MANUFATTO TIPO PER POZZETTO C 1 PREMESSA La presente relazione tratta del dimensionamento e della verifica strutturale delle opere civili in cemento armato dell adduttrice Piubega-Gazoldo degli Ippoliti (MN). I calcoli sono stati sviluppati secondo gli usuali metodi della Scienza delle Costruzioni. Le scelte progettuali e le verifiche sono state operate in accordo con la normativa vigente. Il calcolo di seguito riportato si riferisce ai pozzetti situati in campagna. 2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO Si riporta nel seguito l elenco dei riferimenti normativi: Decreto Del Presidente Della Repubblica 6 Giugno 2001, n. 380 Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia; D.M. 11 marzo 1988 -Norme Tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione; Circolare Ministero Lavori Pubblici 24 giugno 1993 n. 37406/STC -Legge 5 novembre 1971 n. 1086. Istruzioni relative alle norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche, di cui al decreto ministeriale 14 febbraio 1992; D.M.14 gennaio 2008 -Norme tecniche per le Costruzioni; Circolare n. 617 del 2-2-2009 Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le Costruzioni ; Eurocodice 8 Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture Parte 4: Silos, serbatoi e tubazioni 3 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI E PARAMETRI DI CALCOLO Le caratteristiche dei materiali impiegati sono le seguenti: Calcestruzzo per platee di fondazione, getti in elevazione, soletta classe C25/30 Rck = 30 N/mm²; Calcestruzzo magro per sottofondazioni e riempimenti classe C12/15 Rck = 15 N/mm²; Acciaio per armatura tipo B450C. Si sono inoltre utilizzati i seguenti parametri di calcolo: peso di volume del cemento armato: γca = 25 kn/m³; Per quanto riguarda le caratteristiche geotecniche del terreno e la tipologia delle opere di fondazione ci si è basati sulla relazione geotecnica allegata al presente progetto. 1
4 AZIONI SULLA COSTRUZIONE Sulla struttura agiscono i seguenti carichi Peso proprio della struttura Carichi permanenti non strutturali Carichi variabili Azione sismica Spinta terreno Spinta sovraccarico terreno Spinta idrostatica acqua 4.1 Carichi permanenti non strutturali Sulla soletta in c.a. del pozzetto è predisposto uno strato di calcestruzzo da 10cm necessario per il fissaggio dei chiusini. 4.2 Carichi variabili Considerando che il pozzetto sporge di 40cm oltre il piano campagna e che non è carrabile è stato valutato idoneo un carico accidentale applicato sulla soletta pari a 3000kg/m 2. 4.3 Azione sismica Per la valutazione dell azione sismica sono stati utilizzati gli spettri di risposta elastica determinati attraverso i seguenti parametri: Coordinate Latitudine [DEG sessadecimale] N 45,2011 geografiche Longitudine [DEG sessadecimale] E 10,5803 Suolo e topografia Varie Struttura Cat. suolo di fondazione (A, E) Categoria topografica (T1, T4) Coeff. di amplificazione topografica S T 1,0 Vita nominale dell'opera (10, 50, 100) V N [anni] 50 Classe d'uso (I, II, III, IV) Coefficiente d'uso C U 1,0 Periodo di riferimento V R [anni] 50 Descrizione tipologia struttura Pareti in c.a. Classe di duttilità CD B Massimo fattore di struttura q 0 1 Coefficiente riduttivo per collasso pareti k w 1 Coefficiente riduttivo per regolarità K R 1 Fattore di struttura q 1,0 Coeff. di smorz. viscoso equivalente ξ 5% Fattore di smorzamento viscoso η 1,00 Inverso fattore di struttura 1/q 1,00 C T1 II 2
DATI SPETTRALI Stati limite d'esercizio Stati limite ultimi SLO SLD SLV SLC Probabilità di superamento P Vr 81% 63% 10% 5% Periodo di ritorno T R [anni] 30 50 475 975 Accelerazione a g [m/s 2 ] 0,331 0,401 0,983 1,270 a g /g 0,034 0,041 0,100 0,129 Fattore di amplificazione F 0 2,530 2,531 2,544 2,530 Periodo in. velocità costante T C * [s] 0,220 0,250 0,290 0,290 Coefficiente di sottosuolo C C 1,73 1,66 1,58 1,58 Coeff. di amplif. stratigrafica S S 1,50 1,50 1,50 1,50 Coefficiente di sito S 1,50 1,50 1,50 1,50 Periodi T B [s] 0,127 0,138 0,153 0,153 Accelerazione massima T C [s] 0,381 0,415 0,459 0,459 T D [s] 1,735 1,764 2,001 2,118 a max [m/s 2 ] 0,496 0,602 1,474 1,905 a max /g 0,051 0,061 0,150 0,194 Spostamento orizz. max d g [mm] 8,2 11,0 33,8 46,3 Velocità orizz. max v g [m/s] 0,03 0,04 0,11 0,14 SPETTRI DI PROGETTO SLO SLD SLV SLC T [s] S d (T) [m/s 2 ] T [s] S d (T) [m/s 2 ] T [s] S d (T) [m/s 2 ] T [s] S d (T) [m/s 2 ] 0,00 0,50 0,00 0,60 0,00 1,47 0,00 1,91 T B 0,13 1,25 0,14 1,52 0,15 3,75 0,15 4,82 T C 0,38 1,25 0,42 1,52 0,46 3,75 0,46 4,82 0,55 0,87 0,58 1,08 0,65 2,64 0,67 3,32 0,72 0,66 0,75 0,84 0,84 2,04 0,87 2,53 0,89 0,54 0,92 0,69 1,04 1,66 1,08 2,05 1,06 0,45 1,09 0,58 1,23 1,40 1,29 1,72 1,23 0,39 1,26 0,50 1,42 1,21 1,50 1,48 1,40 0,34 1,43 0,44 1,62 1,06 1,70 1,30 1,57 0,31 1,60 0,40 1,81 0,95 1,91 1,16 T D 1,73 0,28 1,76 0,36 2,00 0,86 2,12 1,04 2,49 0,13 2,51 0,18 2,67 0,48 2,75 0,62 3,24 0,08 3,25 0,11 3,33 0,31 3,37 0,41 4,00 0,05 4,00 0,07 4,00 0,22 4,00 0,29 3
4.4 Spinta del terreno 4
5
4.5 Verifica della capacità portante del terreno Tale verifica impone che il carico verticale di esercizio trasmesso attraverso la fondazione sul terreno, sia minore od al più uguale, alla capacità portante dello stesso.la capacità portante é valutata, nel caso di terreno coesivi, secondo l'espressione di Brinch-Hansen: Qlim = c N c s c d c i c b c g c z c + s q g 1 D N q d q i q b q g q z q + 0.5 g 2 B N g s g d g i g b g g g z g (se f>0) dove il primo termine rappresenta l'effetto del terreno soprastante il piano di posa, di altezza D e di peso specifico g, il secondo rappresenta il contributo dell'eventuale coesione c ed il terzo rappresenta l'effetto della larghezza della striscia di carico B. Nella formula esposta i parametri c e g si intendono determinati in condizioni drenate dato che si desidera effettuare una verifica a lungo termine nella condizione, quindi, di sostanziale dissipazione delle sovrapressioni. I valori di Nq, Nc e Nγ sono i fattori di capacità portante e vengono calcolati in funzione dell'angolo d'attrito f: Le quantità i, d, b, g sono fattori che tengono conto, rispettivamente, degli effetti del carico inclinato, della profondità, del piano di posa inclinato e del piano di campagna inclinato 6
B' = B-2e = Larghezza equivalente fondazione B, D, a = Larghezza, profondità ed inclinazione fondazione e = eccentricità dei carichi rispetto al baricentro della fondazione H, V = Forze orizzontali, verticali in fondazione c, g,f,b = Coesione, Peso Specifico, Angolo Attrito e Incl. inazione Terreno fondazione k = arctan(d/b) se D > B oppure (D/B) se D B Per terreno puramente coesivo senza attrito, l'espressione diventa la seguente: Q = 5.14 c u (1 + s c + d c -i c -b c - g c ) + 1 D (se f =0) i c = 1-2 H / (5.14 B L cu) b c = a /147 g c = b /147 d c = 0.4 k La Resistenza alla Capacità Portante e l'azione Sollecitante sulla fondazione sono rispettivamente: R d = (1/g R ) (s lim B') S d = Fv dove con Fv si esprimono i pesi propri e le forze verticali applicate. In base a quanto sopra esposto per i parametri riportati nella relazione geologica è stata determinata la seguente capacità portante del terreno. Peso specifico del terreno γ t/mc 2,00 Angolo di resistenza a taglio φ' 20 Coesione c' t/m² 0,00 Coesione non drenata c u t/m² 0,00 Larghezza fondazione B m 2,20 Sviluppo fondazione L m 3,20 Profondità del piano di posa D m 2,60 Inclinazione del piano di posa η 0 Inclinazione del pendio β 0,00 Componente verticale del carico V t 48,55 Taglio direzione lunghezza Ty t 0,00 Taglio in direzione della larghezza Tx t 0,00 Eccentricità del carico rispetto alla base e B m 0,00 Eccentricità del carico rispetto allo sviluppo e l m 0,00 Adesione lungo la base della fondazione ca t/m² 0,00 Approccio (NTC 2008) 2 Coefficienti relativi a condizione M1 7
Tipo di carico Tipo di suolo terreno puramente attritivo Statico B,C,D,E q SLU t/m² 25,08 q SLU dan/cm² 2,51 5 CRITERI DI VERIFICA 5.1 Verifica di sicurezza Le verifiche sono state condotte secondo i seguenti stati limite: - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU) secondo la seguente combinazione di carico g G1 G 1 + g G2 G 2 + g p P + g Q1 Q k1 + g Q2 y 02 Q k2 + g Q3 y 03 Q k2 + - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU) connessi all azione sismica E + G1 + G2 + P + y 21 Q k1 + y 22 Q k2 + - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE Rara) secondo la seguente combinazione di carico G 1 + G 2 +P+ Q k1 + y 02 Q k2 + y 03 Q k3 + - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE Quasi Permanente) secondo la seguente combinazione di carico G 1 + G 2 +P+ y 21 Q k1 + y 22 Q k2 + y 23 Q k3 + Le combinazioni effettuate sono di seguito riportate 8
6 DIMENSIONAMENTO E VERIFICA 6.1 Verifiche Per l individuazione delle massime sollecitazioni sugli elementi strutturali è stato utilizzato un programma di calcolo agli elementi finiti in cui le strutture in c.a. sono state schematizzate con elementi tipo Plate. Il comportamento della platea di fondazione è stato simulato, sempre nel contesto del modello tridimensionale della vasca, ipotizzando un terreno alla Winkler avente una costante elastica k= 50 N/cm³. Di seguito vengono riportati i diagrammi più significative delle sollecitazioni flettenti e taglianti massime e minime agli SLU, SLE e SLV nei vari elementi strutturali. Queste sono state utilizzate per dimensionare e per definire i particolari costruttivi. 9
Sollecitazioni di taglio e flettenti massime allo SLU nella platea 10
Sollecitazioni flettenti massime allo SLE e allo SLV nella platea 11
Verifica delle sollecitazioni flettenti massime allo SLU e agli SLE nella platea Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 20 Altezza sezione 20 cm Altezza sezione 20 cm Diametro delle staffe (mm) φ 8 Diametro staffe 8 mm Diametro staffe 8 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 4,7 Copriferro di calcolo 4,7 cm Copriferro di calcolo 4,7 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 5 8 Armatura tesa 5 8 Armatura tesa 5 8 Armatura compressa 5 8 Armatura compressa 5 8 Armatura compressa 5 8 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 1746 M ed 1235 kgm M ed 1235 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed -5664 N ed -3984 kg N ed -3984 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -55,5 kg/cm² Sigma c -55,5 M rd (danm) 2298 Sigma f teso 2476 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,32 Sigma f compresso 184 kg/cm² Asse neutro 3,85 cm Asse neutro 3,85 cm Verifica a taglio per elementi senza armature trasversali Calcestruzzo Classe C25/30 Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Altezza (cm) H 20 Ricoprimento di calcestruzzo sulle barre longitudinali (cm) c 3,5 n φ Armatura in zona tesa 5 8 Compressione assiale sollecitante SLU (dan) Ng 0 Taglio sollecitante SLU (dan) VSd 4565 VRd1 (dan) 6074 VRd2 (dan) 7953 VRd (dan) 7953 12
Sollecitazioni flettenti massime allo SLU e allo SLE nella muratura 13
Verifica delle sollecitazioni flettenti massime allo SLU e agli SLE nella muratura Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 20 Altezza sezione 20 cm Altezza sezione 20 cm Diametro delle staffe (mm) φ 8 Diametro staffe 8 mm Diametro staffe 8 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 4,7 Copriferro di calcolo 4,7 cm Copriferro di calcolo 4,7 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 6 8 Armatura tesa 6 8 Armatura tesa 6 8 + + + 0 0 Armatura compressa 6 8 Armatura compressa 6 8 Armatura compressa 6 8 + + + 0 0 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 1684 M ed 1189 kgm M ed 1189 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed -7665 N ed -5446 kg N ed -5446 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -48,1 kg/cm² Sigma c -48,1 M rd (danm) 2770 Sigma f teso 1737 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,64 Sigma f compresso 34 kg/cm² Asse neutro 4,49 cm Asse neutro 4,49 cm 14
Sollecitazioni di taglio e flettenti massime allo SLU nella soletta 15
Sollecitazioni flettenti massime agli SLE nella soletta Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 20 Altezza sezione 20 cm Altezza sezione 20 cm Diametro delle staffe (mm) φ 10 Diametro staffe 10 mm Diametro staffe 10 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 5,0 Copriferro di calcolo 5 cm Copriferro di calcolo 5 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 5 10 Armatura tesa 5 10 Armatura tesa 5 10 Armatura compressa 5 10 Armatura compressa 5 10 Armatura compressa 5 10 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 2341 M ed 1598 kgm M ed 1598 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed 0 N ed 0 kg N ed 0 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -65,6 kg/cm² Sigma c -65,6 M rd (danm) 2728 Sigma f teso 2883 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,17 Sigma f compresso 305 kg/cm² Asse neutro 3,82 cm Asse neutro 3,82 cm 16
6.2 Verifiche alla SLO Essendo assenti elementi non strutturali che possano compromettere l operatività del manufatto si è omessa tale verifica. 6.3 Verifica delle pressioni sul terreno Per la verifica delle opere di fondazione si è fatto riferimento all Approccio n. 2 in cui si esegue un unica combinazione di gruppi di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche. Essendo la verifica più gravosa quella in condizioni statiche la combinazione utilizzata è la seguente: g G1 G 1 + g G2 G 2 + g p P + g Q1 Q k1 + g Q2 y 02 Q k2 + g Q3 y 03 Q k2 + dove: g G1 = 1.3 g G2 = 1.5 g Qi = 1.5 Si è quindi proceduto alla verifica del collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno con l Approccio 2 e quindi con l unica combinazione prevista: (A1+M1+R3) Dal diagramma di seguito riportato è possibile desumere gli spostamenti della platea di fondazione. Per ottenere la pressione di contatto, vista l ipotesi di terreno alla Winkler, è sufficiente moltiplicare detto spostamento per il valore della costante elastica utilizzata la quale è k= 50 N/cm³. La verifica della tensione nel terreno così condotta risulta particolarmente cautelativa in quanto è stata effettuata nella posizione puntuale di massimo valore senza tener in considerazione la ridistribuzione generata dalla plasticizzazione del terreno. Gli spostamenti massimi della platea si presentano per la combinazione in condizione statica di seguito riportata. 17
La pressione massima sul terreno si possono ottenere moltiplicando la costante di Winkler per il cedimento massimo: s max = 0,161x5 = 0,805 dan/cm² La pressione massima è inferiore a valore limite determinato nella relazione geotecnica il quale risulta: s max = 2,51 dan/cm² 18
MANUFATTO TIPO PER POZZETTO F 7 PREMESSA La presente relazione tratta del dimensionamento e della verifica strutturale delle opere civili in cemento armato dell adduttrice Piubega-Gazoldo degli Ippoliti (MN). I calcoli sono stati sviluppati secondo gli usuali metodi della Scienza delle Costruzioni. Le scelte progettuali e le verifiche sono state operate in accordo con la normativa vigente. Il calcolo di seguito riportato si riferisce al pozzetto in sede stradale in c.a. 8 NORMATIVA DI RIFERIMENTO Si riporta nel seguito l elenco dei riferimenti normativi: Decreto Del Presidente Della Repubblica 6 Giugno 2001, n. 380 Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia; D.M. 11 marzo 1988 -Norme Tecniche riguardanti le indagini sui terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione; Circolare Ministero Lavori Pubblici 24 giugno 1993 n. 37406/STC -Legge 5 novembre 1971 n. 1086. Istruzioni relative alle norme tecniche per l'esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche, di cui al decreto ministeriale 14 febbraio 1992; D.M.14 gennaio 2008 -Norme tecniche per le Costruzioni; Circolare n. 617 del 2-2-2009 Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le Costruzioni ; Eurocodice 8 Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture Parte 4: Silos, serbatoi e tubazioni 9 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI E PARAMETRI DI CALCOLO Le caratteristiche dei materiali impiegati sono le seguenti: Calcestruzzo per platee di fondazione, getti in elevazione, classe C25/30 Rck = 30 N/mm²; Calcestruzzo per soletta, classe C28/35 Rck = 35 N/mm²; Calcestruzzo magro per sottofondazioni e riempimenti classe C12/15 Rck = 15 N/mm²; Acciaio per armatura tipo B450C. 19
Si sono inoltre utilizzati i seguenti parametri di calcolo: peso di volume del cemento armato: γca = 25 kn/m³; Per quanto riguarda le caratteristiche geotecniche del terreno e la tipologia delle opere di fondazione ci si è basati sulla relazione geotecnica allegata al presente progetto. 10 AZIONI SULLA COSTRUZIONE Sulla struttura agiscono i seguenti carichi Peso proprio della struttura Carichi permanenti non strutturali Carichi stradali per strade di II^ categoria Azione sismica Spinta terreno Spinta sovraccarico terreno Spinta idrostatica acqua 10.1 Carichi permanenti non strutturali Sulla soletta in c.a. del pozzetto insistono il terreno di fondazione del manto stradale, di altezza 20cm e γt = 2000 kg/m³ e gli strati di binder ed usura che hanno complessivamente una altezza di 10cm e γt = 2350 kg/m 3. 10.2 Carichi stradali di II^ categoria I carichi stradali di II^ categoria sono costituiti da un carico distribuito pari a 7,2 kn/m 2 e da un carico asse di 240 kn (Cap. 5.1.3.3.5 NTC2008). La diffusione dei carichi concentrati, sino alla mezzeria della soletta, hanno una estensione tale da poter essere ipotizzati come un carico distribuito uniformemente su tutta la soletta, esercitando così una pressione di 68,2 kn/m 2. 20
10.3 Azione sismica Per la valutazione dell azione sismica sono stati utilizzati gli spettri di risposta elastica determinati attraverso i seguenti parametri: Coordinate Latitudine [DEG sessadecimale] N 45,2011 geografiche Longitudine [DEG sessadecimale] E 10,5803 Suolo e topografia Varie Struttura Cat. suolo di fondazione (A, E) Categoria topografica (T1, T4) Coeff. di amplificazione topografica S T 1,0 Vita nominale dell'opera (10, 50, 100) V N [anni] 50 Classe d'uso (I, II, III, IV) Coefficiente d'uso C U 1,0 Periodo di riferimento V R [anni] 50 Descrizione tipologia struttura Pareti in c.a. Classe di duttilità CD B Massimo fattore di struttura q 0 1 Coefficiente riduttivo per collasso pareti k w 1 Coefficiente riduttivo per regolarità K R 1 Fattore di struttura q 1,0 Coeff. di smorz. viscoso equivalente ξ 5% Fattore di smorzamento viscoso η 1,00 Inverso fattore di struttura 1/q 1,00 C T1 II DATI SPETTRALI Stati limite d'esercizio Stati limite ultimi SLO SLD SLV SLC Probabilità di superamento P Vr 81% 63% 10% 5% Periodo di ritorno T R [anni] 30 50 475 975 Accelerazione a g [m/s 2 ] 0,331 0,401 0,983 1,270 a g /g 0,034 0,041 0,100 0,129 Fattore di amplificazione F 0 2,530 2,531 2,544 2,530 Periodo in. velocità costante T C * [s] 0,220 0,250 0,290 0,290 Coefficiente di sottosuolo C C 1,73 1,66 1,58 1,58 Coeff. di amplif. stratigrafica S S 1,50 1,50 1,50 1,50 Coefficiente di sito S 1,50 1,50 1,50 1,50 Periodi T B [s] 0,127 0,138 0,153 0,153 Accelerazione massima T C [s] 0,381 0,415 0,459 0,459 T D [s] 1,735 1,764 2,001 2,118 a max [m/s 2 ] 0,496 0,602 1,474 1,905 a max /g 0,051 0,061 0,150 0,194 Spostamento orizz. max d g [mm] 8,2 11,0 33,8 46,3 Velocità orizz. max v g [m/s] 0,03 0,04 0,11 0,14 21
SPETTRI DI PROGETTO SLO SLD SLV SLC T [s] S d (T) [m/s 2 ] T [s] S d (T) [m/s 2 ] T [s] S d (T) [m/s 2 ] T [s] S d (T) [m/s 2 ] 0,00 0,50 0,00 0,60 0,00 1,47 0,00 1,91 T B 0,13 1,25 0,14 1,52 0,15 3,75 0,15 4,82 T C 0,38 1,25 0,42 1,52 0,46 3,75 0,46 4,82 0,55 0,87 0,58 1,08 0,65 2,64 0,67 3,32 0,72 0,66 0,75 0,84 0,84 2,04 0,87 2,53 0,89 0,54 0,92 0,69 1,04 1,66 1,08 2,05 1,06 0,45 1,09 0,58 1,23 1,40 1,29 1,72 1,23 0,39 1,26 0,50 1,42 1,21 1,50 1,48 1,40 0,34 1,43 0,44 1,62 1,06 1,70 1,30 1,57 0,31 1,60 0,40 1,81 0,95 1,91 1,16 T D 1,73 0,28 1,76 0,36 2,00 0,86 2,12 1,04 2,49 0,13 2,51 0,18 2,67 0,48 2,75 0,62 3,24 0,08 3,25 0,11 3,33 0,31 3,37 0,41 4,00 0,05 4,00 0,07 4,00 0,22 4,00 0,29 22
10.4 Spinta del terreno 23
24
10.5 Verifica della capacità portante del terreno Tale verifica impone che il carico verticale di esercizio trasmesso attraverso la fondazione sul terreno, sia minore od al più uguale, alla capacità portante dello stesso.la capacità portante é valutata, nel caso di terreno coesivi, secondo l'espressione di Brinch-Hansen: Qlim = c N c s c d c i c b c g c z c + s q g 1 D N q d q i q b q g q z q + 0.5 g 2 B N g s g d g i g b g g g z g (se f>0) dove il primo termine rappresenta l'effetto del terreno soprastante il piano di posa, di altezza D e di peso specifico g, il secondo rappresenta il contributo dell'eventuale coesione c ed il terzo rappresenta l'effetto della larghezza della striscia di carico B. Nella formula esposta i parametri c e g si intendono determinati in condizioni drenate dato che si desidera effettuare una verifica a lungo termine nella condizione, quindi, di sostanziale dissipazione delle sovrapressioni. I valori di Nq, Nc e Nγ sono i fattori di capacità portante e vengono calcolati in funzione dell'angolo d'attrito f: Le quantità i, d, b, g sono fattori che tengono conto, rispettivamente, degli effetti del carico inclinato, della profondità, del piano di posa inclinato e del piano di campagna inclinato B' = B-2e = Larghezza equivalente fondazione B, D, a = Larghezza, profondità ed inclinazione fondazione e = eccentricità dei carichi rispetto al baricentro della fondazione H, V = Forze orizzontali, verticali in fondazione 25
c, g,f,b = Coesione, Peso Specifico, Angolo Attrito e Incl. inazione Terreno fondazione k = arctan(d/b) se D > B oppure (D/B) se D B Per terreno puramente coesivo senza attrito, l'espressione diventa la seguente: Q = 5.14 c u (1 + s c + d c -i c -b c - g c ) + 1 D (se f =0) i c = 1-2 H / (5.14 B L cu) b c = a /147 g c = b /147 d c = 0.4 k La Resistenza alla Capacità Portante e l'azione Sollecitante sulla fondazione sono rispettivamente: R d = (1/g R ) (s lim B') S d = Fv dove con Fv si esprimono i pesi propri e le forze verticali applicate. In base a quanto sopra esposto per i parametri riportati nella relazione geologica è stata determinata la seguente capacità portante del terreno. Peso specifico del terreno γ t/mc 2,00 Angolo di resistenza a taglio φ' 20 Coesione c' t/m² 0,00 Coesione non drenata c u t/m² 0,00 Larghezza fondazione B m 2,70 Sviluppo fondazione L m 3,70 Profondità del piano di posa D m 2,50 Inclinazione del piano di posa η 0 Inclinazione del pendio β 0,00 Componente verticale del carico V t 100,47 Taglio direzione lunghezza Ty t 0,00 Taglio in direzione della larghezza Tx t 0,00 Eccentricità del carico rispetto alla base e B m 0,00 Eccentricità del carico rispetto allo sviluppo e l m 0,00 Adesione lungo la base della fondazione ca t/m² 0,00 Approccio (NTC 2008) 2 Coefficienti relativi a condizione M1 terreno puramente attritivo Tipo di carico Statico Fattore di amplificazione stratigrafica Ss 1,2 Tipo di suolo B,C,D,E q SLU t/m² 25,19 q SLU dan/cm² 2,52 26
11 CRITERI DI VERIFICA 11.1 Verifica di sicurezza Le verifiche sono state condotte secondo i seguenti stati limite: - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU) secondo la seguente combinazione di carico g G1 G 1 + g G2 G 2 + g p P + g Q1 Q k1 + g Q2 y 02 Q k2 + g Q3 y 03 Q k2 + - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU) connessi all azione sismica E + G1 + G2 + P + y 21 Q k1 + y 22 Q k2 + - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE Rara) secondo la seguente combinazione di carico G 1 + G 2 +P+ Q k1 + y 02 Q k2 + y 03 Q k3 + - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE Quasi Permanente) secondo la seguente combinazione di carico G 1 + G 2 +P+ y 21 Q k1 + y 22 Q k2 + y 23 Q k3 + Le combinazioni effettuate sono di seguito riportate 27
12 DIMENSIONAMENTO E VERIFICA 12.1 Verifiche Per l individuazione delle massime sollecitazioni sugli elementi strutturali è stato utilizzato un programma di calcolo agli elementi finiti in cui le strutture in c.a. sono state schematizzate con elementi tipo Plate. Il comportamento della platea di fondazione è stato simulato, sempre nel contesto del modello tridimensionale della vasca, ipotizzando un terreno alla Winkler avente una costante elastica k= 50 N/cm³. Di seguito vengono riportati i diagrammi più significative delle sollecitazioni flettenti e taglianti massime e minime agli SLU, SLE e SLV nei vari elementi strutturali. Queste sono state utilizzate per dimensionare e per definire i particolari costruttivi. 28
Sollecitazioni di taglio e flettenti massime allo SLU nella platea 29
Sollecitazioni flettenti massime allo SLE e allo SLV nella platea 30
Verifica delle sollecitazioni flettenti massime allo SLU e agli SLE nella platea Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 25 Altezza sezione 25 cm Altezza sezione 25 cm Diametro delle staffe (mm) φ 18 Diametro staffe 18 mm Diametro staffe 18 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 5,8 Copriferro di calcolo 5,8 cm Copriferro di calcolo 5,8 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 5 10 Armatura tesa 5 10 Armatura tesa 5 10 + + + 0 0 Armatura compressa 5 10 Armatura compressa 5 10 Armatura compressa 5 10 + + + 0 0 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 2136 M ed 1598,4 kgm M ed 1598,4 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed -3558 N ed -2625 kg N ed -2625 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -42,8 kg/cm² Sigma c -42,8 M rd (danm) 3856 Sigma f teso 1876 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,81 Sigma f compresso 119 kg/cm² Asse neutro 4,89 cm Asse neutro 4,89 cm 31
Sollecitazioni flettenti massime allo SLU e allo SLE nella muratura 32
Verifica delle sollecitazioni flettenti massime allo SLU e agli SLE nella muratura Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Calcestruzzo Classe C25/30 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 20 Altezza sezione 20 cm Altezza sezione 20 cm Diametro delle staffe (mm) φ 10 Diametro staffe 10 mm Diametro staffe 10 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 5,0 Copriferro di calcolo 5 cm Copriferro di calcolo 5 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 5 10 Armatura tesa 5 10 Armatura tesa 5 10 + + + 0 0 Armatura compressa 5 10 Armatura compressa 5 10 Armatura compressa 5 10 + + + 0 0 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 2465 M ed 1840 kgm M ed 1840 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed -13509 N ed -10100 kg N ed -10100 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -67,9 kg/cm² Sigma c -67,9 M rd (danm) 3641 Sigma f teso 1935 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,48 Sigma f compresso -34 kg/cm² Asse neutro 5,17 cm Asse neutro 5,17 cm 33
Sollecitazioni di taglio e flettenti massime allo SLU nella soletta 34
35
Sollecitazioni flettenti massime agli SLE e agli SLV nella soletta 36
Verifica a taglio per elementi senza armature trasversali Calcestruzzo Classe C28/35 Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Altezza (cm) H 25 Ricoprimento di calcestruzzo sulle barre c 3,5 longitudinali (cm) n φ Armatura in zona tesa 5 14 Compressione assiale sollecitante SLU (dan) Ng 0 Taglio sollecitante SLU (dan) VSd 8548,9 10908 VRd1 (dan) 10937 VRd2 (dan) 10937 VRd (dan) Verifica a taglio per elementi con armature trasversali Calcestruzzo Classe C28/35 Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 28 Altezza (cm) H 25 Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Diametro massimo delle barre longitudinali φ 14 Diametro minimo barre longitudinali φ 14 Taglio sollecitante SLU (dan) VSd 5943,7 Inclinazione puntoni di calcestruzzo (gradi) θ 22 Inclinazione staffe (gradi) α 90 Diametro delle staffe (mm) φ 8 Numero bracci nb 2 Passo delle staffe (cm) p 16 verifiche di calcolo Asw 1,00 VRcd 14407 VRsd 10958 VRd 10958 Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C28/35 Calcestruzzo Classe C28/35 Calcestruzzo Classe C28/35 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 25 Altezza sezione 25 cm Altezza sezione 25 cm Diametro delle staffe (mm) φ 22 Diametro staffe 22 mm Diametro staffe 22 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 6,4 Copriferro di calcolo 6,4 cm Copriferro di calcolo 6,4 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 10 14 Armatura tesa 10 14 Armatura tesa 10 14 Armatura compressa 2 12 Armatura compressa 2 12 Armatura compressa 2 12 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 7030 M ed 5232 kgm M ed 5232 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed 0 N ed 0 kg N ed 0 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -88,9 kg/cm² Sigma c -88,9 M rd (danm) 10193 Sigma f teso 2105 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,45 Sigma f compresso -150 kg/cm² Asse neutro 7,21 cm Asse neutro 7,21 cm 37
Verifiche M-N SLU VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE VERIFICA PRESSOFLESSIONE SLE Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Verifica a flessione o pressoflessione sez. rettang. Calcestruzzo Classe C28/35 Calcestruzzo Classe C28/35 Calcestruzzo Classe C28/35 Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Acciaio Tipo B450C Base (cm) B 100 Base sezione 100 cm Base sezione 100 cm Altezza (cm) H 25 Altezza sezione 25 cm Altezza sezione 25 cm Diametro delle staffe (mm) φ 22 Diametro staffe 22 mm Diametro staffe 22 mm Ricoprimento di calcestruzzo sulle staffe (cm) c 3,5 Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro staffa 3,5 cm Copriferro di calcolo (cm) 6,4 Copriferro di calcolo 6,4 cm Copriferro di calcolo 6,4 cm n φ n φ n φ Armatura tesa 5 14 Armatura tesa 5 14 Armatura tesa 5 14 Armatura compressa 2 12 Armatura compressa 2 12 Armatura compressa 2 12 Momento sollecitante SLU (danm) M ed 5318 M ed 3957 kgm M ed 3957 kgm Azione assiale sollecitante SLU (dan) N ed 0 N ed 0 kg N ed 0 kg Combinazione RARA Combinazione Q PERM Sigma c -86,4 kg/cm² Sigma c -86,4 M rd (danm) 5691 Sigma f teso 3054 kg/cm² Fattore di sicurezza 1,07 Sigma f compresso 201 kg/cm² Asse neutro 5,54 cm Asse neutro 5,54 cm 38
12.2 Verifiche alla SLO Essendo assenti elementi non strutturali che possano compromettere l operatività del manufatto si è omessa tale verifica. 12.3 Verifica delle pressioni sul terreno Per la verifica delle opere di fondazione si è fatto riferimento all Approccio n. 2 in cui si esegue un unica combinazione di gruppi di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche. Essendo la verifica più gravosa quella in condizioni statiche la combinazione utilizzata è la seguente: g G1 G 1 + g G2 G 2 + g p P + g Q1 Q k1 + g Q2 y 02 Q k2 + g Q3 y 03 Q k2 + dove: g G1 = 1.3 g G2 = 1.5 g Qi = 1.5 Si è quindi proceduto alla verifica del collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno con l Approccio 2 e quindi con l unica combinazione prevista: (A1+M1+R3) Dal diagramma di seguito riportato è possibile desumere gli spostamenti della platea di fondazione. Per ottenere la pressione di contatto, vista l ipotesi di terreno alla Winkler, è sufficiente moltiplicare detto spostamento per il valore della costante elastica utilizzata la quale è k= 50 N/cm³. La verifica della tensione nel terreno così condotta risulta particolarmente cautelativa in quanto è stata effettuata nella posizione puntuale di massimo valore senza tener in considerazione la ridistribuzione generata dalla plasticizzazione del terreno. Gli spostamenti massimi della platea si presentano per la combinazione in condizione statica di seguito riportata. 39
La pressione massima sul terreno si possono ottenere moltiplicando la costante di Winkler per il cedimento massimo: s max = 0.243x5 = 1,215 dan/cm² La pressione massima è inferiore a valore limite determinato nella relazione geotecnica il quale risulta: s max = 2,52 dan/cm² 40