[..estratto della relazione di calcolo..] 9.2 analisi dei carichi sulla struttura L edificio è soggetto a carichi esterni, dovuti alla presenza di elementi non strutturali e alla distribuzione di carichi permanenti e accidentali. I carichi in base ai quali sono state calcolate le varie parti delle strutture delle opere in oggetto sono quelli indicati nelle NTC2008, al capitolo 3 Azioni sulle costruzioni e cioè: 9.2.1 Carichi strutturali Tenuti presenti i pesi dei materiali da costruzione, dei terreni ed elementi costruttivi di cui ai paragrafi 3.1.2, 3.1.3 delle predette NTC, si precisa che quali carichi permanenti sono stati assunti i seguenti: a) Peso proprio del terreno 1.800 kg/m³ b) Peso proprio del calcestruzzo 2.500 kg/m³ c) Peso proprio del legno lamellare 380 kg/m 3 d) Peso proprio dell acciaio 7.850 kg/m 3 9.2.2 Carichi permanenti portati Tenuti presenti i pesi dei materiali da costruzione, degli elementi costruttivi di cui ai paragrafi 3.1.2, 3.1.3 delle predette NTC, degli accessori etc, si precisa che quali carichi permanenti portati sono stati assunti i seguenti: e) Peso proprio struttura lignea portata 350 kg/m 3 f) Peso proprio telo di copertura in PVC ~ 1 kg/m 2 Poiché il telo di copertura viene steso sopra la struttura lignea arcuata e messo in tensione sulla trave di banchina mediante macchinette tensionatrici, in esercizio tale pretensione genera uno stato di coazione indotta negli archi stessi schematizzabile come una pressione rivolta verso il centro dell arco e funzione del tiro (t) dell interasse degli archi (i) e del raggio di curvatura secondo l espressione: p i = t x i / R c Nel caso in esame, abbiamo: - T = 100kg/ml - I = 5,50ml - R c = 9,74ml
pertanto, p i = t x i / R c = (100 x 5,50) / 9,74 56,5kg/ml g) coazione indotta dal telo ~ 56,5 kg/ml Sulla trave di banchina, dove il telo viene ancorato per mezzo di golfari e tenditori, l azione di pretensione si manifesta come trazione inclinata di un angolo pari a quello di giacitura del telo secondo lo schema: per cui le azioni sull elemento saranno del tipo: T H = T cos = 100kg/ml x cos 67 = 39kg/ml T V = T cos (90- = 100kg/ml x cos 23 = 92kg/ml 9.2.3 Carichi di esercizio Quali sovraccarichi di esercizio, comprensivi degli effetti dinamici ordinari, sono stati adottati, ai sensi del paragrafo 3.1.4 delle predette NTC, i valori seguenti : h) ambienti ad uso residenziale (A) 200 kg/m 2 i) uffici (B1) (B2) 200 kg/m 2 300 kg/m 2 l) ambienti suscettibili di affollamento (C1) (C2) (C3) 300 kg/m 2 400 kg/m 2 500 kg/m 2 m) ambienti ad uso commerciale (D1) (D2) 400 kg/m 2 500 kg/m 2 n) biblioteche, archivi, magazzini.. (E1) (E2) > 600 kg/m 2 ---- kg/m 2 o) rimesse e parcheggi (F) (G) 250 kg/m 2 ---- kg/m 2 p) coperture e sottotetti (H1) (H2) (H3) 50 kg/m 2 ---- kg/m 2 ---- kg/m 2 L edificio rientra nella categoria C3 (palazzetti per lo sport) ma non sono presenti impalcati e la copertura in telo non è praticabile, pertanto non vi sono carichi accidentali oltre a quelli climatici e sismici.
9.2.4 Carico da neve Il carico di neve sulla copertura, considerata l'altitudine (as>200m, quindi q sk = 1,39 x [1+(a s /728) 2 kg/mq]) ed ubicazione regionale della località (Zona I-Alpina) in cui sorgerà la costruzione viene così fissato: Regione Piemonte Provincia Cuneo Periodo di ritorno [anni] 50 Altezza S.L.M. [m] 295 Neve al suolo q sk [kg/mq] 162 C E 1 C T 1 Per la determinazione dei coefficienti 1, 2 e 3 è necessario individuare l inclinazione della falda di copertura; nella nuova stesura del DM 14.01.2008 non è più riportato il caso della copertura a sviluppo cilindrico, ma la lacuna è stata colmata dalla nuova circolare 617/2009 che fornisce il seguente schema: 1 (fisso) 0,80 2 ( > 60 ) 0,00 3 ( 60 ) = 0,2 +10*h/b 2,0 0,2 + 10x(7,59/19,23) = 4,15 2,00 Poiché il caso (ii) è riservato alle condizioni in cui l azione del vento ha una notevole influenza anche sulla distribuzione della neve, in questa sede si ritiene di sviluppare il caso (i) e di applicare pertanto il coefficiente 1 del valore fisso di 0,80: q sd = 162 x 0,80 = 130kg/mnq x 5,50ml = 713 kg/ml q) Carico da neve q sd 713 kg/ml Il carico da neve risulta dimezzato sugli archi esterni della struttura. Si ipotizza che lo stesso venga trasferito agli archi direttamente dal telo di copertura
9.2.5 Azione del vento Il carico generato dal vento sulla copertura, considerata l'altitudine (a s <1000m, quindi V b = V b0 ) ed ubicazione della località (Zona 1 categoria III) in cui sorgerà la costruzione viene così fissato: Regione Piemonte Periodo di ritorno [anni] 50 Altezza S.L.M. [m] 295 Altezza costruzione [m] 9,79 Distanza dalla costa Terra oltre i 30km e H slm < 500mt Classe di rugosità C C t 1 C d 1 Poiché a s = 295mt e quindi minore di a 0 = 1.000mt, v b =v b0, che per la zona vale 25m/s V b0 [m/s] 25,00 La pressione cinetica di riferimento vale quindi ½ x 1,25kg/m 3 x v b 2, ossia 390 N/m2, cioè 39kg/m 2 q b [kg/mq] 39,00 Per il calcolo del coefficiente di esposizione, essendo l altezza z = 9,79 > di z MIN = 5,00 C e (z) si fa riferimento alla formula: c e (z) = k 2 r * c t * ln(z/z 0 ) * [7 + c t * ln(z/z 0 )] in cui: - k r = 0,20 - z = 9,79 - z 0 = 0,10 pertanto c e (z) = 2,125 C e (Z) 2,125 Più complesso risulta invece il calcolo del coefficiente aerodinamico Cp e, che varia in funzione della configurazione (vento laterale volta cilindrica, vento di testata copertura a falda) e pertanto scinderemo la questione nei 2 casi: 9.2.5.A Azione del vento laterale Per le volte cilindriche, il riferimento normativo è il documento CNR-DT 207/2008, il quale, al punto 2.3.6 dell appendice G fornisce le indicazioni procedurali, gli schemi ed i grafici interpolativi in funzione di 3 parametri: - la quota di riferimento z e = h + f/2 - il rapporto h/d - il rapporto f/d tutti definiti secondo lo schema:
Nel quale si individuano anche le 4 zone della volta in cui si esplica l azione del vento. Nel caso in esame: - h = 2,38mt - f = 7,59mt - d = 19,24mt pertanto: - z e = h + f/2 = 2,38 + (7,59/2) = 6,175mt - h/d = 2,38 / 19,24 = 0,12 (compreso tra 0 e 0,5, quindi si interpola) - f/d = 7,59 / 19,24 = 0,39 che riportati sul grafico G.16 del documento CNR, danno: C pa = +0,55 C pc = -0,40 C pb = -1,05 Sulle pareti verticali della copertura (dove di trovano gli scorrevoli) si applicano invece i classici coefficienti sopravento (+0,8) e sottovento (-0,4) ed inoltre, non essendo garantita l ermeticità della struttura, si applica il coefficiente di pressione interna C pi, comunemente assunto ±0,2. Si sceglie il caso a) far quelli proposti dalla normativa:
Perché consente di massimizzare gli effetti della depressione interna conseguenti a quello che in gergo per queste strutture- si definisce effetto pallone. Nello schema seguente si riassume il tutto: Da cui, conl a3.3.2 del DM 14.01.2008 (p = q b x C e x C p x C d ) e avendo posto C t = 1 e C d = 1: - F E = q b x C e x C p+ = 39,00 x 2,125 x +0,80 = +66,3kg/mq x 5,50ml +364kg/ml - F A = q b x C e x C pa = 39,00 x 2,125 x +0,55 = +45,6kg/mq x 5,50ml +251kg/ml - F B = q b x C e x C pb = 39,00 x 2,125 x -1,05 = -87,0kg/mq x 5,50ml - 479kg/ml - F C = q b x C e x C pc = 39,00 x 2,125 x -0,40 = -33,1kg/mq x 5,50ml -182kg/ml - F F = q b x C e x C p- = 39,00 x 2,125 x - 0,40 = -33,1kg/mq x 5,50ml -182kg/ml - F D = q b x C e x C pi = 39,00 x 2,125 x -0,20 = -16,5kg/mq x 5,50ml -91kg/ml 9.2.5.B Azione del vento di testata Per le azioni indotte dal vento sulle testate, il caso è decisamente più semplice, in quanto trattasti di semplice falda inclinata, risolvibile secondo le indicazioni del punto C.3.3.10.1 della Circolare 617/2009 e sintetizzate in questo schema: In cui la pressione sopravento è definita (nel range 0 < <60 ) dalla formula C p+ = +0,03-1, mentre per
la porzione sottovento C p- è fisso a -0,4 e come di consueto, non essendo garantita l ermeticità della struttura, si applica il coefficiente di pressione interna C pi, comunemente assunto ±0,2. Riassumendo nuovamente per schemi: X Y e poiché >60, applicando sempre il caso a) che massimizza gli effetti della depressione interna, abbiamo: - F X = q b x C e x (C p+ - C pi ) = 39,00 x 2,125 x (+0,80 0,20) = +49,7kg/mq - F Y = q b x C e x (C pa + C pi ) = 39,00 x 2,125 x (-0,40-0,20) = -49,7kg/mq Il carico da vento laterale viene applicato sull estradosso degli archi in ragione del loro passo. Il carico da vento laterale risulta dimezzato sugli archi esterni della struttura. Nell impossibilità di modellare correttamente il comportamento del telo di testata, per il vento di testata si è introdotta la seguente semplificazione: la pressione effettiva che si scaricherebbe sulla vela, vien discretizzata in carico lineare su strisce di tessuto in poliestere di larghezza 5cm (strisce standard su cui vengono condotti i test di resistenza dei teli di copertura), fissate a terra a passo di 1,00mt ed in copertura ai nodi costruttivi dell arco secondo lo schema statico di una biella: le particolari caratteristiche del materiale di cui è fatto il telo ed il sistema di fissaggio permetterebbero in realtà di modellare un sistema di ritenuta in sommità più simile ad una cerniera su carrello, ma la biella risulta essere una approssimazione accettabile in quanto evita problemi di labilità del modello di calcolo e idealmente assorbe la porzione di azione orizzontale che il telo mobilita con la sua ampia deformazione, superiore a quella del resto della struttura di 1 ordine di grandezza e non modellabile con un elemento rigido asta. Per determinare il carico su ogni striscia si calcola la pressione totale generata dal vento (F x x A vela ) e la si divide per la lunghezza totale delle strisce rappresentate nel modello di calcolo: L strisce F x x A vela F striscia = --------------- = (49,7 x 155)/130 59,0kg/ml
9.2.6 Classificazione Sismica Di seguito si riportano gli indici di classificazione del rischio sismico di zona secondo l OPCM n 3274 del 20 Marzo 2003 Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica che è recepita con modifiche e aggiornamenti dalla D.D.R.P. XI-13058/2010: Classificazione sismica reperita in data 09.05.2012 sul sito istituzionale http://www.regione.piemonte.it/notizie/piemonteinforma/diario/zone-sismiche-nuova-mappatura-del-piemonte.html ISTAT Nome Fino 1984 GdL 1998 Dir. 3274/03 D.G.R. 01004081 Dogliani N.C. N.C. 4 4 [..estratto della relazione di calcolo..]