Elab A.1.

Comune di Pistoia

Proprietà:Azienda U.S.L. n° 3

Progetto: Opere di restauro dell’antico ospedale de l Ceppo

presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto

2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII° e locali

connessi

RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE

(art. 10.1 del D.M. 14.01.2008)

Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori stru tturali Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabrizio D ’Arrigo

Elab. A.1.1

A)OGGETTO E FINALITA' DELL'INTERVENTO

La presente relazione, redatta ai sensi dell’artico lo 10.1

del D.M. 14 gennaio 2008, si riferisce al progetto di restauro della parte antica dell’ospedale del Ceppo che pros petta sulla Piazza Giovanni XXIII°

L’intervento si rende necessario per restaurare in primo luogo gli elementi architettonici in materiale lapi deo del loggiato oltre alle inferiate e agli altri infissi in ferro.

Tra i lavori è previsto la demolizione e ricostruzi one di un collegamento tra due corpi di fabbrica, attualme nte realizzato con struttura in acciaio appesantita da tavelloni in laterizio, sovrastante soletta gettata in calcestru zzo e parapetto in muratura e ringhiera metallica.

Tale struttura presenta inoltre un appoggio in mura tura che scarica sulla copertura inferiore per limitarne la deformazione.

Il collegamento tramite una scala in muratura conse nte attualmente l’accesso al sottotetto del padiglione prospiciente Piazza Giovanni XXIII° dai locali dell’Area Funzion ale Tecnica.

Si prevede inoltre il consolidamento del solaio del la sala riunioni della Direzione Sanitaria, realizzato con struttura in acciaio con interposti tavelloni in laterizio.

L’immobile in argomento è stato costruito intorno a l trediciesimo secolo ed è stato oggetto negli anni d i numerosi interventi di ristrutturazioni e di adeguamenti; es so è realizzato con struttura prevalentemente in muratur a di mattoni.

Le strutture complessivamente si presentano in buon o stato di conservazione, non si evidenziano cioè nè lesion i nè strapiombi che possono far pensare a fenomeni di sc hiacciamento o instabilità delle strutture in elevazione o a ced imenti delle fondazioni.

L’intervento tende a ridurre i carichi permanenti e d accidentali che interessano il fabbricato nel caso della passerella di collegamento e ad irrigidire il solai o della sala riunioni della direzione sanitaria, lasciando inalt erati i carichi totali.

In conseguenza di quanto sopra anche per quanto rig uarda le fondazioni non si prevede alcuna variazione dell e tensioni in fondazione.

Il presente progetto tra i suoi elaborati contiene anche il piano di manutenzione della parte strutturale co sì come previsto dalla legge sopra citata.

B)-TECNICHE D'INTERVENTO E MODALITA' ESECUTIVE Di seguito passeremo in rassegna gli interventi che si

prevede di realizzare. -demolizione dell’attuale struttura in acciaio e mu ratura

di collegamento tra i due corpi di fabbrica della p arte storica del presidio;

-ricostruzione della nuova struttura di collegament o con profilati metallici, efficacemente ancorati alle mu rature perimetrali e collegati superiormente da un griglia to metallico; per aumentare la durabilità della strutt ura si

prevede l’impiego di profilati in acciaio zincato a caldo; i profilati principali non presenteranno saldature in opera mentre quelli secondari saranno collegati mediante giunti bullonati in opera con bulloni ad alta resistenza;

-irrigidimento del solaio della sala riunioni della direzione sanitaria di presidio che attualmente è c ostituito da profilati metallici IPE 200, posti ad interasse di circa 1 metro, con tavellonato disposto sulle ali superiori dei profilati; sul tavellonato è stato realizzato il so ttofondo della pavimentazione; la verifica di resistenza ha dimostrato che i profili sono idonei a sopportare i carichi pr evisti dalla legge ma la sua costituzione non lo rende idoneo ad assolvere egregiamente la sua funzione, sala riunioni, sia pe r l’eccessiva deformazione che per la scarsa capacità di ripartizione dei carichi concentrati; per questo si prevede di spostare sulle ali inferiori l’appoggio dei tavello ni, sui quali sarà posto in opera uno strato di polistirolo e sarà realizzata una soletta superiore in cemento armato alleggerito strutturale dello spessore di cm. 5 che ingloba le ali superiori dei profilati ai quali saranno saldati pi oli di ancoraggio per la soletta; si prevede inoltre la po sa in opera di barre di armatura perimetrali al fine di assicur are l’ancoraggio della soletta, e quindi del solaio all e murature perimetrali, assicurando con ciò quel comportamento scatolare richiesto dalla norma per le strutture murarie; la presenza di barre in acciaio saldate ai profilati e debitamente incassate nelle murature, con ancoraggi chimici, contribuirà a garantire un buon grado di vincolo alle estremità delle IPE 2 00 in modo da diminuire le sollecitazioni flettenti assicurand o il rispetto delle verifiche di sicurezza; a favore di sicurezza si considera resistente alle sollecitazioni flettenti la sola sezione in acciaio dei profilati;

-redistribuzione di alcune aperture disposte sui mu ri maestri interni sottostanti al solaio in argomento; in questo caso si può facilmente constatare che le aperture c hiuse hanno una superficie maggiore rispetto a quelle dei nuovi vani.

Come si vede si tratta di interventi limitati ad al cune parti strutturali del fabbricato che non né modific ano il comportamento complessivo nè producono variazioni s ignificative nei carichi.

Si ritiene pertanto di non dover sottoporre a valut azione della sicurezza l’intero edificio.

Elab. A.1.2

C)-NORMATIVE DI RIFERIMENTO Le principali normative cui si è fatto riferimento sono le

seguenti: 1-Legge 5.11.1971 n° 1086 “Norme per la disciplina delle opere in conglomerat o

cementizio armato normale e precompresso ed a strut tura metallica”

2-D.M. 20.11.1987 "Norme tecniche per la progettazione, esecuzione e

collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento"

3-D.M. 11.03.1988 "Norme tecniche riguardanti le indagini sui terreni e

sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e del le scarpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progett azione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione"

3-Circ. n°30483 del 24.09.1988 "Istruzioni riguardanti le indagini sui terreni e s ulle

rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle sca rpate, i criteri generali e le prescrizioni per la progettaz ione, l'esecuzione e il collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione"

4-Circ. n°30787 del 04.01.1989 "Istruzioni in merito alle norme tecniche per la

progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro consolidamento "

5-D.M. 09.01.1996 "Norme tecniche per il calcolo, l'esecuzione e il c ollaudo

delle strutture in cemento armato, normale e precom presso e per le strutture metalliche"

6-D.M. 16.01.1996 "Norme tecniche relative ai criteri generali per la

verifica di sicurezza delle costruzioni e dei caric hi e sovraccarichi"

7-D.M. 16.01.1996 "Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche "

8-Circ. 156AA.GG./STC del 4.07.1996 "Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecnich e

relative ai criteri generali per la verifica di sic urezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi" di cui a l DD.M. 16 gennaio 1996"

9-Circ. 252 AA.GG./S.T.C. del 15.10.1996 Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecniche per il

calcolo, l'esecuzione e il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture m etalliche"

di cui al D.M. 9 gennaio 1996

10-Circ. 65/AA.GG. del 10.04.1997 "Istruzioni per l'applicazione delle "Norme tecnich e per

le costruzioni in zone sismiche" di cui al D.M. 16. 01.1996" 11-D.P.R. n° 380 del 6.06.2001 Testo Unico delle disposizioni legislative e regola mentari

in materia edilizia 12-D.M. 14.01.2008 “Approvazione delle nuove norme tecniche per le

costruzioni” 13-Circ. n° 617 del 02.02.2009 “Istruzioni per l’applicazione delle nuove norme te cniche

per le costruzioni di cui al D.M. 14.01.2008”

D)LE AZIONI APPLICATE ALLA STRUTTURA

Per dimensionare il rinforzo del solaio esistente s ono

state considerate applicate alla struttura le azion i di seguito descritte. Per una migliore comprensione si richiam ano gli articoli del decreto che si riferiscono alle varie azioni.

3.1-Carichi permanenti e carichi variabili Per quanto riguarda i carichi adottati nei calcoli si è

fatto riferimento alle vigenti normative, in partic olare si è adottato:

G) azioni permanenti G1:peso proprio profilato 27 daN/mq G2:permanenti non strutturali pavimento 150 daN/mq soletta 100 daN/mq polistirolo 30 daN/mq tavelloni 35 daN/mq intonaco 30 daN/mq Q) azioni variabili C1:ospedali,ristoranti ecc. 300 daN/mq Totale 672 daN/mq Per quanto riguarda invece la struttura in acciaio di collegamento sono state considerate le seguenti azi oni: G) azioni permanenti

G1:peso proprio profilato 27 daN/mq G2:permanenti non strutturali grigliato 20 daN/mq Q) azioni variabili C2:balconi, sale convegni, ecc. 400 daN/mq Totale 447 daN/mq

3.3-Azioni del vento L’edificio è ovviamente soggetto all’azione del ven to ma

per il dimensionamento delle singole strutture (sol aio e telai) non è stato necessario determinare tale azioni.

3.4-Azioni della neve Anche in questo caso vale quanto detto precedenteme nte per

l’azione del vento. 3.5-Azioni della temperatura Valgono le considerazioni sopraesposte in particola re

quelle per le azioni del vento. 3.6-Azioni eccezionali Per quanto riguarda il rischio di incendio nel nost ro caso

per la costruzione vale il livello 1 della tabella 3.5.IV che non prevede alcun requisito specifico.

Anche nel caso delle altre azioni eccezionali, vedi esplosioni urti, valgono le stesse considerazioni.

Elab. A.1.3

E)-PRESTAZIONI DI PROGETTO

Le prestazioni della struttura e le condizioni per la sua sicurezza sono state individuate comunemente dal pr ogettista e dal committente nel rispetto delle prescrizioni nor mative.

A tal fine è stata posta attenzione al tipo della struttura, al suo uso e alle possibili conseguenze della azioni anche accidentali; particolare rilievo è stato dato alla sicurezza delle persone e alla operatività della st ruttura.

Altrettanta cura è stata posta per garantire la dur abilità delle opere, con la consapevolezza che tutte le pre stazioni attese potranno essere adeguatamente realizzate sol o mediante opportune procedure da seguire non solo in fase di progettazione, ma di costruzione, manutenzione e ge stione dell’opera. Per quanto riguarda la durabilità si so no presi tutti gli accorgimenti utili alla conservazione del le caratteristiche fisiche e dinamiche dei materiali e delle strutture in considerazione dell’ambiente in cui l’ opera dovrà vivere e dei cicli di carico cui sarà sottoposta.

La qualità dei materiali e le dimensioni degli elem enti sono coerenti con tali obiettivi. In fase di costru zione saranno attuate severe procedure di controllo sulla qualità, in particolare per quanto riguarda materiali, componen ti, lavorazioni e metodi costruttivi.

Saranno seguiti tutti gli adempimenti suggeriti dal le Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008.

F)-TIPO DI COSTRUZIONE, VITA NOMINALE, CLASSE D’USO E

PERIODO DI RIFERIMENTO PER L’AZIONE SISMICA

Il Decreto del Ministero delle infrastrutture del 1 4 gennaio 2008 “Approvazione delle nuove norme tecnic he per le costruzioni” prevede che alla base della progettazi one di un’opera ci sia la definizione della vita nominale della medesima, intesa come il numero di anni nel quale l a struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordinaria, può es sere usata per lo scopo al quale è destinata.

Le norme prevedono tre tipi di costruzione, tipo 1, 2 e 3 con vita nominale che va da ≤ 10 anni a ≥ 100 anni.

Nel caso delle zone sismiche oltre alla vita nomina le occorre tener conto della classe d’uso di un’opera che è funzione delle conseguenze delle interruzioni di op eratività o di un eventuale collasso.

In funzione delle conseguenze che tali fatti posson o avere le costruzioni sono divise in quattro classi che te ngono conto dell’affollamento e delle loro funzioni.

La vita nominale e la classe d’uso concorrono, in z ona sismica, a determinare il periodo di riferimento de ll’azione sismica.

Venendo al nostro caso abbiamo: -vita nominale: nel nostro caso l’edificio è destinato ad

accogliere gli uffici del presidio ospedaliero di P istoia ed in particolare la direzione sanitaria di presidio; l’i mportanza

delle attività presenti sono tali da far definire l ’edificio tra quelli di interesse strategico.

In base all’art. 2.4.1. del D.M. 14.01.2008 il tipo di costruzione è 3 con una vita nominale pari o superi ore a 100 anni.

-Classe d’uso: essendo una costruzione comunque rilevante si ritiene di dover far riferimento per quanto rigu arda la classe d’uso alla classe IV “Costruzioni con funzio ni pubbliche o strategiche importanti …”.

Alla classe d’uso IV corrisponde un coefficiente d’ uso Cu pari a 2,00.

-Periodo di riferimento per l’azione sismica: Il periodo di riferimento per l’azione sismica di una costruzi one si determina moltiplicando la vita nominale per il coe fficiente d’uso.

Nel nostro caso abbiamo: Vr= Vn * Cu anni

Vr= 100 * 2,00= 200 anni

Il periodo di riferimento per l’azione sismica è fondamentale per il calcolo delle strutture.

Nel nostro caso non svolge alcuna funzione relativa mente al calcolo del rinforzo del solaio della sala riuni oni in quanto il calcolo dei profilati metallici viene con dotto con riferimento ai soli carichi verticali. Non si è inf atti proceduto, per le ragioni chiaramente espresse nell e premesse, alla verifica dell’edifico alle azioni orizzontali.

Per quanto riguarda invece il calcolo della passere lla sono state tenute in considerazione le azioni sismi che orizzontali, non verticali data la modesta luce del le travi, come sopra determinate.

G)-CARATTERISTICHE DEL SITO E DEI TERRENI La costruzione in argomento è ubicata in una zona

fortemente urbanizzata e, come già detto in precede nza, non presenta lesioni di sorta che possano far pensare a problemi delle fondazioni o a possibili dissesti in atto.

A seguito dell’intervento poi i carichi dell’edific io non subiranno variazioni e soprattutto non verrà modifi cato il comportamento sia alle azioni verticali che orizzon tali della struttura.

In conseguenza di ciò si ritiene di non dover esegu ire indagini geologiche/geotecniche approfondite e stud i particolari del terreno.

Elab. A.1.4 H)-IPOTESI POSTE A BASE DELLA CALCOLAZIONE DELLE ST RUTTURE

Data la tipologia dell’intervento previsto i calcol i si

sono limitati alla verifica dei profilati del solai o della sala riunioni.

Per come sono stati condotti i calcoli dei profilat i non

si sono dovute determinare le azioni sismiche in qu anto il dimensionamento è stato condotto per i soli carichi verticali.

Ovviamente è stata condotta una verifica agli stati limite ultimi.

Per quanto riguarda invece la passerella metallica i calcoli sono stati condotti con l’ausilio di un pro gramma di calcolo agli elementi finiti (Mastersap della A.M.V .) le cui caratteristiche sono indicate in apposita e specifi ca relazione.

I)-PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E L A

DEFINIZIONE DEL PROGETTO

Il nuovo decreto dedica (vedi art. 8.5) una partico lare

attenzione alle procedure che consentono di avere u n quadro conoscitivo approfondito della costruzione su cui s i deve intervenire, in modo da poter individuare con una c erta sicurezza il livello di conoscenza raggiunto e di c onseguenza fissare i fattori di confidenza che sono da intende rsi come ulteriori coefficienti parziali di sicurezza che te ngono conto delle carenze nella conoscenza dei parametri del mo dello.

Le indagini devono essere basate su indagini storic o-critiche, su un rilievo geometrico strutturale e su lla caratterizzazione meccanica dei materiali.

Nel nostro caso si può affermare di aver raggiunto un livello di conoscenza molto alto che ci consente di assumere fattori di confidenza praticamente unitari.

E’ stata innanzitutto effettuata una ricerca storic a, facilitata dalla copiosa mole di pubblicazioni spec ifiche, che ha consentito di appurare la data di costruzione de l fabbricato risale al trediciesimo secolo.

Negli anni novanta il fabbricato è stato oggetto di numerosi e consistenti interventi di ristrutturazio ne e adeguamento per renderlo funzionale alle attività s anitarie.

E’ stato eseguito poi un accurato rilievo dell’inte ro edificio e delle sue strutture, e sono stati fatti alcuni saggi nel corso dei numerosi interventi effettuati in pre cedenza.

Non si è ritenuto visto la esiguità del’intervento e le verifiche effettuate di approfondire ulteriormente le indagini.

Gli interventi che andremo a realizzare sull’edific io sono senza dubbio da classificare come interventi locali , ai sensi degli artt. 8.4 e 8.4.3. del decreto.

Essendo l’intervento limitato a porzioni limitate d ella costruzione la valutazione della sicurezza è limita ta agli elementi interessati e a quelli con essi interagent i, tenendo presente la loro funzione nel complesso strutturale , come previsto dal punto 8.3. del D.M. 14 gennaio 2008.

L’intervento non influirà in nessun modo sui carich i del fabbricato né sul suo comportamento in caso di sism a.

Elab A.1’.

Comune di Pistoia

Proprietà:Azienda U.S.L. n° 3

Progetto: Opere di restauro dell’antico ospedale de l Ceppo

presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto

2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII° e locali

connessi

RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE

(art. 10.2 del D.M. 14.01.2008)

Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori stru tturali Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabrizio D ’Arrigo Avendo svolto i calcoli della passerella in acciaio

mediante l’ausilio di un codice di calcolo si forni scono di seguito tutte le informazioni richieste dall’art. 1 0.2 del d.m. 14 gennaio 2008.

Metodologie di calcolo, tipo di analisi e strumenti utilizzati.

L’analisi di tipo numerico è stata realizzata media nte il programma di calcolo MasterSap, prodotto da Studio Software AMV di Ronchi dei Legionari (Gorizia). E’ stato uti lizzata un’analisi lineare dinamica nel rispetto delle norm e indicate in precedenza. Le procedure di verifica adottate se guono il metodo di calcolo delle stati limite ultimo /eserc izio secondo quanto previsto dal DM 14.01.2008, Norme Te cniche per le Costruzioni.

Elaboratore utilizzato

Computer Hewlett – Packard

HP – Workstation XW4100

Intel ®

Pentium ® 4 CPU 3.00 GHz

2.99 GHz, 1.00 Gb di RAM

Sistema Microsfot Windows XP Professional

Versione 2002

Service Pack 2

Registrato a nome di: Ing. Fabrizio D’Arrigo

Criteri di concezione e di schematizzazione strutturale, modellazione del terreno, proprietà dei materiali, efficacia del modello.

La struttura e il suo comportamento sotto le azioni statiche e dinamiche è state adeguatamente valutato , interpretato e trasferito nel modello che si caratt erizza per la sua impostazione completamente tridimensionale. A tal fine ai nodi strutturali possono convergere diverse tipo logie di elementi, che corrispondono nel codice numerico di calcolo in altrettante tipologie di elementi finiti. Travi e p ilastri, ovvero componenti in cui una dimensione prevale sul le altre due, vengono modellati con elementi “beam”, il cui comportamento può essere opportunamente perfezionat o attraverso alcune opzioni quali quelle in grado di definire le modalità di connessione all’estremità. Eventuali el ementi soggetti a solo sforzo normale possono essere tratt ati come elementi “truss” oppure con elementi “beam” opportu namente svincolati. Le pareti, le piastre, le platee ovvero in generale i componenti strutturali bidimensionali, c on due dimensioni prevalenti sulla terza (lo spessore), so no stati modellati con elementi “shell” a comportamento fles sionale e membranale. I vincoli con il mondo esterno vengono rappresentati, nei casi più semplici (apparecchi d’ appoggio, cerniere, carrelli), con elementi in grado di defin ire le modalità di vincolo e le rigidezze nello spazio. Qu esti elementi, coniugati con i precedenti, consentono di modellare i casi più complessi ma più frequenti di interazion e con il terreno, realizzabile tipicamente mediante fondazio ni, pali, platee nonché attraverso una combinazione di tali s ituazioni. Il comportamento del terreno è sostanzialmente rapp resentato tramite una schematizzazione lineare alla Winkler, principalmente caratterizzabile attraverso una oppo rtuna costante di sottofondo, che può essere anche variat a nella superficie di contatto fra struttura e terreno e qu indi essere in grado di descrivere anche situazioni più comples se. Nel caso dei pali il comportamento del terreno implica anche l’introduzione di vincoli per la traslazione orizzo ntale.

I parametri dei materiali utilizzati per la modella zione riguardano il modulo di Young, il coefficiente di P oisson, ma sono disponibili anche opzioni per ridurre la rigid ezza flessionale e tagliante dei materiali per considera re l’effetto di fenomeni fessurativi nei materiali.

Il calcolo viene condotto mediante analisi lineare, ma vengono considerati gli effetti del secondo ordine e si può simulare il comportamento di elementi resistenti a sola trazione o compressione.

La presenza di diaframmi orizzontali, se rigidi, ne l piano viene gestita attraverso l’impostazione di un’appos ita

relazione fra i nodi strutturali coinvolti, che ne condiziona il movimento relativo. Relazioni analoghe possono e ssere impostate anche fra elementi contigui.

Si ritiene che il modello utilizzato sia rappresent ativo del comportamento reale della struttura. Sono stati inoltre valutate tutti i possibili effetti o le azioni anch e transitorie che possano essere significative e aver e implicazione per la struttura.

E’ stata impiegata un’analisi dinamica modale in ca mpo lineare con adozione di spettro di risposta conform e al D.M. 14.01.2008. Agli effetti del dimensionamento è stat o quindi impiegato il metodo degli stati limite.

Presentazione del modello strutturale e sue proprietà Diamo una breve descrizione delle simbologie adotta te da MasterSap. I NODI La struttura è individuata da nodi riportati in coo rdinate. Ogni nodo possiede sei gradi di libertà, associati alle sei possibili deformazioni. I gradi di libertà possono essere liberi (spostamenti generalizzati incogniti), blocc ati (spostamenti generalizzati corrispondente uguale a zero), di tipo slave o linked (il parametro cinematico dipend e dalla relazione con altri gradi di libertà). Si può intervenire sui gradi di libertà bloccando u no o più gradi. I blocchi vengono applicate nella direzione della terna locale del nodo. Le relazioni complesse creano un legame tra uno o p iù gradi di libertà di un nodo detto slave con quelli di un alt ro nodo detto master. Esistono tre tipi di relazioni comple sse. Le relazioni di tipo link prescrivono l’uguaglianza tra gradi di libertà analoghi di nodi diversi. Specificare un a relazione di tipo link significa specificare il nodo slave as sieme ai gradi di libertà che partecipano al vincolo ed il n odo master. I gradi di libertà slave saranno eguagliati ai risp ettivi gradi di libertà del nodo master. La relazione di piano rigido prescrive che il nodo slave appartiene ad un piano rigido e quindi che i due sp ostamenti in piano e la rotazione normale al piano sono legat i ai tre parametri di roto-traslazione rigida di un piano. Il Corpo rigido prescrive che il nodo slave fa part e di un corpo rigido e tutti e sei i suoi gradi di libertà sono legati ai sei gradi di libertà posseduti dal corpo rigido (i gradi di libertà del suo nodo master). I MATERIALI I materiali sono individuati da un codice specifico e descritti dal modulo di elasticità, dal coefficient e di

Poisson, dal peso specifico, dal coefficiente di di latazione termica. LE SEZIONI Le sezioni sono individuate in ogni caso da un codi ce numerico specifico, dal tipo e dai relativi parametri identi ficativi. La simbologia adottata dal programma è la seguente: Rettangolare piena (Rp); Rettangolare cava (Rc); Circolare piena (Cp); Circolare cava (Cc); T (T.); T rovescia (Tr); L (L.); C (C.); C rovescia (Cr); Cassone (Ca); Profilo singolo (Ps); Profilo doppio (Pd); Generica (Ge). I CARICHI I carichi agenti sulla struttura possono essere sud divisi in carichi nodali e carichi elementari. I carichi noda li sono forze e coppie concentrate applicate ai nodi della discretizzazione. I carichi elementari sono forze, coppie e sollecitazioni termiche. I carichi in luce sono individuati da un codice num erico, da un tipo e da una descrizione. Sono previsti carichi distribuiti trapezoidali riferiti agli assi globali (fX, fY, fZ, fV) e locali (fx, fy, fz), forze concentrate ri ferite agli assi globali (FX, FY, FZ, FV) o locali (Fx, Fy, Fz) , momenti concentrati riferiti agli assi locali (Mx, My, Mz), momento torcente distribuito riferito all'asse locale x (mx ), carichi termici (tx, ty, tz), descritti con i relativi para metri identificativi, aliquote inerziali comprese, rispet to al riferimento locale. I carichi in luce possono esser e attribuiti solo a elementi finiti del tipo trave o trave di fondazione. GLI ELEMENTI FINITI La struttura può essere suddivisa in sottostrutture , chiamate gruppi. ELEMENTO TRUSS (ASTA RETICOLARE) L’elemento truss (asta reticolare) rappresenta il m odello meccanico della biella elastica. Possiede 2 nodi I e J e di conseguenza 12 gradi di libertà. Gli elementi truss sono caratterizzati da 4 paramet ri fisici e geometrici ovvero:

A Area della sezione. E. Modulo elastico. . Densità di peso (peso per unità di volume). . Coefficiente termico di dilatazione cubica. I dati di input e i risultati del calcolo relativi all’elemento stesso sono riferiti alla terna locale di riferimento indicata in figura. ELEMENTO FRAME (TRAVE E PILASTRO, TRAVE DI FONDAZIO NE) Verifiche di sicurezza degli elementi Diamo una breve descrizione delle simbologie adotta te da MasterSap. VERIFICHE DI OPERE IN CEMENTO ARMATO CON IL METODO DEGLI STATI LIMITE TRAVI, PILASTRI, SETTI E TRAVI DI FONDAZIONE Fra le informazioni di testa per le travi è anche s egnalata la componente del peso proprio e il carico medio. Per i soli pilastri oltre al numero strutturale dell’asta è an che indicato l’eventuale numero di pilastrata. Le sollecitazioni sono riferite al sistema locale x , y, z. Vengono riportate, in ordine: numero combinazione di carico; ascissa di calcolo (cm); in sequenza Fx, Fy, Fz (F); Mx, My, Mz (F*m). Per le travi e le fondazioni viene applicata la reg ola della traslazione. In particolare il momento flettente vi ene incrementato, dove richiesto, del prodotto di Fy (o Fz) con 0.9*d, dove d è l’altezza utile corrispondente. Per elementi trave di fondazione Fx, Fz, My sono ge neralmente nulli.

I METODI DI CALCOLO

ANALISI DINAMICA MODALE

ll programma effettua l'analisi dinamica con il met odo dello spettro di risposta.

Il sistema da analizzare è essere visto come un osc illatore a n gradi di libertà, di cui vanno individuati i mo di propri di vibrazione. Il numero di frequenze da considerar e è un dato di ingresso che l'utente deve assegnare. In general e si osservi che il numero di modi propri di vibrazione non può superare il numero di gradi di libertà del sistema.

La procedura attua l'analisi dinamica in due fasi d istinte: la prima si occupa di calcolare le frequenze propri e di vibrazione, la seconda calcola spostamenti e sollec itazioni conseguenti allo spettro di risposta assegnato in i nput.

Nell'analisi spettrale il programma utilizza lo spe ttro di

risposta assegnato in input, coerentemente con quan to previsto dalla normativa. L'eventuale spettro nella direzion e globale Z è unitario. L'ampiezza degli spettri di risposta è determinata dai parametri sismici previsti dalla normativa e as segnati in input dall'utente.

La procedura calcola inizialmente i coefficienti di partecipazione modale per ogni direzione del sisma e per ogni frequenza. Tali coefficienti possono essere visti c ome il contributo dinamico di ogni modo di vibrazione nell e direzioni assegnate. Si potrà perciò notare in quale direzion e il singolo modo di vibrazione ha effetti predominanti.

Successivamente vengono calcolati, per ogni modo di vibrazione, gli spostamenti e le sollecitazioni rel ative a ciascuna direzione dinamica attivata, per ogni modo di vibrazione. Per ogni direzione dinamica viene calco lato l'effetto globale, dovuto ai singoli modi di vibraz ione, mediante la radice quadrata della somma dei quadrat i dei singoli effetti. E' prevista una specifica fase di stampa per tali risultati.

L'ultima elaborazione riguarda il calcolo degli eff etti complessivi, ottenuti considerando tutte le direzio ni dinamiche applicate. Tale risultato (inviluppo) può essere ottenuto, a discrezione dell'utente in tre modi dis tinti, inclusi quelli suggeriti della normativa italiana e dall'Eurocodice 8.

Valutazione dei risultati e giudizio motivato

sulla loro accettabilità

Il programma di calcolo utilizzato MasterSap è idon eo a riprodurre nel modello matematico il comportamento della struttura e gli elementi finiti disponibili e utili zzati sono rappresentativi della realtà costruttiva. Le funzio ni di controllo disponibili, innanzitutto quelle grafiche , consentono di verificare la riproduzione della real tà costruttiva ed accertare la corrispondenza del mode llo con la geometria strutturale e con le condizioni di carico ipotizzate. Si evidenzia che il modello viene gener ato direttamente dal disegno architettonico riproducend one così fedelmente le proporzioni geometriche. In ogni caso sono stati effettuati alcuni controlli dimensionali con gli st rumenti software a disposizione dell’utente. Tutte le propr ietà di rilevanza strutturale (materiali, sezioni, carichi, sconnessioni, etc.) sono state controllate attraver so le funzioni di indagine specificatamente previste.

Sono state sfruttate le funzioni di autodiagnostica presenti

nel software che hanno accertato che non sussistono difetti formali di impostazione.

E’ stato accertato che le risultanti delle azioni v erticali sono in equilibrio con i carichi applicati.

Sono state controllate le azioni taglianti di piano ed accertata la loro congruenza con quella ricavabile da semplici ed agevoli elaborazioni. Le sollecitazioni prodotte da alcune combinazioni di carico di prova hanno prodotto valo ri prossimi a quelli ricavabili adottando consolidate formulazi oni ricavate della Scienza delle Costruzioni. Anche le deformazioni risultano prossime ai valori attesi. I l dimensionamento e le verifiche di sicurezza hanno d eterminato risultati che sono in linea con casi di comprovata validità, confortati anche dalla propria esperienza.

Elab. A.1.5

Comune di Pistoia

Proprietà:Azienda U.S.L. n° 3

Progetto: Opere di restauro dell’antico ospedale de l Ceppo

presso il presidio ospedaliero di Pistoia -

lotto 2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII° e

locali connessi

CALCOLI STATICI

Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori stru tturali Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabrizio D ’Arrigo

CALCOLO RINFORZO SOLAIO IN ACCIAIO

4.2 Costruzioni di acciaio: L’attuale solaio è realizzato con profilati metalli ci NP 200, posti ad interasse di circa 1 metro e con tavelloni posizionati sull’ala superiore del profilato, senza soletta in cemento armato di ripartizione. L’intervento prevede la realizzazione del tavellona to in corrispondenza dell’ala inferiore del profilato in modo da poter ricavare, conservando l’altezza originaria de l solaio, una soletta superiore in cemento armato di ripartiz ione ed irrigidimento. Sempre per migliorare la ripartizione del solaio si prevede di porre in opera due profilati ortogonalmente ai prof ilati esistenti ed efficacemente ancorati nelle murature perimetrali. Trattandosi di strutture in acciaio si deve fare ri ferimento al punto 4.2 delle norme tecniche. 4.2.3. Analisi strutturale: Nel nostro caso procediamo all’analisi globale medi ante il metodo elastico che può essere applicato a struttur e composte da sezioni di classe qualsiasi. Il metodo di calcol o della capacità resistente della sezione è plastico (tab. 4.2.IV). Si definisce prioritariamente la classe delle sezio ni più sfavorite che intendiamo utilizzare. Il profilato N P 200 è quello che determina la classe.

Parti soggette a flessione

c/t< 72 ξ = 18,0/0,75= 24 < 72 ξ =72

I profilati sono quindi di classe 1. 4.2.3.4. Effetti delle deformazioni: Nel nostro caso effettuiamo l’analisi del primo ord ine in quanto possiamo ritenere trascurabili gli effetti d elle deformazioni sull’entità delle sollecitazioni. La struttura infatti è molto rigida. 4.2.3.5. Effetti delle imperfezioni: Nel nostro caso, dato lo schema di trave sempliceme nte appoggiata agli estremi, sono parimenti da ritenere trascurabili gli effetti delle imperfezioni. 4.2.3.3 Metodi di analisi globale-determinazione de gli effetti delle azioni: Come detto in precedenza procediamo all’analisi glo bale mediante il metodo elastico che può essere applicat o a strutture composte da sezioni di classe qualsiasi.

analisi dei carichi:

1) -Carichi distribuiti: G) azioni permanenti G1:peso proprio profilato 27 daN/mq G2:permanenti non strutturali pavimento 150 daN/mq soletta 100 daN/mq polistirolo 30 daN/mq tavelloni 35 daN/mq intonaco 30 daN/mq Q) azioni variabili C1:ospedali,ristoranti ecc. 300 daN/mq Totale 672 daN/mq 3)-Azioni sismiche verticali:

Ai sensi dell’art. 7.2.1. non si considera l’azione sismica verticale.

Nel caso della verifica allo stato limite ultimo la combinazione fondamentale è la seguente( nel nostro caso non abbiamo azioni di pretensione e precompressione e q uindi P=0):

γg1*G1 + γg2*G2 + γQ1*Qk1 + γQ2* ψ02*Qk2 + γQ3* ψ03*Qk3 ..+ Con i seguenti valori dei coefficienti:

γg1= 1,3

γg2= 1,5

γQ1= 1,5

Non essendo presente alcuna azione variabile i coef ficienti γQ1

e ψ02 non vengono impiegati. In base alla combinazione delle azioni sopra indica ta abbiamo:

Q= 27x1,3 + 345x1,5 + 300x1,5= 1002,6 daN/ml

Lo schema di calcolo del profilato è il seguente:

Q

680

Il momento flettente di calcolo all’incastro vale:

MEd= 1002,6 x 6,80 2/10 = 4636,02 daN x m

Il valore di calcolo dell’azione tagliante vale inv ece:

VEd= 1002,6 x 6,8/2= 3408,84 daN 4.2.4.1.2. Resistenza di calcolo a flessione retta della sezione: Prevedendo l’impiego di sezioni di classe 1 la resi stenza di calcolo a flessione retta della membratura vale:

McRd = Wpl f yk / γ MO Con γmo che vale 1,05.

McRd = 1,1 214 2350 /1,05= 526.847,62 daN cm

La condizione di resistenza prevista dalle norme è:

MEd/McRd= 4636,02/5268,47=0,88 < 1

La verifica di resistenza a flessione retta è ampia mente soddisfatta. 4.2.4.1.2. Resistenza di calcolo a Taglio della sez ione: Prevedendo l’impiego di sezioni di classe 1 la resi stenza di calcolo a taglio della membratura vale:

VcRd = A v f yk / √3 γMO Con γmo che vale 1,05.

VcRd = (18 0,75) 2350 / √3 1,05= 17444,22 daN

La condizione di resistenza prevista dalle norme è:

VEd/V cRd= 3408,84/17444,22=0,19 < 1

La verifica di resistenza a taglio è ampiamente sod disfatta. Come possiamo vedere il taglio di calcolo è inoltre inferiore alla metà della resistenza di calcolo a taglio ed è quindi legittimo aver trascurato l’influenza del taglio su lla resistenza a flessione. 4.2.4.1.3.1 Stabilità delle membrature: Non si effettua la verifica di instabilità flesso t orsionale, o svergolamento, in quanto i profilati saranno inglob ati nel getto in cemento armato della soletta del solaio.

CALCOLO PIEDRITTI PARAPETTO IN ACCIAIO Il carico orizzontale imposto dalla vigente normati va è di 200 daN/ml, tenuto conto che le nervature avranno un in terasse di cm. 90 e una sezione tubolare di cm. 8 x 4 (sp. 4 m m.) lo schema di calcolo è il seguente:

135 daN

110

Il momento flettente di calcolo all’incastro vale:

MEd= 0,90 x 200 x 1,10 = 198 daN x m

Il valore di calcolo dell’azione tagliante vale inv ece:

VEd= 0,90 x 200 = 180 daN 4.2.4.1.2. Resistenza di calcolo a flessione retta della sezione: Prevedendo l’impiego di sezioni di classe 1 la resi stenza di calcolo a flessione retta della membratura vale:

McRd = Wpl f yk / γ MO Con γmo che vale 1,05.

McRd = 1,1 8,10 2350 /1,05= 19.957,84 daN cm

La condizione di resistenza prevista dalle norme è:

MEd/McRd= 198/199,57=0,99 < 1

Elab. A4

Comune di Pistoia

Proprietà:Azienda U.S.L. n° 3

Progetto: Opere di restauro dell’antico ospedale de l Ceppo

presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto

2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII° e locali

connessi

PIANO DI MANUTENZIONE DELLA

PARTE STRUTTURALE DELL’OPERA

(art. 10.1 del D.M. 14.01.2008)

Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori stru tturali Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabrizio D ’Arrigo

PIANO DI MANUTENZIONE DELLA PARTE STRUTTURALE

L’art. 10.1 del D.M. 14 gennaio 2008 prevede che il

progetto strutturale di un’opera sia composto da di versi elaborati tali da definire compiutamente l’interven to tra i quali il piano di manutenzione della parte struttur ale.

L’importanza di tale documento risulta evidente ove si presti attenzione alla definizione di vita nominale di una costruzione intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purchè soggetta alla manutenzione ordina ria, può essere usata per lo scopo al quale è destinata.

E’ evidente che la vita di un’opera dipende dalla manutenzione che riceve e questa è funzione dell’at tenzione che in fase di progettazione è stata dedicata alla dura bilità dei materiali, alle tecniche costruttive e al rendere a gevoli le operazioni di manutenzione.

Per quanto riguarda l’intervento in argomento le si ngole strutture saranno realizzate con materiali che assi curano una buona durabilità. Anche la posa in opera sarà effet tuata con modalità tali da assicurare oltre alla durabilità u n’agevole manutenzione.

In particolare le strutture metalliche della passer ella di collegamento saranno zincate a caldo mentre i profi lati del solaio, di cui si prevede il rinforzo, saranno adeg uatamente protetti da un abbondante strato di malta cementizi a.

Nonostante l’adozione degli accorgimenti sopra desc ritti, si prevede di effettuare le seguenti operazione di verifica periodica:

-ispezioni visive annuali -ripristino protezione con riprese cementizia 15-20 anni -verniciatura superfici zincate 40-45 anni -scarificazione e risanamento c.a. ammalorato 40-45 anni La periodicità delle operazioni tiene conto della v ita

nominale della costruzione che nel nostro caso è di 100 anni.

Il progettista il Direttore de i lavori

Elab. A.2

Comune di Pistoia

Proprietà:Azienda U.S.L. n° 3

Progetto: Opere di restauro dell’antico ospedale de l Ceppo

presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto

2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII° e locali

connessi

RELAZIONE SUI MATERIALI

IMPIEGATI

Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori stru tturali Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabrizio D ’Arrigo

1)-DOSAGGIO E CARATTERISTICHE DEI MATERIALI

I materiali impiegati nella costruzione della strut tura

esistente sono i seguenti:

Profilati per passerella: a)Acciaio da carpenteria: S 235 avente le seguenti

tensioni caratteristiche: (art. 11.3.4.1. D.M. 14.0 1.2008) ftk tensione di rottura a trazione ≥ 360 (N/mm 2) fyk tensione di snervamento ≥ 235 (N/mm 2) Con le ulteriori specifiche di cui all’art. 11.3.4. 9 del

decreto di seguito indicate ftk/fyk > 1,20 ξt allungamento a rottura ≥ 26

Elab. A.8

Comune di Pistoia

Proprietà:Azienda U.S.L. n° 3

Progetto: Opere di restauro dell’antico ospedale de l Ceppo

presso il presidio ospedaliero di Pistoia-lotto

2- Loggiato su Piazza Giovanni XXIII° e locali

connessi

ELENCO DETTAGLIATO ALLEGATI

Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori stru tturali Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabrizio D ’Arrigo

Il presente progetto si compone dei seguenti elabor ati:

1)- Asseverazione modello A 2)- Relazione di calcolo strutturale: Relazione generale illustrativa dell’opera; Normative di riferimento; Descrizione del modello strutturale; Verifica della sicurezza e delle prestazioni della

struttura 3)- Calcoli Statici 4)- Relazione sui materiali impiegati; 5)- Piano di manutenzione della parte strutturale d ell’opera: 6)- Planimetria piano strutturale 7)- Elaborati grafici progetto architettonico- n° 1 5; 8)- Elaborati grafici progetto strutture- n° 1 Pistoia, li luglio 2011

Il progettista strutturale Il dir. Lavori strutturali

Ing. Fabrizio D’Arrigo Ing. Fabriz io D’Arrigo