Comune di Bollate Esecuzione di un Urban Centre Auditorium in Bollate PROJECT: 13005 DOC.NO.: 13005 C AR 00 RT0005 DATE: 29/05/2014 PAGE: 1 REV. 02 VERIFICA STATICA DI COLLETTORE FOGNARIO 13005 C AR 00 RT 0005 1 LOTTO FUNZIONALE
Rev. 01 Del 28.12.2007 MOD_7.302_REL_PST RELAZIONE TECNICA MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc OGGETTO: Verifica statica di collettore fognario COMMITTENTE: CAP Holding S.p.a., con sede in Viale del Mulino, 2 Edificio 10, Assago (MI) LOCALITA : Bollate (MI) c/o Auditorium via V. Veneto via Turati RIFERIMENTI: Risultati dei rilievi geometrici e delle indagini diagnostiche eseguite sul collettore e relative relazioni: MOD_7.302_REL_PST_202114.rev2 Documentazione Fotografica TeKnoProgetti engineering s.r.l. www.teknoprogettisrl.it info@teknoprogettisrl.it DIVISIONE PROGETTAZIONE DIVISIONE TECNOLOGICA Viale Lombardia n 233 20861 Brugherio (MB) via XXV Aprile n 24/a 20871 Vimercate (MB) tel. 039/2142477 fax. 039/2875445 tel. 039/6260355 fax. 039/6084308 Direttore tecnico: Ing. M. Bertoni Coordinatore divisioni: Ing. N. Brini Direttore tecnico: Ing. A. Salmoiraghi m.bertoni@teknoprogettisrl.it n.brini@teknoprogettisrl.it a.salmoiraghi@teknoprogettisrl.it r.e.a. MB 1714323 n iscrizione registro imprese di monza e brianza cod. fisc. p. iva 03946390964 sede fiscale: via Verga n 2 20900 Monza (MB)
INDICE INTRODUZIONE... 3 DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA... 4 RELAZIONE TECNICA... 5 NORMATIVA DI RIFERIMENTO... 5 ANALISI DEI CARICHI E CONDIZIONI DI CARICO... 5 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI... 7 CALCOLAZIONI... 11 VERIFICHE CON SCHEMA STATICO SEMPLIFICATO... 11 ANALISI AGLI ELEMENTI FINITI... 19 CONCLUSIONI... 26
INTRODUZIONE La presente relazione ha come oggetto la verifica statica del tratto di collettore fognario attraversante l area compresa tra via V. Veneto e via Turati nel Comune di Bollate, area in cui verrà edificato l auditorium denominato Urban Centre, sulla base del rilievo geometrico e dei risultati delle indagini diagnostiche eseguiti su incarico della CAP Holding di Assago. Figura 1 Area attraversata dal collettore MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 3 di 27
Premesso che nell area di via V. Veneto Via Turati, attraversata attualmente dal collettore fognario dovrà essere realizzato un edificio denominato Urban Centre, e che le fondazioni di tale struttura scaricheranno sul terreno sovrastante il collettore suddetto; Tutto ciò premesso e considerato, la presente relazione tecnica e la campagna di indagini conoscitive esperita hanno la finalità di stabilire il livello di sicurezza del collettore nello stato attuale e nella condizione di carico derivante dall edificazione della sovrastruttura attraverso la conoscenza più dettagliata possibile delle caratteristiche geometriche e meccaniche della struttura e poterne quindi eseguire le verifiche statiche. DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA Il collettore in cemento armato è a sezione circolare con diametro interno 160 cm, spessore 15 cm. La quota di imposta fondo serbatoio è di 5.60 m dall attuale piano campagna. Figura 2 Sezione longitudinale tratto di collettore (misure in cm) MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 4 di 27
RELAZIONE TECNICA NORMATIVA DI RIFERIMENTO Le verifiche delle strutture portanti sono state condotte in conformità alle seguenti normative: 1) D.M. del 14.01.2008 Norme Tecniche per le costruzioni, in particolare l approccio per la verifica di edifici esistenti segue quanto riportato al capitolo 8. 2) Circolare esplicativa del 2 febbraio 2009 n 617 Istruzioni per l applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008 ANALISI DEI CARICHI E CONDIZIONI DI CARICO Le azioni sulle costruzioni sono state considerate seguendo le indicazioni del D.M. del 14/01/2008 al capitolo 3 e relativa circolare esplicativa 2 febbraio 2009. I. CARICHI PERMANENTI STRUTTURALI [G 1 ]: Per la determinazione dei pesi propri strutturali dei più comuni materiali, possono essere assunti i valori dei pesi dell unità di volume della tabella 3.1.I di seguito riportata: MATERIALI Peso unità di volume [kn/m 3 ] Calcestruzzi cementizi e malte Calcestruzzo ordinario 24,0 Calcestruzzo armato (e/o precompresso) 25,0 Calcestruzzi leggeri 14,0 20,0 Malta di calce 18,0 Sabbia 17,0 Metalli e leghe Acciaio 78,5 Alluminio 27,0 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 5 di 27
Materiale lapideo Gesso 13,0 Granito 27,0 Laterizio (pieno) 18,0 Legnami Conifere e pioppo 4,0 6,0 Latifoglie (escluso il pioppo) 6,0 8,0 Sostanze varie Acqua 10,0 Vetro 25,0 Peso proprio tubazione KN/mq 3.75 II. CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI [G 2 ] Sono considerati carichi permanenti non strutturali i carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione. Peso terreno sovrastante la tubazione kn/mq 79.80 Per la stima dei carichi (permanenti e accidentali) della sovrastruttura in progetto, si è fatto riferimento alla relazione tecnica specialistica di Techbau Engineering & Structure, da cui risulta che per la combinazione SLU statica più gravosa ai fini del dimensionamento delle fondazioni la pressione media sul terreno nella zona attraversata dal collettore vale kn/mq 0.012 * * * * * * MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 6 di 27
CARATTERISTICHE DEI MATERIALI Per i materiali, acciaio e calcestruzzo, sono state utilizzate le caratteristiche meccaniche rilevate dalle indagini diagnostiche eseguite (vedi relazione allegata), con gli opportuni coefficienti di sicurezza (fattori di confidenza) derivanti dal livello di conoscenza raggiunto della struttura (par. 8.5.4 8.7.2 del D.M. 140108 e C8A.1.B della Circolare n. 617). FATTORE DI CONFIDENZA Per la determinazione del livello di conoscenza e del conseguente fattore di confidenza si è fatto inoltre riferimento alle Linee guida per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni tabella 4.I CALCOLO DEL FATTORE DI CONFIDENZA RILIEVO GEOMETRICO rilievo geometrico completo RILIEVO MATERICO E DEI DETTAGLI COSTRUTTIVI limitato rilievo materico e degli elementi costruttivi PROPRIETA' MECCANICHE DEI MATERIALI parametri meccanici desunti da dati già disponibili TERRENO E FONDAZIONI limitate indagini sul terreno e sulle fondazioni, in assenza di dati geologici e disponibilità di informazioni sulle fondazioni F c1 =0,05 F c2 =0,12 F c3 =0,12 F c4 =0,06 esteso rilievo materico e degli elementi costruttivi limitate indagini sui parametri meccanici dei materiali disponibilità di dati geologici e sulle strutture fondazionali; limitate indagini sul terreno e le fondazioni F c2 =0,06 F c3 =0,06 F c4 =0,03 rilievo geometrico completo con restituzione grafica dei quadri fessurativi e deformativi esaustivo rilievo materico e degli elementi costruttivi estese indagini sui parametri meccanici dei materiali estese o esaustive indagini sul terreno e le fondazioni F c1 =0 F c2 =0 F c3 =0 F c4 =0 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 7 di 27
Con F = 1+ 4 c F ck k = 1 In particolare si è assunto: F = 1,2 CONOSCENZA ADEGUATA ( 1,0 F < 1, 20 ) c < c ACCIAIO PER CEMENTO ARMATO I risultati delle prove eseguite per le barre di armatura, controllo della durezza superficiale (vedi relazione allegata), riconducono ad un acciaio con una tensione di rottura media pari a 642645 N/mm 2. In base alla tabella seguente riportante le caratteristiche degli acciai utilizzati in diverse epoche, si può ritenere che l acciaio sia del tipo: FeB 44 k Tensione di rottura ftk PROPRIETA Tensione di snervamento fyk REQUISITI 5400 dan/cmq 4300 dan/cmq MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 8 di 27
CARATTERISTICHE DEI FERRI D'ARMATURA IN FUNZIONE DELLA NORMATIVA DI RIFERIMENTO NORMATIVA DI RIFERIMENTO ANNO NOMENCLATURA TIPO DI ACCIAIO Tensione ammissibile Tensione a rottura Tensione di snervamento Allungamento NOTE σ s amm f tk f yk Α [dan/cm 2 ] [dan/cm 2 ] [dan/cm 2 ] [%] Regio Decreto 1907 Fe omogeneo 1000 Regio Decreto 1928 Fe omogeneo 1200 3800 27 Regio Decreto 1932 Fe colato 1200 5000 21 Regio Decreto 1939 Acciaio DOLCE 1400 42005000 2300 20 Acciaio SEMIDURO 1600 50006000 2700 16 Acciaio DURO 2000 60007000 3100 14 Circolare del Ministero dei Lavori Pubblici 1957 AQ 42 1400 4200 2300 20 AQ 50 1600 5000 2700 16 AQ 60 2000 6000 3100 14 Acciaio Speciale A 2200 6000 4400 R'ck > 25 [Mpa] Acciaio Speciale B 2600 7000 5100 R'ck > 35 [Mpa] Decreto Ministeriale n. 190 1972 Fe B 22 1200 3400 2200 24 Fe B 32 1600 5000 3200 23 A 38 2200 4600 3800 14 R'ck > 25 [Mpa] A 41 2400 5000 4100 14 R'ck > 25 [Mpa] Fe B 44 2600 5500 4400 12 R'ck > 25 [Mpa] Decreto Ministeriale 1974 Fe B 22k 1200 3400 2200 24 Decreto Ministeriale 1976 Fe B 32k 1600 5000 3200 23 Fe B 38k 2200 4600 3800 14 R'ck > 25 [Mpa] Fe B 44k 2600 5500 4400 12 R'ck > 25 [Mpa] CARATTERISTICHE DEI FERRI D'ARMATURA NON PRESENTI NELLE NORMATIVE DI RIFERIMENTO ANNO NOMENCLATURA TIPO DI ACCIAIO Tensione ammissibile Tensione a rottura Tensione di snervamento Allungamento NOTE σ s amm f tk f yk Α [dan/cm 2 ] [dan/cm 2 ] [dan/cm 2 ] [%] anni '60 LU3 RUMI 4000 2000 5750 4000 12 LU3 RUMI 4400 2200 6000 4400 12 LU3 RUMI 5000 2400 6900 4800 12 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 9 di 27
CALCESTRUZZO Le indagini eseguite portano ai seguenti valori di resistenza a compressione del calcestruzzo (vedi relazione allegata): Sonreb da 51,24 MPa Scleormetro fck 51,5 N/mm 2 In via cautelativa, per le verifiche, è stato assegnato al calcestruzzo del collettore una resistenza media di: 51,24 2 Rcm = = 42,7 40 N / mm 1,2 Resistenza caratteristica cilindrica a compressione f ck = 320 dan / cm 2 Resistenza media a trazione del calcestruzzo f ctm = = 2 / 3 2 0,3 Rck 35 dan / cm Resistenza caratteristica a trazione del calcestruzzo f = 0,7 f 24,5 dan / cm ctk ctm = Resistenza media a trazione per flessione del calcestruzzo f = 1,2 f 42 dan / cm ctk ctm = 2 2 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 10 di 27
CALCOLAZIONI VERIFICHE CON SCHEMA STATICO SEMPLIFICATO Figura 3 Schema statico adottato per la sezione del colettore Convenzioni di segno azioni interne Momenti positivi se tendono le fibre inferiori; Azioni assiali positive se di trazione. VERIFICHE PER LO STATO DI FATTO Le verifiche sono state dapprima condotte per le condizioni i casi di carico del collettore nello stato di fatto. Le condizioni di carico considerate sono: 1) Peso proprio del tubo; 2) Peso del ricoprimento di terra; 3) Spinta laterale della terra; MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 11 di 27
Si trascura la spinta del liquido interno. Figura 4 Casi di carico: ricoprimento di terra e spinta della terra Figura 5 Sezioni di verifica MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 12 di 27
Figura 6 Armatura tubazione Le azioni interne indotte dai carichi suddetti: M A, B N B = 135310 A, = 11320 dan dan cm M C = + 103105 dan cm N C = 2666 dan Si riportano le verifiche per la sezione più sollecitata, sezione C. Verifica di stato limite ultimo Comb. Mx(daN*cm) My(daN*cm) N(daN) CS,Ncost CS,Mx/My cost 1 103105 0 2666 1.05>1 1.06>1 Coefficiente a Mx/My = costante Coefficiente minimo 1.06022 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 13 di 27
combinazione: 1 Mx 103105 N 2666 Mux 109313.61 Muy 0 Nu 2826.54 Coefficiente a N = costante Coefficiente minimo 1.05041 combinazione: 1 Mx 103105 N 2666 Mux 108302.59 Muy 0 Nu 2666 Valutazione delle tensioni nella combinazione peggiore Comb. Mx (dan*cm) My (dan*cm) N (dan) sc,max (dan/cmq) sf,max (dan/cmq) sp,min (dan/cmq) sp,max (dan/cmq) 1 103105 0 2666 134.7 3739.1 0.0 0.0 Tensione massima del cls Sc,min 134.71 combinazione: 1 Mx 103105 N 2666 Tensione massima dei profili Sp,min 0 Sp,max 0 combinazione: 1 Mx 103105 N 2666 Tensione massima delle armature Sf,max 3739.13 combinazione: 1 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 14 di 27
Mx 103105 N 2 VERIFICHE PER LO STATO DI PROGETTO Nelle verifiche per lo stato di progetto, verranno considerati i sovraccarichi sul terreno dovuti allo scarico delle fondazione della futura sovrastruttura. Dalla relazione di calcolo Redatta da Techbau Engineering & 2 Construction, risulta una pressione media sul terreno di fondazione pari a 1,2 dan / cm. Figura 7 Pianta fondazioni e individuazione del collettore fognario Le azioni interne indotte dai carichi suddetti sono: M A, B N B = 337286 A, = 27579 dan dan cm MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 15 di 27
M C = + 260487 dan cm N C = 6131 dan Si riportano le verifiche delle sezioni. Sezione C Verifica di stato limite ultimo Comb. Mx(daN*cm) My(daN*cm) N(daN) CS,Ncost CS,Mx/My cost 1 260487 0 6131 0.501!!<1 0.412!!<1 Coefficiente a Mx/My = costante Coefficiente minimo 0.4122 combinazione: 1 Mx 260487 N 6131 Mux 107372.02 Muy 0 Nu 2527.18 Coefficiente a N = costante Coefficiente minimo 0.50099 combinazione: 1 Mx 260487 N 6131 Mux 130502.03 Muy 0 Nu 6131 Valutazione delle tensioni nella combinazione peggiore Comb. Mx (dan*cm) My (dan*cm) N (dan) sc,max (dan/cmq) sf,max (dan/cmq) sp,min (dan/cmq) sp,max (dan/cmq) 1 260487 0 6131 176.4 3739.1 0.0 0.0 Tensione massima del cls Sc,min 176.38 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 16 di 27
combinazione: 1 Mx 260487 N 6131 Tensione massima dei profili Sp,min 0 Sp,max 0 combinazione: 1 Mx 260487 N 6131 Tensione massima delle armature Sf,max 3739.13 combinazione: 1 Mx 260487 N 6131 Sezione A/B Verifica di stato limite ultimo Comb. Mx(daN*cm) My(daN*cm) N(daN) CS,Ncost CS,Mx/My cost 1 337286 0 27579 0.713!!<1 0.517!!<1 Coefficiente a Mx/My = costante Coefficiente minimo 0.51737 combinazione: 1 Mx 337286 N 27579 Mux 174500.05 Muy 0 Nu 14268.42 Coefficiente a N = costante Coefficiente minimo 0.71263 combinazione: 1 Mx 337286 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 17 di 27
N 27579 Mux 240359.18 Muy 0 Nu 27579 Valutazione delle tensioni nella combinazione peggiore Comb. Mx (dan*cm) My (dan*cm) N (dan) sc,max (dan/cmq) sf,max (dan/cmq) sp,min (dan/cmq) sp,max (dan/cmq) 1 337286 0 27579 176.4 3739.1 0.0 0.0 Tensione massima del cls Sc,min 176.38 combinazione: 1 Mx 337286 N 27579 Tensione massima dei profili Sp,min 0 Sp,max 0 combinazione: 1 Mx 337286 N 27579 Tensione massima delle armature Sf,max 3739.13 combinazione: 1 Mx 337286 N 275 MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 18 di 27
ANALISI AGLI ELEMENTI FINITI ANALISI PER LO STATO DI PROGETTO L insieme collettore terreno è stato modellato tramite programma per l analisi agli elementi finiti (Straus7 implementato da G+D Computing e distribuito da HSH srl) tramite il quale ci si è ricondotti ad un problema tensionale piano (2D) lungo una generica sezione verticale: terreno e collettore sono stato modellati tramite elementi bidimensionali tipo plate di materiale isotropico. Figura 8 Modello bidimensionale MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 19 di 27
Proprietà degli elementi plate per il terreno (ghiaia e sabbia mediamente addensati): Modulo elastico E = 1,6 10 Modulo di Poisson ν = 0, 4 Densità γ = 0,0019 kg / cm 8 3 Pa Proprietà degli elementi plate per il collettore (calcestruzzo Rcm 400 dan/cm 2 ): Modulo elastico E = 3,096 10 Modulo di Poisson ν = 0, 2 Densità γ = 0,0024 kg / cm 3 10 Pa Si riportano di seguito i risultati dell analisi. MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 20 di 27
Distribuzione degli spostamenti yy sulla sezione verticale del collettore La sezione anulare si ovalizza con un abbassamento in chiave di circa 0,6 cm. MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 21 di 27
Distribuzione di tensioni σyy, nel sistema di riferimento globale Dalla distribuzione delle tensioni σyy risulta: per le sezioni intersecate dall asse orizzontale, sul lato esterno del collettore, le tensioni ( σ yy, max =.78 dan / 27 cm 2 ) superano la resistenza caratteristica di trazione del calcestruzzo; MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 22 di 27
Distribuzioni di tensioni σxx nel sistema di riferimento globale, sulla sezione verticale del collettore: Dalla distribuzione delle tensioni σxx risulta: per le sezioni intersecate dall asse verticale (alla base ed in chiave), sul lato interno del collettore, le 2 tensioni ( σ 37.39 dan cm ) superano la resistenza caratteristica di trazione del calcestruzzo; xx, max = / MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 23 di 27
Distribuzioni di tensioni σyy nel sistema di riferimento locale del singolo elemento plate: Le tensioni risultano essere prevalentemente di trazione o leggera compressione. MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 24 di 27
Distribuzioni di tensioni σxx nel sistema di riferimento locale del singolo elemento plate: Le tensioni risultano essere prevalentemente di trazione o leggera compressione. MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 25 di 27
La distribuzione di tensioni risulta essere quindi prevalentemente di trazione per le fibre in prossimità delle superfici interna/esterna delle sezioni lungo l asse orizzontale e verticale del collettore. Tenuto conto che: tali fibre sono tra l altro prive di armature in quanto quest ultime sono posizionate lungo la circonferenza media della sezione anulare; L entità degli sforzi suddetti supera in alcune fibre la resistenza caratteristica a trazione del calcestruzzo; si configurano quindi le condizioni per uno stato di fessurazione diffuso. Si confermano quindi i risultati delle verifiche condotte con lo schema statico semplificato, tramite le quali si erano evidenziate le medesime sezioni critiche. CONCLUSIONI Premesso che i calcoli sono stati condotti in base alle risultanze, in termini di dimensioni e proprietà dei materiali, delle indagini in sito condotte da Teknoprogetti Engineering divisione Tecnologica (vedi relazione tecnica allegata); è stato dapprima impiegato uno schema statico semplificato del sistema terreno collettore, completato quindi con un analisi agli elementi finiti per meglio simulare l interazione tra i due materiali sotto l azione di eventuali sovraccarichi fissi o mobili; tutto ciò premesso e considerato, dalle verifiche di cui alla presente relazione di può desumere con ragionevole certezza quanto segue: Il collettore esistente si ritiene idoneo nello stato di fatto attuale a sopportare i carichi derivanti dal terreno sovrastante con i normali carichi accidentali dello stato di fatto (piazza urbana); Attesa la nuova edificazione (Urban Centre) si ritiene necessario provvedere alla realizzazione di una protezione del collettore stesso, nel tratto interessato, in grado di recepire il cimento strutturale indotto dai carichi e sopvraccarichi indotti dalla suddetta opera. Nella fattispecie si MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 26 di 27
suggerisce la realizzazione di un portale di protezione sopra il collettore composto da paratie laterali di sostegno (pali o micropali) e soletta superiore in c.a. od altro sistema equivalente Al fine di prolungare la vita utile del collettore, rendendone compatibile la durata con l erigenda opera (Urban Centre) si consiglia un consolidamento interno con tecniche NO DIG. Tale intervento si potrà comunque realizzare anche tempi differenti non in concomitanza alla realizzazione della sovrastruttura. Il tutto dovrà essere recepito in apposito progetto esecutivo al quale si rimanda per tutti i dettagli ed approfondimenti del caso. Tanto doveva lo scrivente in assolvimento dell incarico affidatogli Brugherio, lì 140314 in fede (Dott. Ing. Mauro Bertoni) MOD_7.302_REL_PST_202114_B. rev1.doc Pagina 27 di 27