INDICE PREMESSA...2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO...2 METODO E CODICI DI CALCOLO...2 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI UTILIZZATI...4 VITA NOMINALE...

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1 INDICE PREMESSA...2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO...2 METODO E CODICI DI CALCOLO...2 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI UTILIZZATI...4 VITA NOMINALE...4 DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA...5 AZIONI...7 COMBINAZIONI DI CARICO...8 CALCOLO DELLA PORTATA DEI PALI...9 VERIFICA DELLA PORTATA DEI PALI...11 VERIFICA DELLE TRAVI ALLO STATO LIMITE ULTIMO...12 VERIFICA DELLE TRAVI ALLO STATO LIMITE DI ESERCIZIO...15 Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 1

2 1 PREMESSA La presente relazione si riferisce al dimensionamento preliminare ed alla verifica delle opere in c.a. previste per la realizzazione di un nuovo pontile in corrispondenza dell approdo di Faro Rocchetta al Lido di Venezia. Ai fini delle verifiche sono state individuate le azioni che interessano il manufatto e le relative sollecitazioni; per le sezioni maggiormente caratterizzanti le strutture, sono state riportate le verifiche di stabilità e di resistenza. Il calcolo e le verifiche sono state effettuate adottando il metodo semiprobabilistico degli stati limite. * * * 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO I calcoli e le verifiche riportate nella presente relazione sono stati condotti con riferimento al disposto delle seguenti norme: Legge 5 novembre 1971, n Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica. Ministero dei Lavori Pubblici. Circolare n , 14 febbraio Istruzioni relative alla Legge 5 novembre Legge 2 febbraio 1974, n. 64 Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche. D.M Norme tecniche per le costruzioni. CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l'applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio D.P.R. 6 giugno 2001 n "Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia". Conformemente a quanto previsto dal paragrafo 12 del D.M si sono considerati anche i seguenti riferimenti tecnici che si intendono coerenti con i principi del D.M. stesso: EUROCODICE 1: Azioni sulle strutture (nella forma internazionale EN) EUROCODICE 2: Progettazione di strutture in c.a. (nella forma internazionale EN) EUROCODICE 7: Progettazione geotecnica (nella forma internazionale EN) * * * 3 METODO E CODICI DI CALCOLO I calcoli e le verifiche riportate nella presente relazione sono stati condotti secondo i metodi della scienza delle costruzioni supponendo i materiali elastici, omogenei ed isotropi. La ricerca dei parametri di sollecitazione è Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 2

3 stata fatta secondo le disposizioni di carico più gravose avvalendosi di codici di calcolo automatico per l'analisi strutturale. La ricerca dei parametri di sollecitazione è stata fatta secondo le disposizioni di carico più gravose avvalendosi di codici di calcolo automatico per l'analisi strutturale. Tali codici sono di sicura ed accertata validità e sono stati impiegati conformemente alle loro caratteristiche. Tale affermazione è suffragata dai seguenti elementi: grande diffusione del codice di calcolo sul mercato; storia consolidata del codice di calcolo (svariati anni di utilizzo); utilizzo delle versioni più aggiornate (dopo test); pratica d uso frequente nell attività professionale. In particolare, sono stati utilizzati i seguenti programmi di calcolo: Titolo: Caratteristiche: Programma di calcolo strutturale agli elementi finiti che esegue il calcolo di strutture spaziali composte da elementi mono e/o bidimensionali anche con non linearità di materiale o con effetti dinamici Autore: Wilson e Habibullah - California Produttore: C.S.I. Computer & Structure, Inc. Berkeley (California) Distributore: C.S.I. Italia s.r.l. - Pordenone Versione: Titolo: RC SEC Caratteristiche: Il programma consente di effettuare il calcolo di verifica delle sezioni di travi e pilastri in c.a. agli stati limite ultimi e di esercizio tenendo conto, nel caso di calcolo sismico, della classe di duttilità richiesta e della posizione della sezione nell asta (se ricade in zona critica o meno). Il sottoscritto ha esaminato preliminarmente la documentazione a corredo del software per valutarne l affidabilità e soprattutto l idoneità al caso specifico. Tale documentazione, contiene una esauriente descrizione delle basi teoriche e degli algoritmi impiegati, l individuazione dei campi d impiego, nonché casi prova interamente risolti e commentati. Il sottoscritto, inoltre, ha verificato l affidabilità del codice di calcolo attraverso un numero significativo di casi prova in cui i risultati dell analisi numerica sono stati confrontati con soluzioni teoriche. La valutazione dell attendibilità del software ha, inoltre, compreso il confronto con i risultati di semplici calcoli, eseguiti con metodi tradizionali e adottati, anche in fase di primo proporzionamento della struttura. Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 3

4 4 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI UTILIZZATI Nell esecuzione delle opere in oggetto sono stati utilizzati i seguenti materiali: CALCESTRUZZO DI CLASSE C35/45 Classe di esposizione: XS3 Resistenza caratteristica cilindrica: fc,k 35 N/mm 2 Resistenza caratteristica cubica: Rc,k 45 N/mm 2 ACCIAIO PER CEMENTO ARMATO TIPO B450C Tensione caratteristica di rottura: ft,k 540 N/mm 2 Tensione caratteristica di snervamento: fy,k 450 N/mm 2 * * * 5 VITA NOMINALE Conformemente a quanto indicato nelle Norme Tecniche, la costruzione si configura come Tipo 2, per cui la Vita Nominale VN risulta appartenere al periodo indicato in tabella: * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 4

5 6 DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA Il pontile è costituito da una struttura a giorno formata da travi in c.a. gettate in opera su pali, portanti un impalcato che sarà realizzato da una soletta in c.a. eseguita con il sostegno di lastre prefabbricate tipo predalles aventi la sola funzione di cassero a perdere. Lo spessore totale al grezzo di tali strutture è pari a 50 cm ed è costituito dall intradosso della trave pari a 27 cm, dallo spessore della lastra tralicciata di 5 cm e da quello della soletta pari a 18 cm. La quota convenzionale dell intradosso delle travi è pari a rispetto allo zero riferito al mareografo di Punta della Salute. Tale quota è del tutto indicativa e dipenderà, in fase di realizzazione dalla quota definitiva che dovrà essere assicurata al pontile esistente. Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 5

6 Il pontile è a pianta rettangolare con lunghezza massima di 8.80 metri e larghezza i 6.00 metri; tutti i pali sono prefabbricati in c.a.c., cilindrici, con diametro esterno di 40 cm. Il sovraccarico accidentale considerato è risultato pari a 500 dan/mq comprensivo dell effetto dinamico; l effetto della spinta del vento risulta trascurabile. * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 6

7 7 AZIONI I valori delle azioni considerati nei calcoli sono quelli previsti dal D.M ; in particolare sono stati considerati i carichi elementari di seguito riportati: ELEMENTI STRUTTURALI - Peso calcestruzzo armato = 2500 dan/mc SOLETTA DI IMPALCATO - Peso proprio soletta 5+18 = 23 cm = 575 dan/mq - Pavimentazione in legno = 25 Totale Permanente gk = 800 dan/mq Sovraccarico Accidentale qk = 500 dan/mq Il carico provocato dalla neve sull impalcato è stato valutato mediante la seguente espressione: qs = µi qsk CE Ct dove: qs è il carico neve sulla copertura; µi è il coefficiente di forma della copertura: qsk valore caratteristico di riferimento del carico neve al suolo per un periodo di ritorno di 50 anni; CE è il coefficiente di esposizione; CT è il coefficiente termico. Nel caso in esame si ha: Regione: Veneto Periodo di ritorno: 50 anni Altezza S.L.M.: < 200 metri CE = 1.0 CT = 1.0 Risulta pertanto: Zona: II µ1 = 0.8 Carico neve al suolo qsk = 100 dan/mq CARICO NEVE qs = 80 dan/mq * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 7

8 8 COMBINAZIONI DI CARICO Con riferimento alle azioni elementari prima determinate, si sono considerate le seguenti combinazioni di carico: - Combinazione fondamentale, impiegata per gli stati limite ultimi (SLU): dove: Gk Pk = valore caratteristico delle azioni permanenti = valore caratteristico della forza di precompressione Q1k = valore caratteristico dell azione variabile di base di ogni combinazione Qik = valore caratteristico dell i-esima azione variabile γg = coeff. parziale =1.3 (1.0 se il suo contributo aumenta la sicurezza) γp = coeff. parziale =0.9 (1.2 se il suo contributo diminuisce la sicurezza) γq = coeff. parziale =1.5 (0.0 se il suo contributo aumenta la sicurezza) - Stato Limite di Esercizio (SLE): Le combinazioni previste per gli SLE sono le seguenti: dove: ψ1i = coeff. atto a definire i valori delle azioni ammissibili ai frattali di ordine 0,95 delle distribuzioni dei valori istantanei; ψ2i = coeff. atto a definire i valori quasi permanenti delle azioni ammissibili ai valori medi delle distribuzioni dei valori istantanei * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 8

9 9 CALCOLO DELLA PORTATA DEI PALI Per la definizione delle caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione si è fatto riferimento alla documentazione relativa alle indagini geognostiche svolte in occasione del rifacimento del pontile principale. Tali indagini sono consistite nella realizzazione di: anno 2014 una prova penetrometrica con piezocono CPTU, anno 2001 due prove penetrometriche CPT, spinte fino a 20 metri di profondità dalla quota del fondale, e di sei sondaggi. I risultati di tali indagini sono riportate in allegato alla presente relazione. Per le verifiche geotecniche inerenti i pali di fondazione è stato adottato l approccio 2 secondo la combinazione (A1+M1+R3). Il palo cilindrico ha una lunghezza di metri, diametro pari a 40 cm, con la testa a fine infissione (prima della scapitozzatura) posta a quota sul l.m.m. Considerando la quota del terreno reagente a circa 2.00 dal l.m.m., la parte infissa ha una lunghezza di circa 11,00 metri. Il contributo dell attrito viene, per sicurezza, calcolato solo per i primi dieci metri dalla punta. Utilizzando i valori di resistenza medi offerti delle CPT si può considerare: punta: 40 2 / 4 x π x 65 / 1000 = 81.7 t attrito: 40 x π x 400 x 0.5 / 1000 = 25.1 t 40 x π x 600 x 0.9 / 1000 = 67.8 t = 92.9 t Il valore caratteristico Rc,k della resistenza a compressione del palo singolo è dato dal minore dei valori ottenuti applicando i coefficienti di correlazione ζ3 e ζ4, previsti dalle norme, alle resistenze Rc,cal dedotte dai risultati Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 9

10 delle prove in sito; risulta dunque: dove, considerando le due prove CTP eseguite, risulta: Rc, cal MEDIA R, cal MIN ; c ξ 3 ξ 4 Rc,k = min ( ) ( ) Il valore Rc,cal della resistenza a compressione del palo singolo può essere calcolata mediante la relazione: Rc,cal = RLaterale + RPunta dove: RLaterale rappresenta la resistenza per attrito laterale lungo il fusto del palo; RPunta è la resistenza di punta I valori caratteristici della resistenza risultano: Rc,k, laterale = / 1.65 = dan Rc,k, punta = / 1.65 = dan Adottando i coefficienti parziali R3 riportati in tabella si ha: Rc,d = 56303/ /1.35 = dan * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 10

11 10 VERIFICA DELLA PORTATA DEI PALI Il calcolo della struttura è stato condotto adottando un programma automatico agli elementi finiti utilizzando elementi tipo shell per la schematizzazione della soletta d impalcato ed elementi tipo frame per la schematizzazione delle travi; i pali, in numero di 6, sono stati schematizzati con molle di adeguata costante elastica. I carichi sui pali sono risultati: Il carico sul palo maggiormente sfavorito vale: per cui il palo risulta verificato. TABLE: Joint Reactions Joint OutputCase CaseType F3 Text Text Text dan 1 COMB1 Combination COMB1 Combination COMB1 Combination COMB1 Combination COMB1 Combination COMB1 Combination Ec,d = dan < Rc,d = dan * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 11

12 11 VERIFICA DELLE TRAVI ALLO STATO LIMITE ULTIMO L andamento delle sollecitazioni sulle travi è risultato: Andamento del momento flettente Andamento dello sforzo di taglio Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 12

13 Il momento flettente massimo (negativo) allo SLU è risultato: Mmax,pos = 7914 danm La verifica a flessione della trave offre i seguenti risultati: CARATTERISTICHE GEOMETRICHE ED ARMATURE SEZIONE Base: 60.0 cm Altezza: 50.0 cm Barre inferiori: 6Ø14 (9.2 cm²) Barre superiori: 6Ø14 (9.2 cm²) Coprif.Inf.(dal baric. barre): 5.5 cm Coprif.Sup.(dal baric. barre): 5.5 cm ST.LIM.ULTIMI - SFORZI PER OGNI COMBINAZIONE ASSEGNATA N Sforzo normale [dan] applicato nel baricentro (posit. se di compress.) Mx Momento flettente [danm] intorno all'asse x baric. della sezione con verso positivo se tale da comprimere il lembo sup. della sezione Vy Taglio [dan] in direzione parallela all'asse y baric. della sezione MT Momento torcente [dan m] N Comb. N Mx Vy MT ISULTATI DEL CALCOLO Sezione verificata Copriferro netto minimo barre longitudinali: 4.8 cm Interferro netto minimo barre longitudinali: 8.4 cm Copriferro netto minimo staffe: 4.0 cm METODO AGLI STATI LIMITE ULTIMI - RISULTATI PRESSO-TENSO FLESSIONE Ver S = combinazione verificata / N = combin. non verificata N Sforzo normale [dan] applicato nel Baricentro (positivo se di compressione) Mx Momento flettente assegnato [danm] riferito all'asse x baricentrico N ult Sforzo normale ultimo [dan] nella sezione (positivo se di compress.) Mx ult Momento flettente ultimo [danm] riferito all'asse x baricentrico Mis.Sic. Misura sicurezza = rapporto vettoriale tra (N ult,mx ult) e (N,Mx) Verifica positiva se tale rapporto risulta >=1.000 Yneutro Ordinata [cm] dell'asse neutro a rottura nel sistema di rif. X,Y,O sez. Mx sn. Momento flettente allo snervamento [danm] x/d Rapp. di duttilità a rottura per sole travi (N = 0) C.Rid. Coeff. di riduz. momenti in travi continue [formula (4.1.1)NTC] As Tesa Area armature long. [cm²] in zona tesa per sole travi (l'area minima ex (4.1.43)NTC è indicata tra parentesi) N Comb Ver N Mx N ult Mx ult Mis.Sic. Yn M sn x/d C.Rid. As Tesa 1 S METODO AGLI STATI LIMITE ULTIMI - DEFORMAZIONI UNITARIE ALLO STATO ULTIMO ec max ec 3/7 Yc max es min Ys min es max Ys max Deform. unit. massima del conglomerato a compressione Deform. unit. del conglomerato nella fibra a 3/7 dell'altezza efficace Ordinata in cm della fibra corrisp. a ec max (sistema rif. X,Y,O sez.) Deform. unit. minima nell'acciaio (negativa se di trazione) Ordinata in cm della barra corrisp. a es min (sistema rif. X,Y,O sez.) Deform. unit. massima nell'acciaio (positiva se di compressione) Ordinata in cm della barra corrisp. a es max (sistema rif. X,Y,O sez.) N Comb ec max ec 3/7 Yc max es min Ys min es max Ys max Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 13

14 Il dominio di resistenza della sezione risulta: Il taglio massimo allo SLU è risultato: Tmax = dan La verifica a taglio della trave offre i seguenti risultati: ARMATURE A TAGLIO E/O TORSIONE DI INVILUPPO PER TUTTE LE COMBINAZIONI ASSEGNATE Diametro staffe: 8 mm Passo staffe: 10.0 cm [Passo massimo di normativa = 11.1 cm] N.Bracci staffe: 2 Area staffe/m : 10.1 cm²/m [Area Staffe Minima NTC = 9.0 cm²/m] METODO AGLI STATI LIMITE ULTIMI - VERIFICHE A TAGLIO Ver Vsdu Vrd Vcd Vwd bw Teta Acw Ast S = comb.verificata a taglio-tors./ N = comb. non verificata Taglio agente [dan] uguale al taglio Vy di comb. Taglio resistente [dan] in assenza di staffe [formula (4.1.14)NTC] Taglio compressione resistente [dan] lato conglomerato [formula (4.1.19)NTC] Taglio trazione resistente [dan] assorbito dalle staffe [formula (4.1.18)NTC] Larghezza minima [cm] sezione misurata parallelam. all'asse neutro Angolo [gradi sessadec.] di inclinazione dei puntoni di conglomerato Coefficiente maggiorativo della resistenza a taglio per compressione Area staffe/metro strettamente necessaria per taglio e torsione [cm²/m] N Comb Ver Vsdu Vrd Vcd Vwd bw Teta Acw ASt 1 S * * * Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 14

15 12 VERIFICA DELLE TRAVI ALLO STATO LIMITE DI ESERCIZIO Per gli stati limite di esercizio l andamento delle sollecitazioni sulle travi è risultato: Combinazione RARA: Mmax = 5829 danm Combinazione FREQUENTE: Mmax = 5326 danm Combinazione QUASI PERMANENTE: Mmax = 5158 danm La verifica offre i seguenti risultati: Condizioni Ambientali: Molto aggressive COMBINAZIONI RARE IN ESERCIZIO - VERIFICA MASSIME TENSIONI NORMALI Ver Sc max Yc max Sc min Yc min Sf min Ys min Dw Eff. Ac eff. As eff. D barre S = combinazione verificata / N = combin. non verificata Massima tensione di compress.(+) nel conglom. in fase fessurata ([dan/cm²] Ordinata in cm della fibra corrisp. a Sc max (sistema rif. X,Y,O) Minima tensione di compress.(+) nel conglom. in fase fessurata ([dan/cm²] Ordinata in cm della fibra corrisp. a Sc min (sistema rif. X,Y,O) Minima tensione di trazione (-) nell'acciaio [dan/cm²] Ordinata in cm della barra corrisp. a Sf min (sistema rif. X,Y,O) Spessore di conglomerato [cm] in zona tesa considerata aderente alle barre Area di congl. [cm²] in zona tesa aderente alle barre (verifica fess.) Area Barre tese di acciaio [cm²] ricadente nell'area efficace(verifica fess.) Distanza media in cm tra le barre tese efficaci utilizzata nel calcolo di fessurazione (se Dbarre >14Ø viene posto Dbarre=14Ø nel calcolo di fess. [B Circ. 252/'96]) N Comb Ver Sc max Yc max Sc min Yc min Sf min Ys min Dw Eff. Ac Eff. As Eff. D barre 1 S COMBINAZIONI RARE IN ESERCIZIO - VERIFICA APERTURA FESSURE Ver ScImax ScImin Sc Eff K3 Beta12 Psi e sm srm wk M fess. S = combinazione verificata / N = combin. non verificata Massima tensione nel conglomerato nello STATO I non fessurato [dan/cm²] Minuma tensione nel conglomerato nello STATO I non fessurato [dan/cm²] Tensione al limite dello spessore teso efficace nello STATO I [dan/cm²] Coeff. di normativa = 0,25 (ScImin + ScEff)/(2 ScImin) Prodotto dei Coeff. di aderenza Beta1*Beta2 = 1-Beta12*(Ssr/Ss)² = 1-Beta12*(fctm/ScImin)² = 1-Beta12*(Mfess/M)² [B.6.6 DM96] Deformazione unitaria media tra le fessure. Tra parentesi il valore minimo = 0.4 Ss/Es Distanza media in mm tra le fessure Apertura delle fessure in mm = 1,7*Eps*Srm. Tra parentesi è indicato il valore limite. Momento di prima fessurazione [danm] N Comb Ver ScImax ScImin Sc Eff K3 Beta12 Psi e sm srm wk M Fess. 1 S ( ) COMBINAZIONI FREQUENTI IN ESERCIZIO - VERIFICA MASSIME TENSIONI NORMALI N Comb Ver Sc max Yc max Sc min Yc min Sf min Ys min Dw Eff. Ac Eff. As Eff. D barre 1 S COMBINAZIONI FREQUENTI IN ESERCIZIO - VERIFICA APERTURA FESSURE N Comb Ver ScImax ScImin Sc Eff K3 Beta12 Psi e sm srm wk M Fess. 1 S ( ) (0.20) 8823 Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 15

16 COMBINAZIONI QUASI PERMANENTI IN ESERCIZIO - VERIFICA MASSIME TENSIONI NORMALI N Comb Ver Sc max Yc max Sc min Yc min Sf min Ys min Dw Eff. Ac Eff. As Eff. D barre 1 S COMBINAZIONI QUASI PERMANENTI IN ESERCIZIO - VERIFICA APERTURA FESSURE N Comb Ver ScImax ScImin Sc Eff K3 Beta12 Psi e sm srm wk M Fess. 1 S ( ) (0.20) 8823 * * * Venezia, 25 febbraio 2014 ing. Paolo Ardizzon Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 16

17 ALLEGATO INDAGINI GEOGNOSTICHE Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 17

18 Approdo di Faro Rocchetta Progetto definitivo comprensivo di preliminare 18