato B.4, del Progetto Definitivo. Le verifiche delle fondazioni su pali si effettuano con riferimento ai seguenti stati limite. SLU di tipo geotecnico (GEO): - collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi assiali; - collasso per carico limite della palificata nei riguardi dei carichi trasversali. SLU di tipo strutturale (STR): - raggiungimento della resistenza dei pali; - raggiungimento della resistenza della struttura di collegamento dei pali. Resistenze di pali soggetti a carichi assiali e trasversali (GEO) Il valore di progetto R d della resistenza si ottiene a partire dal valore caratteristico R k applicando i coefficienti parziali γ R della Tab. 6.4.II. Nei casi in esame, per pali soggetti a compressione, il valore del coefficiente γ R è pari a 1.0 in combinazione 1 (STR), pari a 1.70 per la resistenza di base e pari 1.45 per la resistenza laterale in combinazione 2 (GEO). La resistenza caratteristica R k del palo singolo è dedotta da metodi di calcolo analitici, dove R k è calcolata a partire dai valori caratteristici dei parametri geotecnici. 4

6 Con riferimento alle procedure analitiche che prevedano l utilizzo dei parametri geotecnici o dei risultati di prove in sito, il valore caratteristico della resistenza a compressione R c,k è dato dal valore ottenuto applicando alla resistenza calcolata R c,cal i fattori di correlazione ξ riportati nella Tab. 6.4.IV, in funzione del numero n di verticali di indagine. Resistenze ai carichi assiali Il calcolo della resistenza ai carichi verticali si basa sulle seguenti relazioni analitiche. Resistenza laterale: - terreni coesivi: q L =q a +µ K σ v = σ v [dan/cm 2 ] - terreni incoerenti: q L =tgφ 0.4 σ v [dan/cm 2 ] dove σ v è la tensione verticale efficace, φ angolo di attrito del terreno. Resistenza di punta: - q P = N q σ v [dan/cm 2 ] dove N q è il coefficiente proposto da Berezantzev, σ v è la tensione verticale efficace. Resistenze ai carichi laterali Il calcolo della resistenza ai carichi laterali è desunta dal diagramma proposto da Broms. Tale diagramma propone il valore limite del carico orizzontale H in funzione del coefficiente di spinta passiva,del diametro del palo, del momento plastico del palo e del vincolo in sommità del palo. STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO Classi di esposizione e prescrizione del calcestruzzo La durabilità di una struttura di calcestruzzo dipende dall interazione tra le caratteristiche del materiale con cui la struttura è costruita e le azioni di tipo chimico fisico, legate alle condizioni dell ambiente in cui essa si trova e alle quali è soggetta nell arco della sua vita utile. Tali azioni, non prese in conto nell analisi strutturale, comportano un opportuna scelta del tipo di calcestruzzo, adeguate disposizioni costruttive delle armature e un esecuzione curata. Il requisito di durabilità si ritiene soddisfatto se la struttura, sottoposta alle azioni tipiche dell ambiente e soggetta a ordinaria manutenzione, è in grado di continuare a fornire per tutta la vita utile di progetto le prestazioni per la quale è stata progettata e realizzata. In base 5

7 alle indicazioni delle norme le condizioni di esposizione della struttura dell intervento in progetto possono essere classificate nelle classi seguenti: XC2 BAGNATO, RARAMENTE ASCIUTTO PARTI DI STRUTTURE DI CONTENIMENTO LIQUIDI, FONDAZIONI. CALCESTRUZZO ARMATO ORDINARIO O PRECOMPRESSO PREVALENTEMENTE IMMERSO IN ACQUA O TERRENO NON AGGRESSIVO. XC4 CICLICAMENTE ASCIUTTO E BAGNATO CALCESTRUZZO ARMATO ORDINARIO O PRECOMPRESSO IN ESTERNI CON SUPERFICI SOGGETTE A ALTERNANZE DI ASCIUTTO ED UMIDO. CALCESTRUZZI A VISTA IN AMBIENTI URBANI. SUPERFICI A CONTATTO CON L ACQUA NON COMPRESA NELLA CLASSE XC2. XF4 ELEVATA SATURAZIONE DI ACQUA CON PRESENZA DI AGENTE ANTIGELO SUPERFICI ORIZZONTALI QUALI STRADE O PAVIMENTI ESPOSTE AL GELO ED AI SALI DISGELANTI IN MODO DIRETTO O INDIRETTO. ELEMENTI ESPOSTI AL GELO E SOGGETTI A FREQUENTI BAGNATURE IN PRESENZA DI AGENTI DISGELANTI O DI ACQUA DI MARE. Il cemento da utilizzare sarà del tipo Portland 325 con dosature tali da ottenere le classi di resistenza del calcestruzzo prescritte per ogni singola opera in accordo con la classe di esposizione. Gli inerti devono essere omogenei, avere una adeguata resistenza, devono essere assenti gli elementi friabili e gelivi (potrebbero compromettere le caratteristiche di durabilità dei calcestruzzi), privi di sostanze organiche, limose, argillose, di residui di carbone, di calce e di combinazioni di zolfo. La granulometria deve essere opportuna per garantire la formazione di una massa compatta necessaria per avere una resistenza meccanica del cls adeguata. La granulometria deve essere tale da ridurre al minimo i vuoti, i granuli avranno varie misure rispondenti alla curva di Fuller. L acqua dell impasto deve essere limpida, non aggressiva e contenere modeste quantità di sali disciolti. L acciaio per c.a. da utilizzare sarà del TIPO B450C caratterizzato dai seguenti valori nominali: - tensione nominale di snervamento: f y,nom = 450 N/mm 2 - tensione nominale di rottura: f t,nom = 540 N/mm 2 Dovrà rispettare anche i requisiti indicati nelle norme NTC08. Copriferri delle armature Il copriferro è la distanza tra la superficie più esterna dell armatura (incluse staffe e collegamenti) e la superficie del calcestruzzo più vicina. Un copriferro minimo c min deve essere assicurato per garantire: - la corretta trasmissione delle forze di aderenza; - la protezione dell acciaio contro la corrosione (durabilità). 6

8 Il copriferro MINIMO c min che soddisfa sia i requisiti relativi all aderenza che alla durabilità vale: c min = max [c min,b ; (c min,dur - Δc dur,add ); 10 mm] - c min,b : copriferro minimo dovuto al requisito di aderenza (b = bond ) con c min,b φ dell armatura - c min,dur : copriferro minimo dovuto alle condizioni ambientali (dur = durability ) - Δc dur,add : riduzione del copriferro minimo per la durabilità in presenza di protezioni aggiuntive (ad esempio intonaco, vernici protettive ecc). Il copriferro NOMINALE c nom, da considerare nel progetto delle armature e riportare nei disegni esecutivi, è somma: - del copriferro minimo c min, - della tolleranza di posizionamento delle armature Δc, assunta pari a 5 10 mm. Per le Norme Tecniche NCT08 deve essere c nom 20 mm. Pertanto: c nom = c min + Δc = max [c min + (5 10) mm; 20 mm] Nel caso di calcestruzzi a contatto con superfici irregolari, i valori del c min debbono essere incrementati per tener conto delle maggiori tolleranze di esecuzione previste. L incremento è proporzionale all entità delle prevedibili irregolarità. Il copriferro minimo deve essere almeno pari a 40 mm per un calcestruzzo gettato in opera contro terreni trattati. Si rimanda agli elaborati grafici per la determinazione del copriferro. STRUTTURE IN ACCIAIO Per la realizzazione di strutture metalliche si utilizzano acciai conformi alle norme armonizzate. Acciaio COR-TEN tipo A: - tensione di snervamento: f y 350 N/mm 2 7

9 - tensione di rottura: f t 490 N/mm 2 Acciaio tipo S235JR: - tensione caratteristica di snervamento: f y,k = 235 N/mm 2 - tensione caratteristica di rottura: f t,k = 360 N/mm 2 Acciaio tipo S355JR: - tensione caratteristica di snervamento: f y,k = 355 N/mm 2 - tensione caratteristica di rottura: f t,k = 510 N/mm 2 Saldature Sono considerate unioni saldate a piena penetrazione, a parziale penetrazione, ed unioni realizzate con cordoni d angolo. Per i requisiti riguardanti i procedimenti di saldatura, i materiali d apporto e i controlli idonei e necessari per la realizzazione di saldature dotate di prestazioni meccaniche adeguate ai livelli di sicurezza richiesti dalla presente norma, si fa riferimento al delle NCT08. Bulloni e viti Nei collegamenti sono impiegati bulloni in acciaio INOX AISI 316: - tensione di snervamento convenzionale: f y = 220 N/mm 2 - tensione di rottura: f t,k = 520 N/mm 2 VERIFICHE STRUTTURALI DELLA PASSERELLA T rave principale HEA240 I carichi sulla trave singola (interasse travi i=4.8m) sono dovuti a: - Peso proprio trave (G) - Permanenti portati (G 1 ) - Carico folla (Q) Carico di calcolo: q=1.35x(g+g1)+1.35xq Sollecitazioni di calcolo (flessione ) M=9695 danm Valori resistenti M d =f yd *W=(3500/1.05)*675/100=22500 danm Verifica a flessione M/M d =0.43 < 1 (verificato) 8

10 Verifica a taglio V=6981daN T=6981/[(23-1.2*2)*0.75]=452 dan/cm 2 < 1925 dan/cm 2 Trave principale UPN240 I carichi sulla trave singola sono dovuti a: - Peso proprio trave (G) - Permanenti portati (G 1 ) - Carico folla (Q) Luce di calcolo L=480cm Carico di calcolo: q=1.35x(g+g1)+1.35xq Sollecitazioni di calcolo (flessione ) M=4121 danm Valori resistenti M d =f yd *W=(3500/1.05)*300/100=10000 danm Verifica a flessione M/M d =0.41 < 1 (verificato) Verifica a taglio V=2602daN T=2602/[(24-1.3*2)*0.95]=128 dan/cm 2 < 1925 dan/cm 2 Verifica dei bulloni di collegamento M16 in acciaio AISI 316 T b =2602/2=1301 dan τ b =T b /A res =1301/1.57=829 dan/cm 2 < 2200/1.25=1760 dan/cm 2 Freccia elastica calcolata per combinazione dei carichi frequente f= 0.7 cm ( L/700) Trave secondaria HEA100 Carico lineare sulla trave singola (interasse 1.2 metri) Peso proprio trave (G) Permanenti portati (G 1 ) Carico folla (Q) Carico di calcolo: q=1.35x(g+g1)+1.35xq 9

11 Sollecitazioni di calcolo (flessione ) M=317 danm Valori resistenti M d =f yd *W=(3500/1.05)*73/100=2433 danm Verifica a flessione M/M d =0.13 < 1 (verificato) Verifica a taglio V=869daN T=869/[( *2)*0.5]=218 dan/cm 2 < 1925 dan/cm 2 Micropali Pali φ22 cm, con tubo in acciaio φ114.3-s=7mm, L=8.0metri. esistenza laterale: Q L =9435 dan R L,d =9435/( )=4067 dan Resistenza di punta: Q P =13654 dan Q P,d =13654/( )=5020 dan Resistenza totale di calcolo: Q d = Q L,d +QP,d =9087 dan Il carico massimo sul singolo palo trasmesso dalla sovrastruttura è pari a 8300 dan, e quindi inferiore alla resistenza di calcolo. Il calcolo della resistenza ai carichi laterali è desunta dal diagramma proposto da Broms per terreni incoerenti. Tale diagramma propone il valore limite del carico orizzontale H in funzione del coefficiente di spinta passiva,del diametro del palo, del momento plastico del palo e del vincolo in sommità del palo. Per il tubo in acciaio φ114.3-s=7mm, in acciaio S235JR, il momento plastico M p vale: M p =f y W pl = = dancm M p /(K p γ d 4 )=189645/( / )=4630 H= / =2210daN/palo L azione orizzontale di progetto è legata alla sismicità della zona sulla base delle coordinate geografiche. S d = a g S η F 0 = 0.131x1.500x1.0x2.467=0.485g Peso sismico associato alla passerella = 8500 dan Calcolo della componente sismica orizzontale: S d =0.485x8500=4123 dan < 2210*4=8840 dan 10

12 Plinto su micropali Sollecitazioni di calcolo (flessione ) sulla suola del plinto M=7380 danm Tensione sulle barre di armatura (4+4)φ20-B450C σ=738000/[0.8x40x(8x3.14)]=918 dan/cm 2 < 4500/1.15=3913 dan/cm 2 Montanti in acciaio del parapetto Sezione piatto centrale 60x25mm Sezione piatti collegati al piatto centrale 2x(80x8mm) Interasse piatto centrale i=120 cm Spinta orizzontale 150 dan/m T max =1.5x(150x1.2)=270 dan τ=1.5x270/(2.5x6.0)=27 dan/cm 2 < 1925 dan/cm 2 M max =270x1.20=324 danm σ=32400/( /6)=2160 dan/cm 2 < 3500/1.05=3333 dan/cm 2 Verifica dei bulloni di collegamento M16 in acciaio AISI 316 T b =2584 dan τ b =T b /A res =2584/(2x1.57)=823 dan/cm 2 < 2200/1.25=1760 dan/cm 2 Tensione di rifollamento sui montanti (acciaio COR-TEN) σ rif =2584/(2x0.8x1.6)=1009 dan/cm 2 < 2x3333 dan/cm 2 VERIFI CHE STRUTTURALI DELLA MURA (via CORDENONS) Micropali Pali φ19 cm, con tubo in acciaio φ96-s=5mm, L=6 metri. esistenza laterale: Q L =3312 dan R L,d =3312/(1.45x1.70)=1344 dan Resistenza di punta: Q P =7372 dan Q P,d =7372/(1.70x1.70)=2551 dan Resistenza totale di calcolo: Q d = Q L,d +Q P,d =3895 dan 11

13 Peso proprio del muro 1600 dan/m Carico sul singolo micropalo Q 1 =1600x1.4=2240daN Spinta orizzontale S=1.3x275=358daN/m Momento ribaltante M=358x0.55=197daNm/m Compressione/trazione sul singolo micropalo Q 2 =197x2.8/0.40=1379 dan Carico massimo sul micropalo Q= =3619daN Il carico massimo sul singolo palo è pari a 3619 dan, inferiore alla resistenza di calcolo Q d =3895 dan. VERIFICHE STRUTTURALI DELLA PISTA CICLO-PEDONALE Montanti in acciaio del parapetto Sezione piatto centrale 80x25mm Sezione piatti collegati al piatto centrale 2x(80x10mm) Interasse piatto centrale i=180 cm Spinta orizzontale 150 dan/m T max =1.5x(150x1.8)=405 dan τ=1.5x405/(2.5x8.0)=30 dan/cm 2 < 1925 dan/cm 2 M max =405x1.20=486 danm σ=48600/(2.5x8.0 2 /6)=1823 dan/cm 2 < 3500/1.05=3333 dan/cm 2 Verifica del profilo di collegamento UPN80 annegato nel getto della platea σ=m max /W=48600/26.5=1834 dan/cm 2 < 3500/1.05=3333 dan/cm 2 Verifica dei bulloni di collegamento M16 in acciaio AISI 316 T b =3298 dan τ b =T b /A res =3298/(2x1.57)=1050 dan/cm 2 < 2200/1.25=1760 dan/cm 2 Tensione di rifollamento sui montanti (acciaio COR-TEN) σ rif =3298/(2x1.0x1.6)=1030 dan/cm 2 < 2x3333 dan/cm 2 Collegamento di base dei punti luce e segnaletica Spinta orizzontale sul punto luce F=100 dan M max =1.5x(100x8.50/2)=638 danm 12

14 Verifica dei profili di collegamento UPN80 binati annegati nel getto della platea σ=m max /W=63800/(2x26.5)=1204 dan/cm 2 < 3550/1.05=3381 dan/cm 2 Spinta orizzontale segnaletica F=160 dan M max =1.5x(160x3.60)=624 danm Verifica dei profili di collegamento UPN80 binati annegati nel getto della platea σ=m max /W=62400/(2x26.5)=1177 dan/cm 2 < 3550/1.05=3381 dan/cm 2 Il progettista 13