RELAZIONE TECNICA GENERALE... 3 CARATTERI DELL INTERVENTO... 3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA... 4

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2 INDICE RELAZIONE TECNICA GENERALE... 3 CARATTERI DELL INTERVENTO... 3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA... 4 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE ULTIMI... 5 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO... 5 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA ADOTTATE: ELEMENTI IN C.A Stati Limite Ultimi...6 Stati Limite di Esercizio...6 METODO DI ANALISI ADOTTATO... 6 VITA NOMINALE... 6 CLASSI E COEFFICIENTI D USO... 6 PERIODO DI RIFERIMENTO... 7 A4 RELAZIONE SUI MATERIALI IMPIEGATI... 8 CALCESTRUZZO... 8 LEGANTI... 8 AGGREGATI... 8 AGGIUNTE... 8 ADDITIVI... 8 ACQUA DI IMPASTO... 8 PARAMETRI DI CALCOLO CALCESTRUZZO PER STRUTTURE DI SOTTOFONDAZIONE NON ARMATA... 9 PARAMETRI DI CALCOLO CALCESTRUZZO PER STRUTTURE DI FONDAZIONE ED ELEVAZIONE ARMATA.. 9 COEFFICIENTE PARZIALE DI SICUREZZA... 9 VERIFICA DEL COPRIFERRO STRUTTURE DI FONDAZIONE ED ELEVAZIONE ACCIAIO PARAMETRI DI CALCOLO ACCIAIO PER CEMENTO ARMATO B450C COEFFICIENTE PARZIALE DI SICUREZZA A6 RELAZIONE GEOTECNICA MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL SOTTOSUOLO CATEGORIA DI SOTTOSUOLO CATEGORIA TOPOGRAFICA APPROCCIO DI VERIFICA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE ULTIMI VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO CALCOLO DEI CEDIMENTI A7 RELAZIONE SULLE FONDAZIONI

3 CARATTERI DELL INTERVENTO A8 RELAZIONE DI CALCOLO NORMATIVE PRESE A RIFERIMENTO CRITERI ADOTTATI PER LE MISURE DI SICUREZZA LEGAMI COSTITUTIVI METODOLOGIA DI CALCOLO E CONVENZIONI UTILIZZATE CALCOLO SPOSTAMENTI E CARATTERISTICHE ANALISI SISMICA STATICA A MASSE CONCENTRATE VERIFICHE SISTEMI DI RIFERIMENTO UNITÀ DI MISURA CONVENZIONI SUI SEGNI AZIONI SULLA COSTRUZIONE PESI PROPRI DEI MATERIALI STRUTTURALI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI SPINTA DEI FANGHI CARICHI VARIABILI AZIONE SISMICA AZIONI DEL VENTO AZIONI DELLA NEVE AZIONI DELLA TEMPERATURA AZIONI ECCEZIONALI COMBINAZIONI DELLE AZIONI TOLLERANZE DURABILITÀ PRESTAZIONI ATTESE AL COLLAUDO

4 R E L A Z I O N E T E C N I C A G E N E R A L E CARATTERI DELL INTERVENTO L intervento in oggetto prevede l ampiamento dell impianto di depurazione situato a Rosignano Marittimo. L ampliamento si configura nella realizzazione di nuove strutture in calcestruzzo armato ad integrazione delle esistenti. In particolare saranno realizzate: S.19 stazione di sollevamento: ingombro 13,80x5,40xh5,5 m S.20 struttura per pretrattamenti: ingombro 13,55x11,30xh6.30m S.21 vasca per ciclo biologico: ingombro 27.50x27.80xh6.60m S22 vasca adibita a sedimentatore secondari: 38.95x13.20xh4.00m S23 platea alloggio addensatore dinamico:12.00x7.50 m S24 platea alloggio locale compressori:29.10x11.10 S25 platea alloggio gruppo elettrogeno:3.00x8.00 Tutte le strutture sopra descritte saranno realizzate con struttura in calcestruzzo armato, costituita da travi, pilastri e setti, conformemente a quanto contemplato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, 4.5.4, (classe di resistenza del calcestruzzo 35/45 secondo UNI EN 206-1:2006 e UNI 11104:2004, acciaio per cemento armato B450C, conformi alle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, ) con pilastri, travi ricalate e a spessore. Per tutte le strutture la fondazione sarà del tipo a platea, con spessore ed armatura variabile in relazione alla struttura in elevato. Per ulteriori chiarimenti si rimanda agli elaborati allegati alla presente. 3

5 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA La valutazione della sicurezza della costruzione sarà svolta applicando il metodo di primo livello semiprobabilistico agli stati limite. In presenza di azioni sismiche le NTC D.M. 14 Gennaio 2008, distingue: Stati Limite Ultimi (SLU): associati al valore estremo della capacità portante o altre forme di cedimento strutturale, che possono mettere in pericolo la sicurezza delle persone (quali ribaltamento o instabilità). Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite ultimi si suddividono in: - Stato limite di salvaguardia della vita (SLV): a seguito del terremoto, la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali. - Stato limite di prevenzione del collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi danni e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali. Stati Limite di Esercizio (SLE): sono stati al di la dei quali non risultano più soddisfatti i requisiti di esercizio prescritti. Il superamento di uno stato limite di esercizio può avere carattere reversibile o irreversibile. Nel primo caso il danno o la deformazione reversibile cessa non appena si elimina la causa che ha portato al superamento dello SLE, nel secondo caso si manifestano danneggiamenti o deformazioni permanenti inaccettabili. Nei confronti delle azioni sismiche gli stati limite di esercizio si suddividono in: - Stato Limite di operatività (SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, ecc., non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi; - Stato limite di danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti, ecc., subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidità nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell'interruzione d'uso di parte delle apparecchiature. 4

6 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE ULTIMI La verifica della sicurezza nei riguardi degli stati limite ultimi viene condotta confrontando il valore S della sollecitazione agente, con il valore R della sollecitazione resistente (NTC D.M. 14 Gennaio 2008, 2.3). Sia S che R sono da considerarsi delle variabili aleatorie a cui si può associare una densità di probabilità; in particolar modo i valori caratteristici da assumersi nel calcolo sono: per S un valore che abbia una bassa probabilità di essere superato, in particolare il frattile inferiore 95% (valore al disotto del quale ricade il 95% dei valori aleatori): S k per R un valore che abbia un'alta probabilità di essere superato: in particolare il frattile inferiore 5% (valore al disotto del quale ricade il 5% dei valori aleatori): R k. I valori caratteristici così ottenuti vengono sostituiti dai valori di calcolo, indicati con il pedice d (d per design) definiti come segue: S d : valore di calcolo che si ottiene amplificando il valore caratteristico moltiplicandolo per il coefficiente γ f R d : valore di calcolo che si ottiene riducendo il valore caratteristico moltiplicandolo per il coefficiente 1/γ m. dove i coefficienti γ f e γ m vengono chiamati coefficienti parziali di sicurezza e tengono in conto di tutte le aleatorietà ed incertezze non riprese dai valori caratteristici (es. incertezze del modello e della geometria), e sono calibrati in relazione al tipo di rischio ed al tipo di materiale utilizzato. Successivamente si procede alla verifica di sicurezza espressa dalla equazione formale: Sd R d VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO Le verifiche di sicurezza nei riguardi degli stati limite di esercizio si esprimono controllando aspetti di funzionalità e stato tensionale (NTC D.M. 14 Gennaio 2008, 2.3). 5

7 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA ADOTTATE: ELEMENTI IN C.A. Stati Limite Ultimi Le verifiche di sicurezza nei riguardi degli stati limite ultimi adottate sono (NTC D.M. 14 Gennaio 2008, 7.4.4): Verifiche di resistenza a flessione e taglio per le travi Verifiche di resistenza a pressoflessione e taglio per i pilastri Stati Limite di Esercizio Le verifiche di sicurezza nei riguardi degli stati limite di esercizio adottate sono (Circolare 617 del 2 febbraio 2009 C.S.LL.PP., C ): Verifiche di deformabilità Verifica di fessurazione Verifica delle tensioni di esercizio METODO DI ANALISI ADOTTATO Per l analisi globale delle strutture si effettuerà un analisi lineare statica nodale con fattore di struttura q=1,5 così come previsto nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, e Circolare Febbraio 2009, in quanto è stato preventivamente valutato che, per ciascuna struttura, il periodo del modo di vibrare principale nella direzione in esame (T1) non supera 2,5 TC o TD e che le strutture siano regolari in altezza. L azione sismica agente sarà valutata considerando le sole componenti ortogonali orizzontali, in quanto il fabbricato non presenta le caratteristiche previste di cui al delle NTC D.M. 14 Gennaio VITA NOMINALE La vita nominale della struttura in esame, intesa come numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta a manutenzione ordinaria, deve poter essere usata per lo scopo al quale è destinata, in quanto opera ordinaria, è assunta pari a 50 anni, secondo quanto stabilito nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, CLASSI E COEFFICIENTI D USO La struttura in esame rientra nelle costruzioni con previsione di normale affollamento, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Pertanto, secondo quanto stabilito nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, , la classe d uso è la Classe II. 6

8 PERIODO DI RIFERIMENTO Data la classe d uso e la vita nominale, il periodo di riferimento è di 50 anni, secondo quanto stabilito nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008,

9 A 4 R E L A Z I O N E S U I M A T E R I A L I I M P I E G A T I CALCESTRUZZO LEGANTI Devono impiegarsi esclusivamente i leganti idraulici previsti dalle disposizioni vigenti in materia, dotati di certificato di conformità - rilasciato da un organismo europeo notificato - ad una norma armonizzata della serie UNI EN 197. Poiché il calcestruzzo risulta esposto a condizioni ambientali chimicamente aggressive è necessario utilizzare cementi per i quali siano prescritte adeguate proprietà di resistenza ai solfati e/o al dilavamento o ad eventuali altre specifiche azioni aggressive, secondo quanto specificato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, AGGREGATI Sono idonei alla produzione di calcestruzzo per uso strutturale gli aggregati ottenuti dalla lavorazione di materiali naturali, artificiali, ovvero provenienti da processi di riciclo conformi alla norma europea armonizzata UNI EN e, per gli aggregati leggeri, alla norma europea armonizzata UNI EN , secondo quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, AGGIUNTE Secondo quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, , nei calcestruzzi è ammesso l impiego di aggiunte, in particolare di ceneri volanti, loppe granulate d altoforno e fumi di silice, purché non ne vengano modificate negativamente le caratteristiche prestazionali. Le ceneri volanti devono soddisfare i requisiti della norma europea armonizzata UNI EN Si dovrà fare riferimento ai criteri stabiliti dalle norme UNI EN 450-1, UNI EN 206-1:2006, UNI 11104:2004.ed UNI EN ADDITIVI Gli additivi devono essere conformi alla norma europea armonizzata UNI EN 934-2, secondo quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, ACQUA DI IMPASTO L acqua di impasto, ivi compresa l acqua di riciclo, dovrà essere conforme alla norma UNI EN 1008: 2003, secondo quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008,

10 PARAMETRI DI CALCOLO CALCESTRUZZO PER STRUTTURE DI SOTTOFONDAZIONE NON ARMATA Conglomerato cementizio confezionato con aggregati di peso normale. Ai sensi della norma UNI EN 206-1: 2006, l'impasto di calcestruzzo dovrà avere prestazioni garantite: Classe di resistenza C20/25 Resistenza caratteristica a compressione su cubi R ck 25 N/mm 2 PARAMETRI DI CALCOLO CALCESTRUZZO PER STRUTTURE DI FONDAZIONE ED ELEVAZIONE ARMATA Conglomerato cementizio confezionato con aggregati di peso normale. Ai sensi della norma UNI EN 206-1: 2006, l'impasto di calcestruzzo dovrà avere prestazioni garantite: Classe di resistenza C35/45 Resistenza caratteristica a compressione su cubi R ck 45 N/mm 2 COEFFICIENTE PARZIALE DI SICUREZZA Il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo è assunto pari a g C = 1.5, così come riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008,

11 VERIFICA DEL COPRIFERRO STRUTTURE DI FONDAZIONE ED ELEVAZIONE Il dimensionamento dei copriferri è stato eseguito secondo le indicazioni dell'eurocodice 2, tenendo conto delle caratteristiche dei materiali adottati, dell'ambiente in cui la struttura deve svolgere la sua funzione e alla vita utile di progetto. VITA NOMINALE 50 anni CLASSE STRUTTURALE S4 CLASSE DI ESPOSIZIONE XA3 Il copriferro nominale di progetto è dato da: dove: cnom = cmin + cdev cnom = valore nominale di progetto cmin = valore minimo del copriferro cdev = la tolleranza di esecuzione relativa al copriferro Il valore della tolleranza di esecuzione cdev, è assunto di norma pari a 10 mm, ma in cantiere si prevedono controlli di qualità che comportano la misura dei copri ferri; pertanto può assumersi cdev=5 mm. Il valore minimo del copriferro è dato da: cmin = MAX (cmin,b ; cmin,dur ; 10 mm) dove: cmin,b = copriferro minimo necessario per l'aderenza delle armature pari al diametro della barra cmin,dur = copriferro minimo correlato alle condizioni ambientali (durabilità). Dalla tabella 4.4N e 4.3N, in corrispondenza della classe strutturale S4, della classe ambientale XA3con strutture con geometria a piastra, si ricava cmin,dur = 40 mm. cmin,b = 10 mm Pertanto il valore minimo del copriferro è pari a: cmin = MAX (8 ; 45 ; 10 mm) Prevedendo controlli di qualità che comprendano la misura dei copriferri, si assume cdev = 5 mm. Il copriferro nominale minimo da adottare per le staffe è pertanto pari : cnom = cmin + cdev = = 45 mm. Il copriferro previsto in sede di progetto sarà di 45 mm, secondo quanto stabilito nella Circolare Febbraio 2009, C

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13 ACCIAIO PARAMETRI DI CALCOLO ACCIAIO PER CEMENTO ARMATO B450C Acciaio saldabile B450C ad aderenza migliorata caratterizzato da: Tensione caratteristica di snervamento f yk 450 N/mm 2 Tensione caratteristica di rottura f tk 540 N/mm 2 Modulo elastico E N/mm 2 Modulo di elasticità trasversale [G = E / [2 (1 + ν)] G N/mm 2 Coefficiente di Poisson ν 0.3 Coefficiente di espansione termica lineare α 12 x 10-6 per C -1 Densità ρ 7850 Kg/m 3 COEFFICIENTE PARZIALE DI SICUREZZA Il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo è assunto pari a g C = 1.15, così come riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008,

14 A 6 R E L A Z I O N E G E O T E C N I C A MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL SOTTOSUOLO Sulla base delle interpretazioni dedotte dal piano di indagine condotto in sito, e riportate nella relazione geologica allegata, si sono assunti i seguenti parametri geotecnici caratteristici della colonna stratigrafica 1 di sottosuolo interessata: Tanto per le opere in fondazione delle strutture in elevato, quanto per le opere interrate, si farà riferimento alle prescrizioni contenute nel capitolo 7 del D.M.14/09/2005. L interazione terreno struttura viene modellata secondo due distinte modalità rispettivamente per le fondazioni e per le pareti perimetrali. Per quanto concerne le fondazioni, siano esse platee o travi rovesce, si adotta un modello su suolo elastico alla Winkler; nelle calcolazioni effettuate verrà assunta una costante di sottofondo pari a: Kw = 1.50 DaN/cm 3. Per quanto riguarda invece i setti dei manufatti scatolari, le spinte agenti su di essi verranno calcolate secondo la stratigrafia di sintesi definita, adottando i coefficienti di spinta in quiete Ko = (1-senΦ) x OCR(n) CATEGORIA DI SOTTOSUOLO Secondo quanto indicato nella relazione geologica allegata, si considera una categoria di sottosuolo di tipo C. CATEGORIA TOPOGRAFICA Secondo quanto indicato nella relazione geologica allegata, si considera una categoria topografica di tipo T1. APPROCCIO DI VERIFICA Secondo quanto indicato nella relazione geologica allegata, ed in base a quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, , si procede alla verifica nei confronti degli stati limite ultimi delle fondazioni, secondo un approccio di tipo 1. 13

15 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE ULTIMI Gli stati limite ultimi delle fondazioni superficiali si riferiscono allo sviluppo di meccanismi di collasso determinati dalla mobilitazione della resistenza del terreno e al raggiungimento della resistenza degli elementi strutturali che compongono la fondazione stessa (NTC D.M. 14 Gennaio 2008, ). Per gli SLU di tipo geotecnico (GEO), verrà condotta la verifica per: collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno. SLU di tipo strutturale (STRU) collasso per raggiungimento resistenza elementi strutturali. Per entrambi i risultati si rimanda ai tabulati riportati nel fascicolo dei calcoli; VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI RIGUARDI DEGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO CALCOLO DEI CEDIMENTI Il calcolo viene eseguito sulla base della conoscenza delle tensioni nel sottosuolo, dedotte dai tabulati di calcolo strutturali. La distribuzione delle tensioni verticali viene valutata secondo l espressione di Steinbrenner, considerando la pressione agente uniformemente su una superficie rettangolare di dimensioni B e L: q 2 M N V ( V + 1) 2 M N σ ( z) = + arc tan 4π V ( V + V1) V V1 V da cui il valore del cedimento istantaneo pari a: σ (z) µ = dz E essendo: E = modulo elastico o edometrico σ(z) = tensione verticale nel sottosuolo dovuta all incremento di carico q Per i risultati si rimanda ai tabulati riportati nel fascicolo dei calcoli; 14

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17 A 7 R E L A Z I O N E S U L L E F O N D A Z I O N I CARATTERI DELL INTERVENTO Saranno realizzate fondazioni superficiali del tipo a platea, con spessore e armatura variabile in relazione alle caratteristiche della struttura in elevazione cm, irrigidite in corrispondenza dei setti in elevato da travi di irrigidimento con barre longitudinali Ø16 e staffe Ø8/10, su magrone di livellamento spessore cm 10. Il piano di fondazione sarà situato ad almeno metri 0.60 dal p.d.c; tale quota di imposta è situata sotto la coltre di terreno vegetale nonché sotto lo strato interessato dal gelo e da significative variazioni stagionali del contenuto d acqua. La profondità del piano di posa della fondazione è stata scelta in relazione alle caratteristiche e alle prestazioni della struttura in elevazione, alle caratteristiche del sottosuolo e alle condizioni ambientali, così come indicato nella relazione geologico e geotecnica allegata. In particolare saranno realizzate: S.19 stazione di sollevamento: o platea h:40 cm o armatura barre diametro 14 passo 20 cm S.20 struttura per pretrattamenti: o platea h: 50 cm o armatura barre diametro 14 passo 20 cm S.21 vasca per ciclo biologico o platea h: 50 cm o armatura barre diametro 16 passo 20 cm S22 vasca adibita a sedimentatore secondari: o platea h: 40 cm o armatura barre diametro 14 passo 20 cm S23 platea alloggio addensatore dinamico o platea h: 30 cm o armatura barre diametro 12passo 20 cm S24 platea alloggio locale compressori: o platea h: 30 cm/25 cm o armatura barre diametro 12passo 20 cm S25 platea alloggio gruppo elettrogeno: o platea h: 25 cm o armatura barre diametro 12passo 20 cm 16

18 A 8 R E L A Z I O N E D I C A L C O L O NORMATIVE PRESE A RIFERIMENTO Si elencano di seguito i principali riferimenti normativi adottati per la redazione del presente documento: D.M. infrastrutture 14 gennaio 2008 Nuove norme tecniche per le costruzioni Circolare 617 del 2 febbraio 2009 C.S.LL.PP. Nuova circolare delle norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. infrastrutture 14 gennaio 2008 REFERENZE TECNICHE (Cap. 12 D.M ) UNI ENV Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici UNI EN 206-1/2001 Calcestruzzo - Specificazioni, prestazioni, produzione e conformità UNI EN Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici UNI EN Costruzioni in legno UNI EN Azioni sismiche e regole sulle costruzioni UNI EN Fondazioni ed opere di sostegno 17

19 CRITERI ADOTTATI PER LE MISURE DI SICUREZZA LEGAMI COSTITUTIVI I legami costitutivi utilizzati nelle analisi globali finalizzate al calcolo delle sollecitazioni sono elastico lineari. I legami costitutivi utilizzati nelle analisi non lineari di tipo PUSHOVER possono essere di tipo elastoplastico - incrudente a duttilità limitata, elasto-fragile, elastoplastico a compressione e fragile a trazione. Per le verifiche sezionali i legami utilizzati sono: LEGAME PARABOLA RETTANGOLO PER IL CALCESTRUZZO Legame costitutivo di progetto del calcestruzzo Il valore εcu2 nel caso di analisi non lineari sarà valutato in funzione dell effettivo grado di confinamento esercitato dalle staffe sul nucleo di calcestruzzo. LEGAME ELASTICO PREFETTAMENTE PLASTICO O INCRUDENTE O DUTTILITA LIMITATA PER L ACCIAIO DA C.A. Legame costitutivo di progetto acciaio per c.a. 18

20 METODOLOGIA DI CALCOLO E CONVENZIONI UTILIZZATE I metodi di calcolo adottati per il calcolo della struttura intelaiata in c.a. sono i seguenti: Per i carichi statici: METODO DELLE DEFORMAZIONI; Per i carichi sismici: metodo dell ANALISI SISMICA STATICA EQUIVALENTE. Per lo svolgimento del calcolo si è accettata l'ipotesi che, in corrispondenza dei piani sismici, i solai siano infinitamente rigidi nel loro piano e che le masse ai fini del calcolo delle forze di piano siano concentrate alle loro quote. CALCOLO SPOSTAMENTI E CARATTERISTICHE II calcolo degli spostamenti e delle caratteristiche viene effettuato con il metodo degli elementi finiti (F.E.M.). Possono essere inseriti due tipi di elementi: Elemento monodimensionale asta (beam) che unisce due nodi aventi ciascuno 6 gradi di libertà. Per maggiore precisione di calcolo, viene tenuta in conto anche la deformabilità a taglio e quella assiale di questi elementi. Queste aste, inoltre, non sono considerate flessibili da nodo a nodo ma hanno sulla parte iniziale e finale due tratti infinitamente rigidi formati dalla parte di trave inglobata nello spessore del pilastro; questi tratti rigidi forniscono al nodo una dimensione reale. L elemento bidimensionale shell (quad) che unisce quattro nodi nello spazio. Il suo comportamento è duplice, funziona da lastra per i carichi agenti sul suo piano, da piastra per i carichi ortogonali. Assemblate tutte le matrici di rigidezza degli elementi in quella della struttura spaziale, la risoluzione del sistema viene perseguita tramite il metodo di Cholesky. Ai fini della risoluzione della struttura, gli spostamenti X e Y e le rotazioni attorno l'asse verticale Z di tutti i nodi che giacciono su di un impalcato dichiarato rigido sono mutuamente vincolati. ANALISI SISMICA STATICA A MASSE CONCENTRATE L analisi sismica statica è stata svolta imponendo, come da normativa, un sistema di forze orizzontali parallele alle direzioni ipotizzate come ingresso del sisma. Tali forze, applicate in corrispondenza dei nodi, sono calcolate mediante l espressione: dove: F i è la forza da applicare al nodo i F = S T ) W i d ( 1 S d T ) è l ordinata dello spettro di risposta di progetto ( 1 W è il peso sismico complessivo della costruzione L g zi Wi z j W L è un coefficiente pari a 0,85 se l edificio ha meno di tre piani e se T 1 < Tc, pari ad 1,0 negli altri casi j 19

21 g è l accelerazione di gravità W i e W j sono i pesi delle masse sismiche ai nodi i e j z i e z j sono le altezze dei nodi i e j rispetto alle fondazioni Le forze orizzontali così calcolate vengono ripartite fra gli elementi irrigidenti (pilastri e pareti di taglio). L analisi tiene conto dell'eventuale presenza di piani dichiarati in input infinitamente rigidi assialmente. I valori delle sollecitazioni sismiche sono combinate linearmente (in somma e in differenza) con quelle per carichi statici e con il 30% di quelle del sisma ortogonale per ottenere le sollecitazioni di verifica. Gli angoli delle direzioni di ingresso dei sismi sono valutati rispetto all asse X del sistema di riferimento globale. VERIFICHE Le verifiche, svolte secondo il metodo degli stati limite ultimi e di esercizio, si ottengono inviluppando tutte le condizioni di carico prese in considerazione. In fase di verifica è stato differenziato l elemento trave dall elemento pilastro. Nell elemento trave le armature sono disposte in modo asimmetrico, mentre nei pilastri sono sempre disposte simmetricamente. Per l elemento trave, l armatura si determina suddividendola in cinque conci in cui l armatura si mantiene costante, valutando per tali conci le massime aree di armatura superiore ed inferiore richieste in base ai momenti massimi riscontrati nelle varie combinazioni di carico esaminate. Lo stesso criterio è stato adottato per il calcolo delle staffe. Anche l elemento pilastro viene scomposto in cinque conci in cui l'armatura si mantiene costante. Vengono però riportate le armature massime richieste nella metà superiore (testa) e inferiore (piede). Le travate possono incrociarsi con angoli qualsiasi e avere dei disassamenti rispetto ai pilastri su cui si appoggiano. La ripartizione dei carichi, data la natura matriciale del calcolo, tiene automaticamente conto della rigidezza relativa delle varie travate convergenti su ogni nodo. Le verifiche per gli elementi bidimensionali (setti) vengono effettuate sovrapponendo lo stato tensionale del comportamento a lastra e di quello a piastra. Vengono calcolate le armature delle due facce dell elemento bidimensionale disponendo i ferri in due direzioni ortogonali. DIMENSIONAMENTO MINIMO DELLE ARMATURE. Per il calcolo delle armature sono stati rispettati i minimi di legge di seguito riportati: TRAVI: Area minima delle staffe pari a 1.5*b mmq/ml, essendo b lo spessore minimo dell anima misurato in mm, con passo non maggiore di 0,8 dell altezza utile e con un minimo di 3 staffe al metro. In prossimità degli appoggi o di carichi concentrati per una lunghezza pari all' altezza utile della sezione, il passo minimo sarà 12 volte il diametro minimo dell'armatura longitudinale. Armatura longitudinale in zona tesa 0,15% della sezione di calcestruzzo. Alle estremità è disposta una armatura inferiore minima che possa assorbire, allo stato limite ultimo, uno sforzo di trazione uguale al taglio. In zona sismica, nelle zone critiche il passo staffe è non superiore al minimo di: 20

22 - un quarto dell'altezza utile della sezione trasversale; mm e 225 mm, rispettivamente per CDA e CDB; - 6 volte e 8 volte il diametro minimo delle barre longitudinali considerate ai fini delle verifiche, rispettivamente per CDA e CDB; - 24 volte il diametro delle armature trasversali. Le zone critiche si estendono, per CDB e CDA, per una lunghezza pari rispettivamente a 1 e 1,5 volte l'altezza della sezione della trave, misurata a partire dalla faccia del nodo trave-pilastro. Nelle zone critiche della trave il rapporto fra l'armatura compressa e quella tesa è maggiore o uguale a 0,5. PILASTRI: Armatura longitudinale compresa fra 0,3% e 4% della sezione effettiva e non minore di 0,10*Ned/fyd; Barre longitudinali con diametro 12 mm; Diametro staffe 6 mm e comunque 1/4 del diametro max delle barre longitudinali, con interasse non maggiore di 30 cm. In zona sismica l armatura longitudinale è almeno pari all 1% della sezione effettiva; il passo delle staffe di contenimento è non superiore alla più piccola delle quantità seguenti: - 1/3 e 1/2 del lato minore della sezione trasversale, rispettivamente per CDA e CDB; mm e 175 mm, rispettivamente per CDA e CDB; - 6 e 8 volte il diametro delle barre longitudinali che collegano, rispettivamente per CDA e CDB. 21

23 SISTEMI DI RIFERIMENTO 1) SISTEMA GLOBALE DELLA STRUTTURA SPAZIALE Il sistema di riferimento globale è costituito da una terna destra di assi cartesiani ortogonali (O-XYZ) dove l asse Z rappresenta l asse verticale rivolto verso l alto. Le rotazioni sono considerate positive se concordi con gli assi vettori: 2) SISTEMA LOCALE DELLE ASTE Il sistema di riferimento locale delle aste, inclinate o meno, è costituito da una terna destra di assi cartesiani ortogonali che ha l asse Z coincidente con l'asse longitudinale dell asta ed orientamento dal nodo iniziale al nodo finale, gli assi X ed Y sono orientati come nell archivio delle sezioni: UNITÀ DI MISURA Si adottano le seguenti unità di misura: [lunghezze] = m [forze] = kgf / dan [tempo] = sec [temperatura] = C CONVENZIONI SUI SEGNI I carichi agenti sono: 22

24 Carichi e momenti distribuiti lungo gli assi coordinati; Forze e coppie nodali concentrate sui nodi. Le forze distribuite sono da ritenersi positive se concordi con il sistema di riferimento locale dell asta, quelle concentrate sono positive se concordi con il sistema di riferimento globale. I gradi di libertà nodali sono gli omologhi agli enti forza, e quindi sono definiti positivi se concordi a questi ultimi. 23

25 AZIONI SULLA COSTRUZIONE PESI PROPRI DEI MATERIALI STRUTTURALI Per la determinazione dei pesi propri strutturali sono stati assunti i valori dei pesi dell unità di volume riportati nella Tab. 3.1.I. al del DM e della Circolare del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti del 2 febbraio 2009 n CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI Sono considerati carichi permanenti non strutturali i carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione, quali quelli relativi a tamponature esterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitti, impianti ed altro, ancorché in qualche caso sia necessario considerare situazioni transitorie in cui essi non siano presenti. SPINTA DEI FANGHI Spinta statica dei fanghi nella vasca, espressa con l integrale della seguente distribuzione di pressione sulla parete: Incremento dinamico di spinta dei fanghi presenti all interno delle vasche, determinabile integrando la seguente distribuzione di pressione: 24

26 CARICHI VARIABILI I carichi variabili comprendono i carichi legati alla destinazione d uso dell opera; i modelli di tali azioni possono essere costituiti da: carichi verticali uniformemente distribuiti qk [kn/m2], carichi verticali concentrati Qk [kn]. carichi orizzontali lineari Hk [kn/m] Categ. Ambienti q k [kn/m 2 ] Qk [kn] Hk [kn/m] A Ambienti ad uso residenziale. Sono compresi in questa categoria i locali di abitazione e relativi servizi, gli alberghi (ad esclusione delle aree suscettibili di affollamento) 2,00 2,00 1,00 B Uffici. Cat. B1 Uffici non aperti al pubblico 2,00 2,00 1,00 Cat. B2 Uffici aperti al pubblico 3,00 2,00 1,00 C Ambienti suscettibili di affollamento. Cat. C1 Ospedali, ristoranti, caffè, banche, scuole 3,00 2,00 1,00 Cat. C2 Balconi, ballatoi e scale comuni, sale convegni, cinema, teatri, chiese, 4,00 4,00 2,00 tribune con posti fissi Cat. C3 Ambienti privi di ostacoli per il libero movimento delle persone, quali 5,00 5,00 3,00 musei, sale per esposizioni, stazioni ferroviarie, sale da ballo, palestre, tribune libere, edifici per eventi pubblici, sale da concerto, palazzetti per lo sporte relative tribune D Ambienti ad uso commerciale. Cat. D1 Negozi 4,00 4,00 2,00 Cat. D2 Centri commerciali, mercati, grandi magazzini, librerie 5,00 5,00 2,00 E Biblioteche, archivi, magazzini e ambienti ad uso industriale. Cat. E1 Biblioteche, archivi, magazzini, depositi, laboratori manifatturieri > 6,00 6,00 1,00* Cat. E2 Ambienti ad uso industriale, da valutarsi caso per caso F G Rimesse e parcheggi. Cat. F Rimesse e parcheggi per il transito di automezzi di peso a pieno carico 2,50 2 x 10,00 1,00** fino a 30 kn Cat. G Rimesse e parcheggi per il transito di automezzi di peso a pieno carico superiore a 30 kn, da valutarsi caso per caso H Coperture e sottotetti. Cat. H1 Coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione 0,50 1,20 1,00 Cat. H2 Coperture praticabili Secondo categoria di appartenenza Cat. H3 Coperture speciali (impianti, eliporti, altri) da valutarsi caso per caso * non comprende le azioni orizzontali eventualmente esercitate dai materiali immagazzinati ** per i soli parapetti o partizioni nelle zone pedonali. Le azioni sulle barriere esercitate dagli automezzi dovranno essere valutate caso per caso In particolare nelle strutture in esame è stato adottato un sovraccarico accidentale pari a 300 Kg/mq, cat. E2. 25

27 AZIONE SISMICA Ai fini delle NTC 2008 l'azione sismica è caratterizzata da 3 componenti traslazionali, due orizzontali contrassegnate da X ed Y ed una verticale contrassegnata da Z, da considerare tra di loro indipendenti. Le componenti possono essere descritte, in funzione del tipo di analisi adottata, mediante una delle seguenti rappresentazioni: accelerazione massima attesa in superficie; accelerazione massima e relativo spettro di risposta attesi in superficie; accelerogramma. Le due componenti ortogonali indipendenti che descrivono il moto orizzontale sono caratterizzate dallo stesso spettro di risposta. L accelerazione massima e lo spettro di risposta della componente verticale attesa in superficie sono determinati sulla base dell accelerazione massima e dello spettro di risposta delle due componenti orizzontali. In allegato alle NTC, per tutti i siti considerati, sono forniti i valori dei precedenti parametri di pericolosità sismica necessari per la determinazione delle azioni sismiche. TABELLA PARAMETRI SISMICI DATI GENERALI DI STRUTTURA P A R A M E T R I S I S M I C I Vita Nominale (Anni) 50 Classe d' Uso SECONDA Longitudine Est (Grd) 10,44565 Latitudine Nord (Grd) 43,37845 Categoria Suolo C Coeff. Condiz. Topogr. 1,00000 Sistema Costruttivo Dir.1 Utente Sistema Costruttivo Dir.2 Utente Regolarita' in Altezza SI (KR=1) Regolarita' in Pianta SI Direzione Sisma (Grd) 0 Sisma Verticale ASSENTE PARAMETRI SPETTRO ELASTICO - SISMA S.L.D. Probabilita' Pvr 0,63 Periodo di Ritorno Anni 50,00 Accelerazione Ag/g 0,04 Periodo T'c (sec.) 0,23 Fo 2,54 Fv 0,71 Fattore Stratigrafia 'S' 1,50 Periodo TB (sec.) 0,13 Periodo TC (sec.) 0,39 Periodo TD (sec.) 1,77 PARAMETRI SPETTRO ELASTICO - SISMA S.L.V. Probabilita' Pvr 0,10 Periodo di Ritorno Anni 475,00 Accelerazione Ag/g 0,10 Periodo T'c (sec.) 0,27 Fo 2,52 Fv 1,10 Fattore Stratigrafia 'S' 1,50 Periodo TB (sec.) 0,15 Periodo TC (sec.) 0,44 Periodo TD (sec.) 2,02 PARAMETRI SISTEMA COSTRUTTIVO ESPLICITO - D I R. 1 Fattore di struttura 'q' 1,50 PARAMETRI SISTEMA COSTRUTTIVO ESPLICITO - D I R. 2 Fattore di struttura 'q' 1,50 COEFFICIENTI DI SICUREZZA PARZIALI DEI MATERIALI Acciaio per CLS armato 1,15 Calcestruzzo CLS armato 1,50 26

28 AZIONI DEL VENTO Le azioni del vento non costituiscono azione fondamentale per la sicurezza o per l efficienza funzionale della struttura. AZIONI DELLA NEVE 27

29 AZIONI DELLA TEMPERATURA La temperatura non costituisce azione fondamentale per la sicurezza o per l efficienza funzionale della struttura, pertanto è consentito tenere conto della sola componente uniforme tu, assunta pari a ±15 C, secondo quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008,

30 AZIONI ECCEZIONALI Non si effettuano verifiche specifiche nei confronti delle azioni eccezionali, quali esplosioni, urti, ecc. in quanto la concezione strutturale, i dettagli costruttivi ed i materiali usati sono tali da evitare che la struttura possa essere danneggiata in misura sproporzionata rispetto alla causa, secondo quanto riportato nelle NTC D.M. 14 Gennaio 2008, 3.6. COMBINAZIONI DELLE AZIONI Le verifiche allo stato limite ultimo (SLV) e allo stato limite di esercizio (SLD; SLO), devono essere effettuate per la seguente combinazione della azione sismica con le altre azioni [Norme Tecniche 2008 p.3.2.4]: + + +Ψ dove: E azione sismica per lo stato limite in esame; G 1 peso proprio di tutti gli elementi strutturali; G 2 peso proprio di tutti gli elementi non strutturali; Ψ coefficiente di combinazione; Q ki valore caratteristico della azione variabile; Gli effetti dell'azione sismica saranno valutati tenendo conto delle masse associate ai seguenti carichi gravitazionali: + +Ψ I valori dei vari coefficienti sono scelti in base alla destinazione d'uso dei vari solai secondo quanto indicato nella norma. [Norme Tecniche 2008 Tabella 2.5.1]. CATEGORIA/AZIONE VARIABILE ψ0j ψ 1j ψ 2j Categoria A Ambienti ad uso residenziale 0,7 0,5 0,3 Categoria B Uffici 0,7 0,5 0,3 Categoria C Ambienti suscettibili di affollamento 0,7 0,7 0,6 Categoria D Ambienti ad uso commerciale 0,7 0,7 0,6 Categoria E Biblioteche, archivi, magazzini e ambienti ad uso industriale 1,0 0,9 0,8 Categoria F Rimesse e parcheggi (per autoveicoli di peso 30 kn) 0,7 0,7 0,6 Categoria G Rimesse e parcheggi (per autoveicoli di peso > 30 kn) 0,7 0,5 0,3 Categoria H Coperture 0,0 0,0 0,0 Vento 0,6 0,2 0,0 Neve (a quota 1000 m s.l.m.) 0,5 0,2 0,0 Neve (a quota > 1000 m s.l.m.) 0,7 0,5 0,2 Variazioni termiche 0,6 0,5 0,0 29

31 TOLLERANZE Nelle calcolazioni si è fatto riferimento ai valori nominali delle grandezze geometriche ipotizzando che le tolleranze ammesse in fase di realizzazione siano conformi alle euronorme EN EN206 - EN : Copriferro 5 mm (EC ) Per dimensioni 150mm ± 5 mm Per dimensioni =400 mm ± 15 mm Per dimensioni 2500 mm ± 30 mm Per i valori intermedi interpolare linearmente. DURABILITÀ Per garantire la durabilità della struttura sono state prese in considerazioni opportuni stati limite di esercizio (S.L.E.) in funzione dell uso e dell ambiente in cui la struttura dovrà vivere limitando sia gli stati tensionali che nel caso delle opere in calcestruzzo anche l ampiezza delle fessure. La definizione quantitativa delle prestazioni, la classe di esposizione e le verifiche sono riportati nel fascicolo delle elaborazioni numeriche allegate. Inoltre per garantire la durabilità, cosi come tutte le prestazioni attese, è necessario che si ponga adeguata cura sia nell esecuzione che nella manutenzione e gestione della struttura e si utilizzino tutti gli accorgimenti utili alla conservazione delle caratteristiche fisiche e dinamiche dei materiali e delle strutture La qualità dei materiali e le dimensioni degli elementi sono coerenti con tali obiettivi. Durante le fasi di costruzione il direttore dei lavori implementerà severe procedure di controllo sulla qualità dei materiali, sulle metodologie di lavorazione e sulla conformità delle opere eseguite al progetto esecutivo nonché alle prescrizioni contenute nelle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/01/2008 e relative Istruzioni. PRESTAZIONI ATTESE AL COLLAUDO La struttura a collaudo dovrà essere conforme alle tolleranze dimensionali prescritte nella presente relazione, inoltre relativamente alle prestazioni attese esse dovranno essere quelle di cui al 9 del D.M Ai fini della verifica delle prestazioni il collaudatore farà riferimento ai valori di tensioni, deformazioni e spostamenti desumibili dall allegato fascicolo dei calcoli statici per il valore delle le azioni pari a quelle di esercizio. 30