DEL PALAZZETTO DELLO SPORT tecnica/strada...Costruzioni”. Relativamente al progetto in oggetto il...

PROGETTO ESECUTIVO Relazione di calcolo delle strutture __________________________________________________________________________________________________________________

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STUDIO TECNICO ING. RICCARDO SINICATO Pagina 1

CITTADELLA DELLO SPORT

INTERVENTO PER LA SISTEMAZIONE DELLE AREE ESTERNE

DEL PALAZZETTO DELLO SPORT

PROGETTO ESECUTIVO

RELAZIONE DI CALCOLO DELLE STRUTTURE

(Art. 37 DPR 207/2010)

INDICE

1. PREMESSE ........................................... ............. 3

2. DESCRIZIONE GENERALE DELL’OPERA .................... ............. 3

3. PRESTAZIONI ATTESE ................................. ............. 4

4. NORMATIVA DI RIFERIMENTO ........................... ............. 4

5. CRITERI DI VERIFICA ................................ ............. 6

6. DURABILITA’ ........................................ ............. 6

7. MATERIALI UTILIZZATI ............................... ............. 8

8. ANALISI DEI CARICHI ................................ ............. 9

8.1. SOVRACCARICO .................................. .............9

8.2. AZIONE SISMICA ................................ .............9

9. METODO DI CALCOLO UTILIZZATO ....................... ............ 10

9.1. PREMESSE ...................................... ............10

9.2. SPINTA DEL TERRENO ............................ ............10

9.3. SPINTA DEL SISMA .............................. ............14

9.4. SPINTA IDROSTATICA ............................ ............14

9.5. VERIFICHE ..................................... ............14

10. PRINCIPALI RISULTATI DEI CALCOLI ................... ............ 16

10.1. GEOMETRIA .................................... .............16

10.2. RISULTATI: APPROCCIO 1- COMBINAZIONE 2 ....... .............17

10.3. RISULTATI: APPROCCIO 1- COMBINAZIONE 1 ....... .............18

10.4. RISULTATI: APPROCCIO 2 ....................... .............18

10.5. VERIFICHE .................................... .............19

10.6. ARMATURA TEORICA ............................. .............20

Relazione di calcolo delle strutture PROGETTO ESECUTIVO __________________________________________________________________________________________________________________

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Pagina 2 STUDIO TECNICO ING. RICCARDO SINICATO


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STUDIO TECNICO Pagina 3 ING. RICCARDO SINICATO

1. PREMESSE

Il presente elaborato costituisce la relazione di c alcolo strutturale,

comprensiva di una descrizione generale dell’opera e dei criteri generali di

analisi e verifica, in accordo con le prescrizioni contenute nel paragrafo

10.1 del Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 “ Norme Tecniche per le

Costruzioni”. Relativamente al progetto in oggetto il documento descrive in

particolare le modalità operative di applicazione d ella normativa vigente.

Le fasi di progetto, analisi, calcolo e verifica so no state svolte a “regola

d’arte” dal progettista, secondo i dettami della sc ienza e tecnica delle

costruzioni. Per verificare gli elementi struttural i e le sezioni sollecitate

dalle azioni di modello ed al fine di garantire la sicurezza della

costruzione è stato utilizzato il metodo agli stati limite, rispettando le

prescrizioni previste dalle normative di riferiment o elencate nel documento.

Si riporta di seguito in proposito l’insieme delle verifiche strutturali,

atte a garantire la resistenza ed il comportamento della struttura sia in

condizioni di esercizio che sotto l’azione di event i di carico straordinari.

Secondo le indicazioni delle Norme Tecniche per le Costruzioni 2008 la

relazione di calcolo riporta infine una sezione rel ativa alle analisi svolte

con l’ausilio di codici di calcolo automatico, al f ine di facilitare

l’interpretazione e la verifica dei calcoli svolti e di consentire

elaborazioni indipendenti da parte di soggetti dive rsi dal redattore del

documento.

2. DESCRIZIONE GENERALE DELL’OPERA

Nell’ambito del progetto per la sistemazione delle aree esterne del palazzeto

dello sport di Cologna Veneta si è reso necessario prevedere la realizzazione

di una parete per il sostegno del terrapieno strada le in corrispondenza del

ciglio ovest della strada di accesso al palazzetto stesso, in prossimità

dell’incrocio con Via XX Marzo.

Il muro sarà realizzato in calcestruzzo armato C25/ 30 sia nella parte fondale

che in quella in elevazione; gli acciai d’armatura saranno del tipo B450C.

Il terreno in corrispondenza dello spiccato delle f ondazioni, è di tipo

argilloso.


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3. PRESTAZIONI ATTESE

La struttura oggetto dell’analisi, non possiede car atteristiche di

pericolosità per l’ambiente o funzioni pubbliche e sociali essenziali. Ai

sensi del Par. 2.4.1 del D.M. 14/01/2008, la vita n ominale V N dell’opera

strutturale di queste caratteristiche può risultare sufficiente se assunta

pari a 50 anni, corrispondente ad un periodo di rit orno dei fenomeni naturali

di 475anni per lo stato limite di salvaguardia dell a vita (SLV), considerata

la classe d’uso dell’opera (I), il conseguente coef ficiente C U, e la

probabilità di superamento nel periodo di riferimen to P VR di cui al Par.3.2.1

del D.M. 14/01/2008.

4. NORMATIVA DI RIFERIMENTO

I calcoli della presente relazione fanno riferiment o alla normativa vigente

ed in particolare:

· Legge n° 1086 del 5 Novembre 1971 – “Norme per la disciplina delle opere di

conglomerato cementizio armato, normale e precompre sso ed a struttura

metallica”

· D. M. del 11 Marzo 1988 – “Norme tecniche riguard anti le indagini sui

terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii natu rali e delle scarpate, i

criteri generali e le prescrizioni per la progettaz ione, l’ esecuzione ed il

collaudo delle opere di sostegno delle terre e dell e opere di fondazione”

· D. m. del 14 Febbraio 1992 – “Norme tecniche per il calcolo, l’esecuzione

ed il collaudo delle strutture di cemento armato no rmale e precompresso e per

le strutture metalliche”

D. M. del 9 Gennaio 1996 – Norme tecniche per il ca lcolo, l’esecuzione ed il

collaudo delle strutture in cemento armato normale e precompresso e per le

strutture metalliche

· D. M. del 16 Gennaio 1996 – “Norme Tecniche relat ive ai “Criteri generali

per la verifica di sicurezza delle costruzioni e de i carichi e sovraccarichi”

· Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Minist ri n° 3274 del 20.03.2003

pubblicata sul supplemento ordinario n. 72 della G. U. n. 105 del 08.05.2003 –

“Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica

del territorio nazionale e di normative tecniche pe r le costruzioni in zona


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sismica” con le modifiche apportate dall’Ordinanza del Presidente del

Consiglio dei Ministri n° 3316 del 10.10.2003”

· D. M. Infrastrutture del 14 gennaio 2008 – “Nuove norme tecniche per le

costruzioni”

· Circolare applicativa del D.M. 14/02/2008 del 2 f ebbraio 2009

· Eurocodice 2 – “Progettazione delle strutture di calcestruzzo”

· Eurocodice 8 – “Indicazioni progettuali per la re sistenza sismica delle

strutture”


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5. CRITERI DI VERIFICA

Le fasi di progetto, analisi, calcolo e verifica so no state svolte seguendo i

dettami della scienza e tecnica delle costruzioni, eseguendo le attività di

progetto a “regola d’arte” e nel rispetto della nor mativa vigente.

Al fine di garantire la sicurezza della costruzione è stato utilizzato,

rispettando le prescrizioni previste dalle normativ e in precedenza elencate,

il metodo agli stati limite per verificare gli elem enti strutturali e le

sezioni sollecitate dalle azioni di modello. Nella fattispecie si è

considerato:

STATO LIMITE ULTIMO: lo stato per cui si perviene a collasso strutturale,

crolli, perdita di equilibrio e dissesti gravi, cau sati da deformazioni

eccessive, dal raggiungimento della massima capacit à di resistenza per parti

della struttura o nel suo insieme, dalla rottura pe r instabilità degli

elementi.

STATO LIMITE DI ESERCIZIO: lo stato per cui si giun ge alla perdita di una

particolare funzionalità, condizionando la prestazi one dell’opera a causa di

danneggiamenti locali, eccessive deformazioni che l imitino l’efficienza della

costruzione, di impianti o elementi non strutturali .

STATO LIMITE DI DANNO: previsto per costruzioni sit uate in zona classificata

sismica.

6. DURABILITA’

Per garantire il requisito di durabilità delle stru tture in calcestruzzo

armato ordinario, esposte all’azione dell’ambiente, si delineano qui di

seguito le condizioni ambientali del sito dove sorg erà la costruzione. Tali

condizioni possono essere suddivise in ordinarie, a ggressive e molto

aggressive in relazione a quanto indicato nella Tab . 4.1.III delle NTC 2008,

con riferimento alle classi di esposizione definite nelle Linee Guida per il

calcestruzzo strutturale emesse dal Servizio Tecnic o

entrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici .

Ordinarie X0, XC1, XC2, XC3, XF1

Aggressive XC4, XD1, XS1, XA1, XA2,

XF2, XF3

Molto

aggressive XD2, XD3, XS2, XS3, XA3, XF4


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Prospetto delle classi di esposizione in funzione d elle condizione ambientali (riferimento a UNI EN 206-1)

X0

Per calcestruzzo privo di armatura o inserti metall ici: tutte le esposizioni eccetto dove c’è

gelo e disgelo o attacco chimico. Calcestruzzi con armatura o inserti metallici: in ambiente

molto asciutto

XC1 Asciutto o permanentemente bagnato

XC2 Bagnato, raramente asciutto

XC3 Umidità moderata

XC4 Ciclicamente asciutto e bagnato

XD1 Umidità moderata

XD2 Bagnato, raramente asciutto

XD3 Ciclicamente asciutto e bagnato

XS1 Esposto alla salsedine marina ma non direttamen tein contatto con l’acqua

XS2 Permanentemente sommerso

XS3 Zone esposte agli spruzzi oppure alla marea

XF1 Moderata saturazione d’acqua, in assenza di age nte disgelante

XF2 Moderata saturazione d’acqua in presenza di age nte disgelante

XF3 Elevata saturazione d’acqua in assenza di agent e disgelante

XF4 Elevata saturazione d’acqua con presenza di age nte antigelo oppure acqua di mare

XA1 Ambiente chimicamente debolmente aggressivo sec ondo il prospetto 2 della UNI EN 206-1

XA2 Ambiente chimicamente moderatamente aggressivo secondo il prospetto 2 della UNI EN 206-1

XA3 Ambiente chimicamente fortemente aggressivo sec ondo il prospetto 2 della UNI EN 206-1

Copriferro minimo e regole di maturazione.

In fase di progetto vengono quindi prescritti, ai f ini della durabilità

dell’opera, i valori di copri ferro minimo e le reg ole di maturazione del

calcestruzzo impiegato.

Eventuali prove di durabilità

Vengono inoltre previste le seguenti prove di penet razione agli agenti

aggressivi e di permeabilità, secondo quanto prescr itto dalla norma UNI EN

12390-8: 2002.


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7. MATERIALI UTILIZZATI

I materiali ed i prodotti ad uso strutturale, utili zzati nelle opere oggetto

della presente relazione, rispondono ai requisiti i ndicati dal capitolo 11

del Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 “Norme Tecniche per le

Costruzioni”. Questi sono stati identificati univoc amente dal produttore,

qualificati sotto la sua responsabilità ed accettat i dal direttore dei lavori

mediante acquisizione e verifica della documentazio ne di qualificazione,

nonché mediante eventuali prove sperimentali di acc ettazione.

Sulla base delle verifiche effettuate in sito ed in conformità alle

disposizioni normative vigenti si prevede per la re alizzazione del progetto

in analisi l’adozione dei materiali di seguito desc ritti.

Calcestruzzo:

Scheda tecnica del materiale

Descrizione

Nome: C32/40

Classe di resistenza: C32/40

Tipologia del materiale: calcestruzzo

Descrizione:

Caratteristiche del calcestruzzo

Densità ρ: 24.525 kN/m³ Resistenza caratteristica cubica a compressione Rck: 40.000 N/mm²

Resistenza caratteristica cilindrica a compressione fck: 33.200 N/mm² Resistenza cilindrica media fcm: 41.203 N/mm²

Resistenza media a trazione semplice fctm: 3.099 N/mm² Resistenza media a flessione fcfm: 3.719 N/mm²

Resistenza caratt. trazione semplice, frattile 5% fctk,5: 2.169 N/mm² Resistenza caratt. trazione semplice, frattile 95% fctk,95: 4.029 N/mm²

Modulo Elastico Ecm: 34 693.081 N/mm² Coefficiente di Poisson ν: 0.20

Coefficiente di dilatazione termica lineare αt: 1E-05 Coefficiente correttivo per la resistenza a compressione αcc : 0,85

Coefficiente parziale di sicurezza per il calcestruzzo γc : 1,5 Resistenza a compressione di progetto fcd: 18.813 N/mm²

Resistenza a trazione di progetto, frattile 5% fctd,5: 1.446 N/mm² Resistenza a trazione di progetto, frattile 95% fctd,95: 2.686 N/mm²

Acciaio:

Descrizione

Nome: B450C Tipologia del materiale: acciaio per cemento armato

Descrizione:

Caratteristiche dell’acciaio

Tensione caratteristica di snervamento fyk : 450.000 N/mm² Coefficiente parziale di sicurezza per l’acciaio γs : 1,15

Modulo elastico ES : 20 208.600 N/mm² Densità ρ : 76.518 kN/m³

Allungamento sotto carico massimo Agt : 67.5 ‰ Tensione ammissibile σs : 260.000 N/mm²

Coefficiente di omogeneizzazione n: 15


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8. ANALISI DEI CARICHI

Il muro è soggetto a carichi esterni permanenti e v ariabili.

I carichi esterni permanenti derivano dal peso e da lla spinta attiva del

terreno a tergo dell’opera; i carichi variabili der ivano dai sovraccarichi di

tipo stradale e dall’azione sismica.

8.1. SOVRACCARICO

A tergo dell’opera allo studio potranno circolare m ezzi di trasporto merci

mediamente pesanti; considerate le caratteristiche dei veicoli e la velocità

di transito degli stessi in prossimità del muro di sostegno, si ritiene

congruo applicare un sovraccarico variabile pari a 10kN/m 2.

8.2. AZIONE SISMICA

Caratteristiche del sito

Comune: Cologna Veneta Provincia: VR

Longitudine: 11.385 ° Latitudine: 45.311 °

Categoria di sottosuolo: C Amplificazione topografica: T1

Caratteristiche dell’edificio

Coefficiente d’uso Cu: 0.7 Classe d’uso: I

Accelerazione al suolo

Coefficiente di amplificazione stratigrafica SS: 1.000 Coefficiente di amplificazione topografica ST: 1.500

Accelerazione ag: 0.996 m/s2


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9. METODO DI CALCOLO UTILIZZATO

9.1. PREMESSE

Le terre, quando devono essere sostenute da un muro e qualora l’angolo di

inclinazione sia maggiore dell’angolo di attrito Ø, esercitano sul muro una

spinta. Tale spinta varia in funzione di numerosi f attori, ed è di difficile

determinazione.

Un primo metodo per stimare le pressioni esercitate sui muri di sostegno è

stato formulato da Coulomb, semplificando il proble ma mediante opportune

ipotesi:

� Terreno isotropo e omogeneo.

� La superficie di rottura del terreno è piana.

� Il terrapieno ha superficie piana, eventualmente in clinata, ma non

irregolare.

� La resistenza per attrito si distribuisce uniformem ente lungo la

superficie di rottura.

� Il coefficiente di attrito f tra terreno e terreno vale f = tan(f).

� Il cuneo di rottura si comporta come un corpo rigid o soggetto solo a

traslazione.

� Esiste attrito tra muro e terreno. L’angolo di attr ito muro terreno

viene indicando con d.

� La rottura avviene in condizioni di deformazione pi ana.

� Si considera un muro infinitamente lungo, di cui si analizza una

porzione unitaria.

9.2. SPINTA DEL TERRENO

Il peso del cuneo di terra ABE di fig. 1 è il segue nte:


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Dove:

= peso specifico del terreno

= angolo d’inclinazione dell’estradosso del muro co n la verticale

= angolo d’inclinazione del terreno

= angolo d’inclinazione della superficie di rottura del terreno

= altezza del muro dall’imposta del zoccolo di fond azione

La forza attiva Pa è una componente del vettore pes o, funzione degli angoli

indicati. Si ottiene:

L’espressione della spinta è funzione dell’angolo �: per trovare per quale

angolo � si ottiene la massima spinta basta trovare quel va lore che annulla

la derivata prima, con la condizione che la derivat a seconda sia negativa; si

ottiene:


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Fig

ura 1

Introducendo il coefficiente di spinta attiva Ka si può scrivere:

Da cui:

Analogo ragionamento si può condurre per il calcolo della spinta passiva, in

cui H adesso


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indica l’altezza del terreno a valle del muro; si o ttiene la seguente

espressione:

In figura 2 è indicata la spinta attiva del terreno (Pa-t), il cui diagramma

è triangolare; la spinta attiva dovuta alla presenz a del sovraccarico (Pa-s),

il cui diagramma è rettangolare; la spinta passiva dell’eventuale terreno

posto all’esterno del muro, il cui diagramma è tria ngolare.

Figura 2


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9.3. SPINTA DEL SISMA

Osservazioni e sperimentazioni su modelli hanno ind icato che la spinta agente

su un muro di sostegno viene notevolmente amplifica ta da eventi sismici.

Il programma tiene in conto nelle sue elaborazioni la presenza di una spinta

dovuta ad un eventuale sisma.

La spinta sismica è calcolata in rispetto della nor mativa vigente.

9.4. SPINTA IDROSTATICA

La presenza di una falda provoca l'instaurarsi di u na spinta idrostatica che

si somma alla spinta del terreno. Tale spinta viene calcolata con la seguente

formula:

essendo:

ρa = peso specifico dell'acqua

Ha = altezza della falda rispetto al muro

Tale spinta viene applicata ad 1/3 dell'altezza del la falda.

9.5. VERIFICHE

La prima verifica da effettuare è quella alla rotaz ione (o ribaltamento).

Le forze che entrano in gioco, concorrenti al momen to ribaltante ed al

momento stabilizzante, sono indicate in figura 3.

W1 ... W4: peso del muro, scomposto in rettangoli e triangoli;

W5 ... W7: peso del terreno spingente sulla fondazi one interna;;

W8, W9: peso del terreno sopra la fondazione estern a;

W10: peso del sovraccarico sul terreno interno;

M,T,N: momento flettente, taglio e azione assiale i n testa al muro;

S1, S2; componente orizzontale e verticale della sp inta attiva del terreno;

S3,S4: componente orizzontale e verticale della spi nta del sovraccarico;


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S5: attrito terreno/terreno;

S6,S7: componente orizzontale e verticale della spi nta passiva.

La seconda verifica da effettuare è quella allo sco rrimento della base della

fondazione. La spinta attiva, infatti, tende a far slittare in avanti il

muro. Ad essa si contrappongono le forze di attrito alla base e l’eventuale

spinta passiva del terreno esterno. Data l’incertez za sull’affidabilità delle

forze passive in gioco nei calcoli che seguono si è considerata solamente una

frazione della spinta passiva.

Figura 3

Per entrambe le verifiche si calcolano i rispettivi coefficienti di

sicurezza, verificandoli in base alla normativa.

Essi sono:


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10. PRINCIPALI RISULTATI DEI CALCOLI

10.1. GEOMETRIA

1 Geometria del muro

NOME DEL MURO:

-

Normativa di riferimento: Stati limite Norme Tecniche 2008

Dimensioni del Muro:

Altezza H 1.70 m

Larghezza l 0.20 m

Risega interna Ri 0.00 m

Risega esterna Re 0.00 m

Lunghezza L 1.00 m

Dimensioni della Fondazione: Dimensioni del Dente di fondazione:

Altezza h 0.30 m Dente: No

Larghezza l 1.20 m Altezza a 0.00 m

Mensola interna Mi 0.80 m Larghezza b 0.00 m

Mensola esterna Me 0.20 m Posizione x 0.00 m

2 Terreni e falda

TERRENO INTERNO: STRATIGRAFIA

Strato Tipo di materiale Altezza

[m]

1 Ghiaia 2.00

TERRENO ESTERNO:

Tipo di materiale Altezza

sul piano di imposta fondazione % Spinta passiva

[m] [%]


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Argilla compatta 0.00 80.0

TERRENO DI FONDAZIONE:

Tipo di materiale Affondamento

dal piano campagna originario

[m]

Argilla compatta 0.00

Metodo di calcolo delle spinte: Coulomb

3 Carichi

Descrizione N [kN]

T [kN]

M [kN]

q [kn/m²]

Carichi esterni 0.000 0.000 0.000 8.000

10.2. RISULTATI: APPROCCIO 1- COMBINAZIONE 2

1 Spinte

SPINTA STATICA DEL TERRENO INTERNO

Descrizione Ka Kp Spinta H Spinta V Spinta Braccio Incl.

terreno [kN] [kN] [kN] [m] [°] Ghiaia 0.278 0.000 10.208 2.972 10.631 0.67 16.2

SPINTA SISMICA

Descrizione Ka Kp ∆Spinta H ∆Spinta V DeltaSpinta Braccio Incl.


SPINTA STATICA DEL TERRENO INTERNO SUL PARAMENTO DI MONTE



SPINTA DEL TERRENO ESTERNO

Descrizione Kp

terreno

% Spinta passiva

Spinta H Spinta V Spinta Braccio Incl.

[kN] [kN] [kN] [m] [°] Argilla compatta 2.075 80 6.155 0.000 6.155 0.06 0.0

2 Sollecitazioni agenti sul muro

PESI AGENTI

Peso muro Peso soletta fondazione Peso terreno interno Peso terreno esterno Sovraccarico

[kN] [kN] [kN] [kN] [kN] 8.339 8.829 26.016 1.236 0.000


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10.3. RISULTATI: APPROCCIO 1- COMBINAZIONE 1

1 Spinte




SPINTA SISMICA







Descrizione Kp

terreno

% Spinta passiva




PESI AGENTI


[kN] [kN] [kN] [kN] [kN] 8.339 8.829 26.016 1.236 0.000

10.4. RISULTATI: APPROCCIO 2

1 Spinte




SPINTA SISMICA


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Descrizione Kp

terreno

% Spinta passiva




PESI AGENTI


[kN] [kN] [kN] [kN] [kN] 8.339 8.829 26.016 1.236 0.000

10.5. VERIFICHE

1 Verifiche a scivolamento

Condizione Taglio sollecitante Taglio resistente Fs Verifica

[kN] [kN] A1+M1+R1 14.378 22.174 1.54 OK

A2+M2+R2 14.476 17.803 1.23 OK

Sisma 17.448 17.863 1.02 OK

2 Verifiche a ribaltamento

Condizione Momento ribaltante Momento stabilizzante Fs Verifica

[kN m] [kN m] EQU 6.617 26.970 4.08 OK

Sisma 14.700 29.966 2.04 OK


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10.6. ARMATURA TEORICA

1 SLU

Parte A1 A2 M N T Cs εcls εfe δ

[cm²] [cm²] [kN m] [kN] [kN] [‰] [‰] Muro 1.00 1.00 -6.633 -11.398 -10.319 1.3 3.4 67.5 0.0

Soletta interna 0.50 1.00 -5.686 9.585 -11.459 1.7 1.6 67.5 0.0 Soletta esterna 0.25 0.00 1.000 -1.843 9.413 2.9 0.7 67.5 0.0

2 SLE rara

Parte A1 A2 M N T σcls σfeT σfeC x

[cm²] [cm²] [kN m] [kN] [kN] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [cm] Muro 1.00 1.00 -5.060 -11.398 -7.797 2.905 247.671 7.820 2.5


3 SLE quasi permanente

Parte A1 A2 M N T σcls σfeT σfeC x

[cm²] [cm²] [kN m] [kN] [kN] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [cm] Muro 1.00 1.00 -5.060 -11.398 -7.797 2.905 247.671 7.820 2.5



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