RELAZIONE DI CALCOLO DELLE STRUTTURE IN LEGNO LAMELLARE RELAZIONE DEI MATERIALI RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA PROGETTO: COMUNE: PROGETTISTA: COMMITTENTE: Copertura campo polivalente MANDATORICCIO PAESE (CS) Normativa di riferimento: IPOTESI PER I CARICHI E SOVRACCARICHI: D.M. 16 GENNAIO 1996; C.M.LL.PP. 04/07/1996 n 165 AA.GG./STC. NORME PER LE COSTRUZIONI IN ZONE SISMICHE: D.M. 16 GENNAIO 1996; L.02/02/1974 n 64 PROGETTAZIONE ELEMENTI IN ACCIAIO D.M. 14 FEBBRAIO 1992 NORME PER IL CALCOLO DELLE STRUTTURE IN LEGNO NORMA DIN 1052 PARTE 1 E 2 DELL APRILE 1988 Calcolatore delle strutture in legno lamellare: Arch. Baiona Giacomo Disegni n 01 Literatura: BAUTABELLEN Autore SCHNEIDER DIN 1052 Teil 1 Holzbauwerke; Berechung und Ausfuhurung DIN 1052 Teil 2 Holzbauwerke; Mechanische Verbindungen
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INDICE RELAZIONE DI CALCOLO COPERTURA CAMPO POLIVALENTE MANDATORICCIO PAESE (CS) 1 - ANALISI DEI CARICHI 2 MATERIALI PREVISTI 3 STRALCIO DEL PROGETTO 4 CALCOLO ARCHI INTERMEDI 5 CALCOLO ARCHI DI TIMPANO 6 CONTROVENTATURA 7 PUNTONI 3
1. ANALISI DEI CARICHI IPOTESI DI CARICO: 1.1 CARICO PERMANENTE Telo: Ferramenta: Puntoni: Incidenza archi: 0,01 kn/mq 0,02 kn/mq 0,05 kn/mq 0,12 kn/mq s o = 0,20 kn/mq 1.2 CARICO NEVE Zona III MANDATORICCIO PAESE (CS) q s =µ i q sk dove: µ i =coeff. di forma della copertura: µ i =0.8 per 0 < α < 60 µ i =0.00 per α > 60 a s =200 m q sk =0,75 kn/mq per a s = 200 m il carico uniforme sulla copertura sarà: q s =0,75 kn/mq *0.8 0,60 kn/mq 0, 60 k N/ m q g o = 0,60 kn/mq 4
1.3 CARICO VENTO Zona 3 Calabria m.s.l.= 200 p= q ref c e c p c d v ref (T R ) = v ref + k a (a s a 0 ) v ref (T R ) = 27.00 m/sec q ref = v 2 ref(t R ) /1.6 q ref = 27 2 /1600 = 0,45 kn/mq coefficiente di esposizione c e =c e (z) zona 3 - classe di rugosità C categoria III H fuori terra z = 11 m > zmin = 5m c e (z) = 2.18 c d =1 q= q ref c e c d 0.98 N/mq coeff. di forma per struttura stagna in funzione della variazione di inclinazione della falda (pressione esterna) c p sopravento = 0,8 per α 60 c p sopravento = 0,03α - 1 per 20 < α <60 c p sottovento=-0,4 coeff. Di forma per costruzioni non stagne (pressione interna) c p = -0.2 5
1.4 CARICO SISMICO Zona 3 MANDATORICCIO PAESE (CS) grado di sismicità S=6 Coefficiente di intensità sismica C=0, Coefficiente di protezione sismica I=1,2 Coefficiente di risposta R=1 ε=1 β=1 γ I =1 Forza sismica orizzontale: F hi = C I R ( ε β γ I ) Wi F hi = ± 0.048 Wi Forza sismica verticale: F v = K v I Wi F v = ± 0.24 Wi K v = 0.2 per membrature orizzontali e strutture spingenti K v = 0.4 per sbalzi Nota : Le azioni sismiche verticali non vengono di norma considerate ad esclusione dei seguenti casi: a) membrature orizzontali con l >20m. b) strutture di tipo spingente. c) sbalzi Il carico sismico (azione di breve durata) si combina con 0,33 per il carico neve e non si combina con il carico vento (perché anch esso di breve durata). Nel nostro caso i carichi accidentali (neve e vento) sono prevalenti rispetto ai carichi permanenti (peso proprio della struttura + peso del telo). Inoltre in condizione sismica si moltiplicano per 1,5 i valori delle tensioni ammissibili. Quindi la condizione di carico sismico non è determinante, in quanto le azioni e le sollecitazioni risultano inferiori ai valori ottenuti in condizione d esercizio. 2.: Materiali previsti: a) strutture in legno lamellare (essenza impiegata: abete rosso) b) collegamenti metallici per strutture in legno: piatti aventi spessori da 2 a 15 mm, classe Fe 360, secondo C.N.R. 10021/85 (spessore minore di 40 mm) σ adm = 160 N/mm 2 c) bullonature dei collegamenti bulloni di varie sezioni secondo UNI, classe normale viti da legno e chiodi di sezioni e lunghezze diverse, classe normale 4.6 UNI 3740. 6
3.: Stralcio del progetto 7
4.: Calcolo archi intermedi: Struttura : palin A N A L I S I D E I C A R I C H I Permanenti : 0.20 kn/mq Neve : 0.60 kn/mq Pressione vento : 0.98 kn/mq Coefficiente vento in depressione : 0.800 G E O M E T R I A D E L L ' A R C O Arco intermedio copertura a membrana. Legno lamellare classe BS 14 Interasse archi intermedi 5.80 m Luce 24.10 m Freccia 10.80 m Raggio asse arco al piede 9.75 m Raggio asse arco al colmo 12.79 m Sezione di rastremazione al piede Sezione arco 0.100 x 0.700 mq 0.100 x 0.769 mq Distanza puntoni di controvento 2.90 m C O N D I Z I O N I D I C A R I C O Larghezza di influenza : 5.80 m Permanenti : 1.16 kn/m Neve : 3.48 kn/m Vento in depressione : 4.55 kn/m 8
S O L L E C I T A Z I O N I M A S S I M E N E L L' A R C O l0x l0z 22.403 m 2.900 m Snellezza 100.919 Omega 3.056 Sigma w 9.80 N/mmq < 11 N/mmq verificato! Tau 0.63 N/mmq < 1.2 N/mmq verificato! Lambda 0.883 K 0.898 Ribaltam. 0.874 q sband. 0.115 kn/m R E A Z I O N I V I N C O L A R I CARICO Rx1 Ry1 Rx2 Ry2 PERMANENTI 8.73 kn 20.78 kn -8.73 kn 20.78 kn NEVE VENTO P + N P + V 22.86 kn 31.58 kn -22.86 kn 31.58 kn -6.01 kn -54.79 kn 6.01 kn -54.79 kn 31.59 kn 52.36 kn -31.59 kn 52.36 kn 2.72 kn -34.01 kn -2.72 kn -34.01 kn 9
5.: Calcolo archi di timpano: Struttura : pales A N A L I S I D E I C A R I C H I Permanenti : 0.20 KN/mq Neve : 0.60 KN/mq Pressione vento : 0.98 KN/mq Coefficiente vento in depressione : 0.80 Coefficiente vento sulla membrana di testa: 1.00 G E O M E T R I A D E L L ' A R C O Arco di testa copertura a membrana. Legno lamellare classe BS 14 Interasse archi intermedi 5.80 m Distanza archi di testa - fondazioni 5.10 m Luce 24.10 m Freccia 10.80 m Raggio asse arco al piede 9.75 m Raggio asse arco al colmo 12.79 m Sezione di rastremazione al piede Sezione arco 0.120 x 0.700 mq 0.120 x 0.769 mq Distanza puntoni di controvento 2.90 m G E O M E T R I A D E L L A M E M B R A N A D I T E S T A Quota punto di attacco al piede 2.70 m Freccia massima 1.30 m Raggio di curvatura 8.16 m Angolo tangente al piede - orizzontale 21.893 Angolo tangente al colmo - orizzontale 93.716 10
β α C O N D I Z I O N I D I C A R I C O Larghezza di influenza : 2.90 m Permanenti : 0.58 kn/m Neve : 1.74 kn/m Vento in depressione : 2.27 kn/m C A R I C H I S U L L A M E M B R A N A D I T E S T A Tiro verticale max sull' arco di testa 7.98 kn/m Tiro orizzontale max sull' arco di testa -0.52 kn/m 11
S O L L E C I T A Z I O N I M A S S I M E N E L L' A R C O l0x l0z 22.403 m 2.900 m Snellezza 100.919 Omega 3.056 Sigma w 13.74 N/mmq < 11 x 1.25 = 13.75 N/mmq (condizione HZ) verificato! Tau 0.88 N/mmq < 1.2 x 1.25 = 1.5 (condizione HZ) verificato! Lambda 0.823 K 0.943 Ribaltam. 0.945 q sband. 0.1925 kn/m R E A Z I O N I V I N C O L A R I CARICO Rx1 Ry1 Rx2 Ry2 PERMANENTI 8.73 kn 20.78 kn -8.73 kn 20.78 kn NEVE VENTO MEMBRANA 11.43 kn 15.79 kn -11.43 kn 15.79 kn -3.00 kn -27.39 kn 3.00 kn -27.39 kn 32.77 kn 48.08 kn -32.77 kn 48.08 kn P + N + M 52.93 kn 84.65 kn -52.93 kn 84.65 kn P + V 5.73 kn -6.61 kn -5.73 kn -6.61 kn 12
6.: Controventatura: il calcolo viene eseguito in condizione di carico HZ (la più gravosa) Luce del controvento L = 34,80 m < 40m h del controvento h = 5,80 m Carichi di sbandamento: Archi di timpano: q s = 0.20 kn/m x n.2 archi = 0.40 kn/m Archi intermedi: q s = 0.12 kn/m x n.5 archi = 0.60 kn/m q sband = 1.00 kn/m Carico vento: superficie di timpano esposta S = 220 mq q= q ref c e c d = 0.98 kn/m c p = 0.8- -0.4 = 1.2 q vento = (q c p S/2) / L 3.71 kn/m Carico su un controvento (condizione HZ): si disporranno n.2 controventi; posizionati in prossimità dei timpani q = q vento + q sband = (3.71 + 1.00)/2 = 2.36 kn/ml α = 63 L 34.8 m L 1 = 2,90 m h = 5.80 m Reazioni vincolari: V A = V B 41,06 kn 13
Sollecitazioni assiali nei puntoni verticali: N 1 = 41,06 3,43 = 37,63 kn N 2 = 37,63 6,85 = 30,78 kn N 3 = 30,78 6,85 = 23,93 kn N 4 = 23,93 6,85 = 17,08 kn N 5 = 17,08 6,85 = 10,23 kn N 6 = 10,23 3,43 = 6,8 kn Sollecitazioni assiali nei diagonali tesi e calcolo dei tondini: D 1 = N 1 /sen α = 37,63 /sen 63 42,24 kn 24 + M24 D 2 = N 2 /sen α = 30,78 /sen 63 34,55 kn 20 + M20 D 3 = N 3 /sen α = 23,93 /sen 63 26,85 kn 20 + M20 D 4 = N 4 /sen α = 17,08 /sen 63 19,17 kn 16 + M16 D 5 = N 5 /sen α = 10,23 /sen 63 11,48 kn 16 + M16 D 6 = N 5 /sen α = 6,8 /sen 63 7,63 kn 12 + M12 14
7.: Puntoni dim. (14x16,3) L.L. classe BS 11: Il calcolo è eseguito in condizione di carico HZ Sforzo normale agente sul puntone: N = N N (carico neve) + N CV (carico controvento) Puntone dovuto al carico neve β (inclinazione falda sull orizz.) < 30 µ = 0.8: T = R x Q NEVE = 5.50 * 0.75 * 0.8 = 3.30 kn/m N N = 3.30 kn/m * 2.90 m 9.57 kn 60 β Puntone dovuto al carico neve β (inclinaz. falda sull orizz.) = 43 µ = 0.8* =0,46: 30 T = R x Q NEVE = 5.50 * 0.75 * 0.46 = 1.90 kn/m N N = 1.90 kn/m * 2.90 m 5.51 kn 60 β Puntone dovuto al carico neve β (inclinaz. falda sull orizz.) = 57 µ = 0.8* =0,08: 30 T = R x Q NEVE = 5.50 * 0.75 * 0.08 = 0.33 kn/m N N = 0.33 kn/m * 2.90 m 0.96 kn Il carico N CV e N N sui puntoni in ordine da quello di colmo al più basso: N 6 = 6,8 kn con β (inclinazione falda sull orizz.) < 30 (N N =9.57) N 5 = 10,23 kn con β (inclinazione falda sull orizz.) < 30 (N N =9.57) N 4 = 17,08 kn con β (inclinazione falda sull orizz.) < 30 (N N =9.57) N 3 = 23,93 kn con β (inclinazione falda sull orizz.) = 43 (N N =5.51) N 2 = 30,78 kn con β (inclinazione falda sull orizz.) = 57 (N N =0.96) N 1 = 37,63 kn con β (inclinazione falda sull orizz.) > 60 (N N =0) α 15
L (interasse archi) = 5.80 m Freccia in mezzeria m 580/7 = 0.82 m R (raggio del telo) = 5.50 m L elemento con massimo carico assiale risulta il puntone N 2 N MAX = N N + N CV = 0, 96 + 30,78 = 31.74 kn λ = 554 / (0.289 * 14) = 137 ω = 5.64 verifica di stabilità in classe BS11: N σ ω = (31,74 * 10 * 5.64) / (14 * 16,3) = 7,85 2 mm N < 8.5 *1.25 = 10.625 2 mm verificato! (HZ) Il puntone di bordo N 1 sarà comunque di dimensione bxh cm 14x19,6 16
RELAZIONE ILLUSTRATIVA SUI MATERIALI - Legno Lamellare: Classe I e classe II per le quali sono previste le sollecitazioni ammissibili come da tab. 6 DIN 1052. - Acciaio per piastre di base, cerniere e giunti: Fe 360 B FN (EN 10025) con σ adm = 1600 dan/cm 2 Fe 430 B FN (EN 10025) con σ adm = 1900 dan/cm 2 Fe 510 B FN (EN 10025) con σ adm = 2400 dan/cm 2 - Bulloni: Classe 8.8 per i quali è previsto: 2 τ = 2640daN / cm badm 2 σ badm = 3730daN / cm Classe 10.9 per i quali è previsto: 2 τ = 3300daN / cm σ badm badm = 4670daN / cm 2 - Saldature con elettrodi E 44 Classe 4 B (UNI 5132) o procedimento equivalente. Salvo diverse indicazioni le saldature si intendono a completo ripristino della sezione minima del giunto. - Calcestruzzo per opere di fondazione. R > 250 2 ck dan / cm - Armature fondazioni con acciaio FeB 44K a.m. 17
RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA Trattasi di copertura ad arco a tre cerniere in legno lamellare ed inserti metallici. Gli archi sono incernierati alla base per non trasferire momenti flettenti alle fondazioni. Gli archi della struttura standard, su di una luce di 24,10 m, sono sette (sei campate) ad un passo di 5,80 m più due testate di 5,10 m per una lunghezza totale di 45,00 m. Le azioni del vento sulle testate sono contrastate dalle due controventature di estremità stabilizzanti l intradosso. L estradosso è stabilizzato (contro lo svergolamento) da stralli facenti capo ai puntoni di collegamento della controventatura di falda. L altezza massima in colmo è di circa 11.00 m. Oltre ai carichi meteorici competenti e riportati nel fascicolo del calcolo delle strutture portanti, la struttura è verificata per un grado di sismicità S=6 verificando la compatibilità (assicurato dall arco a tre cerniere) per gli spostamenti massimi relativi tra le fondazioni previsti dalla vigente normativa. Pertanto non necessita il collegamento tra i plinti. Per gli schemi e le dimensioni si rimanda ai disegni di progetto. Tutte le strutture in acciaio sono protette mediante zincatura per immersione in bagno fuso. Il manto di copertura è realizzato da membrana in PVC che avvolge l arco fino a terra comprese le testate. 18