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COMUNE DI BOLOGNA
PROVINCIA DI BOLGNA
PROGETTO: AMPLIAMENTO DELLA SCUOLA ELEMENTARE “ALDO MORO”VIA SANTORRE DI SANTAROSA 2 BOLOGNA
QUARTIERE BORGO PANIGALE
********************************************************************************
RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE********************************************************************************
PARTE PRIMA: ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE (RIF. CPG/2011/1474
ATTO DI INDIRIZZO G.R.E.R. 1373/2011)
PARTE SECONDA: RELAZIONE DI CALCOLO
PROGETTISTA DELLE STRUTTURE:
ING. GIOVANNI MANFREDINI
FEBBRAIO 2015
�
ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE (RIF. CPG/2011/1474 ATTO DI INDIRIZZO G.R.E.R. 1373/2011)
a) Descrizione del contesto edilizio e delle caratteristiche geologiche,morfologiche e idrogeologiche del sito.
L’intervento è ubicato all’interno dell’area cortiliva della
scuola “Aldo Moro” in area pianeggiante nella zona Ovest del
Comune di Bologna, in prossimità della sponda sinistra del
Fiume Reno.
La destinazione d’uso del fabbricato è: scuola
Dalla indagine geofisica effettuata nell'agosto 2014 il terreno
è definito con categoria di sottosuolo B.
b) Descrizione generale della struttura:-1)fabbricato con struttura intelaiata in c.a. e solai in latero
cemento, composto da piano terra e piano primo,una scala
interna in c.a. e una esterna in acciaio;
-2)ascensore in c.a. esterno e al servizio della scuola
esistente;
-3)camminamento coperto con colonne in acciaio e copertura
sagomata in legno lamellare.
(N.B. le ultime due strutture sono giuntate sismicamente da
quelle adiacenti esistenti e nuove).
�
c) NORMATIVA TECNICA E RIFERIMENTI TECNICI UTILIZZATI:
DM 14/01/2008 NTC
CM n°. 617 DEL 2/09/2009
LR n°. 19/2008
d) PARAMETRI DI PROGETTO: VN=50 anni
classe d’uso III
Cu= 1,5
periodo di riferimento VR= 75 anni
zona sismica del sito 3
coordinate geografiche
E 11.292210° N 44.520393°
azioni considerate sulla costruzione ed eventuali scenari
eccezionali:
-G1: pesi propri + permanenti
-Q1= Neve,
-E= azione sismica maggiore di quella del vento (vedi
dimostrazione), non si prevedono scenari eccezionali
Azione sismica e spettri di progetto
Spettro in accordo con TU 2008
• Classe di duttilità impostata Bassa
• categoria di sottosuolo B
• Fattore di struttura massimo qo per sisma orizzontale 2.00
• (STRUTTURA A PARETI DEFORMABILI TORSIONALMENTE)
• Fattore di duttilità KR per sisma orizzontale 1.00
• Fattore riduttivo regolarità in altezza KR 0.80
• Fattore riduttivo per la presenza di setti KW 1.00
• Fattore di struttura q per sisma orizzontale 1.60
• Fattore di struttura q per sisma verticale 1.50
TU 2008 SLV H
�
• Si adotta questo spettro anche per le altre strutture a favore
di sicurezza.
e) descrizione dei materiali e dei prodotti per uso strutturale,dei requisiti di resistenza meccanica e durabilità considerati:
CALCESTRUZZO: da centro di produzione certificato in base alle NTC2008 per:
- fondazioni : C25/30, consistenza S4, classe di esposizione Xc2, A/C = 0,6, diametro max inerti 20 mm.
- elevazione e solai : C25/30, consistenza S4, classe di
esposizione Xc1, A/C = 0,6, diametro max inerti 10 mm.
ACCIAIO PER C.A.:da centro di trasformazione certificato in base alle NTC2008 per: B450C
-ACCIAIO PER CARPENTERIA METALLICA:da centro di trasformazione certificato in base alle NTC2008 e alle UNIEN 10025-2
-profilati S275JR fyk=275 N/mm2 ftk= 430 N/mm2
-lamiere S355JR fyk=355 N/mm2 ftk= 510 N/mm2
-bulloni 8.8
f) illustrazione dei criteri di progettazione e modellazione:
� classe di duttilità CDB
� non regolarità in pianta ed in altezza
� tipologia strutturale: a pareti in c.a.
� fattore di struttura q e sua giustificazione: si adotta un
fattore di struttura per sisma orizzontale q=1.60
� stati limite indagati:
-per le fondazioni stato limite GEO e STR
-per l'elevazione e il solaio stato limite STR
� giunti sismici: assenti, presenti tra vano ascensore e
�
0 21
0.5
1.5 3
2.5
3.5 4
0
0.3
0.15
0.45
0.6
T [sec ]
---- TU 2008 SLV H
---- TU 2008 SLD H
---- SLV q=1
fabbricato esistente, tra le estremità del camminamento coperto e i fabbricati;
� criteri di valutazione degli elementi non strutturali e degli impianti: non previsti
� requisiti del sistema di fondazione: restare in campo elastico
� vincolamenti adottati: vedi i vari modelli di seguito descritti.
-nuovo fabbricato:MODELLO 1: nodi di fondazione incastrati.vincolati per gli spostamenti nel piano Ux=1 e uy=1 liberi per quelli verticali, collegati da elemento fondazione (trave su suolo elastico)
MODELLO 2: nodi di fondazione vincolati per gli spostamenti nel piano Ux=1 e uy=1 liberi per quelli verticali, collegati da elemento fondazione (trave su suolo elastico).
�
La scala interna in c.a. e la scala esterna in acciaio sono calcolate e verificate nella relazione di calcolo.
-ascensore: nodi di fondazione vincolati per gli spostamenti nelpiano Ux=1 e uy=1 liberi per quelli verticali, collegati da elemento fondazione
�
-camminamento coperto: nodi vincolati al piede (incastro)
• schemi statici adottati: -nuovo fabbricato: modello di calcolo agli elementi finiti con elementi tipo setto,pilastro, trave, trave di fondazione, area di carico;-ascensore: modello di calcolo agli elementi finiti con elementi tipo setto;-camminamento coperto: modello di calcolo agli elementi finiti conelementi tipo pilastro, trave, trave di fondazione.
�
• indicazione delle principali combinazioni delle azioni agli SLU e SLE: coefficienti parziali delle azioni e di combinazione:
Combinazione fondamentale per SLU:
�G1 G1 + �Q1 Q1
Combinazione caratteristica rara per SLE(deformata istantanea):
G1 + Q1
Combinazione quasi permanente per SLE(deformata ultima):
G1 + �21 Q1
Combinazione sismica:
G1 + E+ �21 Q1
Carichi permanenti epesi propri
G1 �G1 = 1,30
Azione variabile Qi �Qi = 1,50
e i seguenti coefficienti di combinazione:
�0j �1j �2j
Categoria B Uffici
0,7 0,5 0,3
Neve 0.5 0.2 0.0Vento 0.6 0.2 0.0
• indicazione motivata del metodo di analisi utilizzato: -nuovo fabbricato: si considera una analisi dinamica con
condensazione di piano considerando gli impalcati infinitamente rigidi, in accordo con la presenza di un solaio in latero-cemento con soletta collaborante.
-ascensore: si considera una analisi statica con carichi calcolati con lo spettro di progetto allo SLV applicati in sommità, condizione a favore di sicurezza;
-camminamento coperto: si calcola una mensola incastrata al piede con carichi all'estremità superiore calcolati
con l'area di influenza per ciascun pilastro, il modello agli elementi finiti è utilizzato per il calcolo delle fondazioni e come controllo del calcolo manuale.
• analisi lineare
• statica e dinamica
�
• T1< 2,5Tc
• CRITERI DI VERIFICA AGLI STATI LIMITE INDAGATI:
• SLU resistenza
• SLE deformazione
• RAPPRESENTAZIONE DELLE CONFIGURAZIONI DEFORMATE E DELLE SOLLECITAZIONI PIU’ SIGNIFICATIVE, SINTESI DELLE VERIFICHE DISICUREZZA E GIUDIZIO MOTIVATO DI ACCETTABILITA’ DEI RISULTATI:
-nuovo fabbricato:
SLD
SPOSTAMENTO DIFFERENZIALE MAX DIR X 0,15cm
0,005x380= 1,9cm 0,15<1,9 verificato!
SPOSTAMENTO DIFFERENZIALE MAX DIR Y 0,29cm
0,005x380= 1,9cm 0,29<1,9 verificato!
243
242
224
223
222
221
206
205
143
142
140
139
124
123
122
121
106
105
103
102
43
42
40
39
24
23
22
21
6
5
3
2
x
y
z
-ascensore:
uxmax= 0,69cm uymax= 0,62 cm.
H=600 cm 0,005x600= 3cm ux/H=0,0012 < 0,005 verificato!
�
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
x
y
z
-camminamento copertospostamento massimo allo SLE vento
qw = (2,45x81/2)= 99,2 daN/m
altezza mensola h=4m
tubo φ 139,7x7,1 Jx=648 cm4
spostamento mensola incastrata soggetta al carico distribuito q
n= qw l^4/8EJ= 2,33 cm pari a 0,0029(2h) < 0,005(2h)
Le sollecitazioni più significative sono riportate nella
relazione di calcolo, allega alla presente relazione.
I risultati sono accettabili e confermano il comportamento di
altre strutture eseguite nel comune di Bologna con la stessa
tipologia.
• AFFIDABILITA’ DEL CODICE DI CALCOLO
il codice di calcolo agli elementi finiti WINSTRAND è stato
testato dal produttore con apposito esempio di calcolo
rintracciabile sul sito di Enexsys, calcoli manuali speditivi su
strutture semplici sono stati svolti da chi scrive ottenendo gli
stessi risultati ottenuti dal codice di calcolo.
��
• RELAZIONE SULLE FONDAZIONI• nuovo fabbricato: le fondazioni sono di tipo diretto a
sezione rettangolare, la sezione della fondazione è tale da
mantenere un comportamento rigido rispetto al terreno.
Viene effettuata una verifica a schiacciamento controllando che
la pressione di progetto Pe sia inferiore alla resistenza a
compressione del terreno Rd.
Coefficiente di reazione del sottofondo (Modello alla Winkler).La valutazione del coefficiente di sottofondo verticale alla
Winkler kw da utilizzare per le analisi strutturali è stata
effettuata utilizzando l’espressione suggerita da Bowles (1982)
21� �− ν
⋅ ⋅ ⋅� �� �
w
1k =
S FB I IE
(4)
Dove
B = dimensione della fondazione
IS = fattore che dipende dallo spessore dello strato deformabile
considerato
IF = fattore che dipende dalla forma della fondazione e dalla
profondità del piano di posaE = modulo di Young del terreno
ν = coefficiente di Poisson del terreno
��
38
35
3933
2640
27 41
362528 42
21
1329 43
2011
3014 448
2237
13115
3423
2 3216
3 17
924
4 18
5 19
12
6
10
7
In condizioni statiche e per una fondazione nastriforme con baseB= 1 m e profondità del piano di posa D = 2 m, lunghezza tra i pilastri L=6,1 m posta su un terreno con E= 76 daN/cm2 (valore desunto dalla prova edometrica per l'intervallo di carico sulla
nostra fondazione) e ν =0.3 il coefficiente di sottofondo vale:D/B=2 H/(B/2)= 4 L/B=6 If= 0,675 I1=0,264 I2=0,139 Is=0,264+[(1-0,6)/(1-0,3)]0,139= 0,343
kw = 1/100(1-0,3^2/76)0,675*0,343= 3,6 daN/cm3
risolto il calcolo agli elementi finiti si ottengono le pressioni di contatto terreno-fondazione e le azioni interne delle travi di fondazione che vengono verificate con lo SLU a flessione e taglio.
-ascensore: la fondazione è una platea impostata alla stessa quota del fabbricato, i setti iniziali comprendono
anche l'elemento fondazione su suolo elastico, le pressioni di
contatto sono ricavate dal modello di calcolo, la platea viene
calcolata nella relazione di calcolo e viene verificata come
lastra soggetta alle pressioni di contatto cambiate di segno.
-camminamento coperto: le mensole verticale incastrata al
piede con carichi all'estremità superiore, sono collegate alla
base da travi di fondazione rettangolari calcolate allo SLU di
flessione e taglio con schema di trave continua
LE VERIFICHE DELLE SEZIONI IN C.A DELLE FONDAZIONI SONOCONTENUTE NELLA RELAZIONE DI CALCOLO
��
RELAZIONE GEOTECNICA: i valori caratteristici del terreno sono desunti dal modello geotecnico ricavato in base ai risultati del sondaggio e delle prove di laboratorio effettuate nella zona in esame, descritti nella relazione geologica :zona fabbricato e ascensore, imposta fondazione a -2m dal pcConsiderando l’approccio 1 combinazione 2 stato limite GEO
− la resistenza vale Rd= 4 daN/cm2
��
APPROCCIO 1 COMBINAZIONE 2 A2 M2 R2
1x G 1,8
1,3xQ ‘c/1,25
φ = 33,00 27,453053
c= 0,00 cd= 0
condizioni drenate
calcolo della Qlim secondo BRINCH-HANSENpeso specifico γ 1900,00 daN/m3
angolo di attrito interno 27,45 gradi
coesione cd 0,00 daN/cm2
profondità y 2,00 m
base della fondazione B 1,00 m
fattori di capacità portante 15,45
Nc 24,76
Nq 13,86
Qlim= 7,186
gammR= 1,800
pRd= 3,992
‘tgφ/1,25
φd =
φd
Nγ
zona camminamento coperto , imposta fondazione a -1m dal pcConsiderando l’approccio 1 combinazione 2 stato limite GEO
− la resistenza vale Rd= 2 daN/cm2
��
APPROCCIO 1 COMBINAZIONE 2 A2 M2 R2
1x G 1,8
1,3xQ ‘c/1,25
φ = 33,00 27,453053
c= 0,00 cd= 0
condizioni drenate
peso specifico γ 1900,00
angolo di attrito interno 27,45 gradi
coesione cd 0,00
profondità y 1,00 m
base della fondazione B 0,60 m
fattori di capacità portante 15,45
24,76
13,86
3,725
1,800
2,069
‘tgφ/1,25
φd =
calcolo della Qlim secondo BRINCH-HANSENdaN/m3
φd
daN/cm2
Nγ
Nc
Nq
Qlim=
gammR=
pRd=
ASCENSORE
pmax= 0,8 < 4 daN/cm2 verificato
��
x
y
z