Progettisti: Resp. del progetto - Prog. arch. e coordinam. Von Gerkan, Marg und Partner - gmp GmbH Arch. Volkwin Marg Progettazione strutture Werner Sobek Stuttgart GmbH e Co. Ing. Michael Duder Progettazione impianti Studio TI Soc. Cooperativa Ing. Ennio Menotti Progettazione del verde LAND Milano srl Arch. Andreas Kipar Geologo Dott. Aldo Antoniazzi Coordinam. operativo Arch. Clemens Kusch PROGETTO DEFINITIVO - 1 LOTTO RELAZIONE STRUTTURE 10.04.2015 D01_REL_STRUTT D.01
TECNOPOLO BOLOGNA Relazione del Progetto Preliminare 15 / 04 / 2015 WERNER SOBEK STUTTGART Albstrasse 14 70597 Stuttgart Germany Tecnopolo Bologna Relazione del Progetto Preliminare 1/6
Introduzione 1.1 Descrizione del progetto Nel comprensorio dell Ex Manifattura Tabacchi, che si estende per una superficie di circa 360x300m, sono presenti al momento quattro edifici, di diverse dimensioni e qualità. Il progetto venne realizzato negli anni 50 dall ingegnere italiano Pier Luigi Nervi, famoso in tutto il mondo per l uso ottimale ed efficace di elementi in calcestruzzo armato. L edificio principale è l ex capannone di produzione, con la sua copertura ad arco a 5 navate con nervature diagonali in C.A. (edificio B). A nord di quest ultimo sorge un edificio di 3 piani, caratterizzato da soffitti con travi portanti a sezione variabile, degni di essere conservati (edificio C1). A ovest del capannone di produzione centrale si trova un edificio di 5 piani, anch'esso con soffitti con travi portanti a sezione variabile, assolutamente degni di essere conservati (edificio A). Ancora più a ovest è situato l'ex deposito del sale monopiano, con copertura parabolica (edificio H). Gli edifici esistenti nella zona nord dell'area verranno demoliti e sostituiti da nuove costruzioni di 4 piani (edifici F1 e F2). Nell'angolo nord-est più esterno verrà costruito un edificio alto di 13 piani. L'intero complesso dà prova dell'eccezionale maestria di Luigi Nervi. Con linee e forme chiare, il progettista ha reso visibile il flusso di forze delle diverse costruzioni, aspetto, che a sua volta, ha portato a soluzioni molto vantaggiose grazie al risparmio di materiale. Questi edifici sono caratterizzati da un eleganza senza tempo e sono tuttora un modello per ogni ingegnere. Si notino, per esempio, le strutture portanti dei solai interpiano degli edifici A e C. Le travi portanti, a una e due assi, sono state realizzate a sezione variabile, in concordanza con il carico agente, al fine di rispecchiare l intensità delle azioni interne. Lo spessore dei solai è stato ridotto ad un minimo di soli 8 cm. Anche i telai orizzontali irrigidenti sono stati costruiti in relazione alle loro azioni flettenti con sezioni trasversali variabili. Degni di nota, come costruzioni più pregevoli, anche dal punto di vista della storia edile, sono senza dubbio i capannoni centrali (edificio B). Questi ultimi sono composti da volte reticolate in cemento armato. Ogni puntone delle volte, caratterizzato in prevalenza da azioni di compressione, mostra una sezione trasversale di soli 10 x 20 cm. Le nervature trasversali alte 80 cm, che corrono sopra le coperture dei capannoni, garantiscono sufficiente rigidezza rispetto ai carichi irregolari di vento e neve. La spinta creata dalle arcate viene assorbita dai telai in cemento armato alle estremità dei capannoni. Qui, Nervi, con estrema coerenza, ha perseguito l'obiettivo di caricare gli elementi costruttivi prevalentemente a compressione, scelta che notoriamente crea sezioni trasversali ridotte. La progettazione di Nervi, volta al risparmio di materiale, è riconoscibile, oltre che negli edifici più significativi, anche in diversi dettagli all'interno degli edifici. Ad esempio si citano le mensole a sezione variabile oppure le mura perimetrali curve. La presente relazione è volta a trattare le operazioni preliminari per la verifica strutturale, che sono state eseguite per la progettazione del nuovo edificio F e per l adeguamento dell edificio esistente C1. Tecnopolo Bologna Relazione del Progetto Preliminare 2 / 6
1.2 Descrizione delle strutture 1.2.1 Nuova Costruzione (Edificio F) La nuova costruzione verrà realizzata in calcestruzzo armato ordinario. Le paretin in CA delle scale e degli ascensori fungono da rinforzo per le azioni orizzontali (come vento e sisma). Una maglia regolare di pilastri in C.A costituisce. il sostegno per i carichi verticali. Le dimensioni dei pilastri diminuiscono con l altezza, mentre lo spessore delle parete resta costante. Per l impiantistica verranno utilizzate delle controsoffittature appese. 1.2.2 Edificio per i gas tecnici L edificio tecnico monopiano si trova nella zona ovest del polo. La struttura portante è caratterizzata da pareti e pilastri in cemento armato. Essi saranno incastrati alla base in una platea di fondazione su suolo elastico. Tale platea dovrà essere posta su uno strato portante non congelante. Il grado di consolidamento del sottosuolo dovrà essere verificato separatamente. La copertura è realizzata con profili in acciaio. Questi hanno una distanza interasse di circa 4,0m e poggiano sulla struttura in cemento armato. La distanza interasse dei pilastri esterni è, invece, di circa 2,0m. 1.2.3 Edificio esistente (Edificio C1) L edificio C1, con pianta di circa 25 x 160m, è caratterizzato da tre piani sopra il livello del terreno. Nervi ha previsto l utilizzo di telai portanti in cemento armato, in direzione longitudinale e trasversale, per assorbire i carichi verticali e per irrigidire la struttura. Al fine di adeguare la struttura alle attuali norme antisismiche, si è previsto che i 5 nuovi nuclei doppi fungano anche da struttura resistente ai carichi orizzontali. Un altra opera di adeguamento è rappresentata da una nuova parete di taglio posta sul perimetro dell edificio. Tali elementi trasmettono la maggior parte delle azioni orizzontali alle fondazioni; tali azioni orizzontali, secondo le attuali norme, sono dovute all azione sismica ed al vento. I telai sopraccitati sono composti rispettivamente da quattro pilastri e una trave a sezione variabile nei due piani inferiori; mentre al piano superiore sono presenti solo due pilastri esterni con una trave ad arco a sezione variabile. All interno dell arco della trave sono state inserite in diversi settori delle strutture di irrigidimento. In direzione longitudinale dell edificio, l efficienza dei telai è garantita dall accoppiamento dei pilastri grazie a travi di bordo. La distanza interasse dei pilastri è di circa 4,0m in direzione longitudinale e circa 8,0m o 9,0m in direzione trasversale. Le dimensioni della sezione dei pilastri dei telai possono essere mantenute anche nel progetto di adeguamento. In corrispondenza degli assi 13 e 29 la presenza di fughe prevede la suddivisione dell edificio in tre diverse zone. Nel corso dell adeguamento si è previsto di chiudere le fughe e di incastrare le piastre di copertura ai nuovi elementi di irrigidimento orizzontale. Tecnopolo Bologna Relazione del Progetto Preliminare 3 / 6
Tutti i solai sono stati realizzati con piastre con costole di irrigidimento a sezione variabile in modo da rispecchiare l andamento delle azioni interne. Queste presentano una distanza interasse di circa 1,75m e sono state accoppiate alle travi degli assi principali. Tutti i solai originali verranno mantenuti intatti, fatta eccezione per alcune zone contenute in cui si è previsto di togliere le piastre di copertura in modo da rendere visibili le travi a sezione variabile. Sotto i nuclei verrà realizzata una platea di fondazione posizionata su pali di fondazione. Anche per la nuova parete di taglio in corrispondenza dell asse 4 è prevista la realizzazione di una trave di fondazione posta su pali di fondazione. A causa dello spazio limitato, dettato dalla costruzione già esistente, non si possono utilizzare macchinari per la realizzazione di grandi pali di fondazione all interno dell edificio. Si propone quindi la realizzazione di un sistema di micropali da parte di un produttore certificato dall ETA. I carichi addizionali, in corrispondenza del telaio superiore ad arco, saranno assorbiti da una nuova struttura in acciaio che collegherà i nuovi nuclei. Questa superficie servirà al controventamento, sia in direzione longitudinale che trasversale dell edificio, grazie al posizionamento in direzione trasversale di travi reticolari e aste di accoppiamento. 1.2.4 Edifici ponte Gli edifici ponte sono caratterizzati da una struttura a telaio in cemento armato. Ogni edificio presenta due piani di passaggio e una copertura a sbalzo con una parte rialzata. Per assorbire il carico sismico e l azione di vento secondo le attuali norme tecniche, si vuole integrare una trave reticolare in acciaio nei piani di collegamento. La struttura in acciaio verrà quindi posizionata al di sotto dei due piani di collegamento e sarà accoppiata con la struttura presente, andando a coprire l intera distanza tra l edificio F e l edificio C1. Gli edifici ponte saranno accoppiati in direzione longitudinale e trasversale all edificio F, mentre l accoppiamento con l edificio C1 è solo in direzione trasversale. Per l assorbimento dei carichi orizzontali da parte della struttura di controventamento, si è previsto un collegamento puntuale tra la struttura esistente e la nuova struttura in acciaio in corrispondenza degli assi dei pilastri già esistenti e al termine dei corridoi di passaggio. 1.2.5 Edificio tecnico principale (Edificio T) L edificio tecnico in cemento armato presenta una pianta di circa 60 x 24m. Si prevede la presenza di un piano interrato, un piano terra ed un piano rialzato ridotto rispetto alla pianta dell edificio. Per quanto riguarda i solai, si tratta di piastre su appoggi puntuali, fatta eccezione per la copertura. Il perimetro dell edificio è caratterizzato da pilastri in cemento armato ordinati in maniera regolare. Questi presentano una distanza interasse di circa 4,5m e sostengono i solai che presentano uno sbalzo di circa 6m. Per la copertura e per le pareti del primo piano, rientranti rispetto allo sviluppo dell edificio, si prevede l utilizzo di una struttura in acciaio. Il controventamento dell edificio è garantito dalle pareti di taglio interne ed esterne. A causa degli elevati carichi e del cattivo comportamento del sottosuolo si propone anche per questo edificio l utilizzo di una fondazione su pali trivellati. Tecnopolo Bologna Relazione del Progetto Preliminare 4 / 6
1.3 Criteri Generali 1.3.1 Normativa La progetttazione strutturale è stata condotta seguendo l applicazione delle attuali normative europee (Eurocodici 1-9) con particolare riferimento alle Appendici Nazionali italiane. Eurocodice 0: Criteri generali di progettazione strutturale EN 1990:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1990:2004) Criteri generali di progettazione strutturale Eurocodice 1: Azioni sulle strutture DIN EN 1991-1-1:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1991-1-1:2004) Azioni sulle strutture Azioni in generale DIN EN 1991-1-2:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1991-1-2:2005) Azioni sulle strutture Azioni sulle strutture esposte al fuoco DIN EN 1991-1-3:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1991-1-3:2005) Azioni sulle strutture Carichi da neve DIN EN 1991-1-4:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1991-1-4:2007) Azioni sulle strutture Azioni del vento DIN EN 1991-1-5:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1991-1-5:2005) Azioni sulle strutture Azioni termiche DIN EN 1991-1-7:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1991-1-7:2006) Azioni sulle strutture Azioni eccezionali Eurocodice 2: Progettazione delle strutture in calcestruzzo DIN EN 1992-1-1:2011-01 (+ AN Italiana UNI EN 1992-1-1:2005) Regole generali e regole per gli edifici DIN EN 1992-1-2:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1992-1-2:2007) Regole generali e progettazione strutturale contro l incendio Tecnopolo Bologna Relazione del Progetto Preliminare 5 / 6
Eurocodice 3: Progettazione delle strutture in acciaio DIN EN 1993-1-1:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1993-1-1:2005) Regole generali e regole per edifici DIN EN 1993-1-2:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1993-1-2:2005) Regole generali Progettazione strutturale contro l incendio DIN EN 1993-1-8:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1993-1-8:2005) Progettazione dei collegamenti Eurocodice 7: Progettazione Geotecnica EN 1997-1:2009-09 (+ AN Italiana UNI EN 1997-1:2005) Regole generali Eurocodice 8: Progettazione delle strutture per la resistenza sismica DIN EN 1998-1:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1998-1:2007) Regole generali, azioni sismiche e regole per gli edifici DIN EN 1998-3:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1998-3:2005) Valutazione ed adeguamento degli edifici DIN EN 1998-5:2010-12 (+ AN Italiana UNI EN 1998-5:2005) Fondazioni, strutture di contenimento ed aspetti geotecnici. Tecnopolo Bologna Relazione del Progetto Preliminare 6 / 6