REALIZZAZIONE DI IMPIANTO FOTOVOLTAICO DI PERTINENZA DELLA SCUOLA COMUNALE: PROGETTO ESECUTIVO

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1 PROGETTO ESECUTIVO IMPIANTO FOTOVOLTAICO ENRICO PESTALOZZI - REL DI CALCOLO Servizio Lavori Pubblici REALIZZAZIONE DI IMPIANTO FOTOVOLTAICO DI PERTINENZA DELLA SCUOLA COMUNALE: 4F Scuola dell infanzia ENRICO PESTALOZZI sita in Via Carlo Alberto Dalla Chiesa Pomezia PROGETTO ESECUTIVO TAV 4 F Esecutivo Relazione di calcolo Il progettista: Ing. Giovanni Di Giacomo TITOLO : IMPIANTO FOTOVOLTAICO ENRICO PESTALOZZI Committente Comune di Pomezia Servizio Lavori Nome Documento: Esecutivo Relazione di calcolo Pubblici Elaborato da: Approvato da: Data: Revisione: G.DiGiacomo 1 Studio tecnico dott ing. Giovanni Di Giacomo Via Ariccia Ciampino (Roma) Cell Giovanni.digiacomo7@tin.it

2 INDICE 1 PREMESSE DOCUMENTI DI RIFERIMENTO CRITERI DI CALCOLO GEOMETRIA DELL INTERVENTO ANALISI DEI CARICHI PESI PROPRI CARICHI PERMANENTI PANNELLI FOTOVOLTAICI ZAVORRE PERMANENTI PORTATI DEL SOLAIO SOVRACCARICHI AZIONE DELLA NEVE CARICO CAT. H CASI E COMBINAZIONI DI CARICO MODELLO DI CALCOLO CARATTERISTICHE DI SOLLECITAZIONE NELLE TRAVI DELLA COPERTURA DEFORMATE VERIFICHE TRAVI IN CALCESTRUZZO SOLAIO Pag 2

3 1 PREMESSE Lo scopo della presente relazione di calcolo consiste nell analisi dei carichi, nel calcolo delle sollecitazioni e nella verifica della struttura della copertura esistente per la realizzazione di un tetto fotovoltaico sulla copertura del fabbricato della scuola comunale dell infanzia Enrico Pestalozzi a Via C.A. Dalla Chiesa, Torvajanica (RM). I pannelli sono posizionati su profili in alluminio fissati direttamente sulle zavorre in calcestruzzo poggiate sulla copertura senza alcun tipo di fissaggio. 2 DOCUMENTI DI RIFERIMENTO La progettazione delle nuove opere previste è stata condotta nel rispetto delle norme vigenti, ed in particolare: - DM Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni. - Circolare n.617 Istruzioni per l applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio UNI EN 1990: /04/2006 Eurocodice 0 Criteri generali di progettazione strutturale. - UNI EN : /08/2004 Eurocodice 1 Azioni sulle strutture Parte 1-1: Azioni in generale Pesi per unità di volume, pesi propri e sovraccarichi per gli edifici. - UNI EN : /10/2004 Eurocodice 1 Azioni sulle strutture Parte 1-3: Azioni in generale Carichi da neve. - UNI EN : /07/2005 Eurocodice 1 Azioni sulle strutture Parte 1-4: Azioni in generale Azioni del vento. - UNI EN : /10/2004 Eurocodice 1 Azioni sulle strutture Parte 1-5: Azioni in generale Azioni termiche. - UNI EN : /08/2005 Eurocodice 3 Progettazione delle strutture di acciaio Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici. - UNI EN : /08/2005 Eurocodice 3 Progettazione delle strutture di acciaio Parte 1-8: Progettazione dei collegamenti. - UNI EN : /03/2005 Eurocodice 8 Progettazione delle strutture per la resistenza sismica Parte 1: Regole generali, azioni sismiche e regole per gli edifici. - UNI EN :2007 Eurocodice 9 Progettazione delle strutture in alluminio Parte 1: Regole strutturali generali. Inoltre fra i documenti di riferimento si rammenta anche la relazione di calcolo della struttura c.a. visionata preso ufficio LLPP del comune di Pomezia. Pag 3

4 3 CRITERI DI CALCOLO 3.1 Geometria dell intervento 4 ANALISI DEI CARICHI 4.1 Pesi propri Il peso proprio del solaio si assume, come indicato nella relazione di calcolo, pari a G1 = 2.85 kn/m 2 Mentre il peso proprio delle travi del solaio è definito automaticamente dal programma di calcolo pag 4

5 4.2 Carichi permanenti Pannelli fotovoltaici I pannelli fotovoltaici, di dimensioni 1.64 x 1.00, hanno un peso pari a 22.7kg che equivale a un carico distribuito pari a p 1 = 22.7 / (1.64 x 1.00) = kg/m Zavorre Il peso della zavorre viene calcolato in base alle sollecitazioni dovute al vento Azione del vento a s = 5 m altitudine s.l.m. del sito k a = 0.02 s -1 a 0 = 500 m v b,0 = 27 m/s valore caratteristico della velocità del vento a 10m dal suolo su un terreno di categoria di esposizione II zona: 3 v b = 27 m/s velocità di riferimento del vento T R = 20 periodo di ritorno in anni a R = 0.95 v R (T R ) = 26 m/s velocità di riferimento per un periodo di ritorno pari a 20 anni q b = 409 N/m 2 pressione cinetica di riferimento classe di rugosità del terreno 1 4 Categoria di esposizione IV k r = 0.22 z 0 = 0.30 z min = 8.00 z = 3 m altezza dell'edificio c t = 1 coefficiente di topografia c e = 1.63 coefficiente di esposizione per z = 3.00 m = z Si utilizzano i coefficienti relativi alle tettoie. Si assume la condizione peggiore fra un grado di bloccaggio 0 e un grado di bloccaggio 1. Inoltre per il coefficiente di forza c F si considerano le quattro seguenti condizioni: pag 5

6 Per a = 10, per i valori positivi si ha Fc 2.0 a mentre per i valori negativi si considera la condizione più gravosa fra Fc a e c F 1.4 Per ognuno dei pannelli, con area d influenza si ha: 2 A m, nelle quattro situazioni N dan F q p A cf ce F q p A cf ce N 58daN pag 6

7 F q p A cf ce N 58daN N dan F q p A cf ce Tali valori possono essere ridotti di un coefficiente 0.7 in quanto assimilabili a tettoie a falda multipla anche in forza della presenza del parapetto della copertura, quindi ogni pannello dovrà avere una zavorra di peso pari a P = 153 x 0.7 = dan Il peso dei pannelli e delle zavorre vengono assimilati ad un carico permanente distribuito. Infatti poiché si hanno 108 zavorre si ha: 108 x 110 = 11880daN Poiché l impianto occupa una superficie di x = 227mq, il carico distribuito dovuto alle zavorre è paria a p = / dan/mq a questo va aggiunto il peso dei pannelli pari a 22.7 dan/cad che corrisponde ad un carico distribuito di x 96 / 227 = 9.6 dan/mq per un totale di = 61.9 dan/mq Permanenti portati del solaio I carico permanenti portati agenti sul solaio per impermeabilizzazioni e pavimentazioni sono ricavati dalla relazione di calcolo del fabbricato, e sono pari a G2 = 0.55 kn/m 2 pag 7

8 4.3 Sovraccarichi I sovraccarichi agenti sulla copertura possono essere di due tipi: 1. Carico da neve; 2. Carico cat. H1: coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione Azione della neve q s = m i q sk C E C t carico da neve in copertura a s = 5 m s.l.m. altitudine di riferimento Macrozonazione 4 q sk = 0.6 kn/m 2 Topografia 2 C E = 1 coefficiente di esposizione C t = 1 coefficiente termico a = 0 angolo di inclinazione della falda rispetto all'orizzontale VERO Presenza di parapetto = a 30 a 60 m q s m i q sk C E C t = 0.48 kn/m Carico cat. H1 pag 8

9 Il carico su coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione viene assunto pari a: q = 0.50 kn/m 2 Si assume quindi quest ultimo come sovraccarico variabile sopra la copertura. 5 CASI E COMBINAZIONI DI CARICO Viene effettuata solamente una verifica locale del solaio, quindi i soli casi di carico considerati sono i seguenti: G1 G2 Q peso proprio del solaio e delle sottostanti travi; pesi propri: pavimentazioni, pannelli fotovoltaici e zavorre; sovraccarichi variabili. L unica combinazione di carico presente è quindi la seguente: SLU01 1.3G G Q 6 MODELLO DI CALCOLO Poiché l impianto occupa solo parzialmente la copertura del fabbricato si è realizzato un modello parziale ma significativo della copertura stessa comprensiva dei sottostanti pilastri. L immagine tridimensionale del modello di calcolo è riportata a seguire. pag 9

10 6.1 Caratteristiche di sollecitazione nelle travi della copertura MOMENTI FLETTENTI - knm pag 10

11 TAGLI - kn pag 11

12 6.2 Deformate DEFORMATA ALLO SLU pag 12

13 7 VERIFICHE 7.1 Travi in calcestruzzo Le verifiche vengo effettuate mediante il solutore interno del programma di calcolo che fornisce le quantità di armatura (in cm 2 per le barre longitudinali e in cm 2 /cm per le staffe) necessarie affinché le sezioni resistano ai carichi applicati. Tali armature vengono poi confrontate con quelle presenti nei disegni di progetto del fabbricato. SEZIONI IMPIEGATE pag 13

14 NUMERAZIONE SEZIONI pag 14

15 TRAVATA 33 Armature richieste a flessione, a taglio e armature presenti Tutte le zone sono coperte dalle armature richieste dal modello di calcolo. TRAVATA 32 Armature richieste a flessione, a taglio e armature presenti Tutte le zone sono coperte dalle armature richieste dal modello di calcolo. pag 15

16 TRAVATA 30 Armature richieste a flessione, a taglio e armature presenti Tutte le zone sono coperte dalle armature richieste dal modello di calcolo tranne la sezione in corrispondenza del pilastro P30 (richiesta cmq, effettiva 11.31cmq). Il motivo è dovuto al fatto che il modello di calcolo effettua la verifica con una armatura inferiore di 6.533cmq mentre in realta ne sono presenti 10.18cmq. Si effettua quindi una verifica con le armature effettive. In questa sezione il momento flettente massimo è M Ed = 30.49kNm M Rd = knm > M Ed sezione verificata pag 16

17 TRAVATA 29 Armature richieste a flessione, a taglio e armature presenti Tutte le zone sono coperte dalle armature richieste dal modello di calcolo. TRAVATA 28 Armature richieste a flessione, a taglio e armature presenti Tutte le zone sono coperte dalle armature richieste dal modello di calcolo tranne la sezione in corrispondenza del pilastro P18 (richiesta cmq, effettiva 12.72cmq). Il motivo è dovuto al fatto che il modello di calcolo effettua la verifica con una armatura inferiore di 7.048cmq mentre in realta ne sono presenti 10.18cmq. Anche qui, come per la travata 30, una verifica con le armature effettive dimostra che la sezione verificata infatti: M Ed = 33.05kNm < M Rd = knm pag 17

18 TRAVATA 27 Armature richieste a flessione, a taglio e armature presenti Tutte le zone sono coperte dalle armature richieste dal modello di calcolo. Relativamente alla verifica delle armatura a taglio il programma di calcolo fornisce la necessità di 0.15cmq/cm mentre in realtà sono presenti 4 8/15 che equivalgono a 0.134cmq/cm. Questo dipende dal fatto che il programma richiede un minimo di normativa imposto dalla normativa attuale. In realtà, considerando una sollecitazione di taglio V Ed = kn Si ha geometria h = 250 mm altezza della sezione c = 30 mm copriferro d = 220 mm altezza utile della sezione b w = 1000 mm larghezza minima della sezione s = 150 mm interasse fra due armature trasversali consecutive cot q = 3.41 cot q deve essere minore di 2,5 q = inclinazione teorica dei puntoni in calcestruzzo rispetto all'asse della trave si assume cot q = 2.5 q = inclinazione di calcolo dei puntoni in calcestruzzo rispetto all'asse della trave a = 90 angolo di inclinazione dell'armatura trasversale rispetto all'asse della trave s cp = 0.00 N/mm 2 sw = 8 mm diametro della singola armatura trasversale n sw = 4 numero di braccia A sw = mm 2 area totale dell'armatura trasversale pag 18

19 w sw = a c = 1 coefficiente maggiorativo Resistenze di calcolo per elementi dotati di armature trasversali resistenti a taglio Resistenza di calcolo a "taglio-trazione" dell'armatura trasversale V Rsd =0,9 d (A sw /s) f yd (cotg a+ cotg q)sen a = N = kn Resistenza di calcolo a "taglio-compressione" delle bielle compresse in calcestruzzo V Rcd = 0,9 d b w a c f ' cd (cotg a + cotg q) / (1+ cotg 2 q) = N = kn V Rd = kn > V Ed verificato 7.2 Solaio Considerando che i carichi agenti sul solaio sono i seguenti: G1 [kn/m 2 ] G2 [kn/m 2 ] Q [kn/m 2 ] E che la luce maggiore è pari a 2.36m, per una striscia larga 1.00m si hanno le seguenti caratteristiche di sollecitazione P = 1.3 x x x 0.5 = 6.21kN/m 2 p = 6.21 x 1.00 = 6.21 kn/m M Ed + = pl 2 / 24 = 6.21 x / 24 = 1.44 knm M Ed - = -pl 2 / 12 = x / 12 = knm V Ed = pl / 2 = 6.21 x 2.36 / 2 = 7.33 knm Nei disegni esecutivi non è indicata la dimensione del travetto, quindi si assume quello di dimensioni minori (9x12) pag 19

20 I momenti positivi e i tagli resistenti sono indicati nella seguente tabella Mentre i momenti negativi Considerando quindi un travetto 9x12 N1, un solaio di altezza 20+5 e un armatura al negativo 1 12/travetto si ha: M + + Rd = 1630 danm = knm > M Ed M - - Rd = 2011 danm = knm > M Ed V Rd = 3304 dan = kn > V Ed verificato verificato verificato pag 20