AREA TERRITORIO, TRASPORTI E PROTEZIONE CIVILE · 2013. 2. 19. · MN_XPL103_ORB_MOV_Relazione...

AREA TERRITORIO, TRASPORTI E PROTEZIONE CIVILE SERVIZIO INFRASTRUTTURE E ASSISTENZA TECNICA ENTI LOCALI

REALIZZAZIONE DEL MOVICENTRO DELLA FERMATA RELAZIONE DI CALCOLO DELLE STRUTTURE SAN LUIGI / ORBASSANO – LINEA FM 5

MN_XPL103_ORB_MOV_Relazione strutturale.doc 1

INDICE

1 GENERALITA’ ....................................................................................................................................2

1.1 PREMESSA ...........................................................................................................................................2

1.2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO ...........................................................................................................2

2 DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA IN PROGETTO ...............................................................3

2.1 CARATTERISTICHE GENERALI DELLA STRUTTURA .........................................................................3

2.1.1 FABBRICATO .....................................................................................................................................3

2.1.2 LA TETTOIA DI COPERTURA...............................................................................................................4

2.2 RELAZIONE ILLUSTRATIVA DEI MATERIALI DI PROGETTO .............................................................5

2.2.1 GETTI IN OPERA DI MAGRONI STRUTTURALI ....................................................................................5

2.2.2 GETTI IN OPERA DI CALCESTRUZZO - FONDAZIONI ..........................................................................5

2.2.3 GETTI IN OPERA DI CALCESTRUZZO – ELEVAZIONI ..........................................................................6

2.2.4 ACCIAIO DA ARMATURA ...................................................................................................................6

2.2.5 ACCIAIO DA CARPENTERIA METALLICA ............................................................................................7

3 PARAMETRI PER LA DETERMINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA...................................7

3.1 LOCALIZZAZIONE DELLA STRUTTURA ..............................................................................................7

3.2 CATEGORIA DI SUOLO E CONDIZIONI TOPOGRAFICHE....................................................................8

3.3 PERIODO DI RIFERIMENTO PER L’AZIONE SISMICA..........................................................................8

4 ANALISI DEI CARICHI .....................................................................................................................9

4.1 PESO PROPRIO DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI (G1) ......................................................................9

4.2 PESO PROPRIO DEGLI ELEMENTI COSTRUTTIVI ...............................................................................9

4.3 CARICHI PERMANENTI ELEMENTI NON STRUTTURALI (G2K).......................................................10

4.4 CARICHI VARIABILI (QK)................................................................................................................10

4.5 AZIONE DEL VENTO SULL’EDIFICIO (D.M. 14/01/2008).................................................................10

4.6 AZIONE DELLA NEVE SULL’EDIFICIO (D.M. 14/01/2008) ...............................................................11

4.7 AZIONE SISMICA EDIFICIO (E) .........................................................................................................12

5 VERIFICHE PRELIMINARI EDIFICIO........................................................................................13

5.1 SOLAIO DI CALPESTIO ......................................................................................................................13

5.2 SOLAIO DI COPERTURA ....................................................................................................................14

5.3 PREDIMENSIONAMENTO TRAVE CENTRALE SOLAIO DI COPERTURA ............................................15




COMUNE DI ORBASSANO

------ � ------

RELAZIONE DI CALCOLO DELLE STRUTTURE (DI PROGETTO DEFINITIVO ART.29 D.P.R. 207/2010)

1 GENERALITA’

1.1 Premessa

Oggetto della presente relazione è l'analisi delle sollecitazioni ed il calcolo delle strutture in

cemento armato ordinario e acciaio relative alla realizzazione del Movicentro della fermata San

Luigi/Orbassano – Linea FM 5 in comune di Orbassano (TO).

1.2 Normativa di riferimento

L'analisi della struttura in oggetto è stata fatta utilizzando i metodi usuali della Scienza delle

Costruzioni ed in conformità alle normative e leggi vigenti:

• Legge 5/11/1971 n. 1086: Norme per la disciplina delle opere di conglomerato

cementizio armato, normale e precompresso ed a struttura metallica.

• D.P.R. 6/6/2001 n. 380: Testo unico delle disposizione legislative e regolamentari in

materia edilizia.

• DM 14-1-2008 - Norme tecniche per le costruzioni

• CIRCOLARE 2-02-2009 n°617 C.S.LL.PP. “Istruzioni per l’applica zione delle nuove

norme tecniche per le costruzioni di cui al d.m. 14 gennaio 2008




2 DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA IN PROGETTO

2.1 Caratteristiche Generali della struttura

Il complesso della stazione FM5 da realizzare è costituito da un corpo di fabbrica di un piano

fuori terra e da una tettoia con funzioni di copertura degli stalli di approdo degli autobus urbani e

suburbani.

2.1.1 Fabbricato

Il fabbricato presenta una forma in pianta pressoché rettangolare di dimensioni max 25.95 x

7.96 m ed altazza di 4,00 m. La struttura avrà caratteristiche di telaio spaziale in c.a. mono

piano.

Fondazioni:

saranno di tipo “indiretto”, realizzate con pali trivellati di medio diametro φ 40 collegati in testa

da un cordolo di dimensioni 110 x 50 cm.

Il piano di posa del cordolo di testa dovrà essere preventivamente rullato e costipato fino ad

ottenere una densità non inferiore al 95% dello Standard di Proctor e un modulo di

compressibilità ME determinato con piastra di 30 cm di diametro, al primo ciclo di scarico e

nell’intervallo di carico compreso fra 0,05 e 0,15 N/mm², non inferiore a 20 N/mm²;

Elevazioni ed orizzontamenti:

La strutture portanti di elevazione saranno realizzate mediante pilastri e setti in c.a. a sezione

rettangolare. La dimensione prevalente dei pilastri sarà di 30 x 45 cm. Saranno presenti inoltre

due pilastri circolari di diametro φ 50 cm all’interno del fabbricato in corrispondenza dell’ atrio

centrale. I pilastri saranno collegati da travi orizzontali 30 x 50 cm.

Gli orizzontamenti di calpestio e di copertura saranno realizzati mediante lastre predalles con

getto di cls in opera di completamento a formare due solette in c.a.

Figura 1 - Prospetto dell'edificio e della copertura




2.1.2 La tettoia di copertura

La tettoia di copertura presenta una forma in pianta pseudo rettangolare con rastremature

ellittiche e circolari di dimensioni massime pari a 45,00 x 100,00 m

La struttura avrà caratteristiche di telaio spaziale in acciaio. La copertura a botte sarà sostenuta

da pilastri circolari in acciaio da cui si dipartono ramificazioni di tubolari a sostegno del graticcio

del manto di copertura.

Fondazioni:

saranno di tipo “indiretto”, realizzate con pali trivellati di medio diametro φ 40 collegati in testa

da plinti collegati da cordoli.

Il piano di posa del cordolo di testa dovrà essere preventivamente rullato e costipato fino ad

ottenere una densità non inferiore al 95% dello Standard di Proctor e un modulo di

compressibilità Me determinato con piastra di 30 cm di diametro, al primo ciclo di scarico e

nell’intervallo di carico compreso fra 0,05 e 0,15 N/mm², non inferiore a 20 N/mm²;

Elevazioni ed orizzontamenti:

La struttura di copertura verrà sorretta da pilastri in acciaio φ 50 cm spessore 1.5 cm dai quali si

dipartono tubolari metallici ramificati.

Il manto di copertura verrà realizzato con lastre in lamiera grecata con inserti trasparenti in

lexan. La copertura a botte ha un’altezza in chiave di 7.65 m.

Figura 2- Prospetto copertura metallica




2.2 Relazione illustrativa dei materiali di Progetto

2.2.1 Getti in opera di Magroni strutturali

Classe: C 12/15

Resistenza caratteristica cubica a compressione: Rck = 150 kg/cm²

Resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck = 124.5 kg/cm²

Resistenza di calcolo a compressione: fcd = 70.6 kg /cm²

Modulo di elasticità medio: Ecm= 272666- kg/cm²

Fig. 1 – Diagramma costitutivo

CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE X0

RAPPORTO ACQUA/CEMENTO 0.60

DIAMETRO MASSIMO DELL’AGGREGATO 30 mm

CLASSE DI CONSISTENZA S3

COPRIFERRO NOMINALE -

2.2.2 Getti in opera di Calcestruzzo - Fondazioni

Classe: C 25/30


Resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck = 249 kg/cm²

Resistenza di calcolo a compressione: fcd = 141,1 kg /cm²

Modulo di elasticità medio: Ecm= 314472 kg/cm²





CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE XC2




COPRIFERRO NOMINALE 40 mm

2.2.3 Getti in opera di Calcestruzzo – Elevazioni

Classe: C 28/35


Resistenza caratteristica cilindrica a compressione: fck = 290.5 kg/cm²

Resistenza di calcolo a compressione: fcd = 164,6 kg /cm²

Modulo di elasticità medio: Ecm= 325881 kg/cm²


CLASSE DI ESPOSIZIONE AMBIENTALE XC1




COPRIFERRO NOMINALE 30 mm

2.2.4 Acciaio da armatura

Tipo: B450C

Resistenza caratteristica di snervamento: fyk = 4500 kg/cm²

Resistenza caratteristica di rottura: ftk = 5175 kg/cm²

Resistenza di calcolo a snervamento: fyd = 3913 kg/cm²

Modulo elastico normale: Es = 2000000 kg/cm²




Fig. 4 - Diagramma costitutivo

2.2.5 Acciaio da carpenteria metallica

Tipo: S275

Resistenza caratteristica di snervamento: fyk = 2750 kg/cm²

Resistenza caratteristica di rottura: ftk = 4300 kg/cm²

Resistenza di calcolo a snervamento: fyd = 2619 kg/cm²

Modulo elastico normale: Es = 2100000 kg/cm²

3 PARAMETRI PER LA DETERMINAZIONE DELL’AZIONE SISMICA

3.1 Localizzazione della struttura

Localizzazione della struttura

Comune: ORBASSANO

Provincia: TORINO

Regione: PIEMONTE

Zona simica D.G.R. n° 11-13058 del 19/01/2010: 3

Latitudine dell'opera: 45.0244

Longitudine dell'opera: 7.55915




3.2 Categoria di suolo e Condizioni topografiche

Si ipotizza la categoria di suolo definita ai fini del calcolo dell’azione sismica risulta la seguente:

Categoria Descrizione

C

Depositi di terreni a grana grossa mediamente addensati o terreni a grana fina mediamente consistenti con spessori superiori a 30 m, caratterizzati da un graduale miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di Vs,30 compresi tra 180 m/s e 360 m/s (ovvero 15 < NSPT,30 < 50 nei terreni a grana grossa e 70 < cu,30 < 250 kPa nei terreni a grana fina).

Categoria Descrizione

T1 Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con inclinazione media i � 15°

3.3 Periodo di riferimento per l’azione sismica

Con DGR del 23 dicembre 2003, n. 64-11402 la regione Piemonte definisce le categorie di

edifici ed opere ritenute “strategiche” ossia le categorie di edifici e di opere infrastrutturali la cui

funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione

civile.

L’art. 1 al pto a) della sezione “opere infrastrutturali” classifica le vie di comunicazione (strade,

ferrovie, ecc.) di competenza Regionale come opere strategiche.

Di conseguenza:

- Si assume una vita nominale VN pari a 100 anni - Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e

dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica (2.4.1 NTC 08)

- Si assume una classe d’uso CU pari IV - Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche

importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità […]

(2.4.2 NTC 08)

Le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di

riferimento VR che si ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicandone la vita nominale VN

per il coefficiente d’uso CU

VR = VN * CU




Dati di progetto della struttura

Classe d'uso

Vita Nominale [Vn anni]

Coefficiente d'uso

Periodo di riferimento [VR anni]

IV 100 2.0 200

4 ANALISI DEI CARICHI

4.1 Peso proprio degli elementi strutturali (G1)

Conglomerato cementizio armato 2500 Kg/m³

Acciaio di carpenteria 7850 Kg/m³

4.2 Peso proprio degli elementi costruttivi

(G1K) MANTO DI COPERTURA EDIFICIO

Guaina bituminosa 5.0 Kg/m²

Massetto di pendenza in cls ( 10 cm) 240.0 Kg/m²

Isolante neopor (15 cm) 5.0 Kg/m²

Solaio Predalles (16+5 cm) 325 Kg/m²

Gk tot 575 Kg/m²

(G2K) SOLAIO DI TERRA EDIFICIO

Solaio Predalles (20+ 5 cm) 360.0 Kg/m²

Isolante Neopor sp = 12 cm 6.0 Kg/m²

Massetto sp = 10 cm 160.0 Kg/m²

Carico tecnologico 18.0 Kg/m²

Piastrelle e malta 41.0 Kg/m²

Gk tot 565 Kg/m²




Muratura di Tamponamento sp = 50 cm Edificio

H UTILE PIANO: 3.50 m

Spessore parete 0.50 m

intonaco interno sp = 1.5 cm 19.5 Kg/m²

Blocco Unopor sp = 38 cm 320 Kg/m²

Muro Paramano 144 Kg/m²

carico tecnologico 5 Kg/m²

488.5 Kg/m²

Carico lineare Gk 1710.0 Kg/m

4.3 Carichi permanenti elementi non strutturali (G2K)

Ripartizione Elementi divisori interni (3.1.3.1) 120 Kg/m²

4.4 Carichi Variabili (QK)

Ambienti suscettibili di affollamento (Cat. C3- Stazioni) 500 Kg/m²

Coperture e sottotetti accessibili per la sola manutenzione (Cat. H1)

50 Kg/m²

4.5 Azione del Vento sull’edificio (D.M. 14/01/2008)

Zona: 1

Altitudine: 273 m s.l.m.

Periodo di Ritorno [anni]: 50

Classe di rugosità del terreno:D

Distanza dalla costa [km]: 110

Categoria di esposizione del sito: 2

Tipologia di costruzione: Edifici a pianta rettangolare con coperture piane

vref (velocità di riferimento) = 2500.

qref (pressione cinetica di riferimento) = 0.003983

cd (coefficiente dinamico) = 1

cf (coefficiente d' attrito) = 0.02

p = qref * ce(ct) * cp * cd =




Carico vento su parete controvento 58 Kg/m²

Carico vento su parete sottovento 29 Kg/m²

4.6 Azione della neve sull’edificio (D.M. 14/01/2008)

- Zona: 0

- Altitudine [m]: 273

- Periodo di Ritorno [anni]: 50

- qsk (carico neve al suolo) = 161.67 Kg/m²

- copertura a due falde

alfa1 (inclinazione della falda [°]) = 0°

- Coefficiente di esposizione = 1

- Coefficiente termico = 1

qs = µµµµi ∗∗∗∗ qsk * CE * CT=

Carico neve sulla copertura qs = 130.00 kg/m²




4.7 Azione sismica edificio (E)

Le azioni sismiche sono calcolate in accordo al Cap. 7 del DM 14/01/2008 ed in base alle

considerazioni espresse nel cap. 3 della presente relazione.

Trattandosi di “Nuova costruzione” risulta opportuno eseguire la verifica sismica tramite

un’analisi lineare dinamica modale.

Vengono considerati tutti i modi di vibrare con massa partecipante significativa totale sia

superiore all’85%, escludendo quelli con massa partecipante inferiore al 5%

Le prestazioni della costruzione attese sono:

- SLU di Progetto � Stato limite di salvaguardia della vita (SLV) con probabilità di superamento

PRV nel periodo di riferimento VR pari al 10%

Prestazione attesa: a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei

componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si

associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione

conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di

sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali.

- SLE di Esercizio � Stato Limite di Danno (SLD) con probabilità di superamento PRV nel

periodo di riferimento VR pari al 63%

Prestazione attesa: a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli

elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce

danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la

capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali,

mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell’interruzione d’uso di parte delle

apparecchiature.




5 VERIFICHE PRELIMINARI EDIFICIO

Per un predimensionamento della struttura si è provveduto alla verifica di alcuni elementi

principali portanti

5.1 Solaio di calpestio

CARATTERISTICHE

GEOMETRICHE

h1 (cm) 4

h2 (cm) 16

h3 (cm) 5

b1 (cm) 13

b2 (cm) 40

b3 (cm) 14

H (cm) 25

B (cm) 120 Carico tot. q = 1446 kg/m

h+ utile (cm) 23 Luce calcolo L= 3.65

h - utile (cm) 22

c (cm) 3 schema statico

CARATTERISTICHE CARATTERISTICHE ARMATURA

MATERIALI SOLLECITAZIONE A inf (cmq) 4.7

n 15 M - (Kgxm) 1926 A sup (cmq) 4.5

Rck (Kg/cmq) 300 M + (Kgxm) 1926

�� cls (Kg/cmq) 97.5 T max (Kg) 2639

�� cls (Kg/cmq) 6

�� s (Kg/cmq) 2600

RISULTATI MOMENTO POSITIVO MOMENTO NEGATIVO

y (cm) 4.63 7.31

J (cm^4) 27573 19920.99

W + (cm^3) 5958 2724.16

W - (cm^3) 1501 1356.34

�� cls (Kg/cmq) 32.3 Verificato 70.72 Verificato

�� s (Kg/cmq) 1925 Verificato 2130.47 Verificato


semincastro

m

VERIFICA SOLAIO PREDALLES: Calpestio

H

PANNELLO ISO-TRAL

B

h2

h1

h3

b1 b1b2 b3 b2




5.2 Solaio di copertura

CARATTERISTICHE

GEOMETRICHE

h1 (cm) 4

h2 (cm) 12

h3 (cm) 4

b1 (cm) 13

b2 (cm) 40

b3 (cm) 14

H (cm) 20

B (cm) 120 Carico tot. q = 910 kg/m

h+ utile (cm) 18 Luce calcolo L= 3.65

h - utile (cm) 17

c (cm) 3 schema statico

CARATTERISTICHE CARATTERISTICHE ARMATURA

MATERIALI SOLLECITAZIONE A inf (cmq) 3.8

n 15 M - (Kgxm) 1212 A sup (cmq) 3.5

Rck (Kg/cmq) 300 M + (Kgxm) 1212

�� cls (Kg/cmq) 97.5 T max (Kg) 1661

�� cls (Kg/cmq) 6

�� s (Kg/cmq) 2400

RISULTATI MOMENTO POSITIVO MOMENTO NEGATIVO

y (cm) 3.69 5.69

J (cm^4) 13728 9189.19

W + (cm^3) 3717 1614.56

W - (cm^3) 960 812.59


�� s (Kg/cmq) 1895 Verificato 2237.94 Verificato


semincastro

m

VERIFICA SOLAIO PREDALLES: Copertura

H

PANNELLO ISO-TRAL

B

h2

h1

h3

b1 b1b2 b3 b2




5.3 Predimensionamento trave centrale solaio di copertura

- Area di influenza carico: 39.66 m²

- Carico superficie di influenza (SLU): 5170 kg/m

Dal predimensionamento effettuato, la sezione necessaria minima della trave porta solaio risulta

essere di 30 x 50 cm




316,1

18

2,5

36

51

82

,5

70°

73

0

1805

444

730

60°

60

°

60°

R365

400 650

36

53

65

330425

30

325

50

325

30

605 4545355452854538045

30

325

50

325

30

30

327

,545

327,5

30

30

327

,545

327,5

30

30

327

,545

327,5

30

316,1

182,5

365

182,5

70°

730

1805

444

730

60°

60

°

60°

R365

400 650

365

365

330425

6 SCHEMI GRAFICI

Figura 3 – Pianta delle fondazioni edificio

Figura 4 - Pianta solaio di copertura edificio

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