INDICE INDICE... 1 1 NORMATIVE DI RIFERIMENTO... 3 2 RELAZIONE GENERALE ILLUSTRATIVA DELL OPERA E DEL SUO USO... 3 2.1 Ubicazione dell opera... 3 2.2 Descrizione dell opera... 3 2.3 Tipologia dell opera... 3 3 MATERIALI... 4 3.1 Prescrizioni sui materiali... 4 4 TERRENO... 4 5 ORIGINE E CARATTERISTICHE DEI SOFTWARE... 5 5.1 Software utilizzati... 5 5.2 Affidabilità e validazione dei software... 5 6 CRITERI DI VERIFICA... 6 7 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E DELLE PRESTAZIONI... 7 7.1 Azioni sulla struttura... 7 7.1.1 Peso proprio della struttura... 7 7.1.2 Carico da vento... 7 7.2 Combinazioni di carico... 8 7.2.1 Coefficienti da normativa... 8 7.2.2 Combinazioni... 10 7.3 Sistema di riferimento... 11 8 PRINCIPALI VERIFICHE... 12 8.1 Totem a lastra con fissaggio a palo... 12 8.1.1 Dati di calcolo... 12 8.1.2 Verifiche geotecniche... 13 8.1.3 Ribaltamento... 13 8.1.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali... 13 8.2 Totem a lastra piegata: pannello 45 cm... 14 8.2.1 Dati di calcolo... 14 8.2.2 Verifiche geotecniche... 15 8.2.3 Ribaltamento... 15 8.2.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali... 15 8.3 Totem a lastra piegata: pannello 35 cm... 16 8.3.1 Dati di calcolo... 16 8.3.2 Verifiche geotecniche... 17 8.3.3 Ribaltamento... 17 8.3.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali... 17 8.4 Totem bifacciale... 18 8.4.1 Dati di calcolo... 18 8.4.2 Verifiche geotecniche... 19 1
8.4.3 Ribaltamento... 19 8.4.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali... 19 8.4.5 Descrizione del modello di calcolo... 20 8.5 Tipi di analisi... 20 8.6 Metodo adottato per la risoluzione del problema strutturale... 20 8.6.1 Risultati dell'analisi... 21 2
1 NORMATIVE DI RIFERIMENTO La normativa italiana cui viene fatto riferimento nelle fasi di calcolo e progettazione è la seguente: Legge n. 1086 del 5 Novembre 1971. "Norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso, ed a struttura metallica". Istruzioni per la valutazione delle: Azioni sulle Costruzioni. (C.N.R. 10012/85) D.M. del 14 Gennaio 2008. "Norme Tecniche per le costruzioni". Circolare del 2 Febbraio 2009 n. 617 C.S.LL.PP. Laddove, per ragioni di completezza normativa, si rendesse necessario, si farà riferimento all attuale versione delle normative europee (EC0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) evidenziandone puntualmente l applicazione. Il presente documento, è stato redatto in osservanza a quanto previsto ai punti 10.1 e 10.2 del D.M. 14 gennaio 2008: Analisi e verifiche svolte con l ausilio di codici di calcolo. 2 RELAZIONE GENERALE ILLUSTRATIVA DELL OPERA E DEL SUO USO 2.1 Ubicazione dell opera Scopo del presente progetto è la definizione di elementi di connessione e supporto alla base di totem segnaletici. Tali elementi dovranno essere installabili generalmente in più località, caratterizzate da diversi parametri di sito. Tale condizione influisce sulla scelta dei carichi di progetto e delle condizioni di vincolo, che verranno trattate nel dettaglio nei paragrafi successivi. La struttura in oggetto risulta comunque adeguata per essere posata solo laddove le condizioni ambientali soddisfino i requisiti descritti nel seguito della presente relazione. 2.2 Descrizione dell opera Trattasi di plinti isolati a sostegno di totem segnaletici, con relativi tirafondi di ancoraggio. 2.3 Tipologia dell opera Plinti isolati in calcestruzzo, armato o non armato. 3
3 MATERIALI 3.1 Prescrizioni sui materiali I materiali previsti per l esecuzione del presente progetto sono: CALCESTRUZZO MATERIALI Tipo Campi di Impiego CLASSI DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE CLASSE DI RESISTENZA Rapporto (A/C) max Contenuto minimo di cemento [kg/m3] Contenuto d'aria (solo per classi XF2 XF3 e XF4) Dmax [mm] Classe di consistenza al getto Tipo di cemento (solo se necessario) Copriferro nominale [mm] ACCIAIO ACCIAIO PER CARPENTERIA METALLICA _ Acciaio per elementi metallici S275 - Bulloni per tasselli vite 8.8 dado 8 4 TERRENO Poiché i manufatti in oggetto sono concepiti per esser installati in più località, le caratteristiche del terreno non sono note a priori. Le verifiche di tipo geotecnico vengono quindi condotte considerando parametri ritenuti cautelativi. Al momento dell'installazione del manufatto, si dovrà sempre verificare che le caratteristiche del terreno siano compatibili con le ipotesi poste alla base della presente relazione. Le verifiche geotecniche sono condotte seguendo l'approccio 2 del TU 2008. Per le verifiche relative al carico limite si considera: p!"# = p!"# = p!"# γ! 2,3 kg kg = 0,9 = 9000 cm! m! 4
5 ORIGINE E CARATTERISTICHE DEI SOFTWARE 5.1 Software utilizzati Titolo: WindStrand Autore: En.ex.sys Via Tizzano 46/2; Casalecchio di Reno (BO) Produttore: En.ex.sys Via Tizzano 46/2; Casalecchio di Reno (BO) Distributore: En.ex.sys Via Tizzano 46/2; Casalecchio di Reno (BO) Versione: 2012-036 Licenza: 9308TNLCLD Documentazione fornita a corredo del programma: 4 manuali Installazione; Uso; Riferimento; e Teorico. Sono inoltre disponibili online nella sezione Benchmark numerosi tests in cui i risultati del calcolo di semplici strutture, condotti con il software in oggetto, sono confrontati con i risultati teorici presenti in riconosciute pubblicazioni internazionali. 5.2 Affidabilità e validazione dei software L Ing. Claudio Toniolo con studio in Sirmione (BS), licenziatario da tempo del software sopra descritto, ha provveduto, nel corso degli anni a testarne la validità ed i campi di applicazione fra i quali quelli oggetto del presente progetto statico. Si è inoltre condotta un attenta analisi della documentazione fornita dal produttore ed in precedenza descritta, traendone le informazioni relative ai limiti ed alle modalità d uso dei softwares utilizzati. A valle di dette attività si ritiene che gli strumenti informatici utilizzati nell ambito del presente lavoro forniscano le necessarie garanzie e siano stati impiegati negli ambiti e con modalità compatibili con quelle dichiarate dai produttori. 5
6 CRITERI DI VERIFICA I criteri di verifica derivano dal metodo agli stati limite con coefficienti parziali. Trattandosi di fondazioni superficiali isolate si svolgono le verifiche richieste da normativa (P.to 6.4.2 - T.U. 2008): Verifiche agli stati limite ultimi (SLU) SLU di tipo geotecnico (GEO) Collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno SLU di tipo strutturale (STR) Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali Equilibrio di corpo rigido (EQU) Ribaltamento Poiché i plinti sono completamente infissi nel terreno, le verifiche relative allo scorrimento sul piano di posa si ritengono soddisfatte. Le verifiche, ad esclusione di quella a ribaltamento, sono condotte secondo l approccio 2. 6
7 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E DELLE PRESTAZIONI 7.1 Azioni sulla struttura 7.1.1 Peso proprio della struttura Il peso proprio delle strutture viene calcolato considerando i pesi specifici dei materiali: calcestruzzo: 2.400 Kg/m 3 acciaio: 7.850 Kg/m 3 7.1.2 Carico da vento -Il carico da vento deriva dalla seguente formulazione Poiché i parametri di sito non sono univocamente definiti, per quanto già specificato ai paragrafi precedenti, si assumono le seguenti ipotesi: Regione: Lombardia Zona I Altitudine s.l.m. a s =0 m Classe rugosità terreno: D Categoria di esposizione: II c p (0,8+0,4)=1,2 Da cui la pressione del vento per il caso in esame risulta: p = 0,5 * 1,25 * 25 2 * 1,8 * 1,2 * 1 = 844 N/m 2 = 85 kg/m 2 7
7.2 Combinazioni di carico 7.2.1 Coefficienti da normativa 7.2.1.1 SLU di tipo geotecnico: Combinazione GEO (A1+M1+R3) Coefficienti parziali g F per le azioni: Carichi Permanenti Permanenti non strutturali Variabili Coefficiente Effetto (A1) parziale favorevole 1,0 g sfavorevole G1 1,3 favorevole 0,0 g sfavorevole G2 1,5 favorevole 0,0 g sfavorevole Qi 1,5 Coefficienti parziali g M per i parametri geotecnici del terreno: Parametro Grandezza a cui applicare il coefficiente parziale Coefficiente parziale (M1) Resistenza non drenata c uk g cu 1,0 Peso dell unità di volume g g g 1,0 Tangente dell angolo di resistenza al taglio tanf g f 1,0 Verifica (R3) Capacità portante della fondazione g R =2,3 Scorrimento g R =1,1 8
7.2.1.2 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali: Combinazione STR (A1+M1+R3) Coefficienti parziali g F per le azioni: Carichi Permanenti Permanenti non strutturali Variabili Coefficiente Effetto (A1) parziale favorevole 1,0 g sfavorevole G1 1,3 favorevole 0,0 g sfavorevole G2 1,5 favorevole 0,0 g sfavorevole Qi 1,5 Coefficienti parziali g M per i parametri geotecnici del terreno: Parametro Grandezza a cui applicare il coefficiente parziale Coefficiente parziale (M1) Resistenza non drenata c uk g cu 1,0 Peso dell unità di volume g g g 1,0 Tangente dell angolo di resistenza al taglio tanf g f 1,0 Verifica (R3) Capacità portante della fondazione g R =1,0 7.2.1.3 Ribaltamento: Combinazione (EQU) Carichi Permanenti Permanenti non strutturali Variabili Coefficiente Effetto (EQU) parziale favorevole 0,9 g sfavorevole G1 1,1 favorevole 0,0 g sfavorevole G2 1,5 favorevole 0,0 g sfavorevole Qi 1,5 9
7.2.2 Combinazioni Tipo di analisi Statica Numero di condizioni di carico... : 2 Combinazioni di carico: Combinazioni GEO / STR Condizione 1 P.P. 2 Vento Combinazione di carico numero Comb.\Cond GEO / STR 1 1.0 1.5 GEO / STR 2 1.3 1.5 P. P. V e n t o Combinazione EQU Combinazione di carico numero Comb.\Cond P. P. V e n t o EQU 0.9 1.5 10
7.3 Sistema di riferimento Nella figura seguente sono schematizzate le dimensioni a cui si riferiscono i tabulati di verifica dei paragrafi a seguire. B h h' A H b 11
8 PRINCIPALI VERIFICHE 8.1 Totem a lastra con fissaggio a palo 8.1.1 Dati di calcolo Terreno p lim 9000 kg/m 2 Vento di progetto p 85 kg/m 2 Dati plinto γ 2400 kg/m 3 b 0.65 m a 0.65 m h 0.50 m Volume cls 0.21 m 3 P cls 507 kg Dati pannello B 0.35 m A 1.90 m Distanza max plintopannello h' 0.10 m Braccio di coppia azione orizzontale (vento) H 1.55 m P acciaio 10 kg P 517 kg 12
8.1.2 Verifiche geotecniche 8.1.2.1 Collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno GEO1 GEO2 γ perm 1.0 γ perm 1.3 γ acc 1.5 γ acc 1.5 CARICO LIMITE azione verticale F V 517 kg F V 672 kg azione orizzontale F H 85 kg F H 85 kg momento M 131 kgm M 131 kgm e 0.25 m e 0.20 m u 0.07 m u 0.129 m altezza reagente x=3u 0.21 m x=3u 0.388 m 8.1.3 Ribaltamento p terreno 7489 kg/m 2 p terreno 5325 kg/m 2 γ perm 0.9 γ acc 1.5 momento stabilizzante M stab 151 kgm momento ribaltante M rib 131 kgm 8.1.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali Si calcola il momento flettente agente sulla sezione di mezzeria del plinto. Si verifica che la sezione di calcestruzzo, priva di armature, sia soggetta ad uno sforzo di trazione inferiore alla resistenza a trazione del calcestruzzo. Per calcestruzzo C25/30 la resistenza a trazione di progetto del calcestruzzo è f ctd =11,9 kg/cm 2. STR1 STR2 M cls 131 kgm M cls 132 kgm W 0.027 cm 3 W 0.027 cm 3 σ cls 4852 kg/m 2 σ cls 4866 kg/m 2 0.49 kg/cm 2 0.49 kg/cm 2 Poiché la sezione del plinto è verificata anche in assenza di armature, viene disposta un'armatura di pelle al fine di evitare fenomeni fessurativi. 13
8.2 Totem a lastra piegata: pannello 45 cm 8.2.1 Dati di calcolo Terreno p lim 9000 kg/m 2 Vento di progetto p 85 kg/m 2 Dati plinto γ 2400 kg/m 3 b 0.70 m a 0.70 m h 0.40 m Volume cls 0.20 m 3 P cls 470 kg Dati pannello B 0.45 m A 1.90 m Distanza max plintopannello h' 0.05 m Braccio di coppia azione orizzontale (vento) H 1.40 m P acciaio 100 kg P 570 kg 14
8.2.2 Verifiche geotecniche 8.2.2.1 Collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno GEO1 GEO2 γ perm 1.0 γ perm 1.3 γ acc 1.5 γ acc 1.5 CARICO LIMITE azione verticale F V 570 kg F V 742 kg azione orizzontale F H 109 kg F H 109 kg momento M 153 kgm M 153 kgm e 0.27 m e 0.21 m u 0.08 m u 0.144 m altezza reagente x=3u 0.25 m x=3u 0.433 m 8.2.3 Ribaltamento p terreno 6590 kg/m 2 p terreno 4898 kg/m 2 γ perm 0.9 γ acc 1.5 momento stabilizzante M stab 180 kgm momento ribaltante M rib 153 kgm 8.2.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali Si calcola il momento flettente agente sulla sezione di mezzeria del plinto. Si verifica che la sezione di calcestruzzo, priva di armature, sia soggetta ad uno sforzo di trazione inferiore alla resistenza a trazione del calcestruzzo. Per calcestruzzo C25/30 la resistenza a trazione di progetto del calcestruzzo è f ctd =11,9 kg/cm 2. STR1 STR2 Mcls 153 kgm Mcls 153 kgm W 0.019 cm 3 W 0.019 cm 3 σ cls 8176 kg/m 2 σ cls 8216 kg/m 2 0.82 kg/cm 2 0.82 kg/cm 2 Poiché la sezione del plinto è verificata anche in assenza di armature, viene disposta un'armatura di pelle al fine di evitare fenomeni fessurativi. 15
8.3 Totem a lastra piegata: pannello 35 cm 8.3.1 Dati di calcolo Terreno p lim 9000 kg/m 2 Vento di progetto p 85 kg/m 2 Dati plinto γ 2400 kg/m 3 b 0.60 m a 0.70 m h 0.40 m Volume cls 0.17 m 3 P cls 403 kg Dati pannello B 0.35 m A 1.90 m Distanza max plintopannello h' 0.05 m Braccio di coppia azione orizzontale (vento) H 1.40 m P acciaio 80 kg P 483 kg 16
8.3.2 Verifiche geotecniche 8.3.2.1 Collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno GEO1 GEO2 γ perm 1.0 γ perm 1.3 γ acc 1.5 γ acc 1.5 CARICO LIMITE azione verticale F V 483 kg F V 628 kg azione orizzontale F H 85 kg F H 85 kg momento M 119 kgm M 119 kgm e 0.25 m e 0.19 m u 0.10 m u 0.161 m altezza reagente x=3u 0.31 m x=3u 0.483 m 8.3.3 Ribaltamento p terreno 5146 kg/m 2 p terreno 4334 kg/m 2 γ perm 0.9 γ acc 1.5 momento stabilizzante M stab 152 kgm momento ribaltante M rib 119 kgm 8.3.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali Si calcola il momento flettente agente sulla sezione di mezzeria del plinto. Si verifica che la sezione di calcestruzzo, priva di armature, sia soggetta ad uno sforzo di trazione inferiore alla resistenza a trazione del calcestruzzo. Per calcestruzzo C25/30 la resistenza a trazione di progetto del calcestruzzo è f ctd =11,9 kg/cm 2. STR1 STR2 Mcls 119 kgm Mcls 121 kgm W 0.016 cm 3 W 0.016 cm 3 σ cls 7419 kg/m 2 σ cls 7551 kg/m 2 0.74 kg/cm 2 0.76 kg/cm 2 Poiché la sezione del plinto è verificata anche in assenza di armature, viene disposta un'armatura di pelle al fine di evitare fenomeni fessurativi. 17
8.4 Totem bifacciale 8.4.1 Dati di calcolo Terreno p lim 9000 kg/m 2 Vento di progetto p 85 kg/m 2 Dati plinto γ 2400 kg/m 3 b 0.75 m a 0.75 m h 0.50 m Volume cls 0.28 m 3 P cls 675 kg Dati pannello B 0.53 m A 1.80 m Distanza max plintopannello h' 0.20 m Braccio di coppia azione orizzontale (vento) H 1.60 m P acciaio 25 kg P 700 kg 18
8.4.2 Verifiche geotecniche 8.4.2.1 Collasso per carico limite dell insieme fondazione-terreno GEO1 GEO2 γ perm 1.0 γ perm 1.3 γ acc 1.5 γ acc 1.5 CARICO LIMITE azione verticale F V 700 kg F V 910 kg azione orizzontale F H 122 kg F H 122 kg momento M 195 kgm M 195 kgm e 0.28 m e 0.21 m u 0.10 m u 0.161 m altezza reagente x=3u 0.29 m x=3u 0.483 m 8.4.3 Ribaltamento p terreno 6416 kg/m 2 p terreno 5020 kg/m 2 γ perm 0.9 γ acc 1.5 momento stabilizzante M stab 236 kgm momento ribaltante M rib 195 kgm 8.4.4 Raggiungimento della resistenza negli elementi strutturali Si calcola il momento flettente agente sulla sezione di mezzeria del plinto. Si verifica che la sezione di calcestruzzo, priva di armature, sia soggetta ad uno sforzo di trazione inferiore alla resistenza a trazione del calcestruzzo. Per calcestruzzo C25/30 la resistenza a trazione di progetto del calcestruzzo è f ctd =11,9 kg/cm 2. STR1 STR2 Mcls 195 kgm Mcls 196 kgm W 0.031 cm 3 W 0.031 cm 3 σ cls 6228 kg/m 2 σ cls 6281 kg/m 2 0.62 kg/cm 2 0.63 kg/cm 2 Poiché la sezione del plinto è verificata anche in assenza di armature, viene disposta un'armatura di pelle al fine di evitare fenomeni fessurativi. 19
8.4.5 Descrizione del modello di calcolo Poiché il problema in questo caso non è simmetrico come nei casi precedenti, per tenere conto correttamente della distribuzione delle azioni è stato realizzato un modello FEM con il programma Winstrand. Fig. 8.1 Modello unifilare e sistema di riferimento Il modello è costituito da: Nodi attivi : 5 Pilastro : 1 Trave : 3 Plinto : 1 8.5 Tipi di analisi Le analisi svolte sono: Analisi statica lineare per indagare in merito alla risposta della struttura nei confronti dei carichi statici e/o pseudo statici 8.6 Metodo adottato per la risoluzione del problema strutturale I metodi di risoluzione adottati si possono sintetizzare come segue: Analisi statica e/o dinamica in campo lineare con il metodo dell'equilibrio, Fattorizazione LDLT. Analisi Statica: modellazione generale 6 gradi di libertà per nodo, 20
8.6.1 Risultati dell'analisi Fig. 8.2 Pressioni sul terreno per combinazione GEO 1 (kg/cm 2 ) Fig. 8.3 Pressioni sul terreno per combinazione GEO 2 (kg/cm 2 ) I risultati della modellazione, che tengono conto della pressoflessione deviata sulle fondazioni dovuta alla non simmetria del carico verticale, sono sostanzialmente compatibili con i risultati della verifica manuale. 21