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ADEGUAMENTO DELL'IDROVIA FERRARESE AL TRAFFICO CON IMBARCAZIONI DELLA
V CLASSE EUROPEA NEL TRATTO COMPRESO TRA CONTRAPO' E MIGLIARINO
PROGETTAZIONE ESECUTIVA DEI LAVORI DI RIFACIMENTO DEL PONTE STRADALE
"PONTE MADONNA" A MIGLIARINO COMUNE DI FISCAGLIA (FE)
PROGETTO ESECUTIVO
RUP:
Dott. Claudio Miccoli
REGIONE EMILIA-ROMAGNA
PROGETTAZIONE:
Via Antonio Ravalli, 1 - 44124 Gaibanella (FE) Tel. 0532 718536 - 0532 713575 Fax. 0532 1916455 www.hitechproject.it [email protected]
IL PROGETTISTA:
Ing. Lorenzo Travagli (Albo Ingegneri Ferrara nr. 1313)
Titolo:
R10
Codice elaborato:
RELAZIONE DI CALCOLO
02 Revisione integrazione per validazione progetto 26/06/2019 MC LT
00 Consegna esecutivo 17/05/2019 MC LT
Rev Descrizione Data Disegnato Approvato
Disegno
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Sommario
1. PREMESSA ........................................................................................................................................................... 3
2. RIFERIMENTI A DOCUMENTI NORMATIVI E TECNICI ............................................................................................ 4
3. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................................... 5
4. INTRODUZIONE ................................................................................................................................................... 7
FILOSOFIA DI PROGETTO .......................................................................................................................................... 7
5. ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DI PROGETTO STRUTTURALE DGR1373/2011 ALL. B PAR.
2.2. 8
PUNTO A) DESCRIZIONE DEL CONTESTO EDILIZIO ............................................................................................................ 8 PUNTO B) DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA ................................................................................................................... 9 PUNTO C) NORMATIVA TECNICA UTILIZZATA ............................................................................................................... 11 PUNTO D) DEFINIZIONE DELLE AZIONI CONSIDERATE SULLA STRUTTURA ............................................................................ 11 5.4.1 Azione sismica di base del sito ...................................................................................................................................... 11
5.4.2 Azione del Vento ...............................................................................................................................................................14
5.4.3 Azione della neve............................................................................................................................................................... 15
5.4.4 Azioni variabili da traffico – Carichi verticali q1 ......................................................................................................... 16
5.4.5 Carico orizzontale sui muri paraghiaia ........................................................................................................................ 17
5.4.6 Azioni variabili da traffico – Azione longitudinale di frenamento o di accelerazione q3 ............................ 18
5.4.7 Carichi sulla Struttura ........................................................................................................................................................ 18
5.4.8 Spinta delle terre ................................................................................................................................................................ 19
PUNTO E) RELAZIONE SUI MATERIALI ......................................................................................................................... 20 5.5.1 Opere di fondazione e di contenimento dei terreni .............................................................................................. 20
5.5.2 Spalle ponte (pulvino) e muro paraghiaia ................................................................................................................. 20
5.5.3 Soletta da impalcato ........................................................................................................................................................ 20
5.5.4 opere in carpenteria metallica ....................................................................................................................................... 21
5.5.5 coefficienti di sicurezza parziali dei materiali ............................................................................................................. 21
PUNTO F) CRITERI DI PROGETTAZIONE E DI MODELLAZIONE ............................................................................................ 22 PUNTO G) COMBINAZIONI DELLE AZIONI ADOTTATE...................................................................................................... 34 PUNTO H) INDICAZIONE MOTIVATA E METODO DI ANALISI ............................................................................................. 37 PUNTO I) CRITERI DI VERIFICA AGLI STATI LIMITE INDAGATI ........................................................................... 39
PUNTO J) RAPPRESENTAZIONE ................................................................................................................................. 40 5.10.1 ANALISI E VERIFICA STATICA ........................................................................................................................................ 40
5.10.2 ANALISI E VERIFICA SISMICA ........................................................................................................................................ 46
PUNTO K) AFFIDABILITÀ DEI CODICI DI CALCOLO .......................................................................................................... 57 5.11.1 Origine e Caratteristiche dei codici di calcolo .......................................................................................................... 57
5.11.2 Affidabilità dei codici utilizzati ....................................................................................................................................... 57
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PUNTO L) VERIFICHE STRUTTURE DI FONDAZIONE ........................................................................................................ 58
6. VERIFCHE COMPLEMENTARI .............................................................................................................................. 59
VERIFICA LASTRE PREDALLES .................................................................................................................................... 59 VERIFICA SOLETTA IN C.A........................................................................................................................................ 62 VERIFICA TRAVERSO IN SEZIONE COMPOSTA ............................................................................................................... 67 6.3.1 Verifica Fase di Getto ....................................................................................................................................................... 67
6.3.2 Fase in esercizio: Verifica allo SLU ............................................................................................................................... 68
VERIFICA DEL PULVINO .................................................................................................................................... 71 VERIFICA DEI COLLEGAMENTI IN DELLA CARPENTERIA .................................................................................................... 72 6.5.1 Verifica Dettaglio 1: Collegamento Trave Principale – Traverso T01.................................................................. 72
6.5.2 Verifica Dettaglio 2: Collegamento Trave Principale – Traverso T02 ................................................................ 73
6.5.3 Verifica Dettaglio 3: Collegamento Concio 1 – Concio 2 ...................................................................................... 74
6.5.1 Verifica Dettaglio 3: Collegamento Concio 2 – Concio 3 ..................................................................................... 77
VERIFICA SPOSTAMENTI ISOLATORI ........................................................................................................................... 80
7. INTEGRAZIONI ................................................................................................................................................... 81
PUNTO 1 ............................................................................................................................................................ 81 PUNTO 2 ............................................................................................................................................................ 85 PUNTO 3 ............................................................................................................................................................ 94 PUNTO 4 ............................................................................................................................................................ 95 PUNTO 5 ............................................................................................................................................................ 96 PUNTO 6 ............................................................................................................................................................ 97 PUNTO 7 ............................................................................................................................................................ 99 7.7.2 VERIFICA DEI MURI PARAGHIAIA .............................................................................................................................. 100
7.7.3 VERIFICHE STRUTTURALI DEI MURI DI SOSTEGNO ............................................................................................. 102
7.7.4 VERIFICHE DEI RIBS NELLE ANIME DELLE TRAVI PRINCIPALI (rif. §C4.2.4.1.3.4.4 NTC2018) ................... 102
7.7.5 VERIFICHE LOCALI DI STABILITA’ DEI PIATTI DELLE TRAVI HSE IN CORRISPONDENZA DI AZIONI CONCENTRATE (APPOGGI) ......................................................................................................................................................... 103
8. ALLEGATO 1: TABULATI DI CALCOLO ............................................................................................................... 105
9. ELABORATI GRAFICI PROGETTUALI .................................................................................................................. 105
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1. PREMESSA
La presente relazione è parte integrante del progetto esecutivo per i lavori di rifacimento del nuovo ponte stradale
"ponte madonna" a migliarino comune di Fiscaglia (Fe) nell’ambito dei lavori di adeguamento dell'idrovia ferrarese
al traffico con imbarcazioni della v classe europea nel tratto compreso tra Contrapò e Migliarino.
Nell’abito della progettazione strutturale e viabile, la presente relazione tratta della verifica Statica e Sismica della
struttura dell’impalcato e delle strutture di fondazione del ponte.
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2. RIFERIMENTI A DOCUMENTI NORMATIVI E TECNICI
Per quanto riguarda la progettazione che segue si farà riferimento alla seguente normativa:
• Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 D.M. 17 gennaio 2018 “Aggiornamento delle Norme Tecniche per le
costruzioni”
• Nota del CSLP n.3187 del 21-03-2018 “Prima applicazione del DM 17.01.2018, riportante l’aggiornamento delle
“Norme Tecniche per le Costruzioni”, alle procedure autorizzative e di qualificazione del servizio tecnico
centrale”
• Circ. Min. Infrastrutture e Trasporti n. 7 del 21 gennaio 2019 “Istruzioni per l’applicazione dell’aggiornamento
delle Norme Tecniche di cui al decreto ministeriale 17 gennaio 2018”
Documenti tecnici integrativi adottati:
• D.G.R. Emilia-Romagna n.1373 del 26/09/2011
• D.G.R. Emilia-Romagna n.2272 del 21/12/2016
• UNI EN 1991 – Eurocodice 1: Azioni sulle Costruzioni
• UNI EN 1992– Eurocodice 2: Costruzioni in calcestruzzo
• UNI EN 1993– Eurocodice 3: Costruzioni in acciaio
• UNI EN 1995– Eurocodice 5: Costruzioni in legno
• UNI EN 1996– Eurocodice 6: Costruzioni in muratura
• UNI EN 1997– Eurocodice 7: Progettazione geotecnica
• UNI EN 1998– Eurocodice 8: Costruzioni in zona sismica
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3. BIBLIOGRAFIA
• BELLUZZI O. Scienza delle costruzioni (vol.1)
• CAPURSO M. Scienza delle costruzioni
• G.M. CALVI, Criteri di progettazione antisismica degli edifici, IUSS Press, 2004
• ENEXIS, Guida alla progettazione e verifica di edifici in c.a. agli stati limite, DEI, 2003
• ENEXIS, Guida alla progettazione e verifica di strutture in acciaio agli stati limite, DEI, 2003
• ZIGNOLI V. Costruzioni metalliche (vol.1-2)
• MAC GREGOR Seleted problems in theories of flat plates and plane stress.
• SCIBILIA N. Progetto di strutture in acciaio.
• G. BALLIO, M. MAZZOLANI Strutture in acciaio, ISEDI, Milano, 1978.
• N. TUBI, La realizzazione di murature in laterizio, Laterconsult, 1993.
• F.IACOBELLI, Progetto e verifica delle costruzioni in muratura in zona sismica, EPC, 2003
• K.J. BATHE, E.L. WILSON Numerical methods in finite element analysis, Prentice Hall, 1976
• O.C. ZIENKIEWICZ, The finite element method in engineering science, Mc Graw-Hill,London,1971
• G. TONIOLO, P.G. MALERBA Metodi di discretizzazione della analisi strutturale, Masson Italia Editori, Milano 1981
• SAP IV, a structural analysis program for static and dynamic response of linear systems, ( K.J. BATHE, E.L. WILSON,
F.E. PETERSON), 1973
• SUPERSAP ALGOR Linear stress e vibrations processor reference manual, Algor Interactive Systems, Pittsburgh,
1992
• G. GIORDANO, Tecnica delle costruzioni in legno, HOEPLI Milano, 19
• CDSWin-CDMaWin, codice di calcolo agli elementi finiti per strutture in c.a., acciaio, legno, muratura, prodotto
da S.T.S. S.r.l. , manuale tecnico
• CDGsWin, codice di calcolo geotecnico per strutture di fondazione superficiali e profonde per l’analisi della
capacità portante e dei cedimenti, prodotto da S.T.S. S.r.l. , manuale tecnico
• ATC. Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings. Report No. ATC–40, Applied Technology Council,
Redwood City, CA, 1996.
• Bertero VV. Strength and deformation capacities of buildings under extreme environments. In Structural
Engineering and Structural Mechanics, Pister KS (ed.). Prentice Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1977;
• Bazzurro P, Cornell CA. Seismic hazard analysis for non-linear structures. I: Methodology. ASCE Journal of
Structural Engineering 1994; 120(11):3320–3344.
• Bazzurro P, Cornell CA. Seismic hazard analysis for non-linear structures. II: Applications. ASCE Journal of
Structural Engineering 1994; 120(11):3345–3365.
• Yun SY, Hamburger RO, Cornell CA, Foutch DA. Seismic performance for steel moment frames. ASCE Journal of
Structural Engineering 2002; (submitted).
• Mehanny SS, Deierlein GG. Modeling and assessment of seismic performance of composite frames with reinforced
concrete columns and steel beams. Report No. 136, The John A.Blume Earthquake Engineering Center, Stanford
University, Stanford, 2000.
• De Matteis G, Landolfo R, Dubina D, Stratan A. Influence of the structural typology on the seismic performance
of steel framed buildings. In Moment resistant connections of steel frames in seismic areas, Mazzolani FM (ed.). E
& FN Spon: New York, 2000; 513–538.
• Chopra AK. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Prentice Hall: Englewood
Cliffs, NJ, 1995.
• Shome N, Cornell CA. Probabilistic seismic demand analysis of nonlinear structures. Report No. RMS-35,RMS
Program, Stanford University, Stanford, 1999. (accessed: August 18th, 2001).
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• Luco N, Cornell CA. Structure-specific, scalar intensity measures for near-source and ordinary earthquake ground
motions. Earthquake Spectra 2002; (submitted).
• Ang AHS, De Leon D. Determination of optimal target reliabilities for design and upgrading of structures.
Structural Safety 1997; 19(1):19–103.
• Prakhash V, Powell GH, Filippou FC. DRAIN-2DX: Base program user guide. Report No. UCB/SEMM-92/29,
Department of Civil Engineering, University of California, Berkeley, CA, 1992.
• Veletsos AS, Newmark NM. Effect of inelastic behavior on the response of simple systems to earthquake motions.
Proceedings of the 2nd World Conference on Earthquake Engineering. Tokyo, Japan 1960; 895–912.
• Cornell CA, Jalayer F, Hamburger RO, Foutch DA. The probabilistic basis for the 2000 SAC/FEMA steelmoment
frame guidelines. ASCE Journal of Structural Engineering 2002; (submitted).
• Vamvatsikos D, Cornell CA. Tracing and post-processing of IDA curves: Theory and software implementation.
Report No. RMS-44, RMS Program, Stanford University, Stanford, 2001
• C.Allin Cornell, Dimitrios Vamvatsikos, Fatemeh Jalayer, Nico Luco and Maziar Motahari RMS Affiliates Meeting
Stanford University , May 31-June 1, 2001
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4. INTRODUZIONE
La presente relazione ha come oggetto il calcolo e la verifica delle strutture, del nuovo ponte stradale denominato
“ponte madonna” sito in località Migliarino, comune di Fiscaglia (FE), facente parte dei lavori di adeguamento
dell’idrovia di ferrarese al traffico con imbarcazioni della V classe Europea nel tratto compreso tra Contrapò e
Migliarino.
Nel caso specifico l’intervento consiste nella demolizione e ricostruzione del manufatto esistente, aumentando sia la
larghezza sia il franco idraulico disponibile. Il nuovo ponte sorgerà nella medesima area di sedime della struttura
esistente, e sarà caratterizzato da una struttura portante in acciaio con soletta in conglomerato cementizio armato,
con spalle in c.a. contraddistinte da un pulvino direttamente appoggiato ai pali di fondazione di sostegno della
struttura.
Il nuovo ponte sarà di tipo carrabile con doppio senso di percorrenza, dimensionato nei confronti di carichi previsti
per ponti di 1° categoria, destinato al transito di automezzi, biciclette e pedoni negli appositi marciapiedi realizzati ai
lati della porzione carrabile del ponte.
FILOSOFIA DI PROGETTO
Essendo l’opera di nuova realizzazione, al fine di limitare le azioni orizzontali agenti sugli appoggi del ponte si è
deciso di progettare la struttura adottare appositi dispositivi di appoggio, caratterizzati da isolatori a scorrimento a
doppia superficie curva, unitamente a idonei sistemi di giunzione tra l’impalcato e le spalle (giunti stradali in gomma
armata).
Non presentando la struttura in oggetto interesse strategico e non essendo un’opera infrastrutturale la cui
funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile, in accordo con
il DGR 1661/2005 (Allegato A) si esclude la ricaduta della struttura in oggetto nelle seguenti due categorie:
- A2.3.4 – Ponti e opere d’arte significative annesse alle strade classificate di tipo A e B ai sensi del D. Lgs
285/1992 e s.m, costituenti la rete viaria di interesse regionale.
- A2.3.5 – Ponti e opere d’arte appartamenti e reti ferroviarie regionali di importanza critica per il
mantenimento delle vie di comunicazione, individuate nei piani provinciali di protezione civile.
pertanto per la struttura in oggetto si è scelto di progettare le strutture adottando un’azione sismica di progetto
riferita ad una Vita Nominale di 50 anni e Classe d’uso II.
Infine essendo la struttura dotata di dispositivi di isolamento sismico, si è scelto di calcolare e verificare la struttura
considerando un comportamento non dissipativo adottando un fattore di comportamento q = 1.
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5. ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DI PROGETTO STRUTTURALE
DGR1373/2011 ALL. B PAR. 2.2.
PUNTO A) DESCRIZIONE DEL CONTESTO EDILIZIO
L’opera in oggetto riguarda la demolizione e la ricostruzione del “ponte madonna” poste nelle immediate vicinanze
dell’abitato di Migliarino, in via Nigrisoli, di cui si riporta in seguito un’immagine satellitare dell’area d’intervento.
Per quanto riguarda l’inquadramento catastale dell’opera si rimanda all’apposita relazione allegata al progetto,
denominata “R3-INQUADRAMENTO CATASTALE”.
DESCRIZIONE DEL CONTESTO EDILIZIO: In zona agricola nelle vicinanze dell’abitato di Migliarino
EVENTUALI PROBLEMATICHE: Nessuna di rilievo
CARATT. GEOLOGICHE MORFOLOGICHE
IDROGEOLOGICHE DEL SITO:
Il ponte sorge in zona pianeggiante a ridosso del canale
Migliarino – Porto Garibaldi
EVENTUALI PROBLEMATICHE: Nessuna di rilievo
NOTE: Nessuna
Abitato di Migliarino
Ponte Madonna
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PUNTO B) DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA
Di seguito si riporta una descrizione sintetica della struttura oggetto di calcolo e verifica, per maggiori dettagli si
rimanda agli elaborati grafici progettuali allegati.
STRUTTURA DI
FONDAZIONE:
La struttura di fondazione è caratterizzata da pali trivellati ϕ 800 mm lunghi 35
metri a partire dall’intradosso del pulvino su cui appoggia il ponte.
Nello specifico per ogni spalla sono presenti 12 pali raggruppati in gruppi di 6,
posti ciascuno al di sotto degli appoggi delle travi principali del ponte.
Il pulvino posto a collegamento dei due gruppi di pali presenta una dimensione
in pianta di 15,70x5 metri ed un’altezza di 1,5 metri con una riduzione della
dell’altezza della sezione in corrispondenza della zona centrale del pulvino,
inoltre quest’ultimo è completato dal muro paraghiaia a sostegno delle spinte del
rilevato.
Infine, la nuova struttura di fondazione sarà realizzata attorno alla fondazione
della spalla esistente del ponte, evitando così l’interferenza con quest’ultima.
Si prevede inoltre la realizzazione di due muri di sostegno, al di sotto delle spalle
del ponte lato canale, aventi funzione di contenimento del rilevato.
STRUTTURA DI
ELEVAZIONE:
L’impalcato del ponte presenta una dimensione in pianta di 53,5x12 metri,
caratterizzata da una larghezza utile della carreggiata di 7 metri ed una larghezza
utile dell’impalcato di 10 metri e due marciapiedi posti ai lati della carreggiata di
larghezza utile di circa 1 metro.
La struttura è caratterizzata da 2 travi principali in acciaio saldate di lunghezza
53,50 metri, con sezione ad altezza variabile da 2,15 a 3,50 metri e larghezza
delle piattebande di 1 metro, realizzata in 5 conci bullonati tra loro.
L’impalcato è inoltre completato da 22 traversi anch’essi saldati, posti ad un
interasse di 2,50 metri, bullonati alle due travi principali e solidarizzati tra loro da
una trave rompitratta HEA500 posta in corrispondenza della mezzeria
dell’impalcato.
La struttura dell’impalcato è inoltre completata dalla soletta collaborante in
conglomerato cementizio armato dello spessore di 25 cm, solidarizzata ai traversi
mediante appositi connettori Nelson ϕ19 posti ad un interasse di 100 mm.
Infine, si sono introdotti in corrispondenza della mezzeria dell’impalcato a livello
della piattanda inferiore due elementi di ritegno torsionale delle travi principali, i
quali uniti a due ulteriori diagonali di controvento formano il sistema di
centraggio dell’impalcato prima del getto della soletta.
Infine, per quanto riguarda i sistemi di appoggio si sono adottati degli isolatori a
scorrimento a doppia superficie curva, unitamente ad appositi giunti in gomma
armata a collegamento tra l’impalcato e la spalla del ponte.
DESTINAZIONE
D’USO:
Ponte di 1° categoria destinato al transito di automezzi, biciclette e pedoni
NOTE: Nessuna
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Di seguito si riportano alcuni estratti degli elaborati grafici a corredo di quanto appena descritto.
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PUNTO C) NORMATIVA TECNICA UTILIZZATA
NORMATIVA PRINCIPALE Norme Tecniche per le Costruzioni 2018 D.M. 17 gennaio 2018
Nota del CSLP n.3187 del 21-03-2018 “Prima applicazione del DM
17.01.2018, riportante l’aggiornamento delle “Norme Tecniche per le
Costruzioni”, alle procedure autorizzative e di qualificazione del
servizio tecnico centrale”
Circ. Min. Infrastrutture e Trasporti n. 7 del 21 gennaio 2019 “Istruzioni
per l’applicazione dell’aggiornamento delle Norme Tecniche di cui al
decreto ministeriale 17 gennaio 2018”
NORMATIVA REGIONALE L.R. Emilia-Romagna 19/2008 e succ. mod e integ.
RIFERIMENTI TECNICI Si veda riferimenti allegati
PRESCRIZIONI SISM. DA
STRUMENTI DI PIANIFICAZIONE
Nessuno
PUNTO D) DEFINIZIONE DELLE AZIONI CONSIDERATE SULLA STRUTTURA
Per il sito in oggetto è stata condotta una ‘indagine geologica-geotecnica molto approfondita, basate sia sulle
indagini condotte in fase preliminare che in fase esecutiva, di cui per maggiori dettagli si rimanda alle apposite
relazioni di seguito elencate:
- R7 – Relazione geologica;
- R8 – Indagini in sito e di laboratorio;
- R9 – Relazione geotecnica;
In base alle indagini e agli studi condotti si osserva ai fini della valutazione dell’azione sismica sulle opere strutturali,
la categoria del terreno è di tipo C.
Dalla valutazione del potenziale di liquefazione dei terreni interessati dalle strutture di fondazione, si sono identificati
i seguenti indici di liquefazione:
- Spalla destra → IL = 2,2 Rischio Moderato-Basso
- Spalla sinistra → IL = 4,2 Rischio Moderato
Avendo evidenziato un rischio di liquefazione delle sabbie moderato, in ottemperanza delle prescrizioni del punto
7.11.5.3.2, ai fini della valutazione della capacità portante e resistente delle fondazioni profonde si è reso necessario
individuare gli strati potenzialmente liquefacibili, escludendoli o riducendone le caratteristiche meccaniche in funzione
della probabilità di liquefazione degli stessi, per maggiori dettagli si rimanda all’apposita relazione (R9 – Relazione
geotecnica).
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Di seguito si riportano gli spetti di risposta elastici adottati per la verifica della struttura.
PARAMETRI SISMICI
Vita nominale (VN): 50 anni Classe d’Uso (CU): II
Periodo di riferimento (VR): 50 anni
Longitudine Est (gradi): 11,95477 Latitudine Nord (gradi): 44,76548
Categoria del suolo C Categoria topografica T1
Amplificazione Topografica (ST): 1.0 Zona sismica del sito: 3
Spettro di Risposta Elastico SLV
PARAMETRI SPETTRO ELASTICO – SISMA SLV
Probabilità (Pvr): 0,10 Periodo di Ritorno (TR): 475,00
Accelerazione (Ag/g): 0,122 Periodo T'C (sec): 0,279
Fo 2,597 Fv 1,227
Fattore Stratigrafia (Ss): 1,50 Periodo TB (sec): 0,149
Periodo TC (sec):: 0,446 Periodo TD (sec): 2,090
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Spettro di Risposta Elastico SLD
PARAMETRI SPETTRO ELASTICO - SISMA SLD
Probabilità (Pvr): 0,63 Periodo di Ritorno (TR): 50,00
Accelerazione (Ag/g): 0,044 Periodo T'C (sec): 0,280
Fo 2,517 Fv 0,714
Fattore Stratigrafia (Ss): 1,50 Periodo TB (sec): 0,149
Periodo TC (sec): 0,447 Periodo TD (sec): 1,776
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Nel caso specifico, ai fini delle verifiche strutturali in accordo con il par. 5.1.3.7 Azioni di Neve e Vento, si considera
l’azione del vento come un carico statico agente ortogonalmente alla direzione del ponte considerando una
superficie esposta maggiorata da una parete verticale continua sull’intero ponte di altezza pari a 3 metri posta a
livello del piano stradale per tener conto della presenza dei mezzi transitanti sul ponte.
CARATTERISTICHE DEL SITO
Regione: Emilia Romagna Zona: 2
Altitudine (as): 1,5 m s.l.m. Classe di rugosità: D
Distanza dalla costa: Terra - 40km Categoria di esposizione: II
Altezza manufatto: 9,00 m Categoria topografica T1
PARAMETRI PER CARATTERIZZAZIONE DEL VENTO DI RIFERIMENTO
Velocità di riferimento (Vb): 25,00 m/s a0: 750 m
ks: 0,45 kr: 0,19
z0: 0,05 m zmin: 4 m
In accordo con l’attuale normativa tecnica NTC2008 e la CNR-DT 207/2008, si definisco i seguenti parametri di
progetto,
htot = 4,60 m
d = 12,00 m
d/ htot = 2,61 m
z =9,00 + htot/2 = 11,30 m
cfx = 0,61
cfy = ± 0,96
cmz = ± 0,20
Periodo di ritorno (TR) TR =50 anni
cr = 1,00
Velocità di riferimento (Vb) Vb(TR) = 25,00 m/s
Coeff. di esposizione Ce(z) = 2,43
Coeff. dinamico Cd = 1,0
Press. cinetica di riferimento qr = ½ · ρ · Vb2 = 0,391 kN/m2
L’azioni distribuita del vento agente in direzione longitudinale allo sviluppo del ponte risultano pari a,
fv,x = (qr · Ce · Cd ) · cfx · d = 6,95 kN/m (forza parallela alla direzione del vento)
fv,y = ± (qr · Ce · Cd ) · cfx · d = ± 10,95 kN/m (forza verticale)
mv,z = ± (qr · Ce · Cd ) · cmz · d2 = ± 27,36 kNm/m (momento torcente)
nel caso in esame l’azione del vento verrà applicata alle travi principali dell’impalcato.
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VALORE CARATTERISTICO DEL CARICO NEVE AL SUOLO
Provincia: FERRARA Zona: II
Altitudine (as): 6 m s.l.m. Esposizione: Normale
Periodo di ritorno (TR): 50 anni Carico neve Minimo (qsk) 1,00 kN/m2
In riferimento al DM. 17/01/18 punto 3.4. il carico neve sulle coperture viene valutato tramite la seguente espressione:
qs = μi • qsk • CE • Ct
dove:
CE = 1,0 Coefficiente di esposizione
Ct = 1,0 Coefficiente termico
μi Coefficiente di forma della copertura
nel caso in esame per una copertura ad una falda tale coefficiente risulta definito al paragrafo 3.4.5.2 del DM. 14/01/08
e viene assunto pari a:
μi = 0,80
Si assume:
Carico neve coperture (qs) 0,80 kN/m2
Essendo il carico accidentale da neve sensibilmente inferiore al carico accidentale da traffico, tale azione risulta
trascurabile ai fini della verifica strutturale.
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Per le azioni dei carichi variabili da traffico agenti sull’impalcato da ponte, nei confronti delle verifiche globali di
portanza del ponte si considera lo Schema di Carico 1 e 5, mentre nei confronti delle verifiche locali della sulla soletta
si considera lo Schema di Carico 1 e 2.
- Schema di Carico 1: è costituito da carichi concentrati su due assi in tandem, applicati su impronte di
pneumatico di forma quadrata e lato 0,40 m, e da carichi uniformemente distribuiti, come riportato sotto.
Questo schema è da assumere a riferimento sia per le verifiche globali, sia per le verifiche locali,
considerando un solo carico tandem per corsia, disposto in asse alla corsia stessa. Il carico tandem, se
presente va considerato per intero.
nel caso specifico lo schema di carico 1 risulta così distribuito.
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- Schema di Carico 2: è costituito da un singolo asse applicato su specifiche impronte di pneumatico di forma
rettangolare di larghezza 0,60 m ed altezza 0,35 m, come riportato sotto. Questo schema va considerato
automaticamente con asse longitudinale nella posizione più gravosa ed è da assumere a riferimento solo
per verifiche locali. Qualora sia più gravoso si considera il peso di una singola ruota di 200 kN.
- Schema di Carico 5: costituito dalla folla compatta, agente con intensità nominale, comprensiva degli effetti
dinamici, di 5,0 kN/m2. Il valore di combinazione è invece di 2,5 kN/m2. Il carico della folla deve essere
applicato su tutte le zone significative della superficie di influenza, inclusa l’area dello spartitraffico centrale,
ove rilevante.
Per effetto del carico da traffico si considera agente sui muri paraghiaia un’azione orizzontale longitudinale di
frenamento, applicata alla testa del muro paraghiaia di valore caratteristico pari a 60% del carico asse Q1k, ovvero
pari a 180 kN come raffigurato nel prospetto sottostante.
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In accordo con l’attuale normativa tecnica si definisce l’azione orizzontale di frenamento o accelerazione in funzione
del carico verticale totale agente sulla corsia convenzionale n.1, assunto pari a:
w1 = 3,0 m
L = 53,50 m
q3 = 0,6 · (2Q1k) + 0,10q1k · w1 · L = 504,45 kN → 180 kN ≤ q3 ≤ 900 kN
q3 ≈ 3,15 kN/m2
In funzione della tipologia di materiale da costruzione adottato, si sono definiti i seguenti pesi propri strutturali,
Opere Strutturali in Calcestruzzo Armato 25,0 kN/m3
Opere Strutturali in Acciaio 78,5 kN/m3
Binder 19,0 kN/m3
Tappeto di usura 21,0 kN/m3
Terreno 19,5 kN/m3
In funzione dei pesi propri adottati si sono ricavate le seguenti analisi dei carichi.
IMPALCATO CARREGGIATA
Carichi permanenti Contemporaneità con sisma
Soletta in c.a. – sp. 25 cm (G1) = 6,25 kN/m2
Binder – sp. 4 cm (G2) = 0,84 kN/m2
Tappeto di usura – sp. 3 cm (G2) = 0,57 kN/m2
Totale carichi permanenti = 7,66 kN/m2 1,00
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IMPALCATO MARCIAPIEDE
Carichi permanenti Contemporaneità con sisma
Soletta in c.a. – sp. medio 43 cm (G1) = 10,75 kN/m2
Totale carichi permanenti = 10,75 kN/m2 1,00
Per quanto riguarda le verifiche in campo statico la spinata del terreno è stata definita in base alle seguenti
caratteristiche del terreno essendo il rilevato realizzato principalmente da argilla,
ϕ = 25°
γ = 19,50 kN/m3
q = 100 kPa (sovraccarico Azioni da traffico + peso pacchetto stadale)
per tali verifiche si è considerata cautelativamente la spinta a riposo del terreno la quale risulta pari a,
K0 = 1 – sin (ϕ) = 0,577
Mentre per quanto riguarda la verifica sismica, si è applicata la teoria di Mononobe-Okabe, per quale si è assunto
l’impossibilità del muro di subire spostamenti adottando per cui un valore unitario del coefficiente βm, con il quale si
è definito il seguente coefficiente di spinta sismico,
Ka,E = 0,541
Tale azione è stata applicata su tutte le superfici “investite” dal terreno al di sopra del piano di campagna, quali il
pulvino ed il muro paraghiaia.
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PUNTO E) RELAZIONE SUI MATERIALI
Per le opere di fondazione quali i pali di fondazione dentro e fuori terra, ed i muri di sostegno a contenimento delle
spinte del terreno si adottano i seguenti materiali.
CALCESTRUZZO
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Peso
Speci. (γ)
[kN/m3]
Rck
[Mpa]
Fck
[Mpa]
Coeff.
Poisson
(ν)
Dilataz.
term. (α)
[°C-1]
Classe di
espos.
C28/35 3,23E+04 25,00 35 28 0,2 1e-05 XC2/XC3
ACCIAO PER C.A.
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Peso
Speci. (γ)
[kN/m3]
fyk
[Mpa]
ftk
[Mpa]
εyk [x103]
εyu
[x103] All. rottura
B 450C 2,1E+05 78.50 450 540 2,1 10 > 7,5
Per le opere in elevazione ad esclusione della soletta dell’impalcato da ponte si adottano i seguenti materiali.
CALCESTRUZZO
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Peso
Speci. (γ)
[kN/m3]
Rck
[Mpa]
Fck
[Mpa]
Coeff.
Poisson
(ν)
Dilataz.
term. (α)
[°C-1]
Classe di
espos.
C35/45 3,41E+04 25,00 45 35 0,2 1e-05 XD3
ACCIAO PER C.A.
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Peso
Speci. (γ)
[kN/m3]
fyk
[Mpa]
ftk
[Mpa]
εyk [x103]
εyu
[x103] All. rottura
B 450C 2,1E+05 78.50 450 540 2,1 10 > 7,5
Per quanto concerne la soletta in conglomerato cementizio dell’impalcato da ponte si adottano i seguenti materiali.
CALCESTRUZZO
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Peso
Speci. (γ)
[kN/m3]
Rck
[Mpa]
Fck
[Mpa]
Coeff.
Poisson
(ν)
Dilataz.
term. (α)
[°C-1]
Classe di
espos.
C35/45 3,41E+04 25,00 45 35 0,2 1e-05 XF4
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ACCIAO PER C.A.
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Peso
Speci. (γ)
[kN/m3]
fyk
[Mpa]
ftk
[Mpa]
εyk [x103]
εyu
[x103] All. rottura
B 450C 2,1E+05 78.50 450 540 2,1 10 > 7,5
Per le opere in carpenteria metallica nello specifico l’impalcato da ponte si prevede l’utilizzo di Acciaio S355 J0 W
(CORT-TEN Tipo B).
ACCIAO DA CARPENTERIA
Descr.
Modulo
elastico (E)
[Mpa]
Coeff. di
Poisson
(ν)
[Mpa]
fyk
[Mpa]
fytk
[Mpa] All. rottura
Lamda
massimo
Tipo
profilato
S355 J0 W 2,1E+05 0,3 355 510 ≥ 20% 200 -
ACCIAO PER BULLONERIE
Descrizione fyb
[Mpa]
ftb
[Mpa]
Cl. 8.8. 640 800
Cl. 10.9. 900 1000
Le strutture in carpenteria metallica dovranno essere realizzate in accordo con la UNI EN 1090 in Classe di Esecuzione
EXC3.
COEFFICIENTI DI SICUREZZA PARZIALI DEI MATERIALI
Acciaio per CLS armato 1,15 Calcestruzzo CLS armato 1,50
Acciaio per carpenteria (Res - γM0) 1,05 Acciaio per carpenteria (Inst - γM1) 1,10
Acciaio per carpenteria (unioni - γM2) 1,25
Livello di conoscenza Nuova costruzione
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PUNTO F) CRITERI DI PROGETTAZIONE E DI MODELLAZIONE
Come già accennato in precedenza, al fine di limitare le azioni orizzontali agenti sugli appoggi e le spalle del ponte,
si sono adottati come dispositivi di appoggio degli isolatori a scorrimento a doppia superficie curva, unitamente a
idonei sistemi di giunzione tra l’impalcato e le spalle (giunti stradali in gomma armata).
Non presentando la struttura in oggetto interesse strategico e non essendo un’opera infrastrutturale la cui
funzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo fondamentale per le finalità di protezione civile, in accordo con
il DGR 1661/2005 (Allegato A) si esclude la ricaduta della struttura in oggetto nelle seguenti due categorie:
- A2.3.4 – Ponti e opere d’arte significative annesse alle strade classificate di tipo A e B ai sensi del D. Lgs
285/1992 e s.m, costituenti la rete viaria di interesse regionale.
- A2.3.5 – Ponti e opere d’arte appartamenti e reti ferroviarie regionali di importanza critica per il
mantenimento delle vie di comunicazione, individuate nei piani provinciali di protezione civile.
pertanto per la struttura in oggetto si è scelto di progettare le strutture adottando un’azione sismica di progetto
riferita ad una Vita Nominale di 50 anni e Classe d’uso II.
Infine essendo la struttura dotata di dispositivi di isolamento sismico, si è scelto di calcolare e verificare la struttura
considerando un comportamento non dissipativo adottando un fattore di comportamento q = 1.
Il calcolo e la verifica della struttura sono stati condotti attraverso l’utilizzo di un modello agli elementi finiti, nel quale
si sono utilizzati degli elementi beam per la modellazione della carpenteria metallica del ponte e dei pali di
fondazione, e degli elementi shell per la modellazione della soletta e del pulvino in c.a.
Di seguito si riporta una raffigurazione del modello di calcolo adottato.
Pulvino
Pali di
Fondazione
Impalcato da
ponte
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Come si può evincere dalla raffigurazione sovrastante nel modello di calcolo si sono modellati anche i pali fondazione
tramite elementi beam discretizzandoli lungo la lunghezza del fusto introducendo dei vincoli esterni orizzontali e
verticali (molle) a simulazione, dell’azione resistente fornita dal terreno nei confronti sia dei carichi orizzontali che
verticali.
Inoltre, nello specifico si sono realizzati due modelli distinti, uno per le azioni statiche ed uno per le azioni sismiche,
dove in quest’ultimo per tener conto dei potenziali effetti di liquefazione delle sabbie in corrispondenza degli strati
interessati da questo fenomeno si sono variate le rigidezze delle molle simulanti il terreno, eliminando il contributo
resistente fornito dal terreno al disopra della Zona 1 e riducendo le caratteristiche meccaniche della Zona 2.
La scelta di eliminare il contributo resistente del terreno posto al di sopra della Zona 1 è stata dettata dalla valutazione
di un possibile scenario in cui a causa della liquefazione delle sabbie ti tale strato si possa creare uno scivolamento
del terreno sovrastante all’interno del canale adiacente, perdendo infetti il contributo di tale terreno.
Zona 1
Zona 2
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Di seguito si riporta un prospetto raffigurante il dislocamento delle molle applicate sui pali di fondazione, con le
quote riferite alla prova penetrometrica riportata in precedenza la quale ha come quota di partenza la sommità del
rilevato esistente, inoltre si riportano a fianco anche le rigidezze delle molle adottate per la verifica sismica della
struttura.
MODELLAZIONE PALI DI FONDAZIONE
Modello statico Modello sismico Quota Rigidezza oriz.
[t/m]
Rigidezza vert.
[t/m]
- - -
- 5,00 - -
- 6,35 - -
- 7,70 - -
- 9,05 - -
- 10,40 864 132
- 11,75 1426 218
- 13,10 1534 234
- 14,45 1215 185
- 15,80 1307 199
- 17,15 1825 279
- 18,50 1933 295
- 19,85 16789 2563
- 21,20 32989 5035
- 22,55 35786 5462
- 23,90 38588 5890
- 25,25 41391 6318
- 26,60 44188 6745
- 27,95 24338 3715
- 29,30 22702 3465
- 30,65 43475 6636
- 32,00 45797 6991
- 33,35 25834 3943
- 34,70 4763 727
- 36,05 23085 3524
- 37,40 22977 3507
- 38,75 4655 711
- 40,10 2354 359
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Per quanto riguarda invece il sistema di vincolo dell’impalcato alle spalle del ponte si sono previsti per ogni estremità
del ponte due isolatori a scorrimento a doppia superficie curva, il cui comportamento dinamico (rigidezza e
smorzamento) risulta essere definito in funzione delle caratteristiche geometriche dell’isolatore, il carico verticale
agente e l’attrito sulle superfici curve.
Essendo tali elementi dei prodotti specifici, “di nicchia”, si è fatto riferimento ad elementi attualmente disponibili sul
mercato, nello specifico assumendo uno spostamento limite di ± 250 mm, uno carico verticale allo SLU di circa 3680
kN, ed un basso coefficiente di attrito, si è definito il seguente isolatore sismico della ditta FIP INDUSTRIALE, di cui si
sono definite le seguenti caratteristiche dinamiche applicando le relazioni fornite dalla ditta produttrice.
ISOLATORE – FIP-D L 1000/500 (3100)
Dati tecnici isolatori
Spostamento Limite = ± 250 mm
Raggio di curvatura eq. (R) = 3100 mm
Carico max progetto (NEd) = 5000 kN
Diametro isolatore (D) = 690 mm
Max dimensione in pianta (Y) = 940 mm
Lato quadrato circoscritto (Z) = 720 mm
Altezza dell’isolatore (H) = 152 mm
Peso (W) = 330 kg
Dati di progetto e parametri dinamici
Carico Verticale (Nsd) = 1860 kN
Coeff. di attrito (μ) = 0,057
Rigidezza equivalente (Ke) = 1822,24 kN/m
Smorzamento eq. (ξe) = 0,427
Periodo proprio eq. (Te= = 2,027 sec
Spostamento di progetto (d) = 86,79 mm
Unitamente agli isolatori sismici si sono definiti anche degli appositi giunti di dilatazione, realizzati in gomma armata
i quali siano in grado di assecondare le deformazioni dell’isolatore e garantite allo stesso modo una idonea capacità
portante nei confronti dei carichi da traffico.
Anche in questo caso essendo prodotti specifici, si è fatto riferimento a prodotti attualmente disponibili sul mercato,
nello specifico si è adottato un giunto anch’esso della ditta FIP INDUSTRIALE GPE 400, il quale consente uno
spostamento di ± 200 mm.
Vista la tipologia e morfologia dell’elemento giunto, non risulta trascurabile la sua rigidezza alla traslazione, tuttavia
non essendo questa specificata dal costruttore, si è proceduto alla quantificazione di tale quantità, con il fine di
introdurre nel modello di calcolo un apposito elemento in grado di simularne il comportamento.
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A tale proposito si sono determinate le caratteristiche geometriche e meccaniche del giunto, essendo una Gomma
70±5 Sh/A caratterizzata da un modulo tangenziale G = 1,15 MPa (UNI EN 1337-3), e 6 blocchi di gomma di
dimensioni (bxh) 90x60 mm.
Ares = 90x1000 = 90000 mm2
χ = 1,2
Kblocco = (G · Ares ) / (χ · h) = 1437,5 N/mm = 1437,5 kN/m
1 / Ktot = 6 / Kblocco → Ktot = Kblocco / 6 = 240 kN/m
per cui si adotta una rigidezza per metro di giunto di
Ktot = 250 kg/cm a metro di giunto
GIUNTO STTRADALE IN GOMMA ARMATA – FIP GPE 400
Rigidezza alla traslazione (Ktot) = 250 kg/cm a metro di giunto
Per cui all’interno del modello di calcolo si sono introdotte delle rigidezze traslazionali in direzione x ed y in
corrispondenza dei nodi di collegamento tra la trave principale dell’impalcato e l’elemento beam del baggiolo in
modo da simulare l’effetto dell’isolatore sulla struttura.
Analogamente per simulare la presenza dei giunti di dilatazione si sono introdotti due ulteriori elementi beam con
rigidezze traslazionali in direzione x ed y, svincolati alla traslazione verticale, di entità definita in base alle relazioni
precedentemente riportate.
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Per quanto riguarda invece la modellazione della struttura principale in carpenteria metallica, essendo le travi
principali caratterizzate da sezioni saldate ad altezza variabile di grandi dimensioni, si sono discretizzati tali elementi
in diversi conci e per ogn’una di queste si sono calcolate le loro caratteristiche geometriche tenendo conto della
riduzione di sezione derivante dall’instaurarsi d’instabilità locale essendo queste di classe 4.
Di seguito si riportano le caratteristiche geometriche adottate per la verifica delle sezioni.
DISCRETIZZAZIONE TRAVE PRINCIPALE
CONCIO 1
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 2200 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 40 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 4
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1186,52 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 94099,12 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 13334,45 cm3
In rosso si riportano le superfici detratte dal calcolo delle caratteristiche efficaci
Elementi beam che simulano la presenza
del giunto di dilatazione
Baggiolo Ponte con molle
traslazionali in sommità
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CONCIO 2
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 2437 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 40 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 4
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1210,52 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 104401,10 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 13334,46 cm3
CONCIO 3
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 2650 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 40 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 4
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1231,70 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 113626,00 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 13334,47 cm3
CONCIO 4
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 2839 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 40 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 4
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1249,83 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 121594,98 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 13334,47 cm3
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CONCIO 5
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3004 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 40 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 4
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1266,37 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 128907,30 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 13334,48 cm3
CONCIO 5b
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3007 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 50 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1497,47 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 166550,26 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 16667,81 cm3
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CONCIO 6
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3145 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 50 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1504,23 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 170294,48 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 16667,82 cm3
CONCIO 7
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3263 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 50 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1515,82 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 176733,55 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 16667,82 cm3
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CONCIO 8
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3356 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 50 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1525,11 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 181903,98 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 16667,82 cm3
CONCIO 9
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3427 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 50 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1532,11 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 185807,70 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 16667,82 cm3
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PROGETTO ESECUTIVO STRUTTURE
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CONCIO 9b
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3453 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 60 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1733,82 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 219230,67 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 20001,16 cm3
CONCIO 10
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3474 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 60 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1735,90 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 220590,89 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 20001,16 cm3
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PROGETTO ESECUTIVO STRUTTURE
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CONCIO 11
Dati geometrici sezione
Altezza profilo = 3497 mm
Larghezza flangia = 1000 mm
Spessore flangia = 60 mm
Spessore anima = 20 mm
Classe flangia 3
Classe anima 4
Caratteristiche geometriche efficaci
Area efficacie (Aeff) = 1738,18 cm2
Momento efficacie in x (Weff,x) = 222080,46 cm3
Momento efficacie in y (Weff,y) = 20001,16 cm3
Attraverso il modello di calcolo così definito si è eseguita la verifica globale della struttura sia nei confronti delle azioni
statiche che sismiche, mentre per la progettazione dei traversi, della soletta e del pulvino è stata eseguita
separatamente e riportata nel capitolo a seguire.
Infine, per quanto concerna la verifica della capacità portante delle sistema di fondazione si rimanda alla relazione
R9 – Relazione geotecnica.
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PUNTO G) COMBINAZIONI DELLE AZIONI ADOTTATE
Per la verifica delle strutture si sono adottate le seguenti combinazioni di carico, in accordo con il par. 2.5.3.
Combinazione delle azioni della NTC 2018.
SLU γG1 ·G1 + γG2 ·G2 + γP ·P + γQ1 ·Qk1 + γQ2 ·Ψ02 ·Qk2 + γQ3 ·Ψ03 ·Qk3 (2.5.1)
SISMA E + G1 + G2 + P + Ψ21 ·Qk1 + Ψ22 ·Qk2 + … (2.5.5)
SLE - Rara G1 + G2 + P + Qk1 + Ψ02 ·Qk2 + Ψ03 ·Qk3 + … (2.5.2)
SLE - Frequente G1 + G2 + P + Ψ11 ·Qk1 + Ψ22 ·Qk2 + Ψ23 ·Qk3 + … (2.5.3)
SLE - Permanente G1 + G2 + P + Ψ21 ·Qk1 + Ψ22 ·Qk2 + Ψ23 ·Qk3 + … (2.5.4)
Dove per la definizione dei valori caratteristici delle azioni dovute al traffico, si sono considerate le seguenti
combinazioni in accordo con la Tab. 5.1.IV della NTC 2018.
Carichi sulla superficie carrabile Carichi sui marciapiedi e piste
ciclabili non sormontabili
Carichi verticali Carichi orizzontali Carichi verticali
Gruppo di
azioni
Modello
principale
(schemi di
carico 1,2,3, 4
e 6)
Veicoli
speciali
Folla
(Schema di
carico 5)
Frenatura Forza
centrifuga
Carico uniformemente distribuito
1 Valore
caratteristico
Schema di carico 5 con valore di
combinazione
2,5 kN/m2
2a Valore
frequente
Valore
caratteristico
2b Valore
frequente
Valore
caratteristico
Dove per la definizione dei coefficienti parziali di sicurezza, si sono considerati i seguenti coefficienti in accordo con
la Tab. 5.1.V della NTC 2018.
COEFFICIENTI PARZIALI PER LeE AZIONI
Classificazione carico Coeff. EQU A1 A2
Azioni permanenti g1 e g3 favorevoli
γG1 e γG3 0,90 1,00 1,00
sfavorevoli 1,10 1,35 1,00
Azioni permanenti non strutturali favorevoli
γG2 0,00 0,00 0,00
sfavorevoli 1,50 1,50 1,30
Azioni variabili da traffico favorevoli
γQ 0,00 0,00 0,00
sfavorevoli 1,35 1,35 1,15
Azioni variabili favorevoli
γQi 0,00 0,00 0,00
sfavorevoli 1,50 1,50 1,30
Distorsioni e presollecitazioni di
progetto
favorevoli γε1
0,90 1,00 1,00
sfavorevoli 1,00 1,00 1,00
Ritiro e viscosità, Cedimenti vincolari favorevoli γε2, γε3,
γε4
0,00 0,00 0,00
sfavorevoli 1,20 1,20 1,00
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I valori dei coefficienti di combinazione per le diverse categorie di combinazione sono definiti in accordo con la Tab.
5.1.VI della NTC 2018.
Azioni Gruppo di azioni
(Tab. 5.1.IV) ψ0j ψ1j ψ2j
Azioni da traffico
(Tab. 5.1.IV)
Schema 1 (carichi tandem) 0,75 0,75 0,00
Schemi 1, 5 e 6 (carichi distribuiti) 0,40 0,40 0,00
Schemi 3 e 4 (carichi concentrati) 0,40 0,40 0,00
Schema 2 0,00 0,75 0,00
2 0,00 0,00 0,00
3 0,00 0,00 0,00
4 (folla) -- 0,75 0,00
5 0,00 0,00 0,00
Vento
a ponte scarico SLU e SLE 0,60 0,20 0,00
In esecuzione 0,80 0,00 0,00
a ponte carico SLU e SLE 0,60 0,00 0,00
Neve a ponte scarico SLU e SLE 0,00 0,00 0,00
In esecuzione 0,80 0,60 0,50
Temperatura SLU e SLE 0,60 0,60 0,50
Di seguito si riportano le combinazioni di carico adottate per la verifica statica allo SLU della struttura.
Azioni / Combinazione 1 2 3
g1 - Pesi Permanenti strutturali 1,35 1,35 1,35
g2 - Pesi Permanenti non strutturali 1,50 1,50 1,50
q1 - Schema 1 (carichi distribuiti) – Corsia 1 1,35 1,01 1,01
q1 - Schema 1 (carichi distribuiti) – Corsia 2 1,35 1,01 1,01
q1 - Schema 1 (carichi distribuiti) – Parte rimanente/Folla 1,35 1,01 1,01
g3 - Spinta del terreno 1,35 1,35 1,35
q1 - Schemi 1 (carichi concentrati) – Corsia 1 1,35 1,01 1,01
q1 - Schemi 1 (carichi concentrati) – Corsia 2 1,35 1,01 1,01
g3 - Spinta del terreno da sovraccarico carichi da traffico 1,35 1,35 1,35
q3 – Azione di frenatura 0,00 1,50 0,00
q5 – Azione del vento 0,90 0,90 1,50
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Di seguito si riportano le combinazioni di carico adottate per la verifica sismica allo SLV della struttura.
Azioni / Combinazione 2 3 4 5 6 7 8 9
g1 -Pesi Permanenti strutturali 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
g2 -Pesi Permanenti non strutturali 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
q1 -Schema 1 (carichi distribuiti) – Corsia 1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
q1 -Schema 1 (carichi distribuiti) – Corsia 2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
q1 -Schema 1 (carichi distribuiti) – Parte rimanente/Folla 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
g3 -Spinta del terreno 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
q1 -Schemi 1 (carichi concentrati) – Corsia 1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
q1 -Schemi 1 (carichi concentrati) – Corsia 2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Sisma in direzione x 1,0 1,0 -1,0 -1,0 0,3 0,3 -0,3 -0,3
Sisma in direzione y 0,3 -0,3 0,3 -0,3 1,0 -1,0 1,0 -1,0
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PUNTO H) INDICAZIONE MOTIVATA E METODO DI ANALISI
Come accennato in precedenza per la verifica della struttura, si sono adottati due modelli di calcolo distinti uno per
la verifica statica della struttura ed uno per la verifica sismica.
Per quest’ultima è stata condotta una analisi dinamica modale, in cui si è assunto un comportamento non dissipativo
per cui si è adottato un fattore di comportamento q=1 essendo la struttura dotata di isolatori sismici.
Inoltre, a favore di sicurezza si è assunto nullo il contributo di smorzamento fornito dagli isolatori sismici, applicando
per cui uno smorzamento della struttura del 5%.
Di seguito si riporta un prospetto riassuntivo dell’analisi condotta.
METODO DI ANALISI
MODELLO DI ANALISI NUMERICA: con elaboratore agli Elementi finiti
TIPOLOGIA DI ANALISI: Analisi lineare
METODO DI ANALISI: Analisi Dinamica Modale
NUMERO DI MODI CONSIDERATI: 12
MASSA PARTECIPANTE IN
DIREZIONE 0° (X):
Modo 2 - T = 1,776 – (66%) [proprio dell’Impalcato]
Modo 6 - T = 0,706 – (32%) [proprio della Spalla]
Totale Massa Attivata = 99%
Deformata Modale
Modo 2
T = 1,776 sec
Sd/g = 0,119
Deformata Modale
Modo 6
T = 0,706 sec
Sd/g = 0,300
MASSA PARTECIPANTE IN
DIREZIONE 90° (Y):
Modo 1 - T = 1,784 - (68%) [proprio dell’Impalcato]
Modo 5 - T = 0,710 - (32%) [proprio della Spalla]
Totale Massa Attivata = 99%
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Deformata Modale
Modo 1
T = 1,784 sec
Sd/g = 0,119
Deformata Modale
Modo 5
T = 0,710 sec
Sd/g = 0,299
PRINCIPALI RISULTATI Si veda Allegato 1 - Tabulati di Calcolo e Verifica
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PUNTO I) CRITERI DI VERIFICA AGLI STATI LIMITE INDAGATI
Di seguitosi riporta l’elenco degli stati limite indagati per la verifica della struttura.
STATI LIMITE INDAGATI CRITERIO DI VERIFICA
SLU – STATO LIMITE ULTIMO: Verifica di resistenza statica
SLD – STATO LIMITE DI DANNO: Contenimento degli spostamenti
SLV – STATO LIMITE DI SALVAGUARDIA VITA: Verifica di resistenza
SLC – STATO LIMITE DI COLLASSO Contenimento degli spostamenti massimi
SLU TERRENO – APPROCCIO 1 (A1+M1+R3): Portanza terreno
Si veda R9 – Relazione geotecnica
Di seguito si riporta l’elenco delle tipologie di verifiche condotte.
Elemento
strutturale
Verifiche condotte Tipologia di verifica Rif.
normativa
Elemento più
significativo
Esito
verifica
Pilastri in
Acciaio
Resistenza a SLU
Combinazione
statica
Resistenza delle membrature
Stabilità delle membrature
Unioni
4.2.4.1.2
4.2.4.1.3
4.2.8
/ OK
Resistenza a SLV
Combinazione
sismica
Resistenza delle membrature
Stabilità delle membrature
Unioni
4.2.4.1.2
4.2.4.1.3
4.2.8
/ OK
SLE Spostamenti verticali
Spostamenti laterali
4.2.4.2.1
4.2.4.2.2
/ OK
Travi in
elevazione
in Acciaio
Resistenza a SLU
Combinazione
statica
Resistenza delle membrature
Stabilità delle membrature
Unioni
4.2.4.1.2
4.2.4.1.3
4.2.8
/ OK
Resistenza a SLV
Combinazione
sismica
Resistenza delle membrature
Stabilità delle membrature
Unioni
4.2.4.1.2
4.2.4.1.3
4.2.8
/ OK
SLE Spostamenti verticali
Spostamenti laterali
4.2.4.2.1
4.2.4.2.2
/ OK
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PUNTO J) RAPPRESENTAZIONE
Di seguito si riportano i principali risultati ottenuti dall’analisi numerica e dalle verifiche di calcolo globale della
struttura eseguita tramite il software di calcolo.
Verifica Pali di Fondazione in c.a.
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Moltiplicatore Ultimo a Pressoflessione pali di fondazione
Moltiplicatore ultimo a flessione pali di fondazione = 2,7 > 1,0 → Verifica Soddisfatta
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Impegno taglio staffe pali di fondazione
Impegno taglio staffe pali di fondazione = 42 < 100 → Verifica Soddisfatta
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Impegno taglio calcestruzzo pali di fondazione
Impegno taglio calcestruzzo pali di fondazione = 16,7 < 100 → Verifica Soddisfatta
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Verifica Aste in Acciaio
Verifica a Pressoflessione aste in Acciaio
Coeff. a Pressoflessione travi principali = 86 < 100 → Verifica Soddisfatta
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Spostamento massimo allo SLU
Spostamento allo SLU = 266 mm
Spostamento massimo allo SLE
Spostamento allo SLE = 195 mm < L/200 = 262,5 mm → Verifica Soddisfatta
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PROGETTO ESECUTIVO STRUTTURE
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Verifica Pali di Fondazione in c.a.
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Moltiplicatore Ultimo a Pressoflessione pali di fondazione
Moltiplicatore ultimo a flessione pali di fondazione = 1,04 > 1,0 → Verifica Soddisfatta
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Impegno taglio staffe pali di fondazione
Impegno taglio staffe pali di fondazione = 43,8 < 100 → Verifica Soddisfatta
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Impegno taglio calcestruzzo pali di fondazione
Impegno taglio calcestruzzo pali di fondazione = 19,2 < 100 → Verifica Soddisfatta
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Verifica Aste in Acciaio
Verifica a Pressoflessione aste in Acciaio
Coeff. a Pressoflessione travi principali = 40 < 100 → Verifica Soddisfatta
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Spostamento massimo in x allo SLD
Spostamento massimo SLD = 39,1 mm
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Spostamento massimo in y allo SLD
Spostamento massimo SLD = 39,4 mm
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PROGETTO ESECUTIVO STRUTTURE
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Spostamento massimo in x allo SLV
Spostamento massimo SLV = 112 mm
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Spostamento massimo in y allo SLV
Spostamento massimo SLV = 113 mm
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Spostamento massimo in x allo SLC
Spostamento massimo SLV = 144 mm
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R10
Spostamento massimo in y allo SLC
Spostamento massimo SLC = 145 mm
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PUNTO K) AFFIDABILITÀ DEI CODICI DI CALCOLO
PRODUTTORE: S.T.S. srl
TITOLO: CDSWin
VERSIONE: Rel. 2018
Nro LICENZA: 32126
Ragione sociale completa del produttore del software:
S.T.S. s.r.l. Software Tecnico Scientifico S.r.l.
Via Tre Torri n°11 – Complesso Tre Torri
95030 Sant’Agata li Battiati (CT).
Per il motore di calcolo non linare:
OPENSEES The Open System for Earthquake Engineering Simulation Bercley University of California
The Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSees) is a software framework for simulating the
seismic response of structural and geotechnical systems. OpenSees has been developed as the computational
platform for research in performance-based earthquake engineering at the Pacific Earthquake Engineering Research
Center. OpenSees is also the simulation component for the NEESit since 2004.
Dettagli: http://opensees.berkeley.edu
L’affidabilità del codice utilizzato e la sua idoneità al caso in esame, è stata attentamente verificata sia effettuando il
raffronto tra casi prova di cui si conoscono i risultati esatti sia esaminando le indicazioni, la documentazione ed i test
forniti dal produttore stesso.
La S.T.S. s.r.l., a riprova dell’affidabilità dei risultati ottenuti, fornisce direttamente on-line i test sui casi prova
liberamente consultabili all' indirizzo:
http://www.stsweb.it/STSWeb/ITA/homepage.htm
Per quanto riguarda il motore non lineare:
Dettagli: http://opensees.berkeley.edu
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PUNTO L) VERIFICHE STRUTTURE DI FONDAZIONE
La struttura di fondazione è caratterizzata da pali trivellati ϕ 800 mm lunghi 35 metri a partire dall’intradosso del
pulvino su cui appoggia il ponte. Nello specifico per ogni spalla sono presenti 12 pali raggruppati in gruppi di 6,
posti ciascuno al di sotto degli appoggi delle travi principali del ponte.
Per concerne la verifica del sistema di fondazioni profondi, si rimanda alla relazione specifica R9-Relazione geotecnica
di cui di seguito si riportano le principali risultanze.
DATI FONDAZIONI
Fasi di realizzazione Unica
Tipologia di fondazione su pali
Diametro pali =800 mm
Lunghezza pali =35 m (intradosso pulvino)
VERIFICA PALO SINGOLO (maggiormente sollecitato)
Massimo carico assiale SLU = 163’800 kg
Resistenza assiale di Progetto (Rd) = 206'768 kg
Fattore di sicurezza assiale = 1,26
Massimo carico trasversale SLU = 16’080 kg
Resistenza assiale di Progetto (Rd) = 27’093 kg
Fattore di sicurezza trasversale = 1,68
Massimo carico assiale SLV = 142’100 kg
Resistenza assiale di Progetto (Rd) = 221’422 kg
Fattore di sicurezza assiale = 1,56
Massimo carico trasversale SLV = 16’230 kg
Resistenza trasversale di Progetto (Rd) = 26’230 kg
Fattore di sicurezza trasversale = 1,62
VERIFICA PALO GRUPPO
Massimo carico assiale SLU = 1414’’000 kg
Resistenza assiale di Progetto (Rd) = 1632'000 kg
Fattore di sicurezza assiale = 1,15
In basa a quanto appena riportato la struttura di fondazione risulta essere verificata.
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6. VERIFCHE COMPLEMENTARI
Di seguito si riportano le verifiche degli elementi complementari, quali le lastre predalles utilizzate come cassero a
perdere della soletta, la verifica della soletta, dei traversi e del pulvino.
Oltre alle verifiche dei collegamenti delle carpenterie metalliche e della capacità di spostamento degli isolatori.
VERIFICA LASTRE PREDALLES
Di seguito si riportano le caratteristiche della predalles adottata per la realizzazione della soletta.
CARATTERISTICHE LASTRA PREDALLES
Larghezza lastra b = 235,00 cm
Spessore soletta lastra s = 5,00 cm
Spessore getto compl. h = 20,00 cm
Numero di tralicci n = 5
Altezza traliccio htral = 16,50 cm
Passo staffatura ls = 20,00 cm
Armatura superiore