Provincia Autonoma di Trento Comune di STORO INTERVENTI DI MESSA IN SICUREZZA DELL IMPIANTO SPORTIVO GRILLI DI STORO Committente: AD CALCIOCHIESE RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURE Storo, ottobre 2016 Ing. Gianfranco Giovanelli 1
Premessa e varianti La presente relazione fa parte del progetto per conto di A.D. Calcio chiese per la realizzazione della recinzione all impianto sportivo dgrilli di Storo. Si tratta della realizzazione di muri di sostegno delle terre, di fondazioni e di una rete di recinzione conformemente alle norme per gli impianti sportivi. Azioni Per le azioni si fa riferimento a: 1. NTC 2008 per le azioni del vento e la spinta delle terre; 2. D.M. 18 Marzo 1996 _ Norme di sicurezza per la costruzione e l esercizio degli impianti sportivi e D.M. 06 Giugno 2006 _ Modifiche ed integrazioni al decreto del Ministero dell interno 18 marzo 1996; 3. D.M. 6 giugno 2005. 4. UNI EN 13200-3 per le spinte sui separatori ( recinzioni ) Azione sismica L azione sismica viene applicata secondo NTC 2008. Classe d Uso II Vita Nominale >= 50 anni. VR = 50 * 1,0 = 50 2
1. Caratteristiche meccaniche dei materiali I materiali utilizzati hanno le caratteristiche meccaniche riportate nei paragrafi seguenti. Acciaio per armatura delle strutture in calcestruzzo Barre ad aderenza migliorata in acciaio tipo B 450 C: Tensione di snervamento Tensione di calcolo Modulo elastico f yk = 450 MPa f yd = 391 MPa E s = 210000 MPa Calcestruzzo Classe di resistenza del calcestruzzo C 25/30 Resistenza cubica caratteristica a 28 gg R ck 30 MPa Resistenza cilindrica caratteristica a 28 gg f ck 25 MPa cc=0,85) f cd = 14,17 MPa Resistenza media a trazione f ctm = 2,565 MPa Modulo elastico E c = 31476 MPa Acciaio da carpenteria Acciaio S355J0 Tensione di rottura Tensione di snervamento Modulo elastico f tk 510 MPa per spessori fino a 40 mm f yk 355 MPa per spessori fino a 40 mm E s = 210000 MPa Bulloni Classe 10.9 Bulloni ad alta resistenza con viti di classe 10.9. Dadi e rosette associati secondo prescrizioni dell Eurocodice 3. Resistenza ultima a trazione Resistenza di snervamento f u,n = 1000 MPa f y,n = 900 MPa 3
ANALISI DEI CARICHI Azione del Vento La normativa prescrive la seguente formula per il calcolo della pressione del vento: p q c c c b e p dove: q b è la pressione cinetica di riferimento c e è il coefficiente di esposizione c p è il coefficiente di forma c d è il coefficiente dinamico d Pressione di riferimento q b Dipende dalla velocità di riferimento v ref e dall altitudine a s del terreno su cui sorge l edificio, rispetto all altitudine di riferimento a 0. Per la regione Trentino, in Zona 1, a quota inferiore alla quota di riferimento a 0 =1000m, si ottiene: 2 2 vb 1,25 25 qb 391N 2 2 ρ = 1,25 kg/m 3 densità dell aria v b = 25m/s velocità di riferimento del vento / m 2 Coefficiente di esposizione c e Il valore di questo coefficiente dipende dalla classe di rugosità del terreno e dalla categoria di esposizione del sito. Risultano: Classe di rugosità D (aree prive di ostacoli, aree agricole) Categoria di esposizione II Il coefficiente di esposizione è dato dalla formula: c e z k 2 r c ln t z z La Normativa prescrive: 0 7 c t ln z z 0 k r = 0.19 z 0 = 0.05 m z min = 4 m c t = coefficiente topografico uguale a 1 Il coefficiente di esposizione risulta: 4
Per altezze di edifici inferiori al valore minimo stabilito dalla normativa z z min = 4m risulta: c e = cost. = k r 2 c t ln(z/z 0 )(7+c t ln(z/z 0 )) = 1.80 Forma ed esposizione Il coefficiente di pressione esterno vale: cp = 0.8 pareti sopravento cp = 0.5 pareti sottovento Si assume pari ad 1 Coefficiente dinamico cd = 1 Pertanto l azione del vento è costante da h= 0 m ad h= 4 m e vale: p=q b c e c p c d = 0.70 kn/m 2 Si assume pertanto un carico vento pari a q v = 0.70 kn/m 2 Azione tangenziale: L azione tangenziale del vento, per unità di superficie parallela alla direzione del vento, è data dall espressione p f =q b c e c f q b = pressione cinetica di riferimento c e = coefficiente di esposizione c f = coefficiente di attrito si assume prudenzialmente 0.04 (superficie molto scabra). p f = q b c e c f = 0.028 kn/m 2 Azione orizzontale su recinzione ( spinta folla ) Si assume quanto previsto dalla UNI EN 13200-3 installazione per spettatori prospetto A1 - Riferimento del tipo di barriera : I - Da 3,0 a 2,0 kn/m di lunghezza a un altezza di progettazione di 1,1 m - 1,0 kn/m a un altezza di progettazione di 2,5 m 5
Spinta del terreno Peso specifico terreno: g t,dry = 18 kn/m 3 Altezza della falda: non è prevista nell area di progetto la presenza di falda acquifera spingente o in qualche modo interagente con la struttura interrata. Portata ammissibile: q amm = 2,00 dan/cm 2 Angolo attrito: f= 33 Sovraccarico: accidentale kn/mq 3,00 Pesi specifici materiali Peso specifico cls: g c = 25 kn/m 3 Peso specifico liquido: g L = 10 kn/m 3 Peso specifico acciaio: g s = 78.5 kn/m 3 AZIONE SISMICA La categoria di suolo di fondazione considerata è la C. 6
COMBINAZIONI Ai fini delle verifiche nel nostro caso si definiscono le seguenti combinazioni delle azioni: combinazione fondamentale (SLU): G G P Q Q Q... G1 1 G2 2 P Q1 k1 Q2 02 k 2 Q3 03 3 combinazione quasi permanente (SLE ): G G P Q Q Q... 1 2 21 k1 22 k 2 23 k3 combinazione sismica (SLO, SLD, SLV, SLC): G G P Q k Q 1 2 21 1 22 k 2 Essendo G1 il peso proprio, G2 il carico permanente, P la precompressione, Q l accidentale. I valori dei coefficienti parziali di sicurezza sono di seguito riportati: Gli STATI LIMITE nel nostro caso sono i seguenti EQU_ equilibrio del corpo rigido e GEO_ geotecnica: 1. RIBALTAMENTO 2. SLITTAMENTO 3. SCHIACCIAMENTO STR1_ resistenza degli elementi strutturali: 1. Si effettuano le verifiche a SLU secondo le combinazioni sopra citate ( con sisma e senza sisma ); quindi: γ G1 = 1,30 per il peso proprio γ G2 = 1,50 per i carichi permanenti portati ( potrebbe essere adottato anche 1,30 in quanto compiutamente definiti ) γ Q1 = 1,50 per il sovraccarico accidentale ψ 2,1 = 0,20 per la neve oltre 1000 m, nel nostro caso vale zero. 7
A) Spinta delle terre ed azione sismica MURO A NORD OVEST tipo B2 Il muro è alto da 1.00 a 2.00 m, il terreno a tergo però è alto al massimo 1.50 m In realtà la fondazione è incassata per cui occorre tener conto anche della resistenza passiva del terreno, che incrementa il fattore di sicurezza. 8
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L armatura sopra indicata è la minima per la resistenza, inferiore alla minima da norma. Armatura adottata: In fondazione ( suola a monte/valle) : staffe fi 10/20 As = 3.95 In parete all incastro: 1+1 fi 12/20 As = 5.65 In parete in mezzeria: 1+1 fi 10/20 As = 3.95 b) Spinta delle terre, azione sismica ed azione sulla recinzione ( V = 100 kg orizzontale ) In realtà la fondazione è incassata per cui occorre tener conto anche della resistenza passiva del terreno, che incrementa il fattore di sicurezza. 10
c) Spinta delle terre, azione sismica e carico uniformemente distribuito ( es. trattore ) a tergo In realtà la fondazione è incassata per cui occorre tener conto anche della resistenza passiva del terreno, che incrementa il fattore di sicurezza. In ogni caso in corso d opera si consiglia di inclinare la fondazione verso monte per aumentare la resistenza a scorrimento 11
RECINZIONE SU FONDAZIONE NUOVA. La verifica all equilibrio è sostanzialmente una verifica al ribaltamento, con le sollecitazioni previste da UNI EN 13200-3 La rete si incastra a 0.20 cm dal piano di imposta quindi si considera un braccio di 2.70 m; la fondazione è incastrata nel terreno. C è anche un magrone di c.a. che allarga la base di 20 cm e quindi aumenterebbe il momento resistente, ma si compensa con l effetto braccio ( negativo ) dato dall altezza della fondazione. Spinta orizzontale H1 = 100 kg L1 = 270 cm Spinta orizzontale H2 = 200 kg L2 = 130 cm Fondazione c.a. Dimensioni 90 x 50 cm Verifica a ribaltamento: Azione H1 Momento ribaltamento = 100 * 2.70 kgm = 270 kgm; Adottando un coefficiente 1,50 per le azioni sfavorevoli si ha M rib = 405 kgm/m Il momento resistente è pari a: Peso della fondazione = 0.90*0.50*2500 = 1125 kg/m Peso del terreno sovrastante = 0.20*0.90*1800 = 324 kg/m Mpm resistente = (1125+324)*0.90/2 = 652 kgm Il coefficiente di sicurezza allo SLU è pari a 1,61 12
Azione H2 Momento ribaltamento = 200 * 1.30 kgm = 260 kgm; Adottando un coefficiente 1,50 per le azioni sfavorevoli si ha M rib = 390 kgm/m Il momento resistente è pari a: Peso della fondazione = 0.90*0.50*2500 = 1125 kg/m Peso del terreno sovrastante = 0.20*0.90*1800 = 324 kg/m Mpm resistente = (1125+324)*0.90/2 = 652 kgm Il coefficiente di sicurezza allo SLU è pari a 1,67 La RECINZIONE dovrà essere certificata UNI EN 13200. 13
RECINZIONE SU FONDAZIONE ESISTENTE. In questo caso la recinzione che si adotta è ancora UNI EN 13200-3, ma l elemento critico diventa la fondazione esistente, di cui peraltro non si conoscono bene le caratteristiche geometriche essendo interrata ( andrà verificata in corso d opera ). Allora si preferisce: - Adottare una rete UNI EN 13200-3 - Adottare un frangivista che impedisce allo spettatore di vedere e quindi di fatto non diventa più necessario fare una verifica di sicurezza alla spinta orizzontale da folla; - Ci sarà la possibilità, in corso d opera o in futuro, di adeguare la fondazione in modo da rendere idonea il separatore secondo la UNI EN 13200-3 ( allargando la fondazione ). La verifica all equilibrio che si effettua è sostanzialmente una verifica al ribaltamento, con le sollecitazioni dovute al vento. La rete si incastra sul piano di imposta quindi si considera una altezza di 2.50 m, ma il frangivista di altezza 120 cm si posiziona fino ad h = 1.90 m; la fondazione è incastrata nel terreno. Si appoggia il terreno di riporto sul lato interno della fondazione del muro fino a coprirlo; inoltre si posiziona il frangivista in modo da ridurre l effetto vela, lasciando 20 cm inferiori o più aperti. L1 = 50+20+120 cm frangivista, spazio libero e muro Spinta orizzontale p = 70 kg/mq Terreno riportato Manufatto c.a. esistente: Muro 50x20 Dado interrato da verificare in c.d o. 50 x 30 14
Verifica a ribaltamento: Azione vento Azione del vento = 1,20*70 kg = 84 kg/m La spinta è equivalente ad un azione concentrata a 0.70+0.50 = 1.20 m Momento ribaltamento = 84*1.20 kgm = 101 kgm; Adottando un coefficiente 1,50 per le azioni sfavorevoli si ha M rib = 152 kgm/m Il momento resistente è pari a: Peso della fondazione = 0.50*0.20+0.30*0.50*2500 = 625 kg/m Peso del terreno sovrastante = 0.50*0.15*1800 = 135 kg/m Mpm resistente = (625+135)*0.50/2 = 190 kgm Il coefficiente di sicurezza allo SLU è pari a 1,25 Questa situazione, come già detto in premessa, si potrà nettamente migliorare intervenendo sulla fondazione esistente, realizzando ad esempio un blocco in c.a. 90x50 ancorato con ferri passanti al muro esistenti, in modo dariportarlo alla situazione già verificata precedentemente per il muro nuovo. 15