AUTONOMIA IDRICA ISOLA D’ELBA LOTTO I: IMPIANTO DI ... · 1 RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA 2 2 ... La presente relazione di calcolo riguarda le opere strutturali necessarie per

AUTONOMIA IDRICA ISOLA D’ELBA LOTTO I: IMPIANTO DI

DISSALAZIONE IN LOC. MOLA DA 80 L/S E OPERE

ACCESSORIE A TERRA E A MARE

PROGETTO DEFINITIVO Relazione tecnica specialistica opere edili strutturali

A10 Codice Budget

G225-5509-001 G225-5509-002 G225-5509-003

Codice Commessa

AII0116 ARI0075 ARI0076

Centro di Costo

AI5318 AR5004 AI5001

Data

29/05/2017

L’Assistente

Progettazione e DL

Geom. Gabriele Bertoni

Il Responsabile

Operativo Progettazione e DL

Ing. Antiniska Marchini

Il Project Manager

Ing. Camillo Palermo

Il Responsabile del

Progetto

Ing. Fabrizio Pacini

Il Progettista esterno

Dott.Ing. Nicola Croce

Il collaboratore esterno

Ing. Alessandra Galli

Il Dirigente

Programmazione e Gestione Investimenti

Ing. Fabrizio Pacini

Studio di Ingegneria Dott. Ing. Nicola Croce Prof. Ing. Pietro Croce

via Carducci, 47 - 56010 Ghezzano (PI) e-mail: [email protected] tel 050 878716

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Contenuto del documento:

1 RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA 2

2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO 4

3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA 5

4 RELAZIONE ILLUSTRATIVA DEI MATERIALI IMPIEGATI 6

5 ANALISI DEI CARICHI 8

6 MODELLO DI CALCOLO 11

7 VERIFICHE DELLE MEMBRATURE CAPANNONE 14 7.1 Verifiche di deformabilità ......................................................................................................... 20

7.2 Verifiche membrature in acciaio struttura in elevazione ....................................................... 22

7.3 Verifiche membrature in c.a. .................................................................................................... 52

7.3 Verifiche membrature in calcestruzzo armato (platea serbatoi) ........................................... 53

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1 RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA

La presente relazione di calcolo riguarda le opere strutturali necessarie per la realizzazione del nuovo

dissalatore a servizio dell’Isola d’Elba. Il fabbricato oggetto dell’ampliamento risulta ubicato nel Comune

di Capoliveri (LI) (vedi figura 1).

Figura 1: vista dell’area d’intervento

L’intervento prevede la realizzazione di un fabbricato con struttura a telaio in acciaio e fondazioni a travi

rovesce in calcestruzzo armato. In particolare, l’edificio è caratterizzato da una pianta rettangolare di

dimensioni pari a circa 28 x 58 m.

La struttura in elevazione è costituita da colonne in profili HEA340, da travi principali in profili IPE600 e

da travi secondarie in profili IPE 500.

La suddetta fondazione, sulla quale “poggia” il nuovo fabbricato in acciaio, è realizzata mediante

fondazioni a trave rovescia. La struttura di fondazione si completa con la realizzazione di 5 serbatoi

interrati per la raccolta dell’acqua, anch’essi con struttura in calcestruzzo armato. Il solaio di piano terra è

costituito da una soletta in calcestruzzo armato di spessore 20 cm.

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Il manto di copertura è composto da lamiera grecata sandwich, mentre i tamponamenti di facciata sono

realizzati mediante pareti in cartongesso con finitura tipo “Knauf AQUAPANEL”.

Il lavoro si completa con la realizzazione di un pozzetto completamente interrato di raccolta delle acque

mare ubicato in prossimità della viabilità esistente, a margine della spiaggia di Lido di Capoliveri. Il

pozzetto risulta collegato a mare tramite due tubazioni DN500 poste a circa 5,5 metri al di sotto del livello

medio mare. La struttura di quest’ultimo manufatto è anch’essa in c.a. gettato in opera.

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2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO

Per la valutazione dei carichi si è operato in accordo con il Testo Unico “Norme Tecniche per le

Costruzioni” - D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008.

Per quanto concerne la verifica delle membrature sono state seguite le prescrizioni del Testo Unico “Norme

Tecniche per le Costruzioni” - D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008 e della Circolare 2.2.2009, n.617:

"Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le costruzioni" di cui al D.M. 14.1.2008.

Le valutazione della sicurezza a fronte degli eventi sismici è stata condotta in accordo a quanto disposto dal

Testo Unico “Norme Tecniche per le Costruzioni” - D.M. Infrastrutture 14 gennaio 2008 e dalla Circolare

2.2.2009, n.617: "Istruzioni per l'applicazione delle "Nuove norme tecniche per le costruzioni" di cui al

D.M. 14.1.2008.

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3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA

E’ stato adottato come criterio per la misura della sicurezza il metodo agli Stati Limite nel rispetto delle

indicazioni previste dalla normativa.

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4 RELAZIONE ILLUSTRATIVA DEI MATERIALI IMPIEGATI

Peso proprio calcestruzzo = 2400 daN /m3

Peso proprio calcestruzzo armato = 2500 daN /m3

Acciaio per armatura B450C

Tensione caratteristica di snervamento fyk = 4500 daN/cm2

Coefficiente parziale di sicurezza per l’acciaio s = 1.15

Tensione di snervamento di calcolo fyd = 3913 daN/cm2

Deformazione limite a trazione su = 0.01

Deformazione di incipiente snervamento di calcolo syd = 0.00186

Modulo elastico Es = 2100000 daN/cm2

Calcestruzzo per c.a. C35/45

Resistenza caratteristica a compressione cubica Rck = 450 daN/cm2

Resistenza caratteristica a compressione cilindrica fck = 350 daN/cm2

Coefficiente parziale di sicurezza per il calcestruzzo c = 1.5

Valor medio della resistenza a trazione fctm = 32.1 daN/cm2

Resistenza caratteristica a trazione fctk = 22.5 daN/cm2

Modulo elastico istantaneo tangente all’origine Ec = 340771 daN/cm2

Valor medio della resistenza a trazione per flessione fcfm = 38.5 daN/cm2

Resistenza caratteristica a trazione per flessione fcfk = 27.0 daN/cm2

Resistenza di calcolo a trazione fctd = 15.0 daN/cm2

Resistenza di calcolo cilindrica fcd = 233.3 daN/cm2

Massima tensione di compressione di calcolo cd = 198.3 daN/cm2

Deformazione limite in compressione cu = 0.0035

Deformazione di incipiente plasticizzazione in compressione co = 0.002

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Acciaio da carpenteria S275JOH

Resistenza di snervamento caratteristica fyk = 2750 daN/cm2

Peso specifico acciaio = 7850 daN/m3

Coefficiente di sicurezza per la resistenza delle sezioni M0 = 1.05

Coefficiente di sicurezza all’instabilità delle membrature M1 = 1.05

Bulloni classe 8.8

Tensione di rottura bullone ftb= 8000 daN/cm2

Tensione di snervamento bullone fyb= 6490 daN/cm2

Coefficiente di sicurezza per la resistenza dei bulloni M2 = 1.25

Acciaio per palancole S270GP

Resistenza di snervamento caratteristica fyk = 2700 daN/cm2

Peso specifico acciaio = 7850 daN/m3

Coefficiente di sicurezza per la resistenza delle sezioni M0 = 1.05

Coefficiente di sicurezza all’instabilità delle membrature M1 = 1.05

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5 ANALISI DEI CARICHI

Carichi permanenti strutturali, carichi permanenti non strutturali e sovraccarichi

Solaio di copertura in lamiera grecata sandwich

Peso proprio lamiera grecata sandwich (G2) = 20 daN/m2

Controsoffitto (G2) = 30 daN/m2

Totale = 50 daN/m2

Carico Neve = 48 daN/m2

Soppalco con lamiera grecata e soletta collaborante

Peso proprio lamiera grecata e soletta in c.a. (G2) = 250 daN/m2

Pavimentazione e divisori (G2) = 200 daN/m2

Totale = 450 daN/m2

Sovraccarico di esercizio = 300 daN/m2

Solaio di piano terra

Pavimentazione (G2) = 100 daN/m2

Totale = 100 daN/m2

Sovraccarico di esercizio = 600 daN/m2

Nota: i carichi permanenti strutturali sono stati considerati mediante il modello agli elemnti finiti

impiegato per il calcolo.

Azione della neve

Zona III, Livorno, as < 200m slm

m = 0.8 Coefficiente di forma

qsk= 60 daN/m2 Carico neve al suolo

Qneve = qsk*m= 48 daN/m2

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Azione del vento

Zona 3, Toscana (isole) as < a0 = 500 m s.l.m.

vb = vb0 = 31 m/s

ka = 0.020 1/s

p = qb ce cp cd (pressione del vento)

qb = 0.5 vb2 = 0.51.2527

2 = 600.6 N/m

2 = 60.06 daN/m

2

ct = 1 (coefficiente di topografia)

classe di rugosità D, categoria di esposizione I

kr = 0.17

z0 = 0.01 m

zmin = 2 m

ce (z=8.00m) = kr2 ct ln (z/z0) [7 + ct ln (z/z0)] = 2.64 (coefficiente di esposizione)

cd = 1 (coefficiente dinamico)

cpe= + 0.8 (pareti sopravento), cpe= - 0.4 (pareti sottovento), cpe= - 0.4 (copertura)

Parametri per la definizione dell’azione sismica

Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si

definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito di costruzione. Essa costituisce l’elemento

di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche. La pericolosità sismica è definita in

termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento

rigido con superficie topografica orizzontale (cat. A), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in

accelerazione ad essa corrispondente Se (T), con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR, nel

periodo di riferimento VR. Ai fini della presente normativa le forme spettrali sono definite, per ciascuna

delle probabilità di superamento nel periodo di riferimento PVR, a partire dai valori dei seguenti parametri

su sito di riferimento rigido orizzontale:

ag = accelerazione orizzontale massima al sito;

F0 = valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione orizzontale;

T*C = periodo di inzio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale.

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Di seguito sono riportati i valori di ag, F0, T*C, necessari per la determinazione delle azioni sismiche

(considerando che il sito dove sorgerà la struttura è nel Comune di Capoliveri (Isola d’Elba) e considerando

un Tr di 475 anni):

ag = 0.05 g, F0 = 2.88, T*C = 0.340 s

Azione della temperatura

Per quanto riguarda l’azione termica si è considerata una variazione di temperatura uniforme pari a 15°C

su tutti gli elementi strutturali in acciaio.

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6 MODELLO DI CALCOLO

Il calcolo delle sollecitazioni è stato effettuato con gli usuali metodi della Scienza delle Costruzioni basati

sulla elasticità lineare dei materiali; le verifiche delle sezioni sono state condotte con il metodo agli stati

limite.

Lo studio della struttura è stato effettuato mediante un modello agli elementi finiti tridimensionale

composto da elementi monodimensionali di tipo frame ed elementi bidimensionali tipo shell.

La struttura “portante” è costituita da telaio tridimensionale monopiano con travi e colonne in acciaio. In

particolare, le colonne saranno costituite da profili HEA340, le travi principali da profili IPE500 e IPE600

e le travi secondarie da profili IPE 500.

Lo schema statico è quello riportato di seguito nelle figure 3 e 4, dove i plinti di fondazione risultano

appoggiati su di un letto di molle elastiche con rigidezza tale da simulare il comportamento del terreno.

Allo stesso modo, i micropali posti al di sotto dei plinti stessi sono modellati come vincoli cedevoli

elasticamente con rigidezza alla traslazione verticale opportuna.

Figura 3: modello di calcolo agli elementi finiti

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Figura 4: modello di calcolo agli elementi finiti

Figura 5: modello di calcolo agli elementi finiti (vista estrusa)

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I modelli sono stati realizzati con il programma di calcolo Sap 2000 NonLinear Plus v. 16.0.0 prodotto da

Computers and Structures, Inc. 1995 University Ave, Berkeley, CA 94704, distribuito da Brunetta e

Brunetta Engineering s.r.l. Galleria San Marco- 33170 Pordenone.

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7 VERIFICHE DELLE MEMBRATURE CAPANNONE

Per il calcolo delle sollecitazioni sono state considerate le seguenti condizioni di carico elementari:

G1 = carichi permanenti strutturali

G2 = carichi permanenti non strutturali

Q = sovraccarico di esercizio

Qn = carico neve

Qt = spinta della terra

Qvx+ = azione del vento in direzione + X

Qvx- = azione del vento in direzione - X

Qvy+ = azione del vento in direzione + Y

Qvy- = azione del vento in direzione – Y

T+15 = variazione termica uniforme pari a + 15°C

T-15 = variazione termica uniforme pari a - 15°C

Ex = sisma in direzione X + 30% sisma in direzione Y

Ey = sisma in direzione Y + 30% sisma in direzione X

Riportiamo di seguito le immagini relative alle distribuzioni di alcuni dei carichi agenti sulla struttura.

Figura 6: distribuzione dei carichi permanenti non strutturali (G2)

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Figura 7: distribuzione dei carichi di esercizio (Q)

Figura 8: distribuzione del carico neve (Qn)

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Figura 9: distribuzione della spinta del terreno (Qt)

Figura 10: distribuzione del carico vento in direzione +X (Qvx+)

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Figura 11: distribuzione del carico vento in direzione -X (Qvx-)

Figura 12: distribuzione del carico vento in direzione +Y (Qvy+)

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Figura 13: distribuzione del carico vento in direzione -Y (Qvy-)

Figura 14: distribuzione della variazione termica uniforme positiva (T+15)

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Figura 15: distribuzione della variazione termica uniforme negativa (T-15)

Le condizioni di carico elementari sono state combinate secondo le combinazioni previste dalla normativa.

Combinazioni impiegate:

(1) SLU_fondamentale_Q_T+ => 1.3 G1 + 1.5 G2 + 1.5 Q + 1.5 Qn + 1.5 Qt + 0.9 T+

(2) SLU_fondamentale_Q_T- => 1.3 G1 + 1.5 G2 + 1.5 Q + 1.5 Qn + 1.5 Qt + 0.9 T-

(3) SLU_fondamentale_Qvx+ => 1.0 G1 + 1.5 Qvx+

(4) SLU_fondamentale_ Qvx- => 1.0 G1 + 1.5 Qvx-

(5) SLU_fondamentale_ Qvy+ => 1.0 G1 + 1.5 Qvy+

(6) SLU_fondamentale_ Qvy- => 1.0 G1 + 1.5 Qvy-

(7) SLV_sismax => 1.0 G1 + 1.0 G2 + 1.0 Ex + 1.0 Qt + 0.3 Q

(8) SLV_sismay => 1.0 G1 + 1.0 G2 + 1.0 Ey + 1.0 Qt + 0.3 Q

(9) SLU_geo => 1.0 G1 + 1.3 G2 + 1.3 Q +1.3 Qn + 1.3 Qt

(10) SLE_rara_Q => 1.0 G1 + 1.0 G2 + 1.0 Q + 1.0 Qn + 1.0 Qt

(11) SLE_frequente => 1.0 G1 + 1.0 G2 + 0.3 Q + 0.2 Qn + 0.6 Qt

(12) SLE_quasi permanente => 1.0 G1 + 1.0 G2 + 0.3 Q + 0.6 Qt

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7.1 Verifiche di deformabilità

Spostamenti verticali (frecce)

Il calcolo degli spostamenti verticali delle membrature è stato eseguito considerando gli elementi come

semplici profili in acciaio. In altre parole, la presenza della lamiera grecata è stata considerata come un

semplice carico permanente strutturale ed è stato trascurato il suo contributo alla rigidezza flessionale.

Quanto sopra asserito risulta valido per tutte le membrature (travi principali IPE600 e travi secondarie

IPE500).

Figura 16: deformata amplificata del modello di calcolo per combinazione 10 (SLE_rara_Q)

Verifica travi secondarie (IPE500)

max = 0.63 cm (combinazione SLE_rara_Q)

L = 1115.0 cm (luce)

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maxlim = L/250 = 4.46 cm max

2 = 0.22 cm (carichi variabili)

L = 1115.0 cm (luce)

2lim = L/300 = 3.72 cm 2

Verifica travi principali (IPE600)

max = 0.40 cm (combinazione SLE_rara_Q)

L = 922.7 cm (luce)

maxlim = L/400 = 2.31 cm max

2 = 0.12 cm (carichi variabili)

L = 922.7 cm (luce)

2lim = L/500 = 1.85 cm 2

Spostamenti orizzontali

Secondo il p.to 4.2.4.2.2 delle NTC 2008 negli edifici lo spostamento laterale alla sommità delle colonne

per le combinazioni caratteristiche delle azioni devono generalmente limitarsi ad una frazione dell’altezza

della colonna e dell’altezza complessiva dell’edificio da valutarsi in funzione degli effetti sugli elementi

portanti, della qualità del comfort richiesto alla costruzione, delle eventuali implicazioni di una eccessiva

deformabilità sul valore dei carichi agenti. In assenza di più precise indicazioni si possono adottare i limiti

per gli spostamenti orizzontali indicati nella Tabella 4.2.XI (vedi NTC 2008). Nel caso in oggetto,

trattandosi di edificio monopiano, la suddetta Tabella 4.2.XI prescrive uno spostamento orizzontale

massimo h/300.

Riportiamo di seguito le verifiche:

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Spostamento solaio copertura limite = h/300 = 745/300 = 2.48 cm

Spostamento solaio di copertura massimo = 0.43 cm 2.48 cm

7.2 Verifiche membrature in acciaio struttura in elevazione

Le verifiche relative agli elementi in acciaio sono state eseguite considerando gli elementi come semplici

profili in acciaio. In altre parole, la presenza della lamiera grecata è stata considerata come un semplice

carico permanente strutturale ed è stato trascurato il suo contributo alla resistenza.

Riportiamo di seguito i diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione relativi alle combinazioni di

carico più significative.

Figura 17: diagramma dello sforzo normale per combinazione 1 (SLU_fondamentale_Q_T+)

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Figura 18: diagramma del momento flettente per combinazione 1 (SLU_fondamentale_Q_T+)

Figura 19: diagramma del momento flettente per combinazione 2 (SLU_fondamentale_Q_T-)

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Figura 20: diagramma del momento flettente per combinazione 7 (SLV_sismax)

Figura 21: diagramma del momento flettente per combinazione 8 (SLV_sismay)

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Verifiche elementi

Riportiamo per esteso le verifiche degli elementi maggiormente impegnati, mentre i risultati globali delle

verifiche su tutti gli elementi in acciaio sono riassunti più in seguito mediante tabelle. I risultati delle

verifiche condotte per esteso (non per via automatica dal programma) possono fornire risultati più

cautelativi in virtù delle ipotesi semplificative fatte. In particolare, nelle verifiche di stabilità, può esser

stata cautelativamente considerata una lunghezza di libera inflessione maggiore.

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N M1

min fyk A

Meqx M1

LT fyk Wplx 1N

Ncrx

Meqy M1

fyk Wply 1N

Ncry

0.344

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Riportiamo di seguito la tabella riassuntiva delle verifiche di resistenza e stabilità relative alle

membrature in acciaio. Verifica soddisfatta quando Ratio ≤ 1.

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Verifiche collegamenti

Riportiamo per esteso le verifiche dei collegamenti tra le membrature in acciaio e tra le membrature in

acciaio e calcestruzzo armato.

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7.3 Verifiche membrature in c.a.

Riportiamo di seguito la distribuzione delle caratteristiche della sollecitazione negli elementi in c.a. relative

alle combinazioni di carico più significative.

Figura 22: distribuzione del momento flettente longitudinale (M11) per combinazione 2 (SLU_fondamentale_Q_T-)

Figura 23: distribuzione del momento flettente trasversale (M22) per combinazione 2 (SLU_fondamentale_Q_T-)

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Figura 24: distribuzione del momento flettente nelle travi rovesce per combinazione 2 (SLU_fondamentale_Q_T-)

Verifiche elementi

Riportiamo per esteso le verifiche degli elementi in calcestruzzo armato maggiormente sollecitati.

7.3 Verifiche membrature in calcestruzzo armato (platea serbatoi)

Platea in c.a. spessore 30 cm

Armatura superiore: 16/20cm in entrambe le direzioni

Armatura inferiore: 16/20cm in entrambe le direzioni

Verifica a flessione SLU

M=726600 daNcm/m (momento flettente massimo per combinazione SLU_fondamentale_Q_T-)

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Verifiche a flessione (Stato limite delle tensioni di esercizio)

La tensione limite del calcestruzzo per combinazione rara è 0.60 fck =210 daN/cm2

La tensione limite dell’acciaio per combinazione rara è 0.80 fyk = 3600 daN/cm2

M=533700 daNcm/m (momento flettente massimo per combinazione SLE_rara_Q)

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Verifiche allo Stato limite di apertura delle fessure (SLE)

Combinazione quasi permanente

Sollecitazioni di calcolo: Mslequasi permanente = 37.54 kNm/m per combinazione (SLE_quasi permanente)

Momento di prima fessurazione: Mf = 39.25 kNm/m > Mslequasipermanente = 37.54 kNm/m => quindi non si

ha la formazione di fessure.

Combinazione frequente

Sollecitazioni di calcolo: Mslefrequente= 38.52 kNm/m per combinazione (SLE_frequente)

Momento di prima fessurazione: Mf = 39.25 kNm/m > Mslefrequente = 38.52 kNm/m => quindi non si ha la

formazione di fessure.

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Setti in c.a. spessore 30 cm

Armatura interna: 12/20cm in entrambe le direzioni

Armatura esterna: 12/20cm in entrambe le direzioni

Verifica a presso-flessione SLU

N=3600 daN/m (sforzo normale massimo per combinazione SLU_fondamentale_Q_T-)

M=673800 daNcm/m (momento flettente massimo per combinazione SLU_fondamentale_Q_T-)

Verifiche a presso-flessione (Stato limite delle tensioni di esercizio)



M=533700 daNcm/m (momento flettente massimo per combinazione SLE_rara_Q)

mailto:croce@



fax 050 6201901

57

Verifiche allo Stato limite di apertura delle fessure (SLE)

Combinazione quasi permanente

Sollecitazioni di calcolo: Mslequasi permanente = 30.25 kNm/m per combinazione (SLE_quasi permanente)

Momento di prima fessurazione: Mf = 39.25 kNm/m > Mslequasipermanente = 30.25 kNm/m => quindi non si

ha la formazione di fessure.

Combinazione frequente

Sollecitazioni di calcolo: Mslefrequente= 33.60 kNm/m per combinazione (SLE_frequente)

Momento di prima fessurazione: Mf = 39.25 kNm/m > Mslefrequente = 33.60 kNm/m => quindi non si ha la

formazione di fessure.

mailto:croce@



fax 050 6201901

58

Travi rovesce

Armatura superiore: 616

Armatura inferiore: 616

Staffe 8/20 cm agli appoggi, staffe 8/30 cm in campata

Verifica a flessione SLU

M=5254300 daNcm (momento flettente massimo positivo per combinazione SLU_fondamentale_Q_T-)

M=-9128926 daNcm (momento flettente massimo negativo per combinazione SLU_fondamentale_Q_T-)

mailto:croce@



fax 050 6201901

59

Verifica a taglio

Verifiche a flessione (Stato limite delle tensioni di esercizio)



M= 3669530 daNcm (momento flettente massimo positivo per combinazione SLE_rara_Q)

mailto:croce@



fax 050 6201901

60

M= -6773659 daNcm (momento flettente massimo negativo per combinazione SLE_rara_Q)

mailto:croce@



fax 050 6201901

61

Il Progettista

Ing. Nicola Croce

mailto:croce@

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AUTONOMIA IDRICA ISOLA D’ELBA LOTTO I: IMPIANTO DI ... · 1 RELAZIONE TECNICA ILLUSTRATIVA 2 2 ... La presente relazione di calcolo riguarda le opere strutturali necessarie per