Tesi di Laurea: Recupero Fonderia N 1 area Ex Ilva di Follonica

Transcript

1 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTÀ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE INDIRIZZO STRUTTURE Tesi i Laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Basi per il recupero In seguito all acquisizione i elementi utili alla rappresentazione ell immobile e in unzione i rilievi in loco si è giunti alla moellazione attraverso AutoCAD 3D. Pianta piano terra Pianta piano primo Planimetria ell eiicio Pianta ella struttura lignea ella copertura Prospetto A Prospetto C Prospetto B Prospetto D Prospettiva vista 1 Prospettiva vista ing. Marco Lotti 1

2 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Normativa i rierimento Principalmente è stato atto rierimento all Eurocoice 5 per quanto riguara la parte lignea i struttura e quini ai DM el 09/01/1996 e el 16/01/1996. Materiali strutturali componenti l eiicio 1. Murature Laterizi normali, sotto orma i mattoni pieni ottenuti alla cottura i argille Pietre locali sommariamente squarate Malta aerea, costituita a acqua, inerte e calce aerea come legante In seguito a rilievi sclerometrici e a comparazioni con i ati reperiti si sono calcolate le seguenti caratteristiche meccaniche: E 440 N/mmq, G 1768 N/mmq, 1.47 N/mmq; v N/mmq; t 0.10 N/mmq.. Legna componente gli elementi i sostegno ella copertura legno pino silvestre i 1 categoria legno pino silvestre i categoria 3. Cemento e laterizi componenti i solai i primo piano nella zona su Nuovi materiali utilizzati Malta Cementizia M1, Cemento Rck 300, Acciaio Feb44k, Acciaio Fe360, Acciaio Fe510 Ipotesi i recupero E stata eettuata un analisi sismica statica sempliicata secono quanto einito alla normativa el 96. In unzione i essa sono stati trovati i seguenti valori: Fh 1 p(4.70m) KN FhTetto( 9.00m) KN Data la successiva eliminazione elle strutture spingenti non saranno inserite componenti sorzanti sismiche verticali. E i seguito proposto l aeguamento sismico meiante applicazione, a livello elle coperture, i controventature a classica croce i S.Anrea; le croci saranno costituite a piatti metallici i spessore 3mm in moo a poter essere nascoste ra tavolato i compensato e guaina i copertura. L aozione elle controventature a croce sarà ipotizzato aeguato nelle sole zone ei tetti elle navate; per quanto concerne la controventatura ella parte su ella struttura, ata la sua natura tozza, sarà ipotizzato l inserimento i coroli con unzionamento anche a lessione e non acenti parte i un traliccio Coroli Parte lignea. Data la luce eccessiva che le navate possieono è stata inine introotta una controventatura verticale metallica, in posizione meiana, che ha lo scopo i iviere in ue le reticolari controventanti i ala in moo a inurre un raicale abbassamento elle azioni agenti nei controventi e elle eormazioni egli stessi. Veriica egli elementi strutturali In generale, per la veriica egli elementi strutturali lignei, sono state utilizzate le seguenti ormule tratte all Eurocoice 5. t,0, x, y, c,0, x, y, c,0, x, y, + + km 1; t,0, x, km ; + + km 1 y, c,0, x, y, kc, y c,0, x, y, ing. Marco Lotti

3 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Listelli 5cm x 5cm e Travetti trasversali 10cm x 10cm Entrambe le tipologie i elementi saranno veriicate meiante l aozione elle ormule sopraelencate; le azioni sollecitanti saranno calcolate ipotizzano semplici schemi appoggio appoggio. Arcarecci 0cm x 0cm Anche per questa tipologia i elementi sarà atto uso elle preceenti ormule aveno in preceenza calcolato le sollecitazioni meiante l aozione i schemi appoggio appoggio. L unica ierenza consisterà nelle azioni sorzanti nella coppia i arcarecci i colmo che, preneno parte al controvento i ala, saranno soggetti a ulteriori sorzi i trazione o compressione. Capriate Siamo in presenza i capriate pallaiane con geometria inicata nelle igura seguente: Le imensioni egli elementi che compongono il complesso sono le seguenti: Puntoni e Catene 0cm x 4cm; Monaco 0cm x 0cm; Saette 14cm x 14cm; Rinorzi metallici 5cm x 0.5cm. Le strutture capriate saranno soggette ai carichi verticali ma anche a altre ue componenti: 1) azioni erivanti alle giunzioni che saranno messe in opera per collegare le capriate con il corolo i piano; ) azioni i compressione e trazione che nasceranno al unzionamento el controvento. Nella capriata A si avranno le sollecitazioni sismiche maggiori. ing. Marco Lotti 3

4 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Sotto i iagrammi i Sorzo normale e Momento lettente sono riportate ue tabelle i risultati: la prima è relativa alla combinazione i carico a neve e la secona è invece relativa all azione sismica Trasversale sulla capriata A Su tutti i risultati i veriica spicca il coeiciente 1.5 che si ottiene in corrisponenza ei noi e 6 ovvero, i noi maggiormente sorzati a momento lettente, nella combinazione 1. Per la sua natura ricca i imperezioni al legno sono assegnati, al ine i poterne are uso nell eilizia, capacità meccaniche molto in avore i sicurezza; in base a ciò possiamo permetterci, magari solo localmente, i alzare il limite i accettabilità a 1.3. In questa nuova ottica si riscontra quini non più un superamento el 50% ella soglia limite ma i solo il 15.4%. Non riscontrano quini un eccessivo stato i crisi viene proposto il recupero meiante una metoologia sperimentale ovvero tramite l uso i FRP. Il prootto utilizzato sarà il MapeWrap C UNI-AX ella itta Mapei. Si passa al classico calcolo elle tensioni sorzanti al einire un ominio i resistenza ella sezione rinorzata. Il processo è principalmente schematizzabile in 3 asi: 1. la einizione i una legge elastopaltica rispecchiante la realtà. la einizione ei comportamenti limite ella sezione 3. il calcolo el ominio i resistenza Il programma costruito tramite Excel è stato otato i un processo con il quale si riesce a calcolare anche la tensione ell FRP. In base all azione sorzante agente sul composto, grazie alle ormule i veriica, si è potuto calcolare la supericie i incollaggio necessaria che tuttavia, ato il metoo sperimentale, è stata ampliata il più possibile. l e E FRP s mtm η a lb l F ri max A γ R, le l b e La veriica elle capriate è stata completata anano a stuiarne la parte generalmente maggiormente a rischio: la testata. Sono state svolte le seguenti 3 veriiche: 1. Veriica sulla sostituzione ella testata;. Veriica elle testate; composta alla veriica a compressione el ente i contrasto e a quella a taglio ella parte superiore ella catena 3. E inine il calcolo elle asce passive; con la veriica ell angolo i attrito e quella elle parti componenti la ascia. Sostituzione elle testate Utilizzati 4φ16 i lunghezza 400mm in acciaio Fe b 44k posti a 5cm al boro alto e basso ella sezione lignea e 4mm a quelli laterali. ing. Marco Lotti 4

5 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Si inizia con il calcolo el iametro esterno ei erri utilizzati trovato moltiplicano semplicemente per 1.1 il iametro nominale ei erri otteneno quini come risultato 17.60mm. Il iametro el oro sarà invece 4/3 el iametro nominale ovvero 1.33mm. Preniamo aesso il minimo ra l 1.5 el iametro esterno elle barre e il iametro el oro; la quantità trovata sarà chiamata iametro equivalente e risulta essere 1.33mm. Il calcolo ella resistenza caratteristica a taglio per l incollaggio è trovata tramite la seguente ormula riportata i ianco ove il ρ k rappresenta il peso speciico el legno in uso in Kg/m 3 e eq il iametro equivalente. L area i inluenza per ogni barra sarà ata alla ormula posta i ianco ove B A e H sono le imensioni ella sezione ell elemento ligneo. Si calcolano aesso le tre resistenze che saranno utili alla veriica ovvero la resistenza all estrazione ell incollaggio, la resistenza per rottura el legno per trazione e la resistenza per rottura ell acciaio per trazione. Ove compaiono i termini k mo, γ legno che corrispone al coeiciente γ m per il legno ovvero 1.3, t,0,k corrisponente alla resistenza caratteristica a trazione el legno, y ovvero la resistenza caratteristica ell acciaio in uso e inine γ acciaio che corrispone al coeiciente γ m per l acciaio ovvero Basterà aesso veriicare che l azione sorzante agli stati limite ultimi sia ineriore alla minima elle tre resistenze calcolate. La orza agente su i un erro si calcola ivieno semplicemente lo sorzo per 4 ato che la sostituzione che sarà eettuata interesserà la parte ella catena che non è soggetta a momenti rilevanti per cui in essa agirà uno sorzo normale pressoché uniorme; cautelativamente si moltiplica comunque lo sorzo calcolato per 1.5 trovano così la sollecitazione agente pari a N che risulta essere ineriore ai N trovati alla ormula per il calcolo ella resistenza a rottura per trazione el erro. e π L Veriica elle testate Questa veriica consiste nel controllare che il ente i contrasto che serve per ingranare puntone e catena resista alla compressione esercitata e che a sua volta non i rompa la parte superiore ella catena acenone slittare una porzione per taglio. Si inizia calcolano la base eettiva (b e ) che consiste nella minore elle larghezze ra puntone e catena che corrispone a 00mm. L altezza el ente (h) i contrasto è stata presa pari a 77mm. Lo sorzo massimo agente sarà quello proveniente al puntone che corrispone a F N. cos ( α ) c, α, F La tensione i compressione si calcolerà meiante la ormula i ianco hbe riportata ove α costituisce l angolo i inclinazione el puntone. F k mo eq v, k ax, R, γ legno F k A mo t,0, k e ax, R, γ legno F y γ A v, k res ax, R, acciaio 1. ρ 1000 N 1.5 k 0. eq ( 6 ; H ) min( 6 ; ) min esterno erri esterno.. erri B N N ing. Marco Lotti 5

6 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica La tensione massima sulla supericie sarà ata invece alla seguente ormula: c, α, Ove c,0, e c,90, corrisponono rispettivamente c,0, c,90, sin alla resistenza a compressione parallela e perpenicolare che il legno possiee in conizione i carico a breve termine. Si ottiene unque il soisacimento ella veriica: c,α, 13.14N/mmq < 14.1N/mmq c,α,. La veriica i resistenza a scorrimento ella porzione i catena si eettuerà semplicemente moltiplicano l area i resistenza per la tensione i rottura a taglio v, e conrontano quanto trovato con l azione sollecitante agente sulla catena e aceno in moo che essa risulti ovviamente ineriore. La lunghezza ella porzione i catena oltre il ente i contrasto in legno i quercia è i 840mm; moltiplicano per la larghezza ella catena (00mm) si ottiene l area i scorrimento (A s ) che vale 1680cmq. Moltiplicano quanto ottenuto per la v, (1.87N/mmq) si ha lo sorzo resistente massimo che corrispone a N risultano essere ampiamente superiore ai N ello sorzo nella catena. Da precisare che la veriica a trazione ella catena sia stata eettuata consierano l area ella sezione ecurtata ella porzione asportata per la costituzione el ente i contrasto. Fascia passiva Sarà svolta una veriica i tutte le parti che compongono il rinorzo: - Veriica ell angolo i attrito - ( ) ( α ) + cos ( α ) Sorzo normale el puntone (F N ): N; Sorzo tagliante el puntone (F T ): N; Sorzo ipotizzato agente sulla ascia (F): N; Coeiciente i attrito: 0.5 (0.46 ra i angolo i attrito). c,0, Risulta: FN β arctan 0.43ra < 0.46ra FT F α + Ove α corrispone all angolo i inclinazione el puntone. - Veriica ella ascia metallica - Ove s corrispone ai 6mm i spessore e b ai 60mm i larghezza ella ascia. S F sb - Veriica ella barra ilettata - Sono state scelte elle barre ilettate i 0mm i iametro (A e 45mmq) i classe 8.8 che sono state veriicate a trazione. S F A e - Veriica ella piastra metallica - Di spessore pari a 5mm e larghezza ( ) 170mm avente una istanza tra i ori i B M F Puntone 3 3mm. è la istanza esunta alle caratteristiche geometriche già elencate e B puntone corrispone alla larghezza el puntone. S, M W ing. Marco Lotti 6

7 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica - Veriica elle salature - In opera 4 salature i 4mm i iametro e 100mm i lunghezza con conseguente area resistente (A res ) i mmq. Termina così la veriica ella asciatura ella testata ella quale si riporta i ianco un immagine. Falsi puntoni 1 piano 6cm x 36cm Saranno veriicati con le stesse moalità i calcolo aottate per i puntoni elle capriate consierano quini anche gli sorzi i trazione e compressione ovuti ai controventi i ala e le sollecitazioni inotte ai momenti in testa inotti ai giunti. Capriate aggiunte nella zona su e strutture su i esse poggianti Nella parte su ell eiicio si riscontra la presenza i strutture spingenti. Se ne prevee una loro eliminazione tramite l inserimento i meccanismi a Capriata Pallaiana e Puntone Puntone Catena. Controventi i ala In presenza i luci notevoli una elle soluzioni, al ine i spostare le azioni a posizioni che inurrebbero maggiori sollecitazioni nonché azioni che si traurrebbero in sicuro ceimento a parte elle murature, è costituita al controvento; posto in opera con le classiche croci i S. Anrea, in moo che gli elementi incrociati entrino in unzione solo in trazione, a in moo che i carichi si ripercuotano, meiante semplici azioni i trazione e compressione, all interno elle travi e ei tiranti che prenono parte all azione controventante. Svolgiamo aesso il calcolo elle sollecitazioni agenti all interno elle ue strutture controventanti a reticolare introotte; è stato speciicato a reticolare ato che strutture controventanti saranno anche i coroli ella parte su ell eiicio che però unzioneranno semplicemente assorbeno le azioni sorzanti ortogonali al loro asse i sviluppo resisteno irettamente alla lessione inotta; si è ing. Marco Lotti 7

8 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica preerito iatti non costituire una reticolare anche in questa parte i eiicio perché, la sua orma tozza, molto probabilmente non permetterebbe il unzionamento el controvento inserito. Prima i iniziare lo stuio elle controventature c è a are una precisazione; verrà suivisa inatti la navata in una parte maggiormente a nor composta a cinque campate i capriate e una a su composta a tre campate; le parti saranno rispettivamente coperte a ue blocchi istinti i controventi; il motivo sta nel atto che in presenza i un sisma trasversale, se si osse posto in opera un controvento coprente tutte le nove campate i capriate, ci saremmo trovati a over gestire gli sorzi che sarebbero nati e che, ata la luce eccessiva el controvento, avrebbero avuto mouli eccessivi per poter essere resistiti non tanto alle strutture metalliche ma casomai a quelle lignee. Controvento ella navata centrale La navata centrale sarà otata i una controventatura che agirà in ue moi ierenti ovvero contrastano il sisma in irezione longituinale e contrastano il sisma in irezione trasversale. Dopo vari tentativi, meiante geometrie ella controventatura ierenti, si è giunti alla einizione ultima riportata nella immagine seguente. Controventatura ella navata centrale - Sisma longituinale - Del controvento ella navata centrale saranno presi in consierazione i seguenti schemi statici. Schema 1 Schema Schema 3 Le orze agenti sono rutto ella seguente somma i componenti: F 1 FM + FI + FA Ove F M è la componente sorzante che la muratura imprime alla struttura, F I la componente relativa all instabilità elle capriate e F A la orza erivante ai carichi permanenti e accientali restanti inclusi nel W calcolato. Si otterranno quini le componenti sorzanti con le quali veriicare le strutture risolveno i semplici schemi statici. - Sisma trasversale - Gli schemi a cui are rierimento sono i seguenti ovvero uno coprente cinque campate i capriate (relativo alla parte più a nor) e uno coprente tre campate (posto più a su). Schema 4 Schema 5 ing. Marco Lotti 8

9 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Controvento elle navate laterali Esso non si attiverà a sisma longituinale ma solo a sisma trasversale; come il traliccio superiore anche questo sarà scisso in ue parti. Controventatura elle navate laterali Di seguito sono riportate le immagini egli schemi statici a aottare per il calcolo elle azioni sorzanti. Troviamo una ierenza rispetto a prima ovvero il atto che il controvento in esame sarà caricato orizzontalmente non solo a una spinta bensì a ue spinte erivate a pareti murarie: un muro posto al i sotto el corolo perierico e uno, ben più consistente in massa, posto a cavallo el corolo opposto. Schema 6 Schema 7 Da aggiungere che nel contributo sorzante ei tratti Noo A Noo B si è sommato anche il contributo erivante a metà ella campata i eiicio compresa ra le ue controventature verticali; i contributi aggiuntivi non anranno a sorzare tutta la controventatura ma solamente i ue elementi ungenti a montanti ella reticolare (puntone ella capriata A e Falso puntone F ). Tiranti metallici Di spessore 3m in moo a poter essere nascosti sotto la guaina stesa sopra il tavolato, i tiranti avranno imensioni variabili in unzione ella posizione che anranno a assumere nella controventatura. Le veriiche svolte sono state le seguenti: - trazione ei tiranti; - trazione egli ancoraggi; - resistenza elle salature egli ancoraggi; - resistenza ei tiranti alle azioni elle sollecitazioni inotte elle salature; - all estrazione ei erri i ancoraggio al corolo. ing. Marco Lotti 9

10 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Per eliminare alcuni ancoraggi con il corolo, per motivi i ingombro, per i tiranti più piccoli è stato previsto l ancoraggio meiante salature sui tiranti più grani a loro aiacenti; ciò comporta quini una complicazione elle sollecitazioni nei noi; i ue tiranti che convergeranno in ogni noo tuttavia non eserciteranno contemporaneamente la loro azione sorzante per via el unzionamento ella reticolare; in unzione i ciò è stato veriicato il noo anche alle azioni inotte ai tiranti aiacenti. Coroli Coroli a traliccio Costituiti a malta e barre i 10cm i larghezza avranno, grazie all uso i erri Feb44k, il loro ancoraggio con la muratura; essi saranno utilizzati nelle zone evienziate in rosso ovvero le parti terminali elle murature. Le sollecitazioni ei coroli appartenenti alla parte SUD ell eiicio, ovvero quelli progettati per unzionare anche a lessione, sono state calcolate meiante l ausilio ei seguenti schemi sempliicati. Il calcolo egli sorzi nel traliccio è stato svolto aceno rierimento allo schema statico riportato: ing. Marco Lotti 10

11 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Si sono calcolate le azioni nei correnti, nei iagonali e inine nei erri i ancoraggio: Calcolo elle componenti sorzanti nei correnti e nei iagonali: M lettente N Fcorrente + ; H T F iagonale sin( α ) Calcolo elle componenti ortogonali nei erri i ancoraggio: Esseno: ( ( ) ) 1 N F + T F // ; F 100β n y, A ω ; λ ( ϖ ) ln( ϖ ) ; F β λ ρ n H min Resistenza allo ilamento ei erri i ancoraggio: F π L < F Coroli a proili accoppiati res oro, v, 0 I coroli a proili accoppiati sono stati inseriti nei tratti intermei i muratura: Essi saranno composti a piastre a 00mm x 8mm i spessore e proili a L che saranno legati assieme a bulloni φ16. I bulloni saranno inseriti in numero tale a resistere alle azioni taglianti. Sorzante ing. Marco Lotti 11

12 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Una problematica insorge in corrisponenza el corolo 4b ove si ha una non complanarità ella ala el tetto e el corolo a proili accoppiati costruito sulla muratura: Per ovviare al problema saranno inseriti ue coroli a proili accoppiati. Al ine i legare assieme i piani ormati al traliccio sul tetto elle navate laterali e il restante sistema i coroli a proili accoppiati verrà atto uso i FRP. FRP La preoccupazione che nasce è unzione i un eventuale movimento che i piani non congiunti potrebbero avere reciprocamente. Si sta parlano el moto in contrapposizione i ase che i piani ei coroli potrebbero avere in caso i sisma longituinale riportato nell immagine seguente. Non aveno svolto un analisi moale non si è in grao i sapere se questo meccanismo possa o meno innescarsi acilmente i conseguenza sarà preso comunque in consierazione. Stuiamo aesso quanto riportato nella igura seguente ottenuta praticano una sezione nel piano per il quale passano i coroli 3b e 7b. A secona che le azioni siano convergenti o ivergenti si innescheranno nelle murature elle azioni i compressione o i trazione; mentre per le prime non avremo problemi ato che il materiale murario è strutturato in moo a sopportarne i grosse entità per le secone, ate le scarse capacità i resistenza a trazione ella muratura, si eve provveere a otare il sistema i elementi che ne assorbano le sollecitazioni. Giunzioni Per lo più saranno vincolanti le resistenze ella parte lignea ella struttura; ciò comporterà purtroppo l utilizzo i strutture metalliche piuttosto ingombranti al ine i ripartire il più possibile gli sorzi che altrimenti non sarebbero sopportati al legno. In linea generale sarebbe sconsigliato il porre a contatto superici lignee e metalliche per la creazione i conensa sull acciaio che anrebbe unque a intaccare il legno; per questo motivo, se a un lato si è poco propensi a un massiccio utilizzo i acciaio, all altro, al ine i ottenere il soisacimento ei criteri i veriica, localmente si è costretti a optare per un suo consistente inserimento. ing. Marco Lotti 1

13 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Giunzione Capriate Coroli a traliccio Per le Capriate è stato previsto l ancoraggio con i coroli a traliccio meiante perni metallici costituiti a bulloni che a loro volta risultano ancorati alla parte lignea grazie a piastre metalliche imbullonate. Bullonature Le piastre salate, inicate nella igura, verranno ancorate alla struttura lignea tramite una serie i bulloni φ 1 calcolati meiante le ormule escritte nell Eurocoice 5 ove si prene in consierazione la tipologia i rottura alla quale il giunto va incontro in unzione ella sua geometria e elle resistenze egli elementi che lo compongono; aceno rierimento al capitolo 8.5 ell Eurocoice si ottiene una resistenza ella giunzione legno metallo i F res//legno N per sollecitazioni parallele e F res -legno N per sollecitazioni ortogonali. cos sin ' 1 y g i Ai α y g i Ai α L C F + F // + + res legno F F res legno,0, n e J p J p c In unzione ella geometria con la quale si sono isposti i bulloni si arà corrisponere a essi un numero eicace n e e un momento i inerzia polare J p che servirà al calcolo elle tensioni aggiuntive ovute istanza y g che il raccoro con il corolo ha rispetto all asse ella catena ove il giunto è stato immesso. Le altre granezze inserite nella ormula sono: C il coeiciente i veriica, i la istanza ell i-esimo bullone al baricentro ella bullonatura, α l angolo i inclinazione con l orizzontale ella congiungente baricentro i-esimo bullone, A i l area eettiva ell i-esimo bullone e -L la tensione i compressione inotta lateralmente alla piastra sulla testata. Perno i giunzione Si anticipa che il perno si consiererà non soggetto a azioni lettenti per via ella immersione all interno el corolo a traliccio che aogherà l elemento sino alla base; verranno perciò consierati solo eetti taglianti. Di veriiche a svolgere saranno quini la veriica a taglio el bullone e a riollamento sulla piastra metallica. Salature langia metallica La langia che servirà a collegare la catena con il corolo a traliccio sarà ormata a ue piatti salati su i un boro a ue salature aventi per lunghezza tutta la larghezza elle piastre a assemblare e per spessore i consueti 7mm. Ancoraggio ra la coppia i arcarecci centrale e il controvento I tiranti, sul colmo ella copertura centrale, troveranno ancoraggio grazie a supporti metallici preceentemente assemblati e quini imbullonati alla struttura lignea. 1 ing. Marco Lotti 13

14 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Giunzione ei tiranti Verranno praticate ue salature a corone angolo e saranno svolte le veriiche sia sulla salatura che sulla piastra. Salature i giunzione elle langie che costituiscono il supporto metallico Verranno veriicate le salature con le quali è stato assemblato il supporto metallico anano a consierare anche le varie sovrapposizioni elle propagazioni egli sorzi sulle piastre. Bullonature con arcarecci e capriate Ultime veriiche a eettuare saranno quelle sui bulloni che saranno usati per giuntare l elemento metallico con gli arcarecci e con i puntoni meiante le ormule messe a isposizione all eurocoice. Giunzione alsi puntoni elle navate laterali Coroli a traliccio I alsi puntoni i primo piano saranno ancorati ai coroli a traliccio con la stessa ientica metoologia utilizzata per le capriate. ing. Marco Lotti 14

15 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Ancoraggio i tiranti e alsi puntoni con il corolo a proili accoppiati Molto più complesso risulta invece l ancoraggio che i alsi puntoni avranno all altro capo. Il noo si può scinere in 4 elementi principali: 1. Un supporto metallico posto in testa al also puntone;. Il supporto che entrerà in contatto con il proilo a L el corolo a proili accoppiati; 3. La piastra a 8mm che permetterà il serraggio ei bulloni; 4. E inine una struttura i supporto sulla quale potremo salare i tiranti convergenti nel noo in questione. Il risultato sarà il seguente: Si riporta in breve il unzionamento el supporto grazie al quale la componente sorzante inotta al tirante sarà istribuita sul corolo: Per completezza si riportano altre ue giunzioni particolari: Ancoraggio coroli 1b - 9b; Ancoraggio coroli b - 4b ing. Marco Lotti 15

16 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Struttura centrale Il supporto controventante verticale che ha permesso la suivisione ei controventi i ala in ue asce sarà costituito interamente in metallo Fe360 per proili HE e piastre e Fe510 per i tiranti. Mentre per la combinazione a sisma trasversale la struttura controventante verticale interagirà in larga parte con quelle orizzontali per le combinazioni aventi sisma longituinale e la neve come azioni i base si potrà supporre un comportamento inipenente al resto. Elementi ella struttura - 6 pilastri HE40B i altezza 8.1m i 4 maggiormente a nor e 5.4m i più a su posti; sono posti in ue ile a tre elementi a istanza i.4m alla muratura separante le navate laterali e aventi il piano ell anima parallelo alla irezione trasversale ell eiicio; - 4 travi HE00B i lunghezza 4.6m poste a raccorare longituinalmente i pilastri; - 3 travi HE00B i lunghezza 4.6m poste a raccorare trasversalmente i pilastri; - 4 travi HE00B i lunghezza.4m poste a raccorare trasversalmente le ue strutture i controvento verticale con il corolo a proili accoppiati posto in opera sulla muratura separante le navate; - 4 tonini φ8 agenti a tiranti posti orizzontalmente a croce i S. Anrea congiungenti gli apici ei pilastri al primo piano (essi hanno il ruolo i irrigiire la struttura a eventuali eetti i traslazione che comprometterebbero la rigiezza el piano); - 56 tiranti φ0 in acciaio Fe 510 i lunghezze variabili in unzione ella zona che anranno a raccorare; - 4 piccole piastre i raccoro ra i tiranti sopracitati aventi spessore 1 mm; - 8 tiranti i sezione rettangolare 160mm x 1mm in acciaio Fe uni i iametro minimo inserite al solo scopo i eliminare l inlessione ei tiranti. Per gli elementi Pilastri e Travi si è utilizzata la seguente ormula i veriica che tiene conto egli eetti i carico i punta, ell incremento elle sollecitazioni inotte ai momenti al carico i punta, N 1.4M x, eqω 1 M y, eq i ω + + all azione i svergolamento e ella maggiorazione A N N W elle sollecitazioni in caso i presenza i carico x 1 Wy 1 N cr N cr applicato su i un ala. ing. Marco Lotti 16

17 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica I tiranti presenti nel piano i calpestio saranno costituiti a tonini i 8mm i iametro che ovranno supportare solamente sollecitazioni inotte alla trazione esunte a una semplice ivisione ra azione sorzante e area ei tonini. Non saranno soggetti a lessione ato che gli elementi aranno parte el solaio sotto il quale sono ubicati. Come escritto saranno introotte anche elle uni che avranno il compito i evitare le inlessioni i alcuni egli elementi tiranti; mentre per i tiranti posti al piano terra (meno sollecitati per via ella presenza ei tiranti 160mm x 1mm) le uni avranno il solo scopo i eliminare la eormazione inotta al peso proprio per i tiranti i primo piano (maggiormente sorzati), per i tiranti posti al primo piano, avranno lo scopo i evitare anche l insorgenza i un momento lettente che, seppur i poco, implicherebbe un superamento el limite ammissibile si 355 N/mmq. Per i tiranti φ0 e per i tiranti i sezione 160mm x 1mm è stata svolta una veriica a tensolessione semplice nella quale non è stato preso in consierazione, a avor i sicurezza, il contributo stabilizzante che la trazione ore riuceno gli eetti a momento lettente. Veriica elle giunzioni Sono state sottoposte a veriica le sei giunzioni presenti nella struttura controventante centrale: A - Giunzione ra la trave HE00B e il pilastro HE40B; B - Giunzione ella trave sopracitata con il corolo a proili accoppiati; C - Giunzione nella mezzeria ella struttura ei ue bracci i trave HE00B; D - Giunzione el pilastro HE40B con la catena ella capriata soprastante; E - Giunzione con la trave rovescia i onazione; F - Giunzione ei tiranti a sezione circolare φ0 con le piastre a 1mm. Giunzione A Giunzione B Giunzione C Giunzione D Giunzione E Giunzione F Particolare orse maggiormente rilevante è costituito al noo D ovvero l aggancio con la catena ella Capriata; esso è stuiato in moo a permettere la trasmissione elle sole componenti orizzontali grazie all utilizzo i perni i ancoraggio che simulano un comportamento a carrello. ing. Marco Lotti 17

18 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Resistenza muraria all azione ei carichi sismici La muratura ortogonale all azione el sisma, pur esseno esentata iealmente a sorzi per i quali sono stati progettati i controventi, subirà tuttavia ovvie sollecitazioni inotte alle eormazioni elle controventature. I controventi, pur ricopreno luci consierevoli, sono strutture molto rigie che implicano i conseguenza piccole eormazioni; ata però la natura monolitica elle strutture in muratura tali eormazioni potrebbero anche essere suicienti a ecretarne la rottura. Si ha unque l obbligo i svolgere una veriica inerente sollecitazioni e eormazioni inotte alle componenti sorzanti sui controventi. Pare eviente che la parete muraria, risultante essere maggiormente a rischio, sia quella i 4.60m iniviuata nella parte centrale ella controventatura trasversale ella navata centrale coprente cinque campate i arcarecci. Verrà svolta una semplice moellazione agli elementi initi utilizzano nuovamente il programma SAP000. Per prima cosa ovranno essere trovate le eormazioni elle controventature; si ha quini l obbligo i moellare accuratamente i controventi in tutte le loro componenti. Imponeno i meesimi carichi orizzontali utilizzati per il calcolo elle sollecitazioni si ottengono le eormazioni i tutti i noi ella struttura; è i nostro interesse il valore i una sola coppia i eormazioni ovvero le ue eormazioni orizzontali ei noi segnalati nell immagine preceente. Si ottengono eormazioni i mm e.357 mm rispettivamente per il noo ella controventatura i primo piano e i ultimo piano. Saranno a assegnare i valori i rigiezza K 1 e K alle molle ello schema. Divieno il carico uniormemente ripartito i ognuno ei ue controventi (e iealmente concentrato nei noi egli schemi i controvento) per le corrispettive eormazioni ottenute preceentemente e moltiplicano i risultati per 4.60m (ovvero la larghezza ella ascia muraria presa in esame) si ottengono le ue rigiezze a applicare allo schema. ing. Marco Lotti 18

19 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica Risolveno lo schema verranno trovate ue eormazioni che corrisponeranno alle eormazioni murarie a conrontare al valore h/500 posto come limite massimo i eormazione: η.387mm < 8700mm mm ; η 4.569mm < 5700mm mm. 1 I carichi verticali concentrati a applicare saranno trovati alla combinazione agli SLU relativa al sisma (questo perché ovviamente lo sorzo laterale si avrà in presenza i sorzi sismici): F 1v 9.70 KN; F v KN; F 3v KN; F 1o 19.0 KN; F o 4.53 KN; F 3o 4.53 KN. A essi si aggiunge la componente orizzontale inotta al sisma sulle murature. Il carico sarà i tipo triangolare istribuito che possieerà quini valori proporzionali all altezza al suolo. Si ottiene così un carico istribuito in altezza avente legge i incremento lineare: q1 ( z ) ( 3.90KN / m ) z In seguito alla elaborazione si nota purtroppo un alternarsi i zone ove sussiste o parzializzazione (1/6< e <1/) o eccesso i eccentricità (e >1/) e solamente una zona (a quota 7.05m) ove la sezione risulta completamente reagente; mentre nel primo caso la muratura potrebbe comunque risultare veriicata nel secono ciò non sarà possibile ato che la risultante si trova a essere posizionata all esterno ella sezione muraria; in conseguenza a ciò verrebbe eterminato un ribaltamento el setto murario. Nel caso nelle murature ossero risultate tutte eccentricità comprese nello spessore, a secona che ci si osse venuti a trovare in compressione uniorme, in pressolessione con sezione interamente reagente o in pressolessione con parzializzazione ella sezione si sarebbero aottate le seguenti ormule: N N ( 1+ 6 e' ) N C. Ver( e'0) ; C. Ver( e < 1 6) C. Ver 1 6< e' < 1 A A 3A 0.5 e' ; ' ( ) ( ) Dove N è la componente ello sorzo normale risultante al moello al SAP, A l area ella sezione muraria i stuio, e ' l eccentricità percentuale trovata ivieno l eccentricità per lo spessore el muro e la resistenza a compressione ella muratura. Per una corretta interpretazione el meccanismo i collasso si ovrà, lasciano inalterati i carichi verticali, accrescere le sollecitazioni orizzontali graualmente, in moo a ientiicare il primo punto in cui si riscontrerà la creazione i una cerniera. Passiamo a incrementare le sollecitazioni sino a giungere alla prima situazione i crisi. Con poco più el 9% el massimo carico orizzontale agente si ottiene la prima mancata veriica nel punto sito alla base ella muratura esterna ella navata laterale. La rottura el punto in esame comporterà la variazione el vincolo alla base ella muratura interessata alla rattura a un incastro a una cerniera con il conseguente cambiamento sia elle sollecitazioni agenti in tutto il sistema sia elle eormazioni ei noi 3 e 5 ove si ha il contributo stabilizzante ei controventi. Aesso saranno intraprese ue strae a secona che si ipotizzi la muratura come un materiale elastico o elasto-plastico. La ierenza ra le ue interpretazioni consiste nell assegnare alla base elle murature in crisi o una cerniera (comportamento elastico) o una cerniera plastica (comportamento elasto-plastico); mentre nel primo caso si consiera che la muratura non abbia più capacità resistenti lessionali nella secona si ipotizza che, sino al raggiungimento ella eormazione limite, la muratura continui a esercitare un momento stabilizzante i valore pari al moulo che ne implica il raggiungimento ella situazione i crisi. ing. Marco Lotti 19

20 Tesi i laurea: Recupero Foneria N 1 area Ex Ilva i Follonica In entrambi i casi si registra il ceimento, a poco più el 9% ei carichi orizzontali massimi agenti, ella base ella muratura esterna elle navate laterali; in seguito, a una quota i valore 59% per il comportamento elastico e i 73% per quello plastico i carico orizzontale massimo, si avrà un analoga situazione i crisi per la base ella muratura separante le navate. Preniamo per esempio il caso elastico; giunti al 100% elle azioni agenti si ha la situazione i massima sollecitazione per i controventi ato che, per via el ceimento lessionale alle basi elle murature, tutto il carico orizzontale grava sugli unici sostegni orizzontali presenti ovvero i controventi stessi; questa situazione è proprio quella che è stata presa in consierazione per il calcolo elle strutture controventanti ovvero la situazione in cui la muratura non ornisce alcun aiuto alla stabilità e alla resistenza el complesso. Nel caso elasto-plastico le azioni agenti sui controventi saranno i moulo ineriore rispetto al caso preceente ato che la muratura, sempre nell ipotesi che non venga però superato il limite plastico i eormazione, ornirà un aiuto alla resistenza globale. Nel caso in cui le eormazioni ai vincoli risultino eccessive si ricarà nuovamente nel caso elastico ato che, le cerniere a plastiche iverranno cerniere vere e proprie e quini incapaci i opporsi, meiante momenti concentrati, alle eormazioni rotazionali inotte ai carichi. I valori ei carichi orizzontali che porterebbero le basi elle murature o alla rottura o alla plasticizzazione non sono che quantità sulle quali sussiste una incertezza piuttosto rilevante ato che, nel calcolo eettuato meiante SAP si è supposta la muratura come un materiale avente le meesime proprietà i resistenza sia a compressione che a trazione; alla bassissima resistenza a trazione che la muratura invece possiee ne eriverebbe un sicuro abbassamento elle percentuali ei carichi orizzontali alle quali si è registrata la creazione elle cerniere nonché un abbassamento ei valori che assumono i momenti plastici alla base elle murature; in ogni caso quini si avrebbe un avvicinamento alla situazione limite i peretta elasticità ella muratura. In einitiva, ipotizzano il comportamento elastico il maggiormente rispecchiante la realtà, si ottiene il risultato i avere una stima ei carichi con i quali tutta la muratura coaiuva il sistema i controventature sino al 9% ei carichi massimi orizzontali; soprattutto però si ottiene la certezza che al 100% ei carichi orizzontali massimi agenti tutta la muratura ovrà essere supportata alla controventatura introotta a livello elle coperture. Per inire è stata svolta una analisi meiante metoo POR che mette in risalto la ebolezza ella muratura a sisma trasversale. Al ine i otare la struttura i resistenza suiciente si stima che, ancora meiante l applicazione i FRP, si possa arrivare a ottenere una resistenza più che suiciente a contrastare la componente sorzante sismica. La loro isposizione a croce lenirà proprio la rottura più requente e presa in consierazione meiante il metoo POR. ing. Marco Lotti 0