INDICE 1 DICHIARAZIONI... 4 1.1 Dichiarazione conformità alle Norme approvate con D.M.14.01.2008... 4 1.2 Asseverazione... 6 2 RELAZIONE SULLE CARATTERISTICHE DEI MATERIALI IMPIEGATI... 8 2.1 Acciaio per cemento armato ordinario... 8 2.1.1 Caratteristiche meccaniche... 8 2.1.2 Peculiarità di impiego... 8 2.1.3 Reti e tralicci elettrosaldati... 9 2.2 Acciai per strutture metalliche e strutture composte... 9 2.2.1 Caratteristiche meccaniche profilati... 9 2.2.2 Caratteristiche meccaniche bulloneria... 10 2.2.3 Caratteristiche meccaniche saldature e processo... 10 2.3 Conglomerato cementizio... 11 2.3.1 Conglomerato per getti armati... 11 2.3.2 Classe di consistenza (lavorabilità al getto)... 12 2.3.3 Conglomerato per getti non armati... 12 2.3.4 Copriferro nominale... 12 2.3.5 Diametro massimo degli aggregati... 13 2.4 Ulteriori note e prescrizioni... 13 2.4.1 Distanziatori per le casserature... 13 2.4.2 Acqua di impasto... 13 2.4.3 Sabbia e ghiaia per gli impasti... 13 3 RELAZIONE GEOTECNICA SULLE FONDAZIONI... 15 4 ELABORATO DEI CALCOLI DELLE STRUTTURE... 17 4.1 Premessa... 17 4.2 Tipo di progettazione seguita... 17 4.3 Software di calcolo utilizzati... 17 4.4 Analisi dei carichi e schemi di carico... 19 4.4.1 Pesi propri e permanenti portati... 19 4.4.2 Sovraccarichi variabili per neve... 19 4.4.3 Sovraccarico variabile per vento... 20 4.4.4 Sollecitazioni equivalenti orizzontali per imperfezioni... 21 4.4.5 Carichi carroponte (portata nominale 10 t)... 22 4.5 Indici di pericolosità sismica di base... 26 4.6 Schematizzazione analisi sismica... 30 4.7 Ipotesi assunte per la costruzione del modello agli elementi finiti... 31 4.8 Input carichi e azioni sismiche su modelli 2D... 32 4.8.1 Schemi di carico sul portale tipo... 32 4.8.2 Schemi di carico su telaio tipo longitudinale... 34 4.9 Famiglie e combinazioni di carico... 37 4.9.1 Combinazioni di carico non sismiche... 37 4.9.2 Azioni e combinazioni di carico sismiche... 38 4.9.3 Schemi di vincolo adottati per i modelli FEM 2D... 40 4.10 Dati modello elementi finiti... 42 4.11 Analisi delle frequenze... 43 4.11.1 Frequenze oscillazioni libere del portale tipo... 43 4.11.2 Frequenze libere di oscillazione controvento di parete tipo... 46 4.12 Analisi delle sollecitazioni sismiche (SLV)... 48 4.12.1 Massime sollecitazioni sismiche sul portale tipo (sisma nel piano del portale)... 48 4.12.2 Massime sollecitazioni sismiche sul controvento di piano tipo (sisma longitudinale)... 49 4.13 Analisi stato limite del danno (SLD)... 52 4.14 Verifiche stato limite di esercizio (SLU)... 53 4.14.1 Verifiche SLE secondo E.C.3 #4.2.2... 53 Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 1 di 104
4.14.2 Verifica SLE per corretto funzionamento gru a ponte (UNI EN 1993-6:2007)... 54 4.15 Analisi stato limite ultimo (SLU)... 55 4.15.1 Analisi dello stato tensionale... 55 4.15.2 Massime sollecitazioni (ultime) normali e flettenti (portale tipo)... 56 4.15.3 Massime sollecitazioni taglianti (portale tipo)... 57 4.15.4 Riepilogo massime sollecitazioni allo SLU su portale tipo (Comb. 4)... 58 4.16 Analisi di instabilità lineare di buckling sulle colonne... 59 4.17 Verifiche elementi strutturali portanti... 60 4.18 Verifica traverso e controventi di falda... 69 4.19 Verifica strutture carroponte... 75 4.20 Verifica arcarecci... 81 4.21 Verifiche giunzioni metalliche... 85 4.21.1 Attacco traverso IPE330 a colonna HEA320... 85 4.21.2 Giunto di testa IPE330 al colmo... 90 4.21.3 Collegamento colonne HEA320 fondazione... 94 4.21.4 Verifica collegamenti diagonali dei controventi longitudinali di parete... 100 4.22 Massime pressioni scaricate in fondazione... 101 4.23 Verifica armature plinti di fondazione... 101 Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 2 di 104
Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 3 di 104
1 DICHIARAZIONI 1.1 Dichiarazione conformità alle Norme approvate con D.M.14.01.2008 CLASSIFICAZIONE CATEGORIA Il sottoscritto?? DICHIARA che la progettazione è stata eseguita nel rispetto della Legge Regionale 11.08.2009, N.16 e nel rispetto delle norme riguardanti il primo comma lettere c), d) ed e) dell art. 84 del D.P.R n. 380 del 06.06.2001; di aver applicato le Norme Tecniche per le Costruzioni approvate con Decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti in data 14.01.2008; che le costruzioni appartiengono alla categoria delle opere soggette a verifica tecnica ai sensi dell art. 1 del D.P.G.R. 05.04.1989 n. 0164/Pres. IL DIRETTORE DEI LAVORI IL PROGETTISTA DELLE STRUTTURE?? Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 4 di 104
Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 5 di 104
1.2 Asseverazione REGIONE AUTONOMA FRIULI VENEZIA GIULIA COMUNE DI TOLMEZZO PROVINCIA DI UDINE Il sottoscritto?? DICHIARA che, nell esecuzione dei calcoli delle opere strutturali sono state osservate le seguenti disposizioni: Legge Regionale N. 16 11 agosto 2009; Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri N. 3274 del 20.03.2003 Decreto del Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti 14.01.2008, Norme Tecniche per le Costruzioni; Legge N. 1086 del 05.11.1971. Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato normale e precompresso ed a struttura metallica; Circolare LLPP N. 6090 11.08.1969. Norme per la progettazione, il calcolo, l esecuzione e il collaudo di costruzioni con strutture prefabbricate in zone sismiche e asismiche; Legge N. 64 del 02.02.1974. Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche; D.P.G. 05.04.1989 N. 0164/Pres. Regolamento di esecuzione della Legge Regionale N. 27 del 09.05.1988. Norme sull osservanza delle disposizioni sismiche ed attuazione dell art. 20 della Legge N. 741 del 10.12.1981 IL DIRETTORE DEI LAVORI IL PROGETTISTA DELLE STRUTTURE?? Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 6 di 104
Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 7 di 104
2 RELAZIONE SULLE CARATTERISTICHE DEI MATERIALI IMPIEGATI La presente relazione contiene le disposizioni riguardo le caratteristiche dei materiali, la loro confezione ed il loro impiego nell esecuzione delle strutture in calcestruzzo semplice ed armato, in acciaio e legno, desumendo i dati esposti dal loro progetto e dalla relativa relazione di calcolo che si allegano al presente scritto. 2.1 Acciaio per cemento armato ordinario 2.1.1 Caratteristiche meccaniche Acciaio saldabile per cemento armato B450C con i seguenti valori nominali delle tensioni: f y nom = 450 N/mm 2 ; f t nom = 540 N/mm 2 Modulo elastico acciaio armatura lenta: E = 210000 N/mm 2 Tensione di progetto ( 4.1.2.1.1 D.M.14.01.2008): f yd = f yk /γ M = 391 N/mm 2 2.1.2 Peculiarità di impiego Tutti gli acciai per cemento armato devono essere ad aderenza migliorata, aventi cioè una superficie dotata di nervature o indentature trasversali, uniformemente distribuite sull intera lunghezza, atte ad aumentarene l aderenza al conglomerato cementizio. Gli acciai B450C possono essere impiegati in barre di diametro delle barre compreso tra 6 e 40 mm. L uso di acciai B450C in rotoli è ammesso, senza limitazioni, per diametri fino a < 16 mm. Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 8 di 104
2.1.3 Reti e tralicci elettrosaldati Gli acciai delle reti e tralicci elettrosaldati devono essere saldabili. L interasse delle barre non deve superare i 330 mm. Per le reti e i tralicci costituiti con acciaio B450C, gli elementi base devono avere diametro che rispetta la limitazione 6 mm < < 16 mm. Classe acciaio C reti e tralicci elettrosaldati (secondo EN 1992-1-1): f y nom > 450 N/mm 2 (frattile 5,0%); f t nom > 540 N/mm 2 (frattile 5,0%); 1,15 < f tk /f yk < 1,35 (frattile 10,0%); (f t /f y nom ) k < 1,25% (frattile 10,0%); (A gt ) k > 7,5% (frattile 10,0%); min / max > 0,6 (rapporto dei diametri dei fili dell ordito); resistenza al taglio (frattile minimo): 0,3 A f yk (con A area del filo) I nodi delle reti devono resistere ad una forza di distacco determinata secondo quanto riportato nella UNI EN ISO 15630-2. 2.2 Acciai per strutture metalliche e strutture composte 2.2.1 Caratteristiche meccaniche profilati Si dovranno utilizzare acciai conformi alle norme armonizzate della serie UNI EN 10025 (per i laminati), UNI EN 10219-1 (per i tubi saldati), recanti la Marcatura CE. Nelle calcolazioni statiche sono stati impiegati i seguenti valori: modulo elastico: E = 210000 N/mm 2 ; coefficiente di Poisson: ν = 0,3 modulo di elasticità trasversale: G = E/[2(1 + ν)] = 80769 N/mm 2 coefficiente di espansione termica lineare: α = 12 10-6 per C -1 (per temperature fino a 100 C) densità: ρ = 7850 kg/m 3. In sede di progettazione, sono stati assunti i dati sintetizzati di seguito nelle tabelle (D.M:14.01.2008): Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 9 di 104
2.2.2 Caratteristiche meccaniche bulloneria I bulloni utilizzati nelle giunzioni devono appartenenre alle sotto indicate classi della norma UNI EN ISO 898-1:2001, associate nel modo indicato nella tabella sottostante (D.M:14.01.2008): 2.2.3 Caratteristiche meccaniche saldature e processo La saldatura degli acciai dovrà avvenire con uno dei procedimenti all arco elettrico codificati secondo la norma UNI EN ISO 4063:2001. Sono richieste caratteristiche di duttilità, snervamento, resistenza e tenacità in zona fusa e in zona termica alterata non inferiori a quelle del materiale di base. Nell esecuzione delle saldature dovranno essere rispettate le norme UNI EN 1011:2005 parti 1 e 2 per gli acciai ferritici e della parte 3 per gli acciai inossidabili. Per la preparazione dei lembi si applicherà, salvo caso particolari, la norma UNI EN ISO 9692-1:2005. Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 10 di 104
2.3 Conglomerato cementizio 2.3.1 Conglomerato per getti armati Secondo il Prospetto 1 della norma UNI 11104, in relazione alle condizioni ambientali si prescrive: Classe XC1 per le strutture in elevazione; Classe XC2 per le strutture di fondazione. In funzione della classe di resistenza, nelle calcolazioni, si sono adottate le seguenti tensioni di progetto, coerentemente con quanto disposto ai 4.1.2.1.1 del D.M.14.01.2008: Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 11 di 104
Classe R ck [N/mm 2 ] f ck [N/mm 2 ] f cd [N/mm 2 ] f cm [N/mm 2 ] f ctm [N/mm 2 ] f ctk 0,05 [N/mm 2 ] f ctd [N/mm 2 ] f bd [N/mm 2 ] C12/15 15 12 6,8 20 1,6 1,1 0,7 1,7 C16/20 20 16 9,1 24 1,9 1,3 0,9 2,0 C20/25 25 20 11,3 28 2,2 1,5 1,0 2,3 C25/30 30 25 14,2 33 2,6 1,8 1,2 2,7 C28/35 35 28 15,9 36 2,8 1,9 1,3 2,9 C32/40 40 32 18,1 40 3,0 2,1 1,4 3,2 C35/45 45 35 19,8 43 3,2 2,2 1,5 3,4 C40/50 50 40 22,7 48 3,5 2,5 1,6 3,7 C45/55 55 45 25,5 53 3,8 2,7 1,8 4,0 C50/60 60 50 28,3 58 4,1 2,9 1,9 4,3 2.3.2 Classe di consistenza (lavorabilità al getto) In base ai dati di abbassamento al cono riportati nella tabella: si prescrive: Classe S4 per: muri contro terra, plinti di fondazione, vani ascensore e pilastri; Classe S5 per: travi e solai; Classe S3 per: rampe, scale e falde di copertura. 2.3.3 Conglomerato per getti non armati Per il getto di pulizia si prescrive l impiego di calcestruzzo magro a 2 kn/m 2 con sbordo e spessore di almeno 15 cm per tutte le strutture di fondazione. 2.3.4 Copriferro nominale Copriferro minimo per soddisfare i requisiti di aderenza, durabilità ed eventuale resistenza al fuoco (secondo E.C.2 Parte 1-1 - 4.4.1): c nom [mm] = c min + c = max(c min,b ; c min,dur ; c min,fuoco ) + 10 mm; c min,b = n b = copriferro minimo per garantire l aderenza, pari al diametro per il numero di barre nel caso di eventuale gruppo di barre; c min,fuoco = garantisce la resistenza all incendio (gli spessori sono riportati in EN 1992-1-2 nel D.M. 16.02.07; c min,dur = copriferro minimo per garantire la durabilità dell opera, in funzione delle classi di esposizione (vedere tabella seguente). Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 12 di 104
Per classe XC1: c nom [mm] = c min + c = max(c min,b ; c min,dur ; c min,fuoco ) + 10 mm = 25 mm; per classe XC2: c nom [mm] = c min + c = max(c min,b ; c min,dur ; c min,fuoco ) + 10 mm = 35 mm; 2.3.5 Diametro massimo degli aggregati Come diametro massimo degli aggregati negli impasti, si adotterà per i getti di: travi, solai e solette: D max < 15 mm pilastri e setti: D max < 20 mm; plinti, travi di fondazione: D max < 32 mm; magrone: D max < 30 mm 2.4 Ulteriori note e prescrizioni 2.4.1 Distanziatori per le casserature Secondo il pren 13670 par.6, i distanziatori in calcestruzzo devono avere almeno la stessa resistenza del calcestruzzo delle strutture e, come minimo, garantire la stessa protezione alla corrosione. 2.4.2 Acqua di impasto Per il confezionamento del calcestruzzo dovranno essere impiegate le acque potabili e/o quelle di riciclo conformi alla UNI EN 1008:2003. 2.4.3 Sabbia e ghiaia per gli impasti La sabbia e la ghiaia (granulometricamente assortite, con le dimensioni fini variabili da 0,5 a 5 mm) necessarie per formare gli impasti di calcestruzzo potranno essere di cava o di fiume. La sabbia da utilizzare nei calcestruzzi sarà ben assortita e non proveniente da rocce decomposte o gessose e non Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 13 di 104
lasceranno tracce di sporco e non conterranno materiale organico. La ghiaia o pietrisco dovrà derivare da rocce non friabili e con resistenza maggiore di quella del calcestruzzo. La proporzione fra aggregato grosso e aggregato fine sarà conforme alle norme o al tipo di conglomerato richiesto. L acqua sarà limpida (non di sorgente), priva di sali e di sostanze organiche. Nella formazione degli impasti, i vari componenti devono risultare intimamente mescolati ed uniformemente distribuiti nella massa e, durante il getto, si dovrà procedere ad idonea azione di vibratura. NOTA. Le barre di armature e i ferri devono essere posti in opera privi di evidenti tracce di ruggine e praticando alle estremità gli opportuni ancoraggi. Per tutti i getti si prescrive l uso del vibratore. Quote e misure da controllare in cantiere. IL DIRETTORE DEI LAVORI IL PROGETTISTA DELLE STRUTTURE?? Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 14 di 104
3 RELAZIONE GEOTECNICA SULLE FONDAZIONI Geometria fondazione e carichi Fondazione rettangolare Base fondazione [m] 1.80 Lunghezza fondazione [m] 1.80 Profondità piano di posa [m] 0.70 Piano di posa orizzontale Pendio orizzontale Carichi applicati Carico verticale [kg] 30000 Eccentricità lungo la base [m] 0.00 Eccentircità lungo la lunghezza [m] 0.00 Carico orizzontale [kg] 0 Caratteristiche di aderenza terreno-fondazione Angolo di attrito terreno-fondazione [ ] 20 Adesione terreno-fondazione [kg/cmq]0.02 Descrizione strati terreno e falda Simbologia adottata Nr. numero d'ordine dello strato a partire dal piano campagna γ peso di volume del terreno espresso in kg/mc γ w peso di volume saturo del terreno espresso in kg/mc φ angolo d'attrito interno del terreno espresso in c coesione del terreno espressa in kg/cmq S spessore dello strato espresso in m Nr. Descrizione γ γ w φ c S 1 Terreno superficiale 1800 2000 30 0,00 5,00 Falda considerata assente sul livello di imposta del magrone di fondazione. Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 15 di 104
Analisi della portanza Il calcolo della portanza è stato eseguito col metodo di Terzaghi (essenso B < D). Inoltre, è stato adottato il metodo di Sano per la riduzione dell angolo di attrito in condizioni sismiche. La relazione adottata per il calcolo della portanza è la seguente : q u = cn c s c + qn q + 0.5BγN γ s γ dove i vari coefficienti sono stati definiti precedentemente. Il calcolo è stato eseguito tenendo conto dei seguenti parametri : Larghezza fondazione B = 1,80 [m] Lunghezza fondazione L = 1,80 [m] Larghezza ridotta B ' = B - 2e b = 1,80 Lunghezza ridotta L ' = L - 2e l = 1,80 Profondità piano di posa D = 0,70 [m] Coefficiente di profondità (D/B) k = 0.39 [m] [m] Peso di volume γ = 1800 [kg/mc] Angolo d'attrito φ = 29,42 [ ] Coesione c = 0,00 [kg/cmq] Pressione geostatica sul piano di posa q = 0,13 [kg/cmq] Coefficiente di spinta passiva K p = 2.93 Angolo di riduzione sismica (Sano) dφ = 0,58 [ ] Indice di rigidezza I r = 4654.6 Indice di rigidezza critico I r,crit = 69.6 Fattore di punzonamento ψ c = 6.96 Fattore di punzonamento ψ q = 6.49 Fattore di punzonamento ψ γ = 6.49 I fattori calcolati sono i seguenti : N c = 35.424 N q = 20.974 N γ = 24.781 s c = 1.30 s q = 1.00 s γ = 0.80 Pertanto il valore della capacità portante è dato da q u = 0,00 + 2,64 + 3,21 = 5,85 kg/cmq Applicando il coefficiente di sicurezza, η=2.30, otteniamo per la tensione ammissibile il seguente valore q amm = 5,85/2,30 = 2,55 kg/cmq Inoltre i valori del carico ultimo e di quello ammissibile risultano essere rispettivamente pari a: Q u = q u B ' L ' = 189684 kg Q amm = Q u /η = 82471 kg IL DIRETTORE DEI LAVORI IL PROGETTISTA DELLE STRUTTURE?? Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 16 di 104
4 ELABORATO DEI CALCOLI DELLE STRUTTURE 4.1 Premessa Si riporta l analisi sismica e statica di un edificio monoplano in carpenteria metallica ad una navata ad uso industriale. L edificio in oggetto è sito nella località Reana del Rojale in provincia di Udine. La struttura, compresi gli elementi della baraccatura, presenta un ingombro longitudinale di circa 50 m e un ingombro trasversale di circa 14,5 metri. In particolare, il telaio è formato da 8 portali disposti ad interasse longitudinale di 6,66 m. La struttura del telaio è in acciaio laminato a caldo con travi tipo IPE e colonne tipo HEA. Ogni portale è composto da due colonne HEA320 (l altezza delle colonne sull asse strutturale è di 10247 mm) e da una traversa a due falde (pendenza della copertura di 5 ) composta da due profilati IPE330 giuntati in testa. La luce presentata in pianta da ciascuna traversa è di 13740 mm (da asse colonne). In prossimità degli incastri, si è reso necessario disporre degli opportuni rinforzi ricavati tagliando diagonalmente dei tronchi dello stesso traverso e poi saldati sulla piattabanda inferiore del profilato IPE330 dalla parte delle lamiere dell anima. In condizioni di stato limite di esercizio si è così potuto beneficiare dell effetto del rinforzo che, irrigidendo la zona nodale, ha portato ad una riduzione degli spostamenti verticali e trasversali. Analogamente, si sono previsti degli opportuni rinforzi anche sulla giunzione al colmo in modo da sfruttare anche il contributo di resistenza dei cordoni di saldatura disposti longitudinalmente rispetto all estensione della traversa. Gli arcarecci utilizzano dei profilati OMEGA sagomati a freddo posti ad interasse di 1100 mm lungo il piano della falda. Le controventature di falda hanno utilizzato dei semplici tondi φ16. Invece, le controventature longitudinali di parete utilizzano opportuni controventi a diagonale tesa attiva realizzati con piatti di sezione 20x120. L edificio è servito da un argano di sollevamento (carroponte) del tipo a carrello birotaia con paranco a fune con portata nominale di 10 t. Lo scartamento delle vie di corsa è di 13000 mm. La quota del piano ferro è posta a + 8370 mm dall estradosso delle strutture di fondazione in calcestruzzo armato. Poiché il D.M:14.01.2008 non fornisce indicazioni specifiche per la definizione dei carichi e per la valutazione della sicurezza delle vie di corsa di carroponti, si è fatto riferimento nel presente scritto a quanto riportato nelle norme UNI EN 1991-3:2006 per la determinazione delle azioni ed UNI EN 1993-1-5:2007, UNI EN 1993-6:2007 per la determinazione delle sollecitazioni e le verifiche agli stati limite. Le strutture di fondazione sono di tipo superficiale in cemento armato (travi e cordolature). 4.2 Tipo di progettazione seguita L edificio risulta palesemente regolare in pianta e in altezza. È stata impiegata un analisi lineare dinamica con incremento delle sollecitazioni per effetti torsionali. Vista la regolarità della risposta sismica del fabbricato e considerate le condizioni allo SLU maggiormente severe, dovute all azione di neve e vento, unitamente alla presenza del carroponte, si è deciso di studiare nel dettaglio il portale e le strutture di controventamento mediante modelli piani (modelli FEM 2D). Per la verifica e il dimensionamento di tutte le parti strutturali dell edificio, si è seguito il metodo della snellezza equivalente (E.C.3 #5.2.6.2(1)), eseguendo un analisi elastica del primo ordine e con lunghezze di libera inflessione che hanno tenuto conto degli spostamenti laterali. Per verificare la non entrata in instabilità delle lamiere di alcune connessioni della struttura, sono state utilizzate delle analisi statiche non lineari in 3D, unitamente ad analisi di instabilità di buckling. Per isolare le combinazioni di carico maggiormente gravose si sono analizzati tutti i risultati mediante mappatura delle tensioni alla Von Mises. 4.3 Software di calcolo utilizzati Per le modellazioni è stato utilizzato il software Straus7 della G+D Computing. Per il calcolo degli indicatori di rischio sismico e dei relativi spettri di risposta elastici e di progetto è stato utilizzato il software su foglio di calcolo Spettri-NTCver.1.0.3.xls, al sito del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (http://www.cslp.it). Per la verifica del collegamento colonna-fondazione è stato utilizzato il software SteelConnections 4.3.6 della Concrete S.r.l. di Padova. Per la verifica dei profilati metallici si è utilizzato il software Profili vers. 7.7 dell Ing. Piero Gelfi (http://dicata.ing.unibs.it/gelfi/software/profili.htm). Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 17 di 104
RICAVATO DA UN TRONCO DI IPE330 (della traversa) tagliato in due: (146 cm/portale)*(8 portali) = 1168 cm (circa 1 verga) HEA320 La struttura è in carpenteria metallica con fondazioni superficiali in calcestruzzo armato ed è ubicata presso la località Reana del Rojale (UD), così individuabile: Latitudine: 46,1441 Longitudine: 13,2475 altezza in quota: distanza dalla costa: a s = 150 m s.l.m. (circa) < 200 m d > 30 km; zona: I Alpina ( 3.4.2 D.M.14.01.2008): q sk = 1,50 kn/mq classe di rugosità terreno: B (secondo tab. 3.3.III D.M.14.01.2008) topografia: normale (tab. 3.4.I D.M.24.01.2008): C E = 1,0 tipo di copertura: a doppia falda, simmetrica inclinazione falde: α = 5 < 30 In sintesi, in base alle tab. 3.3.I, 3.3.II, 3.3.III del D.M.14.01.2008 si ha: Zona I v b,0 [m/s] a 0 [m] k a [1/s] Cat. esp. k r z 0 [m] z min [m] 1 25 1000 0,01 IV 0,22 0,30 8 Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 18 di 104
4.4 Analisi dei carichi e schemi di carico 4.4.1 Pesi propri e permanenti portati Sovraccarico permanente portato (pacchetto copertura + arcarecci): G k1 = 0,50 kn/m 2 Pesi propri elementi strutturali: valutati in automatico dal software di calcolo (ρ k = 7850 kg/m 3 ) G k incastro incastro 4.4.2 Sovraccarichi variabili per neve Neve: libera di scivolare Copertura a: 2 falde simmetrica (α = 5 ) sovraccarico variabile per neve: q s = µ i q sk C E C t = 0,8 1,50 kn/m 2 = 1,20 kn/m 2 proiezione carico su falde: proiezione verticale; coefficiente termico: C t = 1 (secondo 3.4.4 D.M.14.01.2008) caso 1 q k neve caso 2 0,5q k neve incastro incastro Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 19 di 104
Le due configurazioni di carico ( caso 1 e caso 2 ) relative alla neve sono state combinate con l azione del vento (in presenza e non), coerentemente con quanto riportato al 3.4.5.3 del D.M.14.01.2008 nella fig. 3.4.3. 4.4.3 Sovraccarico variabile per vento Sovraccarico vento (a s <1000 m): pressione di riferimento q b = 390,63 N/m 2 su pareti verticali (α = 90 ): p + = 51 dan/mq (sopravento). c p = 0,80 su pareti verticali (α = 90 ): p = 26 dan/mq (sottovento). c p = 0,40 su falde copertura (α = 5 < 30 ): p = 26 dan/mq (sopravento/sottovento). c p = 0,40 c p = - 0.40 c p = - 0.40 q k vento c p = + 0.80 1010 cm ostacolo H = 578 cm c p = - 0.40 incastro 1374 cm incastro Carichi lineari (per metro lungo la verticale sull asse delle colonne): interasse tra i portali: Vento su colonne interne (c p = 0,80): Vento su colonne esterne (c p = 0,80): Vento su colonne interne (c p = 0,40): Vento su colonne esterne (c p = 0,40): i int = 6,65 m (51 dan/mq)(6,65 m) = 400 dan/m (51 dan/mq)(6,65 m)/2 = 200 dan/m (26 dan/mq)(6,65 m) = 175 dan/m (26 dan/mq)(6,65 m)/2 = 90 dan/m NOTA: L effetto della distribuzione dei venti lungo la direzione trasversale del fabbricato è stata impiegata (parallelamente alle sollecitazioni della neve) per la verifica del portale, (colonne e trave di falda). L effetto dei venti lungo la direzione di maggior sviluppo della costruzione (direzione longitudinale) è stata considerata nel dimensionamento dei controventi di parete e nel dimensionamento delle strutture a sostegno della baraccatura. Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 20 di 104
4.4.4 Sollecitazioni equivalenti orizzontali per imperfezioni Il telaio di ciascun portale è considerato non controventato: telaio a nodi spostabili, con membrature soggette a forze di compressione e con collegamenti resistenti a momento. Si sono considerati quindi gli effetti sul telaio delle imperfezioni geometriche: φ = K s K c f 0 = 1 1 φ 0 = 1 1 (1/200) = 1/200 (E.C.3 #5.2.4.3) L effetto delle imperfezioni geometriche sono state prese in conto introducendo dalle forze orizzontali equivalenti applicate sulla testa di ciascuna colonna: H eq /2 = φ N Sd = N Sd /200, dove N Sd è la reazione assiale (massima) calcolata sulla singola colonna, per ciascuna condizione elementare di carico. H eq / 2 H eq / 2 1010 cm incastro 1374 cm incastro Considerando per N Sd il massimo valore sul telaio, si è voluto tenere forfetariamente conto degli effetti delle imperfezioni reali, incluse le sollecitazioni residue e le imperfezioni geometriche quali la mancanza di verticalità, la mancanza di accoppiamento e le inevitabili eccentricità minori presenti nei collegamenti reali. Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 21 di 104
4.4.5 Carichi carroponte (portata nominale 10 t) Azioni indotte dal carroponte sulla costruzione valutate in base alle indicazioni dell UNI EN 1991-3:2006. 1300 cm 837 cm Portata nominale: 10 t scartamento vie di corsa: 13 m 1374 cm Le informazioni tecniche sul dispositivo di sollevamento, fornite dal produttore, sono riportate di seguito in tabella: Caratteristiche tecniche carroponte bitrave (tipo standard) Tipologia argano di sollevamento: carrello birotaia con paranco a fune luce carroponte 13 m carico nominale 10 t corsa gancio 6 o 10 m numero binari 2 numero ruote per testata 2 materiale ruote ghisa sferoidale antiusura interasse ruote e kt 2500 mm diametro ruota d 160 mm peso proprio carroponte (a vuoto) G G 4212 kg avvicinamento massimo gancio del carrello ad una sponda lan2 700 mm Carichi massimi su singola ruota (senza coefficienti) reazione per ruota con carrello su "lan2" con carico sollevato (ruota anteriore) max.r22 (+G H ) 5375 kg reazione per ruota con carrello su "lan2" con carico sollevato (ruota posteriore) max.r21 (+G H ) 6649 kg Forza di frenamento L 1,26 kn Reazioni sbiecamento max Hm 3,87 kn min Hm 0,7 kn Forza ammortizzante (dovuta all'urto con i respingenti) max.p U (V KR = 60 m/min) 29,31 kn velocità di traslazione 1,5-30 m/min velocità di sollevamento 6/1 m/min larghezza testa rotaia b r 50 mm classe di sollevamento (secondo DIN 15018) HC4 classe di sollecitazione (secondo DIN 15018) B3 Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 22 di 104
Lo schema statico di calcolo utilizzato per la verifica di resistenza e di deformabilità delle vie di corsa del carroponte è riportato nello schema immediatamente sottostante. Si considerano tre forze vettoriali applicate nel punto di contatto delle due ruote con il piano ferro del carroponte: CARRELLO IN "LAN2" ϕ (max Hm + max Hs) ϕ L ϕ max Hm ϕ L ϕ max.r21 (+GH) ϕ max.r22 (+GH) Per la verifica di deformabilità allo sbiecamento lungo il piano orizzontale si utilizzerà per sicurezza il seguente schema di carico: CARRELLO IN "LAN2" ϕ (max Hm + max Hs) ϕ (max Hm + max Hs) ϕ L ϕ L ϕ max.r21 (+GH) ϕ max.r22 (+GH) Coefficienti dinamici considerati: Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 23 di 104
Vibrazioni sul peso proprio gru: ϕ 1 = 1,0 ± a (0 < a < 0,1) ϕ 1 = 1,1 effetti dinamici nel sollevamento: ϕ 2 = ϕ 2, min + β 2 v h = 1,2 + 0,68 (0,10m/s) = 1,268 (per classe dispositivo di carico: HC4). Effetti per avanzamento su rotaia: ϕ 3 = 1,5 Fattore di raffica (per vento): ϕ 4 = 1,5. Scema di vincolo adottato per la travi via di corsa La trave, per sicurezza, si considera semplicemente appoggiata alle estremità sia per quanto riguarda la flessione verticale che per quella nel piano orizzontale dovuta allo sbiecamento. Forze caratteristiche applicate e comprensive di effetto dinamico NOTA: per sicurezza e semplicità, nel trasformare i carichi da kg a kn, si è considerata la seguente equivalenza: 1 kg = 10 N. Il codice di calcolo utilizzato combina automaticamente le varie forze concentrate applicando i necessari coefficienti parziali in funzione dello stato limite considerato nella verifica, rispettando quanto disposto al 2.5.3 del D.M.14.01.2008. Forze (caratteristiche) con coefficienti (carrello in "Lan2") P ant = ϕ 2 max.r22 (+G H ) = 1,268 53,7 kn = 68,09 kn/ruota P post = ϕ 2 max.r21 (+G H ) = 1,268 66,5 kn = 84,32 kn/ruota F3 = ϕ 3 L = 1,5 1,26 kn = 1,89 kn/ruota S4 = ϕ 4 max Hm = 1,5 3,87 kn = 5,81 kn/ruota Forze (caratteristiche) con coefficienti (carrello in "Lan1") P ant = ϕ 2 max.r12 (+G H ) = 1,268 11,0 kn = 13,95 kn/ruota P post = ϕ 2 max.r11 (+G H ) = 1,268 10,9 kn = 13,82 kn/ruota F3 = ϕ 3 L = 1,5 1,26 kn = 1,89 kn/ruota S4 = ϕ 4 min Hm = 1,5 0,7 kn = 1,05 kn/ruota Schemi di carico adottati (valori caratteristici): Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 24 di 104
S4 + HM1 S4 + HM1 F3 F3 P post Pant Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 25 di 104
4.5 Indici di pericolosità sismica di base Per le strutture analizzate sono stati fissati i seguenti dati di progetto: Comune di ubicazione: Udine (Reana del Rojale); Latitudine: 46,1441 deg; Longitudine: 13,2475 deg Zona sismica (Ord. del P.C.M. n. 3274/03): 2; Tipo di costruzione: 2 (importanza normale); Classe d uso (tab. 2.4.II D.M.14.012008): II (normali affollamenti); Vita nominale della costruzione: 50 anni; Classe di duttilità: B ; Tipologia strutturale assunta: in acciaio; (struttura a controventi concentrici a diagonale tesa attiva). Fattore struttura q 0 (7.5.2.2 D.M.14.01.2008): 4,0 (per CD B ) Struttura considerata regolare in pianta: SI; Struttura considerata regolare in elevazione: SI; Fattore di struttura (progetto) per sisma X e Y: q = K R q 0 = 4,0 (taglianti orizzontali); Necessità di prevedere anche sisma verticale: NO (7.2.1 D.M.14.01.2008) Fattore di struttura per sisma Z (verticale): non presente; Tipo di analisi sismica effettuata: lineare dinamica; Smorzamento viscoso: ν = 5% ; Limite spostamenti interpiano imposto: α A 0,005; Valore di α A nel caso di SLO e SLD (rispettiv.): 2/3 e 1 (7.3.7.2 D.M.2008); Categoria sismica suolo: C (Tab. 3.3.II D.M.2008); Categoria topografica: T1; Coefficiente di amplificazione topografica: S t = 1, 0 ; Altezza massima della costruzione (al colmo): 1010 cm; Fattore C1 (7.3.3.2): 0,005; Sisma orizzontale (7.3.3.2): λslo = λsld = λslv = 0,850; Sisma verticale (7.3.3.2): λ VERT (non considerato); Numero di frequenze libere considerate: 15; Metodo estrazione autovalori analisi dinamica: Ritz; Massa partecipante in condizioni sisma Z (SLV): nulla; Coefficiente di sicurezza portanza fondazioni: 2,30 (6.4.2.1 D.M.2008); Coefficiente di sovraresistenza SLV fondazioni: γ Rd = 1,1 (CD B ); NOTA: Impalcati (solaio di copertura) schematizzati come impalcati non rigidi (copertura metallica) Approccio seguito per la progettazione: APPROCCIO 2 (D.M. 14.01.2008-2.6.1) Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 26 di 104
Parametri di pericolosità sismica In base alle coordinate geografiche del sito, si ha (allegati A e B D.M.14.01.2008): Stato limite * P vr T R ag / g F 0 T C [%] [anni] adimensionale adimensionale [s] Danno 63 50 0,0851 2,474 0,262 Salvaguardia vita 10 475 0,2414 2,418 0,330 Si sono calcolati (secondo D.M.14.01.2008) i/il: Valori del coefficiente di aplificazione stratigrafica: S s = 1,50 (SLD); 1,35 (SLV); Periodo inizio tratto velocità costante: T = C T = 0,426 s (SLD); * c C C 0,500 s (SLV); Periodo inizio tratto accelerazione costante: T = T /3= 0,142 s (SLD); B 0,167 s (SLV); ag Periodo inizio tratto spostamento costante: TD = 4 + 1, 6 = 1,941 s (SLD); g 2,566 s (SLV); C Intensità (normalizzata su g = 9,81 m/s 2 ) degli spettri di progetto per TB T < TC : spettro orizzontale SLD: 1 Sd( T) = ag S F0 q = 0,3159 spettro orizzontale SLV: 1 Sd( T) = ag S F0 q = 0,3940 Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 27 di 104
Andamenti spettri di progetto calcolati: Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 28 di 104
Accelerazioni sismiche adottate Accelerazione sismica i-esimo modo di vibrare (valutata in automatico dal software di calcolo): ai,max = φi Sd( Ti) pi ; dove: φ i è la forma modale dell i-esimo modo di vibrare; p i è il fattore di partecipazione (normalizzato sulle masse); S ( T ) è il valore dello spettro di risposta (di progetto) per l i-esimo modo di vibrare. d i Tipo di approccio di progettazione adottato Secondo il 2.6.1 del D.M.14.01.2008, si è adottato l Approccio 2 impiegando un unica combinazione dei gruppi di coefficienti parziali definiti per le azioni (A), per la resistenza dei materiali (M) e per la resistenza globale R. L approccio utilizzato ha preso in considerazione i coefficienti γ R riportati nella colonna A1 della tabella 2.6.I del D.M.14.01.2008. Analogamente, i dati di progetto desunti dalla relazione geologica-tecnica allegata sono stati quelli inerenti all Approccio 2. Masse sismiche inerziali (da analisi dei carichi) La massa del singolo impalcato o del singolo nodo strutturale è ottenuta utilizzando la seguente espressione (computata in automatico dal software utilizzato): Wki = Gki + ψ 2 j Qki, dove: W ki è la massa inerziale dell impalcato o del nodo; Gki è il valore caratteristico delle masse dei pesi propri e permanenti portati; Q ki è il valore caratteristico delle masse imputate ai sovraccarichi di esercizio; ψ 2 j è il valore del coefficiente riportato nella tabella 2.5.I del D.M. 14.01.2008. In particolare, (vedere analisi dei carichi), in termini di kn: COPERTURA (pesi sismici per metro quadro di falda): W = G + ψ Q ki ki 2 j ki ψ 2 j = 0 (neve a quota < 1000 m s.l.m.). Dati geotecnici ulteriori assunti per l interazione elastica tra struttura e fondazione Terreno schematizzato alla: Winkler (letto di molle elastico); range di valori assunti per k w : 3 6 dan/cm 3 ; NOTA: eseguendo varie simulazioni, si è riscontrato che i risultati in termini di cimento statico degli elementi strutturali non appaiono sensibili alla variazione del k w nel range scelto. Pertanto, nei risultati dell analisi sismica riportata in questa relazione, si è utilizzato il valore numerico k w = 3 dan/cm 3. Per la verifica statica degli elementi strutturali in acciaio è stato considerato il vincolo di incastro al piede di tutte le colonne. Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 29 di 104
4.6 Schematizzazione analisi sismica La struttura è stata verificata alle sollecitazioni sismiche impiegando l analisi dinamica modale, secondo quanto prescritto dal D.M. 14.01.2008, su modelli piani bidimensionali. Gli effetti torsionali sono stati considerati amplificando gli effetti sismici del fattore δ: δ = 1 + 0,6 x/l essendo x la distanza del portale analizzato dal baricentro geometrico dell edificio (perpendicolarmente alla direzione dell azione sismica considerata ed L la distanza tra i due portali resistenti più lontani, misurata come in precedenza. REQUISITI NECESSARI: TERMINI NOTI: MODELLAZIONE: Nessuno (applicabile a qualsiasi tipo di struttura) a) massa inerziale b) altezza struttura c) geometria struttura Struttura: Regolare solo in pianta: Irregolare in pianta e in altezza: 2 modelli piani separati, uno per ciascuna direzione principale Modello tridimensionale Elementi strutturali: Rigidezza (flessionale o a taglio) può essere dimezzata in considerazione alla fessurazione STATO LIMITE ULTIMO (SLU) 1 2 ANALISI DELLE FREQUENZE LIBERE + ANALISI MODALE CONSIDERAZIONE DEI MODI: numero di modi con massa partecipante > 85% DEFINIZIONE DEGLI SPETTRI DI PROGETTO in funzione della: * 1) pericolosità sismica di base del sito ( ag / g ; F 0 ; T C ) 3 2) categoria di sottosuolo (tab. 3.2.II D.M.14.01.2008) 3) categoria topografica (tab. 3.2.IV D.M.14.01.2008) 4) probabilità di superamento P V R (%) al variare dello SL considerato 5) fattore di struttura q = q0 KR (7.3.1 D.M.14.01.2008) 4 DETERMINAZIONE DELLA RISPOSTA Sd( T i) PER OGNI MODO DI VIBRAZIONE CONSIDERATO 5 PASSAGGIO ALLE ACCELERAZIONI NODALI: ai,max = φi Sd( Ti) pi COMBINAZIONE MODALE: 6 SRSS per Ti > 1,1 Ti 1 CQC per T i senza limitazioni 7 VALUTAZIONE SPOSTAMENTI 7 VALUTAZIONE SOLLECITAZIONI Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 30 di 104
La struttura si approssima sempre in campo elastico 4.7 Ipotesi assunte per la costruzione del modello agli elementi finiti La struttura è costituita da 8 portali di luce 13,74 m (asse-asse colonne) posti ad interasse di 6,66 m. La traversa è una trave a doppio T del tipo IPE330 con delle lamiere e delle piattabande di rinforzo opportunamente sagomate in corrispondenza del colmo e delle sezioni terminali di incastro. Le colonne sono profilati del tipo HEA320. Le controventature di parete (riconducibili a controventi concentrici a V ) sono state realizzate mediante piatti di opportuno spessore e con travi orizzontali. La struttura è attrezzata per l esercizio di un carroponte con portata nominale di 10 t e con scartamento delle vie di corsa di circa 13 m. La distanza tra asse della ruota motrice e della ruota folle del carrello è di 2500 mm. Tutti i profilati e le piastre/fazzoletti sono di acciaio da carpenteria del tipo S235J0. Il pacchetto di copertura è sorretto da opportuni arcarecci (OMEGA150*80*5*50). Il peso complessivo del pacchetto e degli arcarecci ammonta a circa 50 dan/mq. Le controventature di falda sono state realizzate semplicemente mediante dei tondi φ12. Maggiori dettagli nelle tavole di carpenteria esecutiva allegate. La traversa dei portali è stata schematizzata perfettamente incastrata alle estremità sulle piattabande delle colonne. In particolare, i ringrossi di rinforzo al colmo e agli incastri con le colonne sono state schematizzate utilizzando dei profili equivalenti opportunamente maggiorati (IPE600/550/450/400). Nell analisi sismica dinamica lineare, ovviamente, sono stati eliminati tutti gli elementi tirante. Sono stati poi comparati gli effetti in assenza di sisma dovuti invece all azione di neve e vento e degli effetti sulle vie di corsa in condizioni di esercizio con vento soffiante. Nelle verifiche vengono riportati gli elementi strutturali maggiormente cimentati in funzione del tipo di sollecitazione individuata (statica o sismica). Per la verifica delle strutture del carroponte, si è assunta la configurazione maggiormente gravosa di carrello in posizione prossima all asse delle colonne ( lan2 ). In particolare, la trave via di corsa è stata considerata per semplicità e sicurezza (sia nei confronti dello stato limite di esercizio, soprattutto di deformazione, che dello stato limite di resistenza) semplicemente appoggiata ai suoi estremi, indipendentemente da come realmente verrà ancorata alle strutture portanti. La verifica di resistenza e soprattutto quella allo stato limite di deformazione delle vie di corsa sono state condotte portando l asse del carrello del carroponte allineato con la mezzeria della trave e con carrello in posizione lan2. Le mensole di appoggio (HEA400) delle vie di corsa sono state verificate con carrello in posizione lan2 e con l asse della ruota motrice allineata rispetto allo sviluppo dell asse della mensola, imponendo in particolare l effetto di sbieco in modo da portare in compressione la mensola, parallelamente alle sollecitazioni di flessione. Nel considerare la massa sismica del carroponte, si è considerato l intero peso (a pieno carico) del carroponte (carroponte in funzione) imponendo un ψ 02 = 0,3. Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 31 di 104
4.8 Input carichi e azioni sismiche su modelli 2D 4.8.1 Schemi di carico sul portale tipo A1 - Stesa di carico pesi permanenti portati (solo pacchetto di copertura), travi vie di corsa, imperfezioni (valori nominali in kn/mm e kn) 0,225 kn 0,225 kn 3,33 kn/m 1010 cm 8,165 kn 8,165 kn incastro 1374 cm incastro Pacchetto di copertura (compresi arcarecci) G k i int = 333 dan/m = (50 dan/m 2 ) (6,65 m) = 3,33 kn/m Incidenza trave via di corsa HEA400: (125 kg/m) (6,66 m) = 832,5 kg = 8,165 kn A2 - Stesa di carico variabile neve e imperfezioni: caso peggiore (valori nominali in kn/m e kn) 0,2686 kn 0,2686 kn 7,95 kn/m 1010 cm incastro 1374 cm incastro Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 32 di 104
Q k neve i int = 795 dan/m = (120 dan/m 2 ) (6,65 m) cosα = (120 dan/m 2 ) (6,65 m) cos(5 ). Nota: il cosα è stato introdotto per immettere in input il carico della neve (imposto dalle norme in termini di peso per metro quadro di proiezione in pianta) in modo analogo al carico dei permanenti portati (in termini di metro quadro effettivo di falda di copertura). A3- Stesa di carico variabile vento (depressione su falda e parete dx pressione su parete verticale sx) e imperfezioni (valori nominali in kn/m e kn) 1,73 kn/m 4,00 kn/m 0,1164 kn 0,1164 kn 1,73 kn/m 1010 cm ostacolo H = 578 cm incastro 1374 cm incastro Vento (depressione su falde di copertura): Q k vento i int = 173 dan/m = ( 26 dan/m 2 ) (6,65 m) = 1,73 kn/m Vento (pressione sopravento su pareti verticali C p = + 0,80): Q k vento i int = (51 dan/mq)(6,65 m) = 400 dan/m = 4,0 kn/m Vento (depressione sottovento su pareti verticali C p = 0,40): Q k vento i int = ( 26 dan/mq)(6,65 m) = 175 dan/m = 1,75 kn/m A4 - Carichi gru di sollevamento per verifica portale: imperfezioni e carrello carroponte su lan2 : (valori nominali in kn) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 33 di 104
0,400 kn 0,400 kn 25 25 11,62 kn 2,10 kn 1010 cm 837 cm 27,77 kn incastro 152,41 kn 1374 cm incastro Carrello su lan2 : P ant + P post = 68,09 kn/ruota + 84,32 kn/ruota = 152,41 kn (complessivi) 2S4 = 2 (5,81 kn/ruota) = 11,62 kn (complessivi) Carrello su lan1 : P ant + P post = 13,95 kn/ruota + 13,82 kn/ruota = 27,77 kn (complessivi) 2S4 = 2 (1,05 kn/ruota) = 2,10 kn (complessivi). Distanza tra ruota folle e ruota motrice: 2,50 m lungo l asse della trave via di corsa HEA400. 4.8.2 Schemi di carico su telaio tipo longitudinale B1 Pesi propri e permanenti portati (pacchetto di copertura) (valori nominali in kn) 1,72 kn 3,44 kn 813 cm 1010 cm cerniera 666 Colonna d angolo (asta dx): (0,50 kn/m) 0,5 (13,74 m)/2 = 1,72 kn Colonna interna (asta sx): (0,50 kn/m) (13,74 m)/2 = 3,44 kn Pesi propri degli elementi strutturali valutati in automatico dal software. Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 34 di 104
B2 Sovraccarico per neve (valori nominali in kn) 23,31 kn 54,62 kn 813 cm 1010 cm cerniera 666 Colonna d angolo (asta dx): (7,95 kn/m) 0,5 (13,74 m)/2 = 23,31 kn Colonna interna (asta sx): (0,50 kn/m) (13,74 m)/2 = 54,62 kn B3 Pressioni/depressioni del vento agenti longitudinalmente allo sviluppo del fabbricato (valori nominali in kn) Vento (pressione sopravento su pareti verticali C p = + 0,80) su 1 dei 4 controventi di parete: Q k vento A vento = (51 dan/mq) [0,5 (11,10 m) (14,57 m)]/4 = 1031 dan = 10,31 kn Vento (depressione sottovento su pareti verticali C p = 0,40) su 1 dei 4 controventi di parete: Q k vento i int = ( 26 dan/mq) [0,5 (11,10 m) (14,57 m)]/4= 526 dan = 5,26 kn. Singolo controvento costituito da traliccio reticolare che si sviluppa su due livelli: F 1 = F 2 = (10,31 kn)/2 = 5,16 kn (sopravento); F 3 = F 4 = ( 5,26 kn)/2 = 2,63 kn (sottovento); F1 F3 F2 F4 837 cm 1010 cm cerniera 666 666 Modello di calcolo adottato per il controvento longitudinale di piano: Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 35 di 104
2,63 kn + 5,16 kn 5,16 kn 2,63 kn 837 cm 1010 cm cerniera 666 Nota: cerniere applicate all estremità di ogni asta. Considerate reagenti le sole diagonali tese (diagonali in compressione, segnate con tratteggio, escluse dall equilibrio), come indicato al 7.5.5 del D.M.14.01.2008. Modello isostatico con elementi resistenti solo a compressione o a trazione (tutti elementi TRUSS ). Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 36 di 104
B4 Carroponte: carichi verticali e frenatura/accelerazione (valori nominali in kn) 3,78 kn 813 cm 1010 cm 152,41 kn cerniera 666 Carrello su lan2 : carichi verticli: P ant + P post = 68,09 kn/ruota + 84,32 kn/ruota = 152,41 kn (complessivi) frenatura/accelerazione: 2L = 2 (1,89 kn/ruota) = 3,78 kn (complessivi) 4.9 Famiglie e combinazioni di carico 4.9.1 Combinazioni di carico non sismiche Le singole famiglie di carico (caratteristiche), introdotte precedentemente, considerate nel modello FEM (e comprendenti gli effetti delle imperfezioni del telaio) sono: A1: Gk1 + Gk2 (Pesi + P. portati) A2: Qk1 Neve (qs = 1,20 kn/mq) A3: Qk2 Vento (qb = 390,63 N/mq) A4: Qk3 Carroponte (birotaia da 10 t) Nel combinare le singole famiglie di carico, si è seguito quanto disposto nel D.M.14.01.2008 #2.5.3. In particolare, si sono scelti i seguenti valori (tab. 2.5.I D.M.14.01.2008): Azione ψ 0,i ψ 1,i ψ 2,i Categoria A Ambienti ad uso residenziale 0,7 0,5 0,3 Categoria B Uffici 0,7 0,5 0,3 Categoria C Ambienti suscettibili di affollamento 0,7 0,7 0,6 Categoria D Ambienti ad uso commerciale 0,7 0,7 0,6 Categoria E Biblioteche, archivi,magazzini e ambienti ad uso industriale 1,0 0,9 0,8 Categoria F Rimesse e parcheggi (autoveicoli di peso < 30 kn 0,7 0,7 0,6 Categoria G Rimesse e parcheggi (autoveicoli di peso > 30 kn 0,7 0,5 0,3 Categoria H - coperture 0,0 0,0 0,0 Vento 0,6 0,2 0,0 Neve (a quota < 1000 m s.l.m.) 0,5 0,2 0,0 Neve (a quota > 1000 m s.l.m.) 0,7 0,5 0,2 Variazioni termiche 0,6 0,5 0,0 Progetto strutturale: Capannone in carpenteria metallica con carroponte da 10 t (secondo D.M.14.01.2008 E.C.3) Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 37 di 104
Nota: per le azioni del carroponte, non essendo indicato nulla di preciso a proposito nel D.M:14.01.2008, si è deciso di fissare la categoria A. I pesi propri dei profilati metallici che compongono la struttura sono computati automaticamente dal software di calcolo utilizzato. Le combinazioni di carico allo SLU (numerate 1, 2, 3, 4) che hanno presentato il massimo cimento statico per la struttura in condizioni non sismiche sono: COMB. SLU Gk1 + Gk2 Qk1 Qk2 Qk3 1 1,3(Gk1 + Gk2) + 0,75Qk1 + 1,5Qk2 + 1,05Qk3 1,30 0,75 1,50 1,05 2 1,3(Gk1 + Gk2) + 0,75Qk1 + 0Qk2 + 1,50Qk3 1,30 0,75 0 1,50 3 1,3(Gk1 + Gk2) + 1,50Qk1 + 0,9Qk2 + 0Qk3 1,30 1,50 0,90 0 4 1,3(Gk1 + Gk2) + 1,50Qk1 + 0Qk2 + 1,05Qk3 1,30 1,50 0 1,05 In particolare: Comb. SLU 1: Comb. SLU 2: Comb. SLU 3: Comb. SLU 4: verifica instabilità colonne verifica resistenza strutture carroponte (mensola HEA400) verifica incastro IPE330 (connessione su colonne) verifica resistenza IPE330 (connessione sul colmo). Le combinazioni di carico SLE (rare) su cui si sono studiate le massime deformazioni sulle strutture sono: COMB. SLE Gk1 + Gk2 Qk1 Qk2 Qk3 1 1,0(Gk1 + Gk2) + 0Qk1 + 1,0Qk2 + 0Qk3 1,00 0 1,00 0 2 1,0(Gk1 + Gk2) + 1,0Qk1 + 0Qk2 + 0Qk3 1,00 1,00 0 0 3 1,0(Gk1 + Gk2) + 0Qk1 + 0Qk2 + 1,0Qk3 1,00 0 0 1,00 4 1,0(Gk1 + Gk2) + 0,5Qk1 + 0Qk2 + 1,0Qk3 1,00 0,50 0 1,00 In particolare: Comb. SLE 1: Comb. SLE 2: Comb. SLE 3: Comb. SLE 4: verifica spostamenti orizzontali testa colonne (massime raffiche di vento) verifica deformabilità traversa IPE330 (sovraccarico massimo neve) verifica deformabilità travi vie di corsa (carrello in mezzeria) verifica (corretto funzionamento) carroponte 4.9.2 Azioni e combinazioni di carico sismiche Masse sismiche associate ai carichi gravitazionali (eq. 3.2.17 D.M.14.01.2008): M sisma = G k1 + G k2 + Σψ 2j Q kj G k1 = carico gravitazionale dovuto al peso proprio dei profilati metallici; G k2 = carico gravitazionale dovuto al peso proprio del pacchetto di copertura (compresi arcarecci); Q kj = sovraccarico per neve/vento ψ 2j = coefficiente di partecipazione (pari a 0 per vento e per neve a quote inferiori ai 1000 m s.l.m.). Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 38 di 104
Per ciascuno dei due lati del portale competono le masse inerziali: colonna HEA320: (97,6 kg/m) 0,5 (10,10 m)/2 = 247 kg trave IPE330: (49,1 kg/m) (13,45 m)/2 = 330 kg pacchetto di copertura: (51 kg/m 2 ) (6,66 m)/2 = 170 kg Sommano: 747 kg piatti, controventi e bulloneria: Totale (per colonna): 10% del carico totale: (0,10 747 kg = 75 kg) M sisma = (747 + 75) kg = 822 kg Per sicurezza e semplicità verrà considerato il portale più esterno, caricato però come uno dei portali interni (area d influenza pari all interasse dei portali). Ciò per tenere conto forfetariamente di due aspetti: le colonne d angolo del fabbricato sono soggette a sollecitazioni di pressoflessione deviata lungo le due dimensioni in pianta del fabbricato e assorbono le reazioni dei controventi di parete longitudinali e di falda; condizioni dinamiche con spostamenti ciclici sulla testa delle colonne (cicli con effetti del II ordine); Inoltre, verrà tenuto conto degli effetti torcenti, incrementando le accelerazioni sismiche: trasversalmente (dimensionamento portale) di: δ = 1 + 0,6 (3,33 m)/(46,92 m) = 1,30 longitudinalmente (dimensionamento controventi a X ) di: δ = 1 + 0,6 (6,87 m)/(13,74 m) = 1,30 Si ha, quindi, trasversalmente (sul portale tipo): nodi sopra le colonne: M = 822 kg nodi altezza rotaia carroponte: m1 = ψ 2 (15541 kg) = 0,3 (15541 kg) = 4662 kg m2 = ψ 2 (2832 kg) = 0,3 (2832 kg) = 850 kg travi vie di corsa (HEA400): m3 = (125 kg/m) (6,66 m) = 833 kg Si ha longitudinalmente (su 1 dei 4 controventi di parete tipo): Nome file : Rel Calcolo Capannone.doc Pag. 39 di 104