RELAZIONE DI CALCOLO. COMUNE DI PIAZZOLA SUL BRENTA (PD) Viale Silvestro Camerini, 3. Nuovo ponte in località Isola Mantegna, via Grantorto

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2 RELAZIONE DI CALCOLO COMMITTENTE COMUNE DI PIAZZOLA SUL BRENTA (PD) Viale Silvestro Camerini, 3 PROGETTO Nuovo ponte in località Isola Mantegna, via Grantorto FASE Progetto esecutivo UBICAZIONE Comune di Piazzola sul Brenta (PD) DATA LUGLIO 2015

3 DESCRIZIONE DELL INTERVENTO La presente relazione riguarda il progetto degli elementi portanti di un ponte carrabile in via Palladio, in località Isola Mantegna di Piazzola sul Brenta (PD). Il ponte, a campata unica, sarà realizzato con accostamento di n.5 elementi prefabbricati ad U in cemento armato precompresso di altezza pari a 65cm e getto integrativo in opera di soletta collaborante in cemento armato di spessore pari a 28cm. La larghezza netta del ponte, a due corsie, è pari a 6.2 metri, e la luce netta tra le spalle è pari a 15.5 metri. Sui bordi delle corsie è prevista l installazione di barriere di sicurezza secondo normativa vigente, e più esternamente è previsto di un parapetto. Sono previste anche due banchine per la sosta dei pedoni, localizzate sull innesto del ponte con via Grantorto. Il ponte è vincolato a spalle in cemento armato, vincolate a micropali di fondazione. 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 mobile da traffico di 300 kn (veicolo a due assi con interasse 4 metri, 200kN sul primo asse e 100kN sul secondo asse); sovraccarico variabile da traffico di 2.5kN/m 2 ; azioni sui parapetti ( ): 1.5 kn/m; carico distribuito pari a 5,0 kn/m 2 sulle banchine pedonali; azioni sismiche; carico da neve e vento. INQUADRAMENTO AI FINI SISMICI Il territorio comunale di Piazzola sul Brenta ricade in zona sismica classificata 3 (OPCM 3274/2003 e ss.mm.ii.). 2

4 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 45,56820 Longitudine 1 11, Latitudine e longitudine espresse in gradi decimali Categoria di sottosuolo e condizioni topografiche 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). 3

5 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, il ponte appoggerà su spalle in cemento armato con sottostanti micropali, distribuiti in numero pari a dieci per singola spalla. Le banchine pedonali appoggiano anch esse su micropali, in numero pari a 4 per ciascuna di esse. La portata di calcolo dei micropali è desunta dai risultati di due prove geotecniche eseguite in sito, spinte fino alla profondità di 20 metri da piano campagna. I risultati di tali prove sono contenuti nella INDAGINE GEOLOGICA CON CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA E SISMICA DEI TERRENI PER LA REALIZZAZIONE DI UN NUOVO PONTE IN VIA PALLADIO LOCALITÀ PRESINA DI PIAZZOLA SUL BRENTA (PD) del 10 luglio 2015, eseguita dalla S.I.R. GEO SEC s.r.l., con sede in via Pietro Bembo n.34, Padova. 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 R della Tab. 6.4.II. Nei casi in esame, per pali soggetti a compressione, il valore del coefficiente R è pari a 1.0 per la resistenza di base e per la resistenza laterale in combinazione 1 (STR); è 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. 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 4

6 applicando alla resistenza calcolata R c,cal i fattori di correlazione riportati nella Tab. 6.4.IV, in funzione del numero n di verticali di indagine. Nel caso in esame, essendo due le verticali indagate, il valore di è pari a 1.65 per la resistenza media, e 1.55 per la resistenza minima. 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 + K v = q a v [dan/cm 2 ] terreni incoerenti: q L =tg 0.4 v [dan/cm 2 ] dove v è la tensione verticale efficace, angolo di attrito del terreno. Resistenza di punta: q P = N q v [dan/cm 2 ] dove N q è il coefficiente proposto da Berezantzev, 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 alle indicazioni delle norme le condizioni di esposizione della struttura dell intervento in progetto possono essere classificate nelle classi seguenti: 5

7 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 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 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 S275JR: tensione caratteristica di snervamento: f y,k = 275 N/mm 2 tensione caratteristica di rottura: f t,k = 430 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 7

9 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. Micropali tipo MP1 (SLU GEO) Pali 25 cm, con tubo in acciaio s=8mm, L=14.5 metri. resistenza laterale media valutata su CPT1 e CPT2: Q L =26931 dan R L,d =26931/( )=11256 dan Resistenza di punta media valutata su CPT1 e CPT2: Q P =21059 dan Q P,d =21059/( )=7507 dan Resistenza totale di calcolo: Q d = Q L,d +Q P,d =18763 dan Il carico massimo sul singolo palo (combinazione G EO), calcolato sommando ai pesi propri l effetto di un carico mobile di 300kN (a due assi, 200kN sul primo asse e 100kN sul secondo asse, interasse 4 metri) agente su una corsia, e un carico distribuito di 250daN/m 2 sulla medesima corsia di larghezza convenzionale pari a 3 metri, è pari a: Q p =17232 dan ed è inferiore alla resistenza di calcolo Q d =18763 dan 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 s=8mm, in acciaio S235JR, il momento plastico M p vale: M p =f y W pl = = dancm M p /(K p d 4 )=392450/( / )=1092 H= / =5893daN/palo L azione orizzontale di progetto è legata alla sismicità della zona sulla base delle coordinate geografiche. S d = a g S F 0 = 0.496x1.500x1.0x2.432=0.496g Peso sismico associato al ponte = dan Calcolo della componente sismica orizzontale: S d =0.496x150541=74668 dan Tale azione è inferiore alla resistenza di calcolo associata alla presenza di micropali, pari a: Q d =5893x(10+10)= dan 8

10 L azione del vento è notevolmente inferiore all azione sismica, pertanto essa è implicitamenta soddisfatta nei riguardi dello stato limite considerato. Micropali tipo MP2 (SLU GEO) Pali 25 cm, con tubo in acciaio s=8mm, L=5.5 metri. resistenza laterale valutata su CPT1: Q L =6846 dan R L,d =6846/( )=2777 dan Resistenza di punta media valutata su CPT1: Q P =9278 dan Q P,d =9278/( )=3210 dan Resistenza totale di calcolo: Q d = Q L,d +Q P,d =5987 dan Il carico massimo sul singolo palo (combinazione G EO), calcolato sommando ai pesi propri l effetto di un carico distribuito pari a 5,0 kn/m 2 sulle banchine pedonali, è pari a: Q p =5596 dan ed è inferiore alla resistenza di calcolo Q d =5987 dan Micropali MP1 MP2 (SLU STR) La resistenza ai carichi assiali è computata relativamente alla sezione del tubo in acciaio. Per il tubo s=8mm, in acciaio S235JR, il carico assiale resistente di progetto è pari a: N rd =f yd A=(2350/1.05) 36.3=81243 dan Il carico di progetto a compressione (combinazione STR) è pari a N pd =21714 dan, inferiore quindi al carico resistente di progetto sopra riportato. Spalle di fondazione del ponte (SLU STR) Momento sollecitante M d =5047 danm Sezione 60x100, armatura 6 16 inf sup. Trazione nell acciaio = 833 dan/cm 2 < 4500/1.15=3913 dan/cm 2 Compressione nel calcestruzzo =17 dan/cm 2 < 176 dan/cm 2 (C32/40) Taglio sollecitante V d =20187 danm armatura con staffe 12 a 2 braccia, passo 15cm 9

11 Trazione nell acciaio = 3044 dan/cm 2 < 4500/1.15=3913 dan/cm 2 Spalle di fondazione banchine pedonale (SLU STR) Momento sollecitante M d =5333 danm Sezione 50x100, armatura 6 16 inf sup. Trazione nell acciaio = 854 dan/cm 2 < 4500/1.15=3913 dan/cm 2 Compressione nel calcestruzzo =20 dan/cm 2 < 176 dan/cm 2 (C32/40) Taglio sollecitante V d =7466 danm armatura con staffe 12 a 2 braccia, passo 15cm Trazione nell acciaio = 1376 dan/cm 2 < 4500/1.15=3913 dan/cm 2 Montanti in acciaio del parapetto Montante: tubolare 60x80x5 (S275JR) Interasse massimo montanti i=200 cm Spinta orizzontale 150 dan/m T max,slu =1.5x(150x2.00)=450 dan M max,slu =450x1.27=572 danm =57200/26.0=2200 dan/cm 2 < 2750/1.05=2619 dan/cm 2 Verifica dei collegamenti con barre M16 classe 6.8 in acciaio zincato M max,slu =572 danm Azione di trazione sul singolo collegamento: T b =1972 dan Si impiegano barre M16 con ancorante chimico tipo HILTI HIT RE 500 Resistenza di progetto alla rottura conica (rif. Manuale Hilti, tasselli tipo M16 HAS): N Rd,c =3470x1.0x1.12x0.78x.86x1.0x1.0=2687 dan > T b =1972 dan (verificato) Traverso superiore in acciaio del parapetto Traverso sezione ad L 80x80x10 (S275JR) Luce di calcolo: L c =200 cm Spinta orizzontale 150 dan/m M max,slu =1.5x150x /8=112.5 danm =11250/15.5=726 dan/cm 2 < 2750/1.05=2619 dan/cm 2 10

12 Travi prefabbricate di impalcato in cemento armato precompresso Si riporta di seguito la verifica delle travi prefabbricate di impalcato. Tale verifica dovrà essere confermata dall impresa esecutrice dei lavori, fornendo il calcolo strutturale dell impalcato con il metodo agli Stati Limite (D.M. 14/01/08), considerando i carichi di progetto riportati nella presente relazione. Data ll progettista delle strutture Ing. De Grandis Giovanni 11

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