COMUNE DI MONTEMAGGIORE AL METAURO Provincia di Pesaro Urbino LAVORI DI COSTRUZIONE DI NUOVA PALESTRA IN LOCALITA VILLANOVA 1 STRALCIO

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1 COMUNE DI MONTEMAGGIORE AL METAURO Provincia di Pesaro Urbino LAVORI DI COSTRUZIONE DI NUOVA PALESTRA IN LOCALITA VILLANOVA 1 STRALCIO PROGETTO ESECUTIVO 1 STRALCIO R.U.P. Geom. Lucio Mantoni PROGETTISTI : Progetto architettonico, Impianti e strutture: Ing. Arch. Federico Paci P.le Primo Maggio Pesaro (PU) tel: 0721/31969 mail: studio@studiopaci.info Collaboratori Ing. Roberto Andreatini Ing. Michele Righi Ing. Michael Jordan Ing. Rosaria Mosciatti Dott. in Arch. Gloria Gajtani Arch. Raffaella Gennari Geom. Manuela Marinucci PROGETTO STRUTTURALE : RS 01 UNITA D : COLLEGAMENTO VETRATO RELAZIONE DI CALCOLO Data: 25/11/2016

2 INDICE 1 PREMESSA NORMATIVA DI RIFERIMENTO RELAZIONE GEOTECNICA DATI GENERALI CARATTERISTICHE DEI TERRENI CLASSIFICAZIONE SISMICA DEL SITO IDROLOGIA CARATTERISTICHE DEI MATERIALI AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO SPETTRO PER LO STATO LIMITE SLO SPETTRO PER LO STATO LIMITE SLD SPETTRO PER LO STATO LIMITE SLV ANALISI DEI CARICHI CARICHI PERMANENTI CARICHI VARIABILI COMBINAZIONI DI CARICO COLLEGAMENTO VETRATO VERIFICA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI VERIFICA SOLAIO DI CALPESTIO VERIFICA DEL GIUNTO SISMICO DI SEPARAZIONE

3 1 PREMESSA La relazione strutturale in oggetto riguarda l analisi, il calcolo e la verifica delle strutture per la porzione vetrata di collegamento tra la palestra e gli spogliatoi. Queste due distinte unità completano la progettazione della nuova palestra comunale situata nel Comune di Montemaggiore al Metauro (PU) Individuazione fabbricato in oggetto COLLEGAMENTO VETRATO 2

4 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO Le fasi di analisi e verifica della struttura sono state condotte in accordo alle seguenti disposizioni normative: Decreto Ministero Infrastrutture Trasporti 14 gennaio 2008 (G. U. 4 febbraio 2008, n Suppl.Ord.) Norme tecniche per le Costruzioni. Circolare 2 febbraio 2009 n. 617 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (G.U. 26 febbraio 2009 n. 27 Suppl. Ord.) Istruzioni per l'applicazione delle 'Norme Tecniche delle Costruzioni' di cui al D.M. 14 gennaio 2008 CNR DT 206/2006 Istruzioni per il progetto, l Esecuzione e il Controllo delle Strutture di Legno EUROCODICE 5 UNI EN Progettazione delle strutture in legno Regole generali Regole comuni e regole per gli edifici. NICOLE Norme Tecniche Per La Progettazione, Esecuzione E Collaudo Delle Costruzioni In Legno 3

5 3 RELAZIONE GEOTECNICA 3.1 DATI GENERALI Lo studio è stato condotto al fine di fornire indicazioni sulle caratteristiche geologiche e geotecniche del terreno di fondazione relativo all area, sita nel comune di Montemaggiore al Metauro (PU), per il progetto di costruzione di una nuova palestra scolastica in località Villanova. Dalla relazione geologica e di classificazione sismica, redatta dal Dott. Geol. Stefano Boccarossa, si evince che l area in oggetto ricade in zona alluvionale pianeggiante con sedimenti prevalentemente argillosi-limosi con frazione sabbiosa e depositi ghiaiosi in profondità. Tali depositi alluvionali risultano presenti con spessori di metri circa. 3.2 CARATTERISTICHE DEI TERRENI Dalla relazione geologica e di classificazione sismica, redatta dal Dott. Geol. Stefano Boccarossa, si possono desumere i seguenti valori dei parametri geotecnici da impiegare ai fini del calcolo delle fondazioni: Il valore caratteristico della coesione non drenata da utilizzare per il calcolo della capacità portante del complesso terreno-fondazione risulta: 4

6 3.3 CLASSIFICAZIONE SISMICA DEL SITO Il territorio comunale di Montemaggiore al Metauro ricade in zona sismica ZONA 2 con valore di accelerazione orizzontale di ancoraggio dello spettro elastico ag/g = 0.25 e con probabilità di superamento pari al 10% in 50 anni di ag/g = Per quanto riguarda la caratterizzazione sismica del terreno di fondazione l indagine sismica MASW eseguita in sito ha permesso di determinare la velocità delle onde sismiche di taglio nei primi 30m restituendo i seguenti valori: V s30 = 329m/s. In base a tali risultati, e sulla base del D.M.14/01/2008 si classifica il terreno di fondazione in esame come appartenente alla categoria C, corrispondente a depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 metri, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità da valori di V s30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero con valori di 15 < N SPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70< C u30 < 250 kpa nei terreni a grana fina). 3.4 IDROLOGIA Data la morfologia sub. pianeggiante e l urbanizzazione dell area, sono prevedibili fenomeni di ruscellamento superficiale. Durante le fasi di indagine (profondità 13,80 16,00 metri) non si è rilavata alcuna falda idrica; questa è tuttavia presente a profondità maggiori nel deposito ghiaioso. 5

7 4 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Si riportano nel seguito i principali materiali da costruzione utilizzati per le strutture: CALCESTRUZZO PER SOTTOFONDAZIONE Si prescrive l'utilizzo di cemento classe C 12/15, con classe di esposizione X0 e resistenza caratteristica a compressione non inferiore a 15 N/mm 2. CALCESTRUZZO PER STRUTTURE Per le strutture di fondazione si prescrive l'utilizzo di un calcestruzzo avente le seguenti caratteristiche meccaniche: fondazione Classe cemento C 25/30 Classe di esposizione XC2 Diametro massimo 25 mm Rapporto a/c max. 0,60 Copriferro 40 mm Classe di consistenza S4 Rispettando le prescrizioni riportate si garantiscono i requisiti di resistenza meccanica e di durabilità nel tempo. Note: Gli inerti, naturali o di frantumazione, saranno costituiti da elementi non gelivi e non friabili, privi di sostanze organiche, limose o argillose; le dimensioni saranno tali da essere compatibili con la geometria della carpenteria. L'acqua d'impasto sarà limpida, priva di sali in percentuali dannose e non aggressiva. ACCIAIO PER CEMENTO ARMATO Si prescrive l utilizzo di barre ad aderenza migliorata e reti elettrosaldate di acciaio del tipo B450C (FeB44k) controllato nello stabilimento d origine. Tensione caratteristica di snervamento 450 N/mm 2 ; Tensione caratteristica di rottura 540 N/mm 2 ; Modulo elastico N/mm 2 Le barre e le reti in acciaio non dovranno presentare eccessive corrosioni, ossidazioni o difetti superficiali. 6

8 5 AZIONE SISMICA DI RIFERIMENTO L azione sismica è stata valutata in conformità alle indicazioni riportate al capitolo 3.2 del D.M. 14 gennaio 2008 Norme tecniche per le Costruzioni. In analogia con il programma fornito dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, la definizione degli spettri di risposta relativi ad uno Stato Limite è articolata in tre fasi: Fase 1: Individuazione della pericolosità del sito Fase 2: Scelta delle strategie di progettazione Fase 3: Determinazione dell azione di progetto Si ripercorrono, dunque, le tre fasi per determinare innanzi tutto i parametri spettrali di riferimento a g, F 0 e T C * e poi le forme spettrali per la struttura in esame. FASE 1 L edificio si trova nella località di Villanova (Comune di Montemaggiore al Metauro) nella provincia di Pesaro- Urbino. FASE 2 In riferimento al D.M. 14/01/2008 l edificio degli spogliatoi viene analizzato con una Classe d uso III, una vita nominale V N =50 anni ed un coefficiente d uso C U =1,50. Il periodo di riferimento della costruzione risulta: 7

9 Noto il periodo di riferimento V R si determinano i periodi di ritorno T R in base alla probabilità di superamento del periodo di riferimento P VR associata ad ogni stato limite: FASE 3 Dalla relazione geologica e di classificazione sismica del sito redatta dal Dott. Geol. Stefano Boccarossa si desumono i seguenti parametri: Categoria topografica = T1 Categoria del sottosuolo = C 8

10 5.1 SPETTRO PER LO STATO LIMITE SLO Si riporta lo spettro elastico per lo stato limite di operatività SLO: Spettro elastico per lo SLO 9

11 5.2 SPETTRO PER LO STATO LIMITE SLD Si riporta lo spettro elastico per lo stato limite di danno SLD: Spettro elastico per lo SLD 10

12 5.3 SPETTRO PER LO STATO LIMITE SLV Si riporta lo spettro elastico per lo stato limite di salvaguardia della vita SLV: Spettro elastico per lo SLV 11

13 6 ANALISI DEI CARICHI Vengono nel seguito individuati i carichi agenti sulle strutture. 6.1 CARICHI PERMANENTI Carichi permanenti strutturali I pesi propri della struttura (G 1 ) comprendono i pesi di tutti gli elementi strutturali che la compongono: - peso proprio degli elementi in cemento armato: 25 kn/m 3 - peso proprio degli elementi in carpenteria metallica: 78 kn/m 3 - peso proprio degli elementi in legno: 6 kn/m 3 Carichi permanenti non strutturali I carichi permanenti non strutturali (G 2 ) comprendono tutti quei carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione. Essi sono stati valutati sulla base delle dimensioni effettive delle opere e dei pesi dell unità di volume dei materiali costituenti. Solaio corridoio: lamiera grecata e getto collaborante soletta in c.a. γ= 25 kn/mc s= 0,085 m 2,13 kn/mq alleggerito γ= 10 s= 0,08 m 0,80 kn/mq massetto γ= 20 kn/mq s= 0,04 m 0,80 kn/mq pavimento γ= 20 kn/mc s= 0,015 m 0,30 kn/mq TOTALE 4,03 kn/mq Copertura corridoio: tavolato e guaina tavolato sp.4cm γ= 6 kn/mc s= 0,04 m 0,24 kn/mq guaina γ= 0,01 kn/mq 0,01 kn/mq TOTALE 0,25 kn/mq 12

14 6.2 CARICHI VARIABILI I carichi variabili, o accidentali (Q k ) comprendono i carichi legati alla destinazione d uso dell opera e alle azioni ambientali esterne. Carico della neve Il carico provocato dalla neve sulla copertura risulta: dove: µ i è il coefficiente di forma che risulta pari a 0,80 (NTC ); q sk è il valore caratteristico di riferimento della neve al suolo. l edificio si trova a Villanova (Comune di Montemaggiore al Metauro) (ZONA 1), ad un altezza di circa 74m s.l.m 200m; quindi q sk = 1,50 kn/m 2 ; C E è il coefficiente di esposizione risulta pari a 1,00; C t è il coefficiente termico, viene assunto pari a 1,00. Carico del vento L azione del vento sul corridoio vetrato, considerando il suo posizionamento tra palestre e spogliatoi, non viene preso in considerazione. L azione del vento sulla schermatura in carpenteria metallica, considerando l elevata altezza del portale, viene tenuto in considerazione: 3) Toscana, Marche, Umbria, Lazio, Abruzzo, Molise, Puglia, Campania, Basilicata, Calabria (esclusa la provincia di Reggio Calabria) Zona v b,0 [m/s] a 0 [m] k a [1/s] ,02 a s (altitudine sul livello del mare [m]) T R (Tempo di ritorno) v b = v b,0 per a s a 0 v b = v b,0 + k a (a s - a 0) per a 0 < a s 1500 m v b (T R = 50 [m/s]) a R (T R) v b (T R) = v b a R [m/s]) 27,000 1, ,020 p (pressione del vento [N/mq]) = q b c e c p c d q b (pressione cinetica di riferimento [N/mq]) c e (coefficiente di esposizione) c p (coefficiente di forma) c d (coefficiente dinamico) Pressione cinetica di riferimento Coefficiente di forma Coefficiente dinamico q b = 1/2 r v b 2 (r = 1,25 kg/mc) q b [N/mq] 456,29 E' il coefficiente di forma (o coefficiente aerodinamico), funzione della tipologia e della geometria della costruzione e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento. Il suo valore può essere ricavato da dati suffragati da opportuna documentazione o da prove sperimentali in galleria del vento. Esso può essere assunto autelativamente pari ad 1 nelle costruzioni di tipologia ricorrente, quali gli edifici di forma regolare non eccedenti 80 m di altezza ed i capannoni industriali, oppure può essere determinato mediante analisi specifiche o facendo riferimento a dati di comprovata affidabilità. 13

15 Coefficiente di esposizione Classe di rugosità del terreno D) Aree prive di ostacoli (aperta campagna, aeroporti, aree agricole, pascoli, zone paludose o sabbiose, superfici innevate o ghiacciate, mare, laghi,...) Categoria di esposizione Zona Classe di rugosità a s [m] 3 D 75 c e(z) = k r 2 c t ln(z/z 0) [7+c t ln(z/z 0)] c e(z) = c e(z min) per z z min per z < z min Cat. Esposiz. k r z 0 [m] z min [m] c t II 0,19 0, z [m] c e 6,00 m z 4 1,801 z = 6 2,037 6,00 m z = 6 2,037 a Coefficiente di forma (Edificio aventi una parete con aperture di superficie < 33% di quella totale) Strutture stagne (1) (2) (3) (4) c p p [kn/mq] (2) c pe = -0,4 (3) c pe = 0.4 0,80 0,744 c p p [kn/mq] -0,40-0,372 c p p [kn/mq] 0,40 0,372 (1) c pe = 0.8 (4) c pe = 0.4 c p p [kn/mq] 0,40 0,372 (1) (2) (3) (4) c p p [kn/mq] (2) c pe = -0,4 (3) c pe = 0.4 0,80 0,744 c p p [kn/mq] -0,40-0,372 c p p [kn/mq] 0,40 0,372 (1) c pe = 0.8 (4) c pe = 0.4 c p p [kn/mq] 0,40 0,372 Combinazione più sfavorevole: -0,372 kn/mq 0,372 kn/mq p [kn/mq] (1) 0,744 (2) -0,372 (3) 0,372 (4) 0,372 0,744 kn/mq 0,372 kn/mq N.B. Se p (o c pe) è > 0 il verso è concorde con le frecce delle figure 14

16 7 COMBINAZIONI DI CARICO In accordo con il cap e del D.M. 14/01/2008, l analisi della struttura è eseguita prendendo in considerazione le combinazioni di tipo statico e di tipo sismico: ( ) SLU combinazioni per gli stati limite ultimi (coeff. A1 Tab.2.6.I) Comb. SLU Comb. 1 Comb. 2 Peso proprio G 1 1,30 1,30 Peso proprio portato G 2 1,50 1,50 Acc.Neve Q k 1,50 0,75 Vento Q k - 1,50 Per l analisi sismica si adopera la combinazione: ( ) COMBINAZIONE SISMICA (coeff. parziali Tab.2.5.I) Comb. Sismica Comb. 11 Peso proprio G 1 1,00 Peso proprio portato G 2 1,00 Acc.Neve Q k - Vento Q k - Per gli stati limite di esercizio, si adotta la combinazione: ( ) SLE combinazioni per gli stati limite di esercizio (coeff. parziali Tab.2.5.I) Comb. SLE - Rara Comb. 12 Peso proprio G 1 1,00 Peso proprio portato G 2 1,00 Acc.Neve Q k 1,00 Vento Q k - 15

17 ###### ###### ###### ###### RELAZIONE DI CALCOLO COLLEGAMENTO VETRATO 8 COLLEGAMENTO VETRATO La porzione di collegamento tra il fabbricato della palestra e quello degli spogliatoi è costituito da una leggera struttura in legno lamellare con forma in pianta trapezoidale ed altezza fuoriterra di circa 3,20 metri (da realizzare in un secondo stralcio). Quattro pilastri angolari in LL, di sezione 14x20cm, sono collegati tra loro da quattro travi in LL, di sezione 14x20cm, sulle quali è disposto un tavolato in legno e guaina ardesiata. Il solaio del corridoio di passaggio tra gli edifici principali è realizzato con un orizzontamento in lamiera grecata e getto collaborante su tre appoggi. Al di sotto del solaio sono ubicati i cavedi necessari per il passaggio degli impianti di aerazione della palestra. La leggera struttura del corridoio è collegata alle fondazioni principali di palestra e spogliatoi attraverso tre cordoli in cemento armato ed una platea di spessore 20cm sulla quale si appoggiano le tubazioni degli impianti. La separazione tra le diverse strutture è garantita da due giunti di separazione di dimensioni 6cm e 4cm. SEZIONE A-A SCALA 1:50 TAVOLATO sp. 4cm PILASTRI LL 14x20 TRAVI LL 14x20 ELEVAZIONE IN 2 STRALCIO TAMPONAMENTO PALESTRA TAMPONAMENTO SPOGLIATOI IMPIANTI LAMIERA GRECATA E GETTO COLLABORANTE FONDAZIONE PALESTRA FONDAZIONE SPOGLIATOI 7 8 Sezione del corridoio di collegamento tra palestra e spogliatoi 16

18 8.1 VERIFICA DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI Si riportano nel seguito le principali verifiche per gli elementi strutturali del corridoio di collegamento in oggetto da realizzare nel primo stralcio dei lavori VERIFICA SOLAIO DI CALPESTIO Il solaio di collegamento tra palestra e spogliatoi è realizzato tramite lamiera grecata (tipo HI BOND 55 spessore 8/10) e getto collaborante di calcestruzzo armato con rete elettrosaldata Ø8/20x20cm. Le verifiche vengono condotte per lo stato limite ultimo SLU e lo stato limite di esercizio SLE considerando la combinazione con cls fresco. VERIFICA SLU A favore di sicurezza si ipotizza la lamiera grecata non collaborante con il getto di calcestruzzo. La sezione reagente calcolata è quella in cui viene annegato nel getto un tondino Ø12 ogni due gole. L interasse di carico si assume pari all interasse tra le sezioni reagenti considerate, come nell immagine sottostante. Sezione reagente int. di carico=30 Analisi dei carichi Profilo in acciaio Sezione c.a. γ= 25 kn/mc Area sezione 0,0158 mq Interasse profili i= 0,3 m G1=γ/i= 1,32 kn/mq Pesi permanenti non strutturali G2 (misure in metri) Pavimento γ= 20 KN/mc s= 0,015 m 0,30 KN/mq Alleggerito γ= 10 KN/mc s= 0,08 m 0,80 KN/mq Massetto γ= 20 KN/mc s= 0,04 m 0,80 KN/mq Soletta Cls riseghe non reagenti γ= 25 KN/mc 0,09 m h= 0,11 / 0,3 m 0,83 KN/mq 2,73 KN/mq Carico accidentale Q k 4 KN/mq (Cat. C2: Ambienti suscettibili di affollamento, tab. 3.1,II NTC 2008) γ G1 1,3 Coefficienti parziali SLU γ G2 1,5 γ Q 1,5 Combinazione SLU Fdu=γ G1 G 1 +γ G2 G 2 +γ Q1 Q k1 +Σγ Qi Ψ oi Q ki = 11,80 kn/mq = 1179,9 kg/mq inter. 30 3,54 kn/m = 354,0 kg/m 17

19 Lunghezza L= 230 cm M ql 2 /8 2,34 KNm T ql/2 4,07 KN SOLLECITAZIONI ALLO SLU La verifica viene condotta inserendo una barra Ø12 : M Rd = 3.64 knm > 2.34 knm Verificato Verifica SLE In merito al punto delle NTC 2008, i carichi sollecitanti la lamiera sono pari al calcestruzzo fresco con uno spessore complessivo di 11 cm (nervature e soletta armata). La freccia in mezzeria deve essere minore tra (L/180 ; 20mm) essendo L la luce effettiva della campata. Analisi dei carichi Profilo in acciaio Lamiera γ= 0,105 kn/m Interasse profili i= 1 m G1=γ/i= 0,105 kn/mq Pesi permanenti non strutturali G2 (misure in metri) Soletta Cls 5,5 cm γ= 25 KN/mc s= 0,055 m 1,38 KN/mq Soletta Cls riseghe lamiera grecata γ= 25 KN/mc (B+b)/2= 0,075 m h= 0,055 / 0,15 m 0,69 KN/mq 2,06 KN/mq Carichi accidentali Qk (misure in metri) Carico accidentale per lavori di getto 1,00 KN/mq 18

20 Combinazione SLE Fdu=G 1 +G 2 +Q k = Dati geometrici COMBINAZIONE DI CARICO 3,17 kn/mq = 316,8 kg/mq inter ,17 kn/m = 316,8 kg/m VERIFICA DEFORMAZIONE Profilo: Lamiera Momento d'inerzia J= 60 cm 4 VERIFICHE SLE Freccia in mezzeria Verifica condotte secondo le NTC Limiti deformabilità Tab. 4.2.X. Q SLE,Comb. Rara = 3,17 KN/m = 3,168 N/mm L = 2,3 m = 2300 mm J = 60 cm^4 = 6E+05 mm^4 L U Deformazione ottenuta con la combinazione rara (con G 1, G 2 e Q k unitari) Ufin=5/384 (Q l 4 /(EJ))= 9,16 mm =L/ 251 < L/ 180 Verificato (Spostamento finale) VERIFICA DEL GIUNTO SISMICO DI SEPARAZIONE Il giunto di separazione tra il tunnel di collegamento e le strutture di palestra e spogliatoi viene determinato secondo il punto del D.M.14/01/2008, risulta: ( ) 19