INDICE 1. Premesse pag. 2 2. Regime normativo pag. 3 3. Plinto di fondazione torre faro pag. 4 3.1 Sollecitazione massime di calcolo pag. 4 3.2 Determinazione massimi sforzi sui pali pag. 4 3.3 Dimensionamento armature pag. 6 4. Plinto di fondazione bitte pag. 8 4.1 Sollecitazione massime di calcolo e verifiche a trazione micropali pag. 9 4.2 Distribuzioni sforzi tangenziali micropali-plinto pag. 10 4.3 Dimensionamento armature pag. 12 Allegato Relazione di calcolo torre faro - Tecnopali
1. Premesse La presente relazione è redatta secondo le prescrizioni e le indicazioni delle nuove norme tecniche D.M. 14/01/2008, in particolare nel rispetto delle prescrizioni del cap.10 del D.M. 14/01/2008 e contiene i calcoli e le verifiche del plinto su pali utilizzato come fondazione della Torre Faro e del plinto triangolare su micropali utilizzato per la posa in opera delle bitte posizionate sulla banchina di ponente. Le opere sopra citate sono previste nei lavori di realizzazione di un sistema di accosto ed ormeggio per l attracco di navi Ro-Rox Pax al molo di sottoflutto del porto commerciale di Salerno. 2
2. Regime normativo Nella redazione della presente relazione sono state tenute in conto le normative vigenti ed in particolare: D.M. 14/01/2008 Norme tecniche per le costruzioni ; OPCM 3431 del 03/05/2005; Legge n. 1086 del 5/11/1971 "norme per la disciplina delle opere di conglomerato cementizio armato e precompresso ed a struttura metallica"; Legge n. 64 del 2/2/1974 "provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone sismiche". 3
3. Plinto di fondazione torre faro Si tratta di un plinto quadrato fondato su 4 pali, realizzato in c.a. con pali trivellati e gettati in opera. Fig. 1 Schema plinto torre faro In figura 1 è riportato uno schema del plinto in oggetto. Per maggiori dettagli fare riferimento all elaborato grafico F.202 3.1 Sollecitazioni massime di calcolo Le sollecitazioni agenti sul plinto in esame provengono dalla torre faro e sono state estrapolate dalla relazione prodotta dalla Tecnopali e allegata alla presente. Si ricavano, quindi, per la condizione più gravosa le seguenti sollecitazioni di calcolo agli SLU N S,d = 3150 kg; T S,d = 4400 kg; M S,d = 83900 kgm; 3.2 Determinazione massimi sforzi sui pali Il massimo sforzo di compressione sul palo sarà ricavato tramite una semplice equazione di equilibrio. Pp= peso plinto= 2.10*2.10*1.00*2500 = 11025kg Q S,d = (1,4*Pp)/4 + (1,4*(Pp*0,5*L)/(2*i p )) + ((M S,d + (T S,d *1))/( 2*i p )) 4
Sostituendo I valori ai simboli si ottiene: Q S,d = (1,4*11025)/4 + (1,4*(11025*0,5*2,10)/(2*1,20))±((83900 + (4400*1))/( 2*120)) = 3858,7kg + 6752,8kg ±36791,7kg Dalla precedente si ricava: uno sforzo massimo di compressione pari a 47403 kg uno sforzo massimo di trazione pari a 26180,2 kg Le verifiche di portanza dei pali utilizzati sono riportate nelle relazione geotecnica. Per i valori di sollecitazione sopra riportati è necessario prevedere un infissione di 12m. Si sottolinea che il plinto sarà realizzato alla quota della banchina esistente. Questa risulta essere realizzata con una gettata di cls al di sopra di una scogliera di massi di grossa pezzatura e presenta uno spessore di 12m, di conseguenza la lunghezza totale dei pali sarà pari a: 12m (attraversamento banchina esistente) + 12m (infissione effettiva) = 24m. 5
3.3 Dimensionamento armature Per il dimensionamento delle armature si adotterà il metodo delle bielle. Fig. 1 Schema plinto su pali Q = 47403 kg (dal precedente paragrafo) P = N S,d = 3150 kg; α = 33,7 h = 90cm i = 120cm Ricadiamo nel caso di plinto a 4 pali con i 4 pali disposti sui vertici di un quadrato, quindi valgono le seguenti espressioni: (Viggiani, Fondazioni, Hevelius edizioni) A R = R/ f y,d = Area di armatura da disporre lungo le 2 diagonali. con R = (Q*i)/(2*h*sen(p/4)); A T = T/ f y,d = Area di armatura da disporre lungo i 4 lati. con T = (Q*i)/(4*h*sen 2 (p/4)); Sostituendo i valori alle precedenti espressioni ed utilizzando un acciaio B450C, caratterizzato da una tensione di snervamento pari a f y,d = 3739 kg/cmq, si ricavano i seguenti valori: 6
Q [kg] 47403 h [cm] 90 i [cm] 120 fy,d [kg/cmq] 3739 R [kg] 44692 T [kg] 31602 Ar [cmq] 12 At [cmq] 8 Utilizzando delle barre di diametro Ф18 si ricava: A R = 12/2,54 = n 5 barre Ф18 A T = 8/2,54 = n 4 barre Ф18 7
4. Plinto di fondazione bitte Per le bitte di ormeggio da porre in opera sulla banchina di ponente si prevede la realizzazione di plinti triangolari su micropali tipo tubfix. Questa scelta si rende necessaria per garantire (anche sulla scorta delle notizie raccolte circa le modalità costruttive utilizzate per la realizzazione della banchina) un ancoraggio certo alle bitte su cui possono agire carichi che arrivano fino a 80 t. Naturalmente la D.L., in corso d opera, dovrà verificare la rispondenza delle ipotesi assunte nel progetto con quanto riscontrato nella realtà. Si è infatti ipotizzato la seguente successione di strati: - Strato superficiale realizzato con gettata in cls; - Strato sottostante realizzato con scogliera in massi di grossa pezzatura; - Fondale marino costituito da sabbia. Rinviando ai disegni esecutivi, per una completa descrizione dell intervento, di seguito si riportano le analisi necessarie per la determinazione delle forze in gioco e le relative verifiche. Le analisi necessarie per la determinazione della portanza dei pali di fondazione sono contenute nella relazione geotecnica che fa parte integrante del progetto. 8
4.1 Sollecitazioni massime di calcolo e verifiche a trazione dei micropali In funzione delle dimensioni delle navi, di cui si prevede l ormeggio, il tiro dei cavi sulla bitta che dovrà essere trasferito al plinto e quindi ai micropali ha un valore massimo di 80t. Scomponendo il tiro secondo le componenti V (verticale) e N - T (orizzontali), al variare dell inclinazione di α e β dei cavi di ormeggio, si ottengono le sollecitazioni di seguito presentate in tabella: Tabella 1 azioni agenti sui plinti condizioni Nb [kg] Vb [kg] Tb [kg] tiro bitta 1 30 30 34641 40000 60000 tiro bitta 2 40 30 44534 40000 53073 tiro bitta 3 30 40 30642 51423 53073 tiro bitta 4 40 40 39392 51423 46946 9
Le azioni verticali (V) devono essere assorbite per intero dai 4 micropali di ogni plinto. Le caratteristiche dei tubi in acciaio impiegati per la realizzazione dei micropali sono: D= 101.60 mm diametro esterno s= 10.00 mm spessore tubo A= 28.80 cmq sezione Acciaio tipo S355 con tensione ammissibile pari a 2400 kg/cmq Per ridurre le azioni taglianti orizzontali si inclinano di 20 i micropali interni, rispetto al filo banchina (vedi elaborati grafici di progetto), con conseguente incremento degli sforzi di trazione su questi. Il micropalo anteriore, verticale, risulta invece soggetto a sforzi di compressione. Per analizzare l effettiva distribuzione degli sforzi sui quattro micropali di ogni plinto si è implementato un modello con il programma di calcolo Nolian della Softing che schematizza la struttura di progetto. Si è osservato, per le diverse condizioni di carico e per diversa inclinazione di α e β uno sforzo di trazione massimo N t,sd =34538kg e uno sforzo di compressione massimo di N c,sd = 28350kg. Di seguito si riporta la verifica a trazione secondo il punto 4.2.4.1.2 del D.M. 14/01/2008: N t,rd = (0,9*A net *f tk )/γ M2 = (0,9*28,8*3739)/1,25 = 77532kg > N t,sd =34538kg La verifica a trazione del tubo in acciaio risulta soddisfatta Le azioni nel piano orizzontale sono trasmesse dal plinto in parte al massetto in cls armato (spessore 20cm) previsto nel presente progetto ed in parte allo strato sottostante, esistente, costituito da una scogliera in massi di grossa pezzatura. 10
Il plinto nella situazione sopra descritta risulta completamente incastrato nella banchina per cui lo sforzo tagliante sui tubi in acciaio costituenti i micropali sarà pressoché nullo. 4.2 Distribuzione sforzi tangenziali micropali-plinto Lo sforzo di trazione massimo N=34538kg, in corrispondenza dei micropali, sarà distribuito per aderenza sul plinto di fondazione mediante una opportuna lavorazione della testa dei micropali sulla quale verranno inseriti tondini ad aderenza migliorata come esposto negli elaborati grafici di progetto. Pertanto la lunghezza dei tondini, di diametro Ф16 mm, necessari ad assorbire gli sforzi assiali risulta funzione della tensione di aderenza ed è pari a: N t,sd = f bd *L b *p*ф, da cui L b = N t,sd / (f bd *p*ф) = 34538/(25,7*p*1,6) = 267cm che distribuita su sei tondini L/6= 267/6 = 45 cm. Con f bd si indica la tensione di aderenza calcestruzzo acciaio, che per un Rck30MPa e barre ad aderenza migliorata vale 25,7kg/cmq Nel dimensionare gli elementi capaci di distribuire gli sforzi tangenziali non si è tenuto conto, a vantaggio di sicurezza, della superficie laterale del tubo in acciaio con diametro esterno D=101,6mm fatto questo che abbasserà sensibilmente le tensioni tangenziali di contato acciaio calcestruzzo e consentirà una migliore distribuzione delle tensioni all interno della massa di calcestruzzo. 11
4.3 Verifica plinto triangolare Per il plinto triangolare, in corrispondenza delle bitte in banchina, è stato considerato uno spessore di 120 cm per tutte le altre caratteristiche geometriche si rimanda agli elaborati grafici di progetto. Lo schema statico assunto per la determinazione delle armature è quello classico a traliccio. Lo sforzo di trazione massimo in corrispondenza di ogni palo risulta pari a: N t,sd = 34538kg (in corrispondenza dei micropali) Questo sforzo si distribuisce su 2 gruppi di N ferrri (vedi elaborati grafici di progetto), che costituiscono una parte dell armatura superiore del plinto, secondo un angolo che è funzione della geometria del plinto: T s,d =(34538/2)*tg = 8462 kg essendo tg = 54/110 = 0,49 (rapporto tra metà dell interasse dei pali e altezza briccola) La trazione T s,d dovrà essere distribuita per aderenza dagli N ferri (B450C aventi D=14mm) al cls. Sarà sufficiente per garantire la corretta distribuzione degli sforzi di aderenza una lunghezza delle barre pari a: L b = T s,d / (f bd *p*ф) = 8462/(25,7*p*1,4) = 75cm che nei 54 cm (interasse pali): N ferri =L/54= 1,4 = 2 ferri ( 14) Con f bd si indica la tensione di aderenza calcestruzzo acciaio, che per un Rck30MPa e barre ad aderenza migliorata vale 25,7kg/cmq La sezione dei ferri d armatura, strettamente necessaria, per sforzi di trazione sarà: A f = T s,d /f yd = 8462/3739= 2,26 cmq N ferri = 2,26 /1,54= 1,5 Si impiegheranno a vantaggio di sicurezza N ferri = 4Ф14 12