ES.02 Relazione di calcolo strutture settori A-B-C-D-E: Aule. Parco Area delle Scienze PARMA - Tel. 0521/906218/19/20. Pag.

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1 U.O. SVILUPPO EDILIZIO Parco Area delle Scienze PARMA - Tel. 0521/906218/19/20 Pag. 1

2 INDICE Premessa Normative di riferimento e unità di misura Proprietà dei materiali Caratteristiche del terreno e parametri geotecnici Parametri per l analisi statica Analisi dei carichi Copertura Solaio In Laterocemento: Copertura Solaio In Legno Lamellare: Condizioni di carico per analisi statica: Combinazioni di carico fondamentali Parametri per l analisi sismica statica equivalente Casi di carico per l analisi sismica statica equivalente Combinazioni di carico sismiche Modello di calcolo Risultati dell analisi statica e sismica statica equivalente Dati Di Ingresso : Tabella Dati Generali Diagrammi Delle Sollecitazioni Per La Combinazione Di Carico Diagrammi Delle Sollecitazioni Per La Combinazione Di Carico Risultati : Caso Di Carico 6 : Sollecitazioni Travi Risultati : Caso Di Carico 6 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Caso Di Carico 6 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Caso Di Carico 6 : Pressioni Terreno (Plinti) Risultati : Caso Di Carico 7 : Sollecitazioni Travi Risultati : Caso Di Carico 7 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Caso Di Carico 7 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Caso Di Carico 7 : Pressioni Terreno (Plinti) Risultati : Combinazione 1 : Sollecitazioni Travi Risultati : Combinazione 1 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Combinazione 1 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Combinazione 1 : Pressioni Terreno (Plinti) Risultati : Combinazione 2 : Sollecitazioni Travi Risultati : Combinazione 2 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Combinazione 2 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Combinazione 2 : Pressioni Terreno (Plinti) Risultati : Combinazione 3 : Sollecitazioni Travi Risultati : Combinazione 3 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Combinazione 3 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Combinazione 3 : Pressioni Terreno (Plinti) Risultati : Combinazione 4 : Sollecitazioni Travi Risultati : Combinazione 4 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Combinazione 4 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Combinazione 4 : Pressioni Terreno (Plinti) Risultati : Combinazione 5 : Sollecitazioni Travi Risultati : Combinazione 5 : Pressioni Terreno (Travi) Risultati : Combinazione 5 : Pressioni Terreno (Platee) Risultati : Combinazione 5 : Pressioni Terreno (Plinti) Verifiche salienti degli elementi strutturali Risultati : Verifiche Plinti Verifica pilastri Verifica Col Metodo ω Dei Pilastri Verifica semplificata Col Metodo ω Dei Pilastri Verifica della parete tipo M1 (in blocchi cassero) Pag. 2

3 Premessa La presente relazione di calcolo riporta i tratti salienti delle verifiche condotte per le strutture impiegate per la realizzazione dell edificio per attività didattica Q02, presso il campus Universitario di Parma parco area delle scienze. La struttura si compone di un unico solaio, quello di copertura, costituito prevalentemente da travi, travetti e assito in legno lamellare; su piccole porzioni dell edificio insiste un solaio in laterocemento. Le strutture verticali sono costituite da pareti e pilastri in C.A. gravanti su plinti fondati su colonne di jet routing. Per ragioni di simmetria viene studiata una porzione significativa dell edificio, e si estendono i risultati alla restante parte Normative di riferimento e unità di misura Legge n e D.M : "Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio normale e precompresso e a struttura metallica"; Circolare Min. LL.PP. 15 ottobre 1996 n Legge Istruzioni per l applicazione delle «Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione e il collaudo delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche», di cui al D.M. 9 gennaio 1996 D.M "Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche." Pag. 3

4 D.M : " Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi"; D.M : " Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche"; Circolare LL.PP. n. 156AA.GG./STC. del 4 luglio 1996 "Istruzioni per l'applicazione delle norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi di cui al D.M. 16 gennaio 1996"; La determinazione dell'azione interna nella struttura è stata condotta impiegando gli schemi della Scienza e della Tecnica delle Costruzioni adottando per i materiali leggi costitutive di tipo lineare, salvo dove diversamente specificato o imposto dalla normativa. Le verifiche di sicurezza vengono condotte controllando che lo stato di sollecitazione sia inferiore a quello ammissibile prescritto dalla Normativa. In questa relazione si utilizzano come unità di forza il Newton ed i suoi multipli, mentre come unità di lunghezza mm, cm e m. 1.3 Proprietà dei materiali Con riferimento alle normative citate le strutture sono state verificate utilizzando il metodo di calcolo delle tensioni ammissibili adottando i seguenti parametri di resistenza dei materiali: Per le strutture è previsto l impiego dei seguenti materiali: cls per getti in opera di strutture di fondazione...rck 25 N/mm 2, cls per getti in opera di strutture in elevazione...rck 30 N/mm 2, solai: del tipo a lastre tralicciate ad armatura lenta, con elementi di alleggerimento in laterizio (pignatte) acciaio per armature (di tipo saldabile)...feb44k (f yk 430 N/mm 2 f tk 540 N/mm 2 ) legno lamella per struttura di copertura... classe GL 24h: si veda la relazione ES.06 da cui: per Rck 25 N/mm 2 : σ c,amm = 8,50 N/mm 2 (tensione ammissibile a compressione) τ c,0 = 0,53 N/mm 2 (tensione tangenziale massima a taglio del solo cls) τ c,1 = 1,68 N/mm 2 (tensione tangenziale massima a taglio del cls) per Rck 30 N/mm 2 : σ c,amm = 9,75 N/mm 2 (tensione ammissibile a compressione) τ c,0 = 0,60 N/mm 2 (tensione tangenziale massima a taglio del solo cls) τ c,1 = 1,83 N/mm 2 (tensione tangenziale massima a taglio del cls) per acciaio FeB44k σ s,amm = 260,0 N/mm 2 (tensione ammissibile) per legno lamellare si veda la relazione ES.06 Dove non esplicitamente indicato negli elaborati grafici, al fine di preservare le armature dai fenomeni di aggressione ambientale, deve essere adottato un ricoprimento minimo di 30 mm. Pag. 4

5 2. Caratteristiche del terreno e parametri geotecnici Al fine di tenere in conto della diversa rigidezza del piano di posa, conseguente al consolidamento del terreno con colonne in jet routing, nella modellazione sono state assunte le seguenti ipotesi: - il terreno è simulato con il modello alla Winkler; - in corrispondenza dei pali in jet routing, la costante di sottofondo assunta è pari a k = 15 dan/cm 3 ; - in corrispondenza del terreno naturale, la costante di sottofondo assunta è pari a k = 5 dan/cm 3 Sulla base delle specifiche del Capitolato Speciale d Appalto (al quale si rimanda) i pali in jet grouting sono tali da garantire una pressione ammissibile di contatto pari a 0,5 N/mm 2 Per maggiori dettagli si rimanda all elaborato ES.01. Pag. 5

6 3. Parametri per l analisi statica 3.1 Analisi dei carichi Copertura Solaio In Laterocemento: Peso proprio solaio: 370 dan/m 2 ; Permanenti portati: 535 dan/m 2 ; Accidentali: 128 dan/m 2 ; Copertura Solaio In Legno Lamellare: Peso proprio travetti: 14 dan/m 2 ; Permanenti portati: 150 dan/m 2 ; Neve: 128 dan/m 2 ; 3.2 Condizioni di carico per analisi statica: 1) Peso proprio struttura; 2) Peso proprio impalcati; 3) Permanente portato; 4) Accidentale; 5) Accidentale ridotto al 50%; 3.3 Combinazioni di carico fondamentali 1) ; 4. Parametri per l analisi sismica statica equivalente In base alla nuova classificazione sismica del territorio italiano, allegata alla Ordinanza n del Presidente del Consiglio dei Ministri del 20 marzo 2003, Parma ricade in ZONA 3 che equivale ad un grado di sismicità S = 6 (potendo applicare il D.M. 16 gennaio 1996 Norme Tecniche per le costruzioni in zona sismica). L azione orizzontale viene allora determinata come segue: F = K W forza sismica orizzontale alla generica quota i; i hi essendo K hi i i = C R ε β γ I coefficiente sismico; i i i W = G + s Q peso da considerare per la valutazione delle azioni sismiche; con Q i C = (S 2) / 100 = 0,04 ε = 1 β = 1,2 I = 1,2 s = 0,50 i i ( W ) ( W h ) J j j massimo sovraccarico accidentale al piano i-esimo; coefficiente di intensità sismica; coefficiente di fondazione; coefficiente di struttura; coefficiente di protezione sismica; coefficiente di riduzione del sovraccarico; γ = h coefficiente di distribuzione; Pag. 6

7 h i T 0 = 0,1 x H/(B) 0.5 R (2/3) R = 0,862 / T 0 R = 1 quota del piano i-esimo rispetto allo spiccato di fondazione; periodo fondamentale di vibrazione; coefficiente di risposta; per T 0 > 0,8 secondi; per T 0 <= 0,8 secondi; L azione sismica verticale non viene considerata. 4.1 Casi di carico per l analisi sismica statica equivalente In proporzione alla massa che compete ad ogni nodo, ed in base ai parametri sopra determinati, vengono create due combinazioni di carico costituite dalle forze orizzontali agenti secondo le due direzioni del sisma: - caso di carico 6: sisma in direzione x; - caso di carico 7: sisma in direzione y; 4.2 Combinazioni di carico sismiche 2) ; 3) ; 4) ; 5) ; 5. Modello di calcolo Vista solida prospettica del modello di calcolo La determinazione dell'azione interna nella struttura è condotta attraverso una elaborazione numerica mediante calcolatore elettronico impiegando il metodo agli elementi finiti; nella fattispecie si è impiegato il programma di calcolo SUPERSAP prodotto dalla ditta ALGOR INC. 150 Beta Drive, Pittsburgh unitamente al pre e post processore specifico per l ingegneria edile strutturale WINCIVIL v. 5.0 prodotto dalla ditta ASG S.r.l. di Piacenza. Il modello è costituito da elementi tipo beam (travi e pilastri), elementi tipo plate (setti in C.A.) ed elementi tipo membrane (solai). Lo scopo della modellazione ed elementi finiti è quello di trovare le sollecitazioni statiche e dinamiche nelle strutture di fondazione nonché nelle strutture in elevazione in C.A. Pag. 7

8 Le strutture in legno lamellare della copertura vengono calcolate in separata sede con modelli locali; pertanto la presenza di tali elementi all interno di questo modello di calcolo ha il solo scopo di garantire la corretta distribuzione dei carichi sulla struttura, evitando ogni interazione Vista solida prospettica del modello di calcolo Numerazione degli elementi pilastro Vista in pianta del sistema fondale Pag. 8

9 5.2 Risultati dell analisi statica e sismica statica equivalente =============================================================================== Dati Di Ingresso : Tabella Dati Generali =============================================================================== n.ro totale di nodi : 2873 n.ro totale di elementi tipo trave e pilastro : 606 n.ro totale di elementi tipo solaio : 6 n.ro totale di elementi tipo setto/piastra : 2354 n.ro totale di elementi tipo plinto : 40 n.ro totale di macro elementi travata : 61 n.ro totale di macro elementi pilastrata : 58 n.ro totale di macro elementi telaio : 49 n.ro totale di macro elementi muro : 26 n.ro totale di macro elementi impalcato : 3 n.ro totale di casi di carico : 7 n.ro totale di combinazioni di casi di carico : 5 tipo di analisi : analisi sismica pseudostatica DESCRIZIONE TABELLA SOLLECITAZIONI TRAVI E PILASTRI Di seguito si riportano le spiegazioni delle sigle usate nella tabella SOLLECITAZIONI TRAVI E PILASTRI. Per ogni gruppo di elementi ed internamente ad esso, per ogni elemento ad esso appartenente ed in ogni condizione di carico considerata vengono riportate, secondo modalita' diverse da tipo a tipo di elemento, azioni e/o tensioni in punti caratteristici riferiti alla terna locale. ELEM. numero dell' elemento n.ro x ascissa locale misurata dal nodo I al nodo J N sforzo normale nel p.to x V2 forza di taglio " " " in direz. 2 locale V3 forza di taglio " " " " " 3 " T momento torcente " " " M2 momento flettente " " " intorno asse 2 locale M3 momento flettente " " " " " 3 " Per la descrizione delle convenzioni usate per il segno delle azioni interne, si rimanda alla documentazione fornita con il programma. DESCRIZIONE TABELLE PRESSIONI SUL TERRENO Di seguito si riportano le spiegazioni delle sigle usate nelle tabelle PRESSIONI SUL TERRENO. Relativamente ad ogni caso di carico, vengono elencate, per ogni elemento strutturale ( trave, platea, plinto), i valori delle pressioni di contatto terreno - struttura. Le tabelle si differenziano in funzione del tipo di elemento cui si riferiscono (trave, platea, plinto): TRAVI SU SUOLO ELASTICO ELEM. numero dell' elemento n.ro x ascissa locale misurata dal nodo I al nodo J Pressione valore della pressione di contatto ( + compressione ) PLATEE SU SUOLO ELASTICO NODO numero del nodo della platea n.ro X coordinata X del nodo della platea Y " Y " " " " Z " Z " " " " Pressione valore della pressione di contatto ( + compressione ) PLINTI SU SUOLO ELASTICO PLINTO n.ro numero identificativo del plinto NODO n.ro numero del nodo cui e' applicato il plinto Pag. 9

10 N sforzo normale agente sull'area d'impronta del plinto (compreso il peso proprio del plinto) Mx momento agente intorno alla direzione x locale My momento agente intorno alla direzione y locale Press. 1 pressione di contatto nel p.to 1 ( + compressione ) Press. 2 pressione di contatto nel p.to 2 ( + compressione ) Press. 3 pressione di contatto nel p.to 3 ( + compressione ) Press. 4 pressione di contatto nel p.to 4 ( + compressione ) Per la simbologia eventualmente qui non descritta, si rimanda alla documentazione fornita con il programma Diagrammi Delle Sollecitazioni Per La Combinazione Di Carico Pilastri Azione Assiale N combinazione Pilastri Azione Tagliante V2 combinazione 3 Pag. 10

11 Pilastri Azione Tagliante V3 combinazione Pilastri Momento flettente M2 combinazione 3 Pag. 11

12 Pilastri Momento flettente M3 combinazione Travi Azione Tagliante V2 combinazione Travi Momento flettente M3 combinazione 3 Pag. 12

13 ES.02 Relazione di calcolo strutture settori A-B-C-D-E: Aule Setti Momento flettente M1 combinazione Setti Momento flettente M2 combinazione Setti Azione membranale N1 combinazione 3 Pag. 13

14 Setti Azione membranale N2 combinazione Diagrammi Delle Sollecitazioni Per La Combinazione Di Carico Pilastri Azione Assiale N combinazione Pilastri Azione Tagliante V2 combinazione 5 Pag. 14

15 Pilastri Azione Tagliante V3 combinazione Pilastri Momento flettente M2 combinazione Pilastri Momento flettente M3 combinazione 5 Pag. 15

16 Travi Azione Tagliante V2 combinazione Travi Momento flettente M3 combinazione Setti Momento flettente M1 combinazione 5 Pag. 16

17 ES.02 Relazione di calcolo strutture settori A-B-C-D-E: Aule Setti Momento flettente M2 combinazione Setti Azione membranale N1 combinazione Setti Azione membranale N2 combinazione 5 Pag. 17

18 =============================================================================== Risultati : Caso Di Carico 6 : Sollecitazioni Travi =============================================================================== ELEM. ascissa N V2 V3 T M2 M3 n.ro (m) (dn) (dn) (dn) (dn*m) (dn*m) (dn*m) Pag. 18

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33 =============================================================================== Risultati : Caso Di Carico 6 : Pressioni Terreno (Travi) =============================================================================== ELEM. ascissa Pressione n.ro (m) (dn/cm2) Pag. 33

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