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CUP E3 1 B05000390007

COLLEGAMENTO AUTOSTRADALE

DI CONNESSIONE TRA LE CITTA’ DI

BRESCIA E MILANO

PROCEDURA AUTORIZZAT IVA D. LGS 163/2006

DELIBERA C.I.P.E. DI APPROVAZIONE DEL PROGETTO DEFINIT IVO N ° 42/2009

PROGETTO ESECUTIVO

0B - RIQUALIFICAZIONE TANGENZIALE SUD DI BRESCIA

PARTE INFRASTRUTTURALE

OPERE D’ARTE MAGGIORI

PNBX2 – PROLUNGAMENTO PONTE VITTORIO EMANUELE

Relazione di calcolo Opere provvisionali

PROGETTAZIONE: VERIFICA:

CONSORZIO B.B.M.

PER IL CONSORZIO PER IL CONSORZIO

IL PROGETTISTA RESPONSABILE INTEGRAZIONE

PRESTAZIONI SPECIALISTICHE

IL DIRETTORE TECNICO

IMPRESA PIZZAROTTI e C. S.p.A. IMPRESA PIZZAROTTI e C. S.p.A. Dott. Ing. Pietro Mazzoli Dott. Ing. Sabino Del Balzo

Ordine degli Ingegneri di Parma N. 821 Ordine degli Ingegneri di Potenza N. 631 I.D. IDENTIFICAZIONE ELABORATO PROGR.

EMITT. TIPO FASE M.A. LOTTO OPERA PROG. OPERA TRATTO PARTE PROGR. PART.DOC. STATO REV. FEBBRAIO 2011

20436 04 RC E C 0B PN BX2 01 OP 001 00 A 02 SCALA:

ELABORAZIONE PROGETTUALE REVISIONE

IL PROGETTISTA N. REV. DESCRIZIONE DATA REDATTO DATA CONTROLLATO DATA APPROVATO

DOTT. ING. A.BRUNELLI 03 02 REVISIONE A SEGUITO ISTRUTTORIA CAL 15/02/2011 VINCI 15/02/2011 BRUNELLI 15/02/2011 BIEMMI

DOTT. ING. G.VINCI 02 01 REVISIONE A SEGUITO ISTRUTTORIA 15/12/2010 VINCI 15/12/2010 BRUNELLI 15/12/2010 BIEMMI

DOTT. ING. M.BOTTONI 01 00 EMISSIONE 28/01/2010 VINCI 28/01/2010 BRUNELLI 28/01/2010 BIEMMI

DOTT. GEOL. S.DAL FORNO DIRETTORE TECNICO: DOTT. ING G. BIEMMI

IL DIRETTORE DEI LAVORI IL CONCEDENTE IL CONCESSIONARIO

IL PRESENTE DOCUMENTO NON POTRA’ ESSERE COPIATO, RIPRODOTTO O ALTRIMENTI PUBBLICATO, IN TUTTO O IN PARTE, SENZA IL CONSENSO SCRITTO DELLA SdP BREBEMI S.P.A. OGNI UTILIZZO NON AUTORIZZATO SARA’ PERSEGUITO A NORMA DI LEGGE

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Doc. N. 20436-PNBX2-A02

CODIFICA DOCUMENTO 20436-04-RC-E-C-0B-PNBX2-01-XX-

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INDICE

1. GENERALITA’ ....................................................................................................................................... 3

2. NORMATIVA DI RIFERIMENTO ...................................................................................................... 3

3. CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA .......................................................................................... 4

3.1 TERRENO NATURALE .............................................................................................................................. 4 3.2 PARAMETRI GEOTECNICI MATERIALI DEI RILEVATI ................................................................................. 5

4. CARATTERISTICHE DEI MATERIALI ........................................................................................... 6

4.1 ACCIAIO ................................................................................................................................................. 6

5. ANALISI DEI CARICHI ........................................................................................................................ 7

5.1 SPINTA DELLE TERRE .............................................................................................................................. 7 5.2 AZIONE INDOTTA DA TRAFFICO............................................................................................................... 7 5.3 SOVRACCARICO PERMANENTE ................................................................................................................ 7

5.4 AZIONI SISMICHE .................................................................................................................................... 7

6. ANALISI STRUTTURALE .................................................................................................................... 7

6.1 PROGRAMMA DI CALCOLO UTILIZZATO ................................................................................................... 7

6.2 CRITERI DI VERIFICA ............................................................................................................................... 8 6.2.1 Verifiche di resistenza ............................................................................................................. 8 6.2.2 Stabilità al piede della palancola ............................................................................................. 9

6.2.3 Verifica degli stati limite idraulici ........................................................................................... 9

7. PALANCOLE A SBALZO DA 15M, SPALLA OVEST CARREGGIATA SUD ........................... 10

7.1.1 Output di calcolo ................................................................................................................... 10 7.1.2 Verifiche palancole ................................................................................................................ 45

8. PALANCOLE A SBALZO DA 12M, SPALLA EST CARREGGIATA NORD ............................. 45

8.1.1 Output di calcolo ................................................................................................................... 45

8.1.2 Verifiche palancole ................................................................................................................ 81

9. PALANCOLE A SBALZO DA 9M, SPALLA EST CARREGGIATA SUD ................................... 82

9.1.1 Output di calcolo ................................................................................................................... 82 9.1.2 Verifiche palancole .............................................................................................................. 115

10. PALANCOLE A SBALZO DA 9M, SPALLA OVEST CARREGGIATA NORD ....................... 116

10.1.1 Output di calcolo ................................................................................................................. 116

10.1.2 Verifiche palancole .............................................................................................................. 149

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1. GENERALITA’

Nell’ambito dei lavori del progetto definitivo del collegamento autostradale di connessione tra le città di

Brescia e Milano, per quanto riguarda le opere connesse è prevista la riqualificazione della Tangenziale Sud

di Brescia.

L’intervento consiste nell’allargamento a 4 corsie della sede stradale esistente. In particolare, ci si riferisce

all’allargamento, della carreggiata ovest, della sede stradale della tangenziale sud al km 2+244.70. L’opera,

che scavalca l’asse principale della via Vittorio Emanuele II, copre una luce di 19.50 m circa con una campata

singola. L’opera viene allargata su entrambi i lati.

La presente relazione si riferisce ad alcune tra le opere provvisionali necessarie per la realizzazione

dell’opera. In particolare si considerano:

1) Palancole a sbalzo di altezza complessiva 15m, situate in corrispondenza della spalla ovest carreggiata

2) Palancole a sbalzo di altezza complessiva 12m, situate in corrispondenza della spalla est carreggiata

3) Palancole a sbalzo di altezza complessiva 9 m, situate in corrispondenza della spalla est carreggiata

4) Palancole a sbalzo di altezza complessiva 9 m, situate in corrispondenza della spalla ovest carreggiata

Nel seguito vengono presentate le caratteristiche generali dell’opera e vengono descritte le tipologie adottate

per le sottostrutture. Inoltre vengono definite le modalità di calcolo, i risultati delle analisi delle sollecitazioni

e le verifiche degli elementi strutturali.

I calcoli sono stati effettuati con il software Paratie2011 nell’ambito del metodo semiprobabilistico agli stati

limite.

2. NORMATIVA DI RIFERIMENTO

Per la redazione del progetto in oggetto si è fatto riferimento alle seguenti Leggi e Normative Tecniche:

Legge 5/11/1971 n°1086 : “Norme per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio armato,

precompresso e per le strutture metalliche”.

D.M. 14/01/2008: “ Norme tecniche per le costruzioni”.

Circolare Ministeriale 02/02/2009 n.617: “ Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove norme tecniche

per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008”.

UNI EN 1993-1-1:2005: “Progettazione delle strutture in acciaio. Parte 1-1: Regole generali e regole

per gli edifici “.

UNI EN 1993-5:2007: “Eurocodice 3 – Progettazione delle strutture in acciaio – parte 5: pali e

palancole”.

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3. CARATTERIZZAZIONE GEOTECNICA

3.1 TERRENO NATURALE

Le unità geotecniche presenti nella zona, rappresentate in diverse proporzioni nelle sequenze litostratigrafiche

UNITA’ IIa: Ghiaie e sabbie da addensate a molto addensate;

UNITA’ IIb: Ghiaie e sabbie meno addensate dell’unità IIb;

UNITA’ III: Sabbie e ghiaie;

UNITA’ IV: Sabbie e limi

UNITA’ V: Limi prevalenti

UNITA’ VI: Argille prevalenti

Per una dettagliata descrizione delle unità geotecniche si rimanda all’apposita relazione geologica-geotecnica.

I parametri di resistenza di progetto (Xd) per le unità geotecniche sono:

UNITA’ Litologia

Peso di

volume

[kN/m3]

Peso di

vol. imm.

[kN/m3]

Angolo d’attrito

Coesione non drenata

cu[KPa]

M1 M2 M1 M2

'd1 'd1c 'd2 'd2c cud1 cud1c cud2 cud2c

IIa Ghiaia addensata 20 11 44 44 38 38 - - - -

IIb Ghiaia meno

addensata della IIa 20 11 42 43 36 37 - - - -

III Sabbia con ghiaia 20 11 39 42 33 36 - - - -

IV Sabbia limosa 19 10 32 34 26 28 - - - -

V Limi 19 10 - 25 - 25 39 106 28 76

VI Argille 19 10 - 21 - 21 43 112 31 80

Tabella 1: Parametri geotecnici di progetto (pesi di volume e resistenza)

Unità

geotecnica

Litologia

prevalente

Modulo elastico

Modulo di deform. confinato

M (Edometrico)

Min. Max Min. Max Min. Max

IIa Ghiaia addensata 36 68 75** 160 - -

IIb Ghiaia meno

addensata della IIa 17 68 75** 160 - -

III Sabbia con ghiaia 12 73 19** 100 - -

IV Sabbia limosa 8 36 15** 60 - -

V Limi - - - - 6 16

VI Argille+Limo - - - - 5 10

Tabella 2: Parametri geotecnici di progetto (deformabilità)

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I due valori dei parametri geotecnici proposti per l’angolo d’attrito e la coesione vanno adottati

rispettivamente:

il valore minore quando nello stato limite viene coinvolto un piccolo volume di terreno con assenza di

compensazione delle eterogeneità (compensazione geometrica) o quando la struttura a contatto con il

terreno non è sufficientemente rigida da trasferire le azioni dalle zone meno resistenti a quelle più

resistenti (compensazione statica) (caso della resistenza alla punta dei pali o di fondazioni superficiali

con base piccola) valori (Xk e Xp).

il valore maggiore nel caso in cui nello stato limite viene coinvolto un grande volume di terreno con

compensazione delle eterogeneità nelle caratteristiche di resistenza (compensazione geometrica) o

quando la struttura a contatto con il terreno è sufficientemente rigida da trasferire le azioni dalle zone

meno resistenti a quelle più resistenti (compensazione statica) (come nel caso della resistenza laterale

di pali o fondazioni superficiali molto larghe, platee) (valori Xkc e Xpc).

I valori dei moduli elastici, di deformazione e del modulo di taglio sono riferiti al valore medio della unità

considerata.

'd1 = angolo d’attrito di progetto per assenza di compensazione strutturale o stratigrafica in Approccio M1;

'd1c = angolo d’attrito di progetto in presenza di compensazione strutturale e/o stratigrafica in Approccio M1.

Nel caso in esame si adotterà, a favore di sicurezza, ’d1 ed il valore minore del modulo elastico E25.

3.2 PARAMETRI GEOTECNICI MATERIALI DEI RILEVATI

I parametri geotecnici e i coefficienti di spinta caratteristici e di progetto da utilizzarsi per i materiali da

rilevato adoperati per il riempimento a tergo dei muri, sottopassi e tombini vengono riportati nella seguente

tabella

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4. CARATTERISTICHE DEI MATERIALI

4.1 ACCIAIO

Per palancolato - Rif. NTC 11.3.4.1

modulo elastico Es = 210 000 N/mm2

modulo di elasticità trasversale G= 80 769 N/mm2

coefficiente di Poisson ν= 0.3

coefficiente di espansione termica lineare α= 0.000012 °C-1

densità ρ= 78.50 kN/m3

profilo laminato a caldo tipologia palancola tipo AZ25

qualità dell' acciaio S 355 GP

normativa di riferimento UNI EN 10248-1

resistenza caratteristica a snervamento fyk = 355 N/mm2

resistenza caratteristica di rottura ftk = 480 N/mm2

massa Gk = 169.6 kg/m

modulo di resistenza elastico Wel = 2455 cm³/m

Per carpenteria metallica - Rif. NTC 11.3.4.1

modulo elastico Es = 210 000 N/mm2

modulo di elasticità trasversale G= 80 769 N/mm2

coefficiente di Poisson ν= 0.3

coefficiente di espansione termica lineare α= 0.000012 °C-1

densità ρ= 78.50 kN/m3

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5. ANALISI DEI CARICHI

5.1 SPINTA DELLE TERRE

Le spinte delle terre vengono determinate direttamente dal programma di calcolo (Paratie 2011) introducendo

i parametri di riferimento dei terreni riportati nei paragrafi precedenti.

5.2 AZIONE INDOTTA DA TRAFFICO

Per rappresentare la viabilità esistente e/o la viabilità di cantiere si considera un ulteriore carico

uniformemente ripartito di 20 kN/m².

5.3 SOVRACCARICO PERMANENTE

Esclusivamente con riferimento alla palancola a sbalzo da realizzarsi in spalla ovest – carreggiata nord, si

considera un sovraccarico permanente uniformemente ripartito a tergo dell’opera stessa, pari a 40 kN/m²,

simulante la presenza dell’edificio posto a circa 3 m dalla testa della palancola (si veda rif. 20440).

5.4 AZIONI SISMICHE

Poiché l’opera ricade tra le tipologie di costruzione 1 (opere provvisionali) con vita nominale di progetto

inferiore ai 2 anni è possibile omettere le verifiche in condizioni sismiche.

6. ANALISI STRUTTURALE

6.1 PROGRAMMA DI CALCOLO UTILIZZATO

L'analisi statica della paratia è effettuata con un programma di calcolo ad elementi finiti monodimensionali

(PARATIE - 2011 - HARPACEAS) che simula:

la paratia come struttura elastica con rigidezza equivalente;

i tiranti e i puntoni come elementi elastici con rigidezza equivalente, cui viene fornita una eventuale

pretensione secondo le necessità;

il terreno come una successione di elementi elasto-plastici.

Possono essere considerati vari strati a cui vengono attribuiti i seguenti parametri:

pesi di volume (secco e immerso);

coesione;

angolo di attrito;

coefficiente di spinta a riposo;

coefficiente di spinta attiva;

coefficiente di spinta passiva;

costante elastica in scarico-ricarico;

costante elastica in carico vergine;

E’ inoltre possibile simulare la presenza di carichi superficiali con i conseguenti effetti di alterazione dello

stato tensionale presente nel terreno.

Il programma calcola e aggiorna automaticamente per ogni fase di scavo e di messa in opera dei tiranti:

le spinte orizzontali;

la deformazione della paratia;

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le azioni nei tiranti;

lo stato tensionale nel terreno (condizioni di scarico, ricarico, carico vergine, plastiche attive, plastiche

passive).

Della paratia vengono forniti le azioni interne conseguenti.

Nella seguente tabella è riportata la procedura che simula la successione tipica delle fasi di scavo.

FASE DESCRIZIONE

1 Geostatica con realizzazione della paratia

2 1a fase di scavo

3 Applicazione del 1° ordine di tiranti o puntoni

- ...…

n-1 Applicazione dell’ultimo ordine di tiranti o puntoni

n Ultima fase di scavo

6.2 CRITERI DI VERIFICA

La verifica dell’opera in esame è condotta considerando la condizione peggiore derivante dalle combinazioni

A1-M1-R1 e A2-M2-R1 secondo quanto espresso nelle NTC.

Come già accennato nel capitolo relativo all’analisi dei carichi, poiché l’opera in questione è di tipo

provvisionale e con durata di progetto inferiore ai 2 anni, si può omettere l’analisi sismica in quanto non

significativa.

6.2.1 Verifiche di resistenza

Le verifiche di resistenza vengono effettuate: sulla palancola.

Palancole

Le verifiche di resistenza vengono effettuate sulla sezione di palancola. Occorrerà controllare, in accordo con

quanto esposto al paragrafo 4.2.4.1.2 delle NTC la seguente relazione:

+ z,Ed2 - z,Edx,Ed + 3Ed

2 ≤ (fyk/M0/ES)² dove:

x,Ed : è il valore di calcolo della tensione normale nel punto in esame, agente in direzione parallela all’asse

della membratura;

z,Ed : è il valore di calcolo della tensione normale nel punto in esame, agente in direzione ortogonale all’asse

della membratura;

Ed : è il valore di calcolo della tensione tangenziale nel punto in esame, agente nel piano della sezione della

membratura.

M0 = 1.05 è il coefficiente di sicurezza sulle proprietà del materiale

ES = 1.50 è un ulteriore coefficiente di sicurezza che tiene conto del fatto che le sollecitazioni sono relative a

condizioni di esercizio

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Nel caso in esame le tensioni si possono ricavare dalle seguenti relazioni:

x,Ed = (MEd palancola / Wel,palancola)

Ed = VEd palancola/AV,palancola (si affida il taglio alle anime della palancola)

6.2.2 Stabilità al piede della palancola

Le palancole devono essere sufficientemente infisse per prevenire un eventuale collasso. Paratie Plus 2011

utilizza metodi classici per determinare la profondità di infissione del piede della paratia per un fattore di

sicurezza pari a 1 e per altri fattori di sicurezza disponibili. Di seguito si descrivono i metodi disponibili per

calcolare la stabilità del piede della struttura, per paratie a mensola. Sono elencate le definizioni dei fattori di

sicurezza:

1) Fattore di sicurezza di resistenza passiva

FS passivo = Forze orizzonatali resistenti / forze orizzontali agenti

2) Fattore di sicurezza alla rotazione

FS rotazione = momenti resistenti intorno a un punto / momenti agenti intorno allo stesso punto

3) FS basato sulla lunghezza

FS rotazione = profondità di infissione disponibile / profondità di infissione massima per un

4) Resistenza passiva mobilitata (analisi non lineare)

FS rotazione = resistenza passiva del terreno disponibile sotto lo scavo / reazione passiva del

terreno mobilitata sotto lo scavo

5) Metodo Zcut (analisi non lineare)

Il programma riduce gradualmente l’altezza della paratia fino al collasso.

6.2.3 Verifica degli stati limite idraulici

Paratie Plus 2011 fornisce direttamente le verifiche al sollevamento del fondo scavo (SLU-UPL) e al

sifonamento della paratia (SLU-HYD). Il programma utilizza diversi fattori di sicurezza a seconda della

combinazione considerata. I parametri di riferimento sono:

F HYD DStab = fattore moltiplicatore per spinta idrodinamica sfavorevole

F HYD Stab = fattore moltiplicatore per spinta idrodinamica favorevole

F UPL DStab = fattore moltiplicatore per sifonamento sfavorevole

F UPL Stab = fattore moltiplicatore per sifonamento favorevole

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7. PALANCOLE A SBALZO DA 15M, SPALLA OVEST CARREGGIATA SUD

7.1.1 Output di calcolo

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7.1.2 Verifiche palancole

Dai diagrammi precedentemente riportati si ottengono le seguenti massime sollecitazioni sulle palancole:

MEd = 413 kNm/m

VEd = 116.7 kN/m

La sezione di verifica presenta le seguenti caratteristiche meccaniche:

profilo laminato a caldo tipologia palancola tipo AZ 25

area resistente a taglio AV = 95.4 cm²/m

Verifica resistenza

x,Ed = MEd/Wel = 168.23 MPa

Ed = VEd/AV = 12.23 MPa

+ 3Ed2 = 28749.6 < (fyk/M0/ES)² = 50804

8. PALANCOLE A SBALZO DA 12M, SPALLA EST CARREGGIATA NORD

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MEd = 232.7 kNm/m

VEd = 80.5 kN/m

Verifica resistenza

+ 3Ed2 = 9198.02 < (fyk/M0/ES)² = 50804

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9. PALANCOLE A SBALZO DA 9M, SPALLA EST CARREGGIATA SUD

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MEd = 117.9 kNm/m

VEd = 55.3 kN/m

Verifica resistenza

+ 3Ed2 = 2407.15 < (fyk/M0/ES)² = 50804

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10. PALANCOLE A SBALZO DA 9M, SPALLA OVEST CARREGGIATA NORD

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MEd = 77.2 kNm/m

VEd = 41.4 kN/m

Verifica resistenza

+ 3Ed2 = 1045.35 < (fyk/M0/ES)² = 50804

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