F1-2 Relazione tecnica Burlo Rev1 - aots.sanita.fvg.it€¦ · F1/2 Strutture 11/08/2014 20/10/2014...

Scala

Verificato da

Data

Repertorio/Posizione

Progetto Definitivo

0

1

2

3

BVN Donovan HillStudio Tecnico Gruppo MarcheOttaviani AssociatiMassimo Cocciolito

4

N. Descrizione Data

BVN Donovan Hill - Arch. A.GalvinStudio Tecnico Gruppo Marche - Arch. A.Castelli

Coordinamento

ArchitetturaLayout Sanitario, Computo, Capitolato:Studio Tecnico Gruppo MarcheArch. A.Castelli Collaboratori: Arch. P.Cercone, Arch. C.Contigiani, Ing. M.Rotelli, Ing. S.Bellesi

Facciate, Finiture, Esterni:BVN Donovan Hill - Arch. N.Logan Collaboratori: Arch. M.MontevecchiOttaviani Associati - Arch. A.Ottaviani Collaboratori: Arch. F.PatriziArch. M.Cocciolito

Architettura

Strutture ImpiantiStudio Tecnico Gruppo MarcheIng. M.Angeletti Collaboratori: Ing. C.Antolini, Ing. F.Cioppettini

Studio Tecnico Gruppo MarcheIng. A.Trapè Collaboratori: Ing. I.Gasparetti, Ing. F.Cioppettini

Come indicato

F1/2

Strutture

11/08/2014

20/10/2014

Prima emissione

Riesame per validazione

GM_2751/01

Ristrutturazione e ampliamento dell'ospedale diCattinara. Realizzazione della nuova sede

dell'I.R.C.C.S. Burlo Garofolo

2014

AC

TRIESTE

NUVO OSPEDALE BURLO GAROFOLORELAZIONE SPECIALISTICA ECALCOLI DELLE STRUTTURE

Progettisti BVN Donovan Hill

Studio Tecnico Gruppo Marche Ottaviani Associati

Massimo Cocciolito

COMUNE DI TRIESTE

AZIENDA OSPEDALIERO - UNIVERSITARIA ‘OSPEDALI RIUNITI’ TRIESTE

I.R.C.C.S. BURLO GAROFOLO

RIQUALIFICAZIONE DELL’OSPEDALE DI CATTINARA E NUOVA

SEDE DELL’OSPEDALE PEDIATRICO I.R.C.C.S. BURLO GAROFOLO

PROGETTO DEFINITIVO

NUOVO OSPEDALE BURLO GAROFOLO

RELAZIONE SPECIALISTICA E CALCOLI DELLE STRUTTURE

(Revisione 1 - 20/10/2014)

2

Sommario RELAZIONE ILLUSTRATIVA ................................................................................................ 3

CRITERI DI CALCOLO............................................................................................................ 6

NORMATIVE DI RIFERIMENTO ........................................................................................... 8

PRESCRIZIONI SUI MATERIALI ........................................................................................... 9

PRESTAZIONI DI PROGETTO, CLASSE DELLA STRUTTURA, VITA UTILE E PROCEDURE DI QUALITÀ .................................................................................... 17

ANALISI DEI CARICHI E COMBINAZIONE DELLE AZIONI ......................................... 18

ANALISI SVOLTA ................................................................................................................. 32

ANALISI DEI MODELLI STRUTTURALI AGLI ELEMENTI FINIT I ............................... 36

SINTESI DEI RISULTATI (relazione di accettabilità) ........................................................... 95

CORPO A: VERIFICA SPOSTAMENTI SLD ....................................................................... 96

CORPO A: VERIFICASPOSTAMENTI SLO ........................................................................ 98

CORPO B: VERIFICA SPOSTAMENTI SLD...................................................................... 100

CORPO B: VERIFICASPOSTAMENTI SLO....................................................................... 102

CORPO C: VERIFICA SPOSTAMENTI SLD...................................................................... 104

CORPO C: VERIFICASPOSTAMENTI SLO....................................................................... 106

CORPO D: VERIFICA SPOSTAMENTI SLD ..................................................................... 108

CORPO D: VERIFICASPOSTAMENTI SLO ...................................................................... 110

VERIFICA PILASTRI ........................................................................................................... 112

CORPO A: VERIFICA SETTI IN C.A. ................................................................................. 119

CORPO B: VERIFICA SETTI IN C.A. ................................................................................. 137

CORPO C: VERIFICA SETTI IN C.A. ................................................................................. 150

CORPO D: VERIFICA SETTI IN C.A. ................................................................................. 160

VERIFICA SOLAI ................................................................................................................. 172

VERIFICA ELEMENTI DELLA SCATOLA DI FONDAZIONE ....................................... 185

Verifiche pilastri ................................................................................................... 185

Verifiche setti ....................................................................................................... 190

Verifiche Platea ................................................................................................... 203

VERIFICA GEOTECNICA ................................................................................................... 211

VERIFICA PARATIA ........................................................................................................... 215

3

RELAZIONE ILLUSTRATIVA

La presente progettazione ha per oggetto la struttura portante del nuovo ospedale

infantile Burlo Garofolo.

La struttura ospedaliera ha cinque impalcati in elevazione, quattro piani più la

copertura, e due piani interrati adibiti a parcheggio. In elevazione l’ospedale ha uno

sviluppo in pianta di circa 5000m2 a piano, mentre i due piani interrati hanno uno sviluppo

di circa 11300m2 al livello 0 e di circa 14000m2 al livello 1.

In elevazione, cioè dal secondo livello all’impalcato del settimo livello, il corpo

ospedaliero risulta suddiviso in quattro strutture indipendenti separate tra loro da idonei

giunti sismici. I due piani interrati invece sono due corpi strutturali con muri controterra

perimetrali, separati da un giunto, che si fondano rispettivamente a quota 244.90 e a quota

248.45 m.s.l.m.m.. I corpi interrati sono stati giuntati in modo che ciascun corpo abbia la

fondazione sullo stesso livello, ma nel complesso costituiscono una struttura interrata

scatolare molto rigida che determina la posizione dello zero sismico in corrispondenza del

secondo livello (piano terra), così da poter sfruttare al meglio i muri di contenimento. Gli

effetti delle variazioni termiche nei piani interrati sono limitati grazie ad uno strato di

massicciata che sarà presente come copertura del livello primo del parcheggio, quindi

sotto la pavimentazione esterna, per cui i piani adibiti a parcheggio non saranno soggetti a

gradienti termici importanti.

I due piani interrati dell’edificio saranno costituiti da due scatole in c.a. con setti e pilastri a

reggere i solai e muri controterra anch’essi in c.a. I solai di piano saranno una soletta

piena dello spessore di 40cm con elementi di alleggerimento nelle zone centrali e tutta una

fascia piena nella zona di appoggio dei pilastri. La platea di fondazione del nuovo

Ospedale avrà uno spessore 180cm sulla proiezione dell’edificio in elevazione e di 90cm

nelle restanti porzioni in modo da evitare pericolosi fenomeni di cedimento differenziale

grazie all’elevata rigidezza e allo stesso tempo ottenere una buona portanza geotecnica

grazie alla geometria della fondazione.

In elevazione i quattro corpi giuntati avranno la medesima impostazione strutturale, con la

differenza che nelle zone centrali verranno utilizzati pilastri di dimensione 40x40 costituiti

da tubolari cavi di acciaio di opportuno spessore riempiti in opera di calcestruzzo ad alta

resistenza. Tali pilastri raggiungono delle resistenze molto alte grazie all’effetto

confinamento che il tubo d’acciaio esercita nel cls interno. Particolare attenzione verrà

posta nell’appoggio del solaio al pilastro dove, per evitare fenomeni di punzonamento,

4

sono previste piastre completamente annegate nel getto che allargano la base di appoggio

del pilastro.

Lo schema statico dei corpi in elevazione è quello tipico di una struttura a setti, in cui i

setti in c.a. hanno la funzione di controventare la struttura alle azioni orizzontali, mentre i

pilastri sono delle bielle che ricevono solo carichi verticali. Anche in elevazione è stato

scelto di utilizzare un solaio a piastra con delle zone di alleggerimento nelle campate

centrali; questa tipologia di solaio permette di sfruttare delle ampie luci senza dover avere

travi calate e con un’importante risparmio in termini di velocità di esecuzione.

In elevazione i setti sono stati disposti in modo da avere il centro di massa coincidente o

perlomeno quanto più possibile vicino al centro di rigidezza della struttura; in questo modo

si limitano gli effetti torsionali che si manifestano quando si ha una concentrazione di

rigidezza concentrata in una determinata zona del fabbricato. Gli effetti torsionali, infatti,

sono i più dannosi per l’edificio in quanto la struttura non risponde in maniera omogenea,

vengono sollecitati in modo non uniforme i vari elementi e non si ottiene la massima

dissipazione di energia. Avere un edificio torsionalmente disaccoppiato (cioè un edificio

che ha i primi modi di vibrare traslazionali) permette di sfruttare appieno le risorse di

duttilità, dissipando quindi gran parte dell’energia sismica.

La resistenza e la rigidezza flessionali sono state distribuite equamente secondo le due

direzioni ortogonali, senza privilegiarne una in particolare, assicurando così un buon

comportamento della struttura qualunque sia la direzione del moto sismico.

Per limitare al massimo gli effetti torsionali, infine, si è ritenuto necessario garantire

resistenza e rigidezza torsionali elevate in modo da ridurre il rischio che spostamenti

differenziati dovuti a tali effetti nei diversi elementi strutturali inducano sollecitazioni non

uniformi.

Il vento per la struttura in esame è stato trascurato in quanto la forza sismica

orizzontale è di almeno un ordine di grandezza maggiore.

La destinazione d’uso di progetto della struttura è quella di un ambiente suscettibile di

affollamento, Cat. C1 delle NTC 2008, e in accordo con la committenza, verrà considerata

di interesse strategico , considerando una Vita Nominale di 100 anni e classe d’uso IV.

Il nuovo Ospedale Burlo Garofolo è stato progettato secondo i criteri di antisismica

dettati dalle Nuove Norme Tecniche sulle Costruzioni (NTC 2008) considerando che la

nuova struttura ha importanza strategica. Per la determinazione dell’azione sismica è stato

5

fatto riferimento all’approccio “sito-dipendente” proposto dalle NTC 2008, tenendo conto

delle pericolosità sismica di base e delle eventuali amplificazioni locali.

La struttura è stata modellata con un codice di calcolo agli elementi finiti utilizzando sia

elementi beam per simulare il comportamento di pilastri e travi, sia elementi shell per i

setti. Si è proceduto quindi con una analisi numerica di tipo dinamico modale al fine di

determinare le sollecitazioni e gli spostamenti per i carichi verticali e sotto l’azione sismica

di normativa. Successivamente sono state determinate le sollecitazioni di inviluppo, sia dei

carichi verticali sia delle azioni sismiche, considerando le combinazioni di carico come da

normativa. Per ogni combinazione sono state effettuate le verifiche relative agli stati di

sollecitazione e di deformazione.

6

CRITERI DI CALCOLO

Le sollecitazioni agenti sulla struttura sono dovute al peso proprio, all’azione sismica

e ai carichi permanenti e accidentali, la loro valutazione è stata eseguita mediante i metodi

derivanti dalla Scienza delle Costruzioni. Più precisamente, sono state ritenute valide le

ipotesi di base della teoria tecnica della trave per quanto riguarda gli elementi prismatici

(travi e pilastri) che costituiscono i telai; si è proceduto ad un calcolo agli elementi finiti per

la valutazione degli stati tensionali nelle parti strutturali discretizzando le stesse in elementi

“trave” ed utilizzando un modello tridimensionale analizzato mediante il software dedicato

ENEXSYS ( Ditta produttrice: En.Ex.Sys. s.r.l. - Via Tizzano 46/2 - Casalecchio di Reno,

Bologna – N° di serie 2003GMSRVZ e 2003GMSRV1 versione 2011 033).

Il progetto è stato sviluppato in classe di duttilità bassa CD”B”. La differenza tra le due

classi di duttilità CD”A” e CD”B” in cui la norma divide e classifica gli edifici che presentano

un comportamento strutturale dissipativo nei confronti dell’azione sismica risiede nell’entità

delle plasticizzazioni cui ci si riconduce in fase di progettazione; in ogni caso, al fine di

assicurare alla struttura un comportamento dissipativo e duttile, evitando quindi rotture

fragili e la formazione di meccanismi instabili imprevisti, si fa ricorso ai procedimenti tipici

della gerarchia delle resistenze.

Le analisi vengono effettuate per gli stati limite ultimi, per lo stato limite di danno e di

operatività combinando insieme azioni verticali e azioni sismiche; mentre per gli stati limite

di esercizio si considerano solo le azioni verticali come richiesto dalla Normativa.

Per quanto riguarda gli SLU si è preso in considerazione lo stato limite ultimo in

assenza di azione sismica e di salvaguardia della vita SLV per la combinazione sismica, il

quale prevede che sotto l’azione di un sisma “violento” con un tempo di ritorno TR = 1898

anni - classe d’uso IV e Vn=100anni - la struttura, pur essendo totalmente danneggiata,

mantenga una residua resistenza e rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali e l’intera

capacità portante nei confronti dei carichi verticali. Inoltre le sollecitazioni dovute all’azione

sismica sono state calcolate mediante l’analisi dinamica modale lungo le due direzioni

ortogonali. Per quanto concerne le verifiche di resistenza allo stato limite ultimo, si è

ricorso ad una valutazione di tipo sezionale, tenendo conto del comportamento non lineare

dei materiali e confrontando l’azione di progetto con la resistenza di progetto, cioè la

richiesta di prestazione della struttura.

7

Allo SLD si verifica, invece, che la costruzione nel suo complesso, compresi gli

impianti, non subisca danni gravi a seguito di eventi sismici che abbiano una probabilità di

accadimento superiore a quella dell’azione sismica di progetto allo SLV.

Allo SLO si verifica che l’azione sismica di progetto non produce danni agli elementi

costruttivi senza funzione strutturale tali da rendere temporaneamente non operativa la

costruzione.

Lo studio degli stati di tensione locali agli stati limite di esercizio viene affrontato

applicando il metodo “n”, assumendo l'incapacità del calcestruzzo di resistere a trazione e

considerando un coefficiente di omogeneizzazione tra acciaio e calcestruzzo pari a 15 per

tener conto anche degli effetti viscosi del calcestruzzo. In particolare allo SLE sono state

condotte la verifica di fessurazione e il controllo delle tensioni in esercizio, nonché quelle

di deformabilità quando non automaticamente soddisfatte.

Le verifiche di resistenza del terreno sono state effettuate in base alle classiche

teorie della geotecnica relative alla portanza dei terreni, cioè tenendo conto dei termini

attritivi, coesivi e di confinamento come caratteristiche resistenti da confrontare con le

sollecitazioni scaricate.

8

NORMATIVE DI RIFERIMENTO

Legge 5 novembre 1971 N. 1086 - Norme per la disciplina delle opere in

conglomerato cementizio armato normale e precompresso ed a struttura metallica.

Circolare Ministero dei lavori Pubblici 14 Febbraio 1974, N.11951 - “Applicazione

delle norme sul cemento armato”.

Circolare Ministero dei lavori Pubblici 25 Gennaio 1975, N.13229 - “L’impiego di

materiali con elevate caratteristiche di resistenza per cemento armato normale e

precompresso.

CNR - UNI 10011-97 - “Costruzioni di acciaio: Istruzioni per il calcolo, l'esecuzione, il

collaudo e la manutenzione”.

CNR 10016-2000 - “Strutture composte da acciaio e calcestruzzo istruzioni per

l’impiego nelle costruzioni”.

CNR-DT 207/2008- “Istruzioni per la valutazione delle azioni e degli effetti del vento

sulle costruzioni”.

EUROCODE 2 - “Design of concrete structures”

EUROCODE 3 - “Design of steel structures”

EUROCODE 8 - “Design of structures for earthquake resistance”

NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI – D.M. del 14 Gen naio 2008 -

“Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni”

Circolare del 2 Febbraio 2009 n° 617/C.S.LL.PP – “Istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008”

9

PRESCRIZIONI SUI MATERIALI

ELEMENTI STRUTTURALI IN ACCIAIO

Per le strutture metalliche dovranno essere impiegati materiali aventi le caratteristiche sotto

indicate:

• per profilati, piatti e lamiere con spessori >= 3 m m e <= 100 mm

acciaio tipo Fe 430 grado B secondo UNI-EN 10025 ovvero S 275 secondo la notazione

eurocodici, calmato o semicalmato:

tensione di rottura a trazione 410 Nmm-2 <= ft <= 560 Nmm-2 ;

tensione di snervamento 275 Nmm-2 <= fy ;

resilienza KV >= 27 J ;

allungamento % a rottura

per lamiere εt >= 20 ;

per profilati e larghi piatti εt >= 22 ;

20,1>y

t

f

f

• per i tubolari, le flange e i fazzoletti di irrigid imento delle colonne

acciaio tipo S355J0:

tensione di rottura a trazione 510 Nmm-2 <= ft;

tensione di snervamento 355 Nmm-2 <= fy;

• Saldature:

I giunti saldati devono essere realizzati secondo i procedimenti all’arco elettrico codificati

secondo ISO 4063; essi devono essere effettuati con elettrodi di qualità 3 o 4 secondo UNI 5132 e

realizzati con accurata eliminazione di ogni difetto al vertice prima di effettuare la ripresa o la

seconda saldatura.

I saldatori nei procedimenti manuali o semiatuomatici dovranno essere qualificati secondo

EN287-1 da ente terzo; gli operatori di procedimenti automatici dovranno essere qualificati

secondo EN1418. Tutti i procedimenti di saldatura dovranno essere qualificati secondo EN2883.

Sono richieste caratteristiche di duttilità, snervamento, resistenza e tenacità in zona fusa ed in

zona termica alerata non inferiori a quelli del materiale base.

Nell'esecuzione delle saldature dovranno inoltre essere seguite le prescrizioni della EN 1011 punti

1 e 2 per gli acciai ferritici e della parte 3 per gli acciai inossidabili. Per la preparazione dei lembi si

applicherà, salvo casi particolari, la EN 29692.

10

Le saldature saranno sottoposte a controlli non distruttivi finali per accertare la

corrispondenza ai livelli di qualità stabiliti dal progettista nel corso del progetto esecutivo. L'entità

ed il tipo di tali controlli, distruttivi e non distruttivi, in aggiunta a quello visivo al 100 per cento,

saranno definiti dal progettista ed eseguiti sotto la responsabilità del direttore dei lavori, che potrà

integrarli ed estenderli in base all'andamento dei lavori, ed accettati ed eventualmente integrati dal

collaudatore. Ai fini dei controlli non distruttivi si possono usare metodi di superficie (ad esempio

liquidi penetranti o polveri magnetiche), ovvero metodi volumetrici (esempio raggi X o gamma o

ultrasuoni). Per le modalità di esecuzione dei controlli ed i livelli di accettabilità si potrà fare

riferimento alle prescrizioni della EN 12062. Tutti gli operatori che eseguiranno i controlli dovranno

essere qualificati secondo EN 473 almeno di secondo livello.

• Bulloni:

I bulloni dei diametri nominali indicati sui disegni costruttivi dovranno essere composti come

segue:

VITI di classe 8.8

DADI di classe 8

ROSETTE e PIASTRINE acciaio.

I bulloni – conformi per le caratteristiche dimensionali alle norme UNI EN ISO 4016:2002 e UNI

5592:1968 devono appartenere alle sotto classi della norma UNI EN ISO 898-1:2001.

I bulloni ad attrito devono essere serrati secondo le coppie di serraggio previste dalla norma

CNR-UNI10011.

• Tirafondi:

acciaio tipo S275 secondo UNI-EN 10025, (Fe 510 grado B calmato o semicalmato):

tensione di rottura a trazione 410 Nmm-2 <= ft <= 560 Nmm-2 ;

tensione di snervamento 275 Nmm-2 <= fy ;

resilienza KV >= 27 J ;

allungamento % a rottura

per lamiere εt >= 20 ;

per profilati e larghi piatti εt >= 22 ;

20,1>y

t

f

f

11

ELEMENTI STRUTTURALI IN CEMENTO ARMATO

Calcestruzzo per le strutture di elevazione;

� CALCESTRUZZO “a prestazione” (UNI EN 206-1) confezionato con sabbia naturale o

artificiale, per frantumazione di pietra calcarea, priva di materie organiche e di adeguata

granulometria, con ghiaia ben assortita a spigoli vivi e con acqua limpida, dolce, esente da

cloruri e da solfati. Il calcestruzzo dovrà avere le seguenti caratteristiche:

• Resistenza caratteristica a compressione a 28gg. C32/40

• Diametro massimo dell’inerte 31.5mm.

• Rapporto acqua/cemento massimo 0,55.

• Classe di consistenza allo scarico (UNI EN 206-1): S5

• Tipo e classe di resistenza del cemento (UNI ENV 197/1): CEM II/A-M – Classe di resistenza

42.5R, cemento portland composito.

Per la struttura in oggetto è previsto l’utilizzo in classe di esposizione “XC3”; per assicurare

una adeguata protezione alle barre di armatura deve essere garantito un ricoprimento di 40mm

per travi, pilastri e pareti, 25mm per solai e solette, tenendo conto che la vita nominale della

struttura è ≥ 100 anni. E’ inoltre vietata qualsiasi aggiunta di acqua in cantiere, il

raggiungimento della prescritta lavorabilità deve essere assicurato con l’eventuale aggiunta di

additivo fluidificante.

CALCESTRUZZO

DM2008 p.11.2.1

Calcestruzzo Rck= 40 C32/40

Resistenze caratteristiche

COMPRESSIONE fck=0.83Rck 33.2 Mpa media fcm=fck+8 41.2 Mpa

TRAZIONE fctm=0.3fck^(2/3) 3.098941019 Mpa per classi<C50/60

media fcfm=1.2fctm 3.718729223 Mpa

fctk=0.7fctm 2.169258713 Mpa

E=22000(fcm/10)^0.3 33642.77768 Mpa Resistenze di calcolo p.4.1.2 fd=fk/Ym

COMPRESSIONE fcd=ccfck/Yc 18.81333333 Mpa Yc= 1.5

cc=(lunga durata) 0.85

elementi piani(solette etc) fcd=0.8fcd 15.05066667 Mpa

TRAZIONE fctd=fctk/Yc 1.446172475 Mpa

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� ACCIAIO PER C.A. ad aderenza migliorata del tipo B 450 C (ex FeB44k), saldabile, con le

seguenti caratteristiche meccaniche: fyk≥430 N/mmq, ftk≥540 N/mmq, allungamento uniforme

al carico max esu,k >7,5%.

Dato l’impiego in zona sismica si richiede, inoltre, che l’acciaio rispetti i seguenti limiti:

(fy,eff / fy,nom) <1,25 1,15≤ (ft/fy)medio<1,35

ACCIAIO per C.A. p.11.3.2.

Fyk: 450 p-11.3.2. MPa

γs= 1.15 p.4.1.2.1.1.3

Fyd= 391.3043478 MPa

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Calcestruzzo per elementi di fondazione e dei pian i interrati

� CALCESTRUZZO “a prestazione” (UNI EN 206-1) confezionato con sabbia naturale o

artificiale, per frantumazione di pietra calcarea, priva di materie organiche e di adeguata

granulometria, con ghiaia ben assortita a spigoli vivi e con acqua limpida, dolce, esente da

cloruri e da solfati. Il calcestruzzo dovrà avere le seguenti caratteristiche:

• Resistenza caratteristica a compressione a 28gg. Rck = 30 N/mmq.

• Diametro massimo dell’inerte 50mm.

• Rapporto acqua/cemento massimo 0,60.

• Classe di consistenza allo scarico (UNI EN 206-1): S4

• Tipo e classe di resistenza del cemento (UNI ENV 197/1): CEM II/B-M – Classe di resistenza

42.5R, cemento portland composito - pozzolanico.

Per la struttura in oggetto è previsto l’utilizzo in classe di esposizione “XC2” (UNI EN 206-

1); per assicurare una adeguata protezione alle barre di armatura deve essere garantito un

ricoprimento di 50mm per platea e travi di fondazione, tenendo conto che la vita nominale della

struttura è ≥ 100 anni. E’ inoltre vietata qualsiasi aggiunta di acqua in cantiere, il

raggiungimento della prescritta lavorabilità deve essere assicurato con l’eventuale aggiunta di

additivo fluidificante.

CALCESTRUZZO

DM2008 p.11.2.1

Calcestruzzo Rck= 30 C25/30

Resistenze caratteristiche

COMPRESSIONE fck=0.8Rck 24 Mpa

media fcm=fck+8 32 Mpa

TRAZIONE fctm=0.3fck^(2/3) 2.496101 Mpa per classi<C50/60

media fcfm=1.2fctm 2.995321 Mpa

fctk=0.7fctm 1.74727 Mpa

E=22000(fcm/10)^0.3 31186.57 Mpa

Resistenze di calcolo p.4.1.2 fd=fk/Ym

COMPRESSIONE fcd=ccfck/Yc 13.6 Mpa

Yc= 1.5

cc=(lunga durata) 0.85

elementi piani(solette etc) fcd=0.8fcd 10.88 Mpa

TRAZIONE fctd=fctk/Yc 1.164847 Mpa

14

� ACCIAIO PER C.A. ad aderenza migliorata del tipo B 450 C (ex FeB44k), saldabile, con le

seguenti caratteristiche meccaniche: fyk≥430 N/mmq, ftk≥540 N/mmq, allungamento uniforme

al carico max esu,k >7,5%.

Dato l’impiego in zona sismica si richiede, inoltre, che l’acciaio rispetti i seguenti limiti:

(fy,eff / fy,nom) <1,25 1,15≤ (ft/fy)medio<1,35

ACCIAIO per C.A. p.11.3.2.

Fyk: 450 p-11.3.2. MPa

γs= 1.15 p.4.1.2.1.1.3

Fyd= 391.3043478 MPa

15

Prescrizioni comuni alle strutture di fondazione e di elevazione:

Controlli in cantiere delle barre d’armatura

(3 spezzoni dello stesso diametro)

fy = fm -10 N/mm2

Qualità dei componenti

• La sabbia deve essere viva, con grani assortiti in grossezza da 0 a 3 mm, non proveniente da

rocce in decomposizione, scricchiolante alla mano, pulita, priva di materie organiche, melmose,

terrose e di salsedine.

• La ghiaia deve contenere elementi assortiti, di dimensioni fino a 16-20 mm, resistenti e non

gelivi, non friabili, scevri di sostanze estranee, terra e salsedine. Le ghiaie sporche vanno

accuratamente lavate. Anche il pietrisco proveniente da rocce compatte, non gessose né

gelive, dovrà essere privo di impurità od elementi in decomposizione.

In definitiva gli inerti dovranno essere lavati ed esenti da corpi terrosi ed organici. Non sarà

consentito assolutamente il misto di fiume. L’acqua da utilizzare per gli impasti dovrà essere

potabile, priva di sali (cloruri e solfuri).

Potranno essere impiegati additivi fluidificanti o superfluidificanti per contenere il rapporto

acqua/cemento mantenendo la lavorabilità necessaria.

Prescrizione per inerti

Sabbia viva 0-7 mm, pulita, priva di materie organiche e terrose; sabbia fino a 30 mm (70mm

per fondazioni), non geliva, lavata;pietrisco di roccia compatta.

Assortimento granulometrico in composizione compresa tra le curve granulometriche

sperimentali:

- passante al vaglio di mm 16 = 100%

- passante al vaglio di mm 8 = 88-60%




- passante al vaglio di mm 0.25 = 18-3%

Prescrizione per il disarmo

Indicativamente: pilastri 3-4 giorni; solette modeste 10-12 giorni; travi, archi 24-25 giorni,

mensole 28 giorni.

Per ogni porzione di struttura, il disarmo non può essere eseguito se non previa autorizzazione

della Direzione Lavori.

Provini da prelevarsi in cantiere

16

Viene prescritto il controllo di tipo A, riferito ad un quantitativo di miscela omogenea non maggiore

di 300mc. N° 2cubi di lato 15 cm per un prelievo ogni 100 mc. Per ogni giorno di getto va

comunque effettuato un prelievo.

Le seguenti disuguaglianze devono essere rispettate:

Rck 28< Rm -3,5N/mm2

Rmin> Rck – 3,5 N/mm2

Rm= resistenza media dei prelievi (N/mm2)

Rmin= minor valore di resistenza dei prelievi (N/mm2)

Tolleranze di posa della misura dei copriferri util izzati

I copriferri prescritti per le strutture di fondazione e di elevazione si intendono comprensivi delle

tolleranze di posa, assunte pari a 5 mm (p.to 4.4.1.3 EC2.3), in quanto si prevede l’impiego di

distanziatori che assicurano il copriferro, secondo le indicazioni di normative di comprovata

validità.

17

PRESTAZIONI DI PROGETTO, CLASSE DELLA STRUTTURA, VI TA UTILE E PROCEDURE DI QUALITÀ

Le prestazioni della struttura e le condizioni per la sua sicurezza sono state individuate

comunemente dal progettista e dal committente. A tal fine è stata posta attenzione al tipo della

struttura, al suo uso e alle possibili conseguenze di azioni anche accidentali; particolare rilievo è

stato dato alla sicurezza delle persone. Risulta così definito l’insieme degli stati limite riscontrabili

nella vita della struttura ed è stato accertato, in fase di dimensionamento, che essi non siano

superati.

Altrettanta cura è stata posta per garantire la durabilità della struttura, con la consapevolezza che

tutte le prestazioni attese potranno essere adeguatamente realizzate solo mediante opportune

procedure da seguire non solo in fase di progettazione, ma anche di costruzione, manutenzione e

gestione dell’opera. Per quanto riguarda la durabilità si sono presi tutti gli accorgimenti utili alla

conservazione delle caratteristiche fisiche e dinamiche dei materiali e delle strutture, in

considerazione dell’ambiente in cui l’opera dovrà vivere e dei cicli di carico a cui sarà sottoposta.

La qualità dei materiali e le dimensioni degli elementi sono coerenti con tali obiettivi.

In fase di costruzione saranno attuate severe procedure di controllo sulla qualità, in particolare per

quanto riguarda materiali, componenti, lavorazione, metodi costruttivi.

Saranno seguite tutte le indicazioni previste nelle “Norme Tecniche per le Costruzioni”.

Parametri adottati struttura nuova torre di collegamento:

Vita nominale VN≥100anni

Classe d’uso IV

Periodo di riferimento per l’azione sismica: VR=VN CU = 100x2=200 anni

18

ANALISI DEI CARICHI E COMBINAZIONE DELLE AZIONI

La valutazione delle azioni sulle strutture sono effettuate conformemente al D.M. 14-01-

2008.

In particolare l’azione sismica è stata applicata alla struttura in conformità alle disposizioni

del D.M. 14-01-2008 per il sito in esame tenendo conto delle sue coordinate geografiche.

L’azione sismica è calcolata mediante analisi sismica dinamica modale.

BURLO - piano tipo s=36cm

h(m) b(m) ρ(daN/m3) daN/m2

G1 (cond1) Peso Proprio Elementi Strutturali Verticali- eseguito in automatico dal software G1 (cond1) Piastra di solaio(con alleggerimento in campate centrali) 0.36 1750 630

G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80

Massetto 0.1 1800 180

Pavimento 30

controsoffitti + impianti 30

TOTALE 320

Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1)* 300

TOTALE 300

SOMMA 1250 *Carico concentrato da valutarsi in corrispondenza delle sale operatorie 500 kg

BURLO LOCALI CON CARICO MAGGIORATO (RADIOLOGIA) s=3 6cm


G1 (cond1) Peso Proprio Elementi Strutturali Verticali- eseguito in automatico dal software G1 (cond1) Piastra di solaio(con alleggerimento in campate centrali) 0.36 1750 630

G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80

Massetto 0.1 1800 180

Pavimento 30

controsoffitti + impianti 30

TOTALE 320

19

Qk (cond4) Variabile di piano maggiorato (cat C1) 500

TOTALE 500

SOMMA 1450

BURLO - piano copertura s=36cm

h(m) b(m) ρ(daN/m3) daN/m2 G1 (cond1)

Peso Proprio Elementi Strutturali Verticali- eseguito in automatico dal software

G1 (cond1)

Piastra di solaio(con alleggerimento in campate centrali) 0.36 1750 630 G2 (cond3) compiutamente definiti Massetto per pendenze 0.15 1800 270 Pavimento 30 controsoffitti + impianti 30

TOTALE 330 Qk (cond5)

Neve DM2008- as=260m.s.l.m. qsk=110daN/mq - µ=0.8 88

TOTALE 88

SOMMA 1048

BURLO - piano copertura locale tecnico s=50+5cm



G1 (cond1)

Solaio alveolare 50+5 0.55 720 G2 (cond3) compiutamente definiti Massetto 0.1 1800 180 Pavimento 30 controsoffitti + impianti 30 UTA 230

TOTALE 470 Qk (cond5) Neve DM2008- as=260m.s.l.m. qsk=110daN/mq - µ=0.8 88

TOTALE 88

SOMMA 1278

BURLO - piano terra_esterno s=40cm


G1 (cond1)


G1 (cond1) Piastra di solaio(con alleggerimento in 0.4 1750 700

20

campate centrali..riduzione del 30%) G2 (cond3) compiutamente definiti Massetto alleggerito 0.5 1200 600

Pavimento bituminoso 30

TOTALE 630

Qk (cond4) Variabile di piano (cat C1) 300

TOTALE 300

SOMMA 1630

BURLO - piano garage s=36cm



G1 (cond1)

Piastra di solaio(con alleggerimento in campate centrali) 0.36 1750 630 G2 (cond3) compiutamente definiti Tramezzi* 80 Massetto 0.1 1800 180 Pavimento industriale 50

TOTALE 310 Qk (cond4)

Variabile di piano (cat F) 250

TOTALE 250

SOMMA 1260

BURLO - Tamponatura esterna h(m) b(m) ρ(KN/m3) daN/m2 G2 (cond3) Poroton 330 Isolante a cappotto 30 Rivestimento 40

SOMMA 400

BURLO- struttura per balconi

h(m) b(m) ρ(daN/m3) daN G1 (cond1)

Pannello in cls 2,40mx16m, spessore 15cm 0.15 2500 14400

G2 (cond3)

Rivestimento 600

SOMMA 15000

h(m) b(m) ρ(daN/m3) daN G1 (cond1) Soletta piena c.a. spessore 15cm 0.15 2500 375

21

G2 (cond3) compiutamente definiti Massetto 0.1 1800 180 Pavimento 30 TOTALE 210 Qk (cond4) Variabile 400 TOTALE 400

SOMMA 985

°Per il calcolo delle pareti si considerano 2 lastre in cartongesso + 15%peso telaio:

peso= 1181 kg/m3

s1= 2 cm

s2= 2 cm

h= 3.3 m

TOT= 1.792758 kg/m → g2= 80 kg/m2 NTC2008

22

AZIONE DELLA NEVE (DM2008 par. 3.4)

23

AZIONE DEL VENTO (DM2008 par. 3.3 + CNR-DT206/2008)

L’azione del vento è stata calcolata in ottemperanza alle normative vigenti confrontando il

risultanto ottenuto con quello precedentemente calcolato dall’ing. Giuseppe Suraci il quale

ha prodotto un elaborato di verifica all’azione del vento delle torri esistenti dal titolo

“Relazione sulla sicurezza della Torre Medica (con particolare riguardo all’azione del

vento”.

L’azione del vento nella Nuova Torre di collegamento risulta maggiore rispetto al calcolo

dell’ing. Giuseppe Suraci in quanto si è considerato un Tempo di Ritorno di 100anni

anziché 50anni come per le normali costruzioni.

25

Tutte le verifiche sono state condotte con i valori sopra elencati.

26

AZIONE SISMICA (DM2008 par. 3.2)

La città di Trieste ricade in zona sismica 3 secondo l’attuale classificazione sismica

italiana. Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati

limite considerati, si definiscono a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di

costruzione per le diverse probabilitò di accadimento da considerare, secondo le

indicazioni delle norme tecniche, tenendo conto delle amplificazioni locali dovute alla

stratigrafia del terreno e alla configurazione morfologica.

Nuovo Burlo Garofolo :

Corpo A-B-C-D Parametri di calcolo Analisi Dinamica Spettro in accordo con TU 2008 Trieste TS Longitudine 13.7722 Latitudine 45.6494 Tipo di Terreno A Coefficiente di amplificazione topografica (ST) 1.2000 Vita nominale della costruzione (VN) 100.0 anni Classe d'uso IVº coefficiente CU 2.0 Classe di duttilità impostata Bassa Fattore di struttura massimo qo per sisma orizzontale 3.00 Fattore di duttilità KR per sisma orizzontale 1.00 Fattore riduttivo regolarità in altezza KR 0.80 Fattore riduttivo per la presenza di setti KW 1.00 Fattore di struttura q per sisma orizzontale 2.40 Fattore di struttura q per sisma verticale 1.50 Smorzamento Viscoso ( 0.05 = 5% ) 0.05

27

TU 2008 SLV H Probabilità di superamento (PVR) 10.0 e periodo di ritorno (TR) 1898 (anni) Ss 1.000 TB 0.12 [sec] TC 0.35 [sec] TD 2.32 [sec] ag/g 0.1805 Fo 2.5921 TC

* 0.3476

28

TU 2008 SLD H Probabilità di superamento (PVR) 63.0 e periodo di ritorno (TR) 201 (anni) Ss 1.000 TB 0.10 [sec] TC 0.29 [sec] TD 1.93 [sec] ag/g 0.0818 Fo 2.5220 TC

* 0.2900

29

TU 2008 SLO H Probabilità di superamento (PVR) 81.0 e periodo di ritorno (TR) 120 (anni) Ss 1.000 TB 0.09 [sec] TC 0.27 [sec] TD 1.86 [sec] ag/g 0.0651 Fo 2.5659 TC

* 0.2686

Fattori di partecipazione per il calcolo delle masse: Condizi

one Commento Fattore di

Partecipazione 1 p.p. 1 2 p.solai 1 3 perm portati 1 4 Variabile di piano 0.6 5 Neve 0

30

Analisi dinamica con condensazione di piano ed inclusione delle masse dei nodi liberi Angoli d'ingresso del Sisma SLV Direzione 1 Angolo in pianta 0.00 [°] SLV Direzione 2 Angolo in pianta 0.00 [°] SLV Direzione 3 Angolo in pianta 90.00 [°] SLV Direzione 4 Angolo in pianta 90.00 [°] SLV Direzione 5 Angolo in pianta 180.00 [°] SLV Direzione 6 Angolo in pianta 180.00 [°] SLV Direzione 7 Angolo in pianta 270.00 [°] SLV Direzione 8 Angolo in pianta 270.00 [°] SLD Direzione 9 Angolo in pianta 0.00 [°] SLD Direzione 10 Angolo in pianta 0.00 [°] SLD Direzione 11 Angolo in pianta 90.00 [°] SLD Direzione 12 Angolo in pianta 90.00 [°] SLD Direzione 13 Angolo in pianta 180.00 [°] SLD Direzione 14 Angolo in pianta 180.00 [°] SLD Direzione 15 Angolo in pianta 270.00 [°] SLD Direzione 16 Angolo in pianta 270.00 [°] SLO Direzione 17 Angolo in pianta 0.00 [°] SLO Direzione 18 Angolo in pianta 0.00 [°] SLO Direzione 19 Angolo in pianta 90.00 [°] SLO Direzione 20 Angolo in pianta 90.00 [°] SLO Direzione 21 Angolo in pianta 180.00 [°] SLO Direzione 22 Angolo in pianta 180.00 [°] SLO Direzione 23 Angolo in pianta 270.00 [°] SLO Direzione 24 Angolo in pianta 270.00 [°]

Percentuale della massa di piano utilizzata per la valutazione delle azioni dovute ad eccentricita' addizionali del centro di massa 100.0%

31

Rappresentazione della direzione di ingresso del si sma di tutte le strutture:

Le direzioni di ingresso del sisma sono 4:

- Angolo 0°

- Angolo 90°

- Angolo 180°

- Angolo 270°

La normativa però prescrive di considerare una eccentricità accidentale del centro di

massa non inferiore al 5% della dimensione dell’edificio misurata perpendicolarmente alla

direzione di applicazione dell’azione sismica. Questo significa applicare per ogni direzione

del sisma due momenti torcenti di piano (pari alla forzante di piano sismica moltiplicata per

l’eccentricità).

Come si può notare dallo schema sotto, per ogni “angolo di direzione” di ingresso del

sisma si avranno due differenti azioni, una che considera il torcente positivo e una che

considera il torcente negativo.

In totale si avranno perciò non 4 direzioni di ingresso ma 8 direzioni di ingresso.

Queste direzioni di ingresso sono state poi opportunamente combinate tra loro come da

normativa (es: Ex + 0.3 Ey) e in totale per ogni stato limite considerato si avranno 16

combinazioni di carico.

G G

0+0-0

NB: Ha senso spostare il centro di massa solo nei solai che vengono considerati

infinitamente rigidi perché la massa è concentrata nel baricentro. (Non ha senso spostare

un centro di massa che non è stato possibile definire, infatti nel caso di solai non rigidi la

massa è concentrata in ogni nodo in base all’incidenza dei carichi).

32

ANALISI SVOLTA

Tipo di analisi Statica + Dinamica con condensazion e Numero di condizioni di carico ... : 5 Numero di combinazioni di carico . : 56 Condizione

1 p.p. 2 p.solai 3 perm portati 4 Variabile di piano 5 Neve 6 Sisma 0+SLV 7 Sisma 0-SLV 8 Sisma 90+SLV 9 Sisma 90-SLV 10 Sisma 180+SLV 11 Sisma 180-SLV 12 Sisma 270+SLV 13 Sisma 270-SLV 14 Sisma 0+SLD 15 Sisma 0-SLD 16 Sisma 90+SLD 17 Sisma 90-SLD 18 Sisma 180+SLD 19 Sisma 180-SLD 20 Sisma 270+SLD 21 Sisma 270-SLD 22 Sisma 0+SLO 23 Sisma 0-SLO 24 Sisma 90+SLO 25 Sisma 90-SLO 26 Sisma 180+SLO 27 Sisma 180-SLO 28 Sisma 270+SLO 29 Sisma 270-SLO Combinazioni di carico: Combinazioni agli Stati Limite Ultimi Combinazione di carico numero

1 SLU1 2 SLU2 Comb. \Cond 1 2 3 4 5 1 1.3 1.3 1.3 1.5 0.75 2 1.3 1.3 1.3 1.05 1.5

33

Combinazioni agli Stati Limite di Salvaguardia della Vita Combinazione di carico numero

3 Sisma 0+ / 90+ 4 Sisma 0+ / 270+ 5 Sisma 0- / 90- 6 Sisma 0- / 270- 7 Sisma 90+ / 0+ 8 Sisma 90+ / 180+ 9 Sisma 90- / 0- 10 Sisma 90- / 180- 11 Sisma 180+ / 90+ 12 Sisma 180+ / 270+ 13 Sisma 180- / 90- 14 Sisma 180- / 270- 15 Sisma 270+ / 0+ 16 Sisma 270+ / 180+ 17 Sisma 270- / 0- 18 Sisma 270- / 180- Comb. \Cond 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 3 1 1 1 0.6 1 0.3 4 1 1 1 0.6 1 0.3 5 1 1 1 0.6 1 0.3 6 1 1 1 0.6 1 0.3 7 1 1 1 0.6 0.3 1 8 1 1 1 0.6 1 0.3 9 1 1 1 0.6 0.3 1 10 1 1 1 0.6 1 0.3 11 1 1 1 0.6 0.3 1 12 1 1 1 0.6 1 0.3 13 1 1 1 0.6 0.3 1 14 1 1 1 0.6 1 0.3 15 1 1 1 0.6 0.3 1 16 1 1 1 0.6 0.3 1 17 1 1 1 0.6 0.3 1 18 1 1 1 0.6 0.3 1 Combinazioni RARE Stati Limite di Esercizio Combinazione di carico numero

19 rara1 20 rara2 Comb. \Cond 1 2 3 4 5 19 1 1 1 1 0.5 20 1 1 1 0.7 1 Combinazioni FREQUENTI Stati Limite di Esercizio

34

Combinazione di carico numero

21

22

Comb. \Cond 1 2 3 4 5 21 1 1 1 0.7 22 1 1 1 0.6 0.2 Combinazioni QUASI PERMANENTI Stati Limite di Esercizio Combinazione di carico numero

23

24

Comb. \Cond 1 2 3 4 23 1 1 1 0.6 24 Combinazioni agli Stati Limite di Danno Combinazione di carico numero

25 Sisma 0+ / 90+ 26 Sisma 0+ / 270+ 27 Sisma 0- / 90- 28 Sisma 0- / 270- 29 Sisma 90+ / 0+ 30 Sisma 90+ / 180+ 31 Sisma 90- / 0- 32 Sisma 90- / 180- 33 Sisma 180+ / 90+ 34 Sisma 180+ / 270+ 35 Sisma 180- / 90- 36 Sisma 180- / 270- 37 Sisma 270+ / 0+ 38 Sisma 270+ / 180+ 39 Sisma 270- / 0- 40 Sisma 270- / 180- Comb. \Cond 1 2 3 4 14 15 16 17 18 19 20 21 25 1 1 1 0.6 1 0.3 26 1 1 1 0.6 1 0.3 27 1 1 1 0.6 1 0.3 28 1 1 1 0.6 1 0.3 29 1 1 1 0.6 0.3 1 30 1 1 1 0.6 1 0.3 31 1 1 1 0.6 0.3 1 32 1 1 1 0.6 1 0.3 33 1 1 1 0.6 0.3 1 34 1 1 1 0.6 1 0.3 35 1 1 1 0.6 0.3 1

35

36 1 1 1 0.6 1 0.3 37 1 1 1 0.6 0.3 1 38 1 1 1 0.6 0.3 1 39 1 1 1 0.6 0.3 1 40 1 1 1 0.6 0.3 1 Combinazioni agli Stati Limite di Operatività Combinazione di carico numero

41 Sisma 0+ / 90+ 42 Sisma 0+ / 270+ 43 Sisma 0- / 90- 44 Sisma 0- / 270- 45 Sisma 90+ / 0+ 46 Sisma 90+ / 180+ 47 Sisma 90- / 0- 48 Sisma 90- / 180- 49 Sisma 180+ / 90+ 50 Sisma 180+ / 270+ 51 Sisma 180- / 90- 52 Sisma 180- / 270- 53 Sisma 270+ / 0+ 54 Sisma 270+ / 180+ 55 Sisma 270- / 0- 56 Sisma 270- / 180- Comb. \Cond 1 2 3 4 22 23 24 25 26 27 28 29 41 1 1 1 0.6 1 0.3 42 1 1 1 0.6 1 0.3 43 1 1 1 0.6 1 0.3 44 1 1 1 0.6 1 0.3 45 1 1 1 0.6 0.3 1 46 1 1 1 0.6 1 0.3 47 1 1 1 0.6 0.3 1 48 1 1 1 0.6 1 0.3 49 1 1 1 0.6 0.3 1 50 1 1 1 0.6 1 0.3 51 1 1 1 0.6 0.3 1 52 1 1 1 0.6 1 0.3 53 1 1 1 0.6 0.3 1 54 1 1 1 0.6 0.3 1 55 1 1 1 0.6 0.3 1 56 1 1 1 0.6 0.3 1

36

ANALISI DEI MODELLI STRUTTURALI AGLI ELEMENTI FINI TI

I calcoli sono stati condotti secondo i criteri della Scienza delle Costruzioni assumendo i

carichi di normativa e valutando le sollecitazioni per via numerica. L’analisi strutturale

viene eseguita per mezzo di un elaboratore elettronico dei dati utilizzando un codice di

calcolo del tipo “SAP” basato sul metodo degli elementi finiti, concettualmente

riconducibile al metodo degli spostamenti. L’analisi di tipo numerico è stata realizzata

mediante il programma di calcolo ENEXSYS ( Ditta produttrice: En.Ex.Sys. s.r.l. - Via

Tizzano 46/2 - Casalecchio di Reno, Bologna – N° di serie 2003GMSRVZ e 2003GMSRV1

versione 2013 038) . E’ stato utilizzata un’analisi lineare dinamica nel rispetto delle norme

indicate in precedenza. Le procedure di verifica adottate seguono il metodo di calcolo degli

stati limite ultimo e di esercizio. Il solutore individua le sollecitazioni per ogni nodo e quindi

i post processori nella verifica delle aste determinano le sollecitazioni per ogni sezione

delle stesse.

La struttura e il suo comportamento sotto le azioni statiche e dinamiche sono state

adeguatamente valutate e trasferite nel modello che si caratterizza per la sua

impostazione completamente tridimensionale. A tal fine ai nodi strutturali possono

convergere diverse tipologie di elementi, che corrispondono nel codice numerico di calcolo

in altrettante tipologie di elementi finiti. Travi e pilastri, ovvero componenti in cui una

dimensione prevale sulle altre due, vengono modellati con elementi “beam”, il cui

comportamento può essere opportunamente perfezionato attraverso alcune opzioni quali

quelle in grado di definire le modalità di connessione all’estremità. Eventuali elementi

soggetti a solo sforzo normale possono essere trattati come elementi “truss” oppure con

elementi “beam” opportunamente svincolati. Le pareti, le piastre, le platee ovvero in

generale i componenti strutturali bidimensionali, con due dimensioni prevalenti sulla terza

(lo spessore), sono stati modellati con elementi “shell” a comportamento flessionale e

membranale. I vincoli con il mondo esterno vengono rappresentati con elementi in grado di

definire le modalità di vincolo e le rigidezze nello spazio. Questi elementi, coniugati con i

precedenti, consentono di modellare i casi più complessi ma più frequenti di interazione

con il terreno, realizzabile tipicamente mediante fondazioni, pali, platee nonché attraverso

una combinazione di tali situazioni. Il comportamento del terreno è sostanzialmente

rappresentato tramite una schematizzazione lineare alla Winkler, principalmente

caratterizzabile attraverso una opportuna costante di sottofondo, che può essere anche

variata nella superficie di contatto fra struttura e terreno e quindi essere in grado di

37

descrivere anche situazioni più complesse. Nel caso dei pali il comportamento del terreno

implica anche l’introduzione di vincoli per la traslazione orizzontale.

I parametri dei materiali utilizzati per la modellazione riguardano il modulo di Young, il

coefficiente di Poisson, ma sono disponibili anche opzioni per ridurre la rigidezza

flessionale e tagliante dei materiali per considerare 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, nel piano viene gestita attraverso

l’impostazione di un’apposita relazione fra i nodi strutturali coinvolti, che ne condiziona il

movimento relativo. Relazioni analoghe possono essere impostate anche fra elementi

contigui.

Si ritiene che il modello utilizzato sia rappresentativo del comportamento reale della

struttura. Sono stati inoltre valutati tutti i possibili effetti o le azioni anche transitorie che

possano essere significative e avere implicazione per la struttura.

E’ stata impiegata un’analisi dinamica modale in campo lineare con adozione di spettro di

risposta conforme al DM2008. Agli effetti del dimensionamento è stato quindi impiegato il

metodo degli stati limite ultimo e di esercizio.

Gli elementi del modello numerico

I NODI

La struttura è individuata da nodi riportati in coordinate. Ogni nodo possiede sei gradi di

libertà, associati alle sei possibili deformazioni. I gradi di libertà possono essere liberi

(spostamenti generalizzati incogniti), bloccati (spostamenti generalizzati corrispondente

uguale a zero), di tipo slave o linked (il parametro cinematico dipende dalla relazione con

altri gradi di libertà). Si può intervenire sui gradi di libertà bloccando uno o più gradi. I

blocchi vengono applicate nella direzione della terna locale del nodo.

Le relazioni complesse creano un legame tra uno o più gradi di libertà di un nodo detto

slave con quelli di un altro nodo detto master. Esistono tre tipi di relazioni complesse. Le

relazioni di tipo link prescrivono l’uguaglianza tra gradi di libertà analoghi di nodi diversi.

Specificare una relazione di tipo link significa specificare il nodo slave assieme ai gradi di

libertà che partecipano al vincolo ed il nodo master. I gradi di libertà slave saranno

38

eguagliati ai rispettivi 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 spostamenti in piano e la rotazione normale al piano sono legati ai tre

parametri di roto-traslazione rigida di un piano. Il Corpo rigido prescrive che il nodo slave

fa parte 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

coefficiente di Poisson, dal peso specifico, dal coefficiente di dilatazione termica.

LE SEZIONI

Le sezioni sono individuate in ogni caso da un codice numerico specifico, dal tipo e dai

relativi parametri identificativi. La simbiologia 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 suddivisi in carichi nodali e carichi

elementari. I carichi nodali 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 numerico, da un tipo e da una

descrizione. Sono previsti carichi distribuiti trapezoidali riferiti agli assi globali (fX, fY, fZ,

39

fV) e locali (fx, fy, fz), forze concentrate riferite 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

parametri identificativi, aliquote inerziali comprese, rispetto al riferimento locale. I carichi in

luce possono essere 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 modello meccanico

della biella elastica. Possiede 2 nodi I e J e di conseguenza 12 gradi di

libertà.

Gli elementi truss sono caratterizzati da 4 parametri fisici e

geometrici ovvero:

1. A Area della sezione.

2. E. Modulo elastico.

3. ρ. Densità di peso (peso per unità di volume).

4. α. 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

FONDAZIONE)

L’elemento frame implementa il modello della trave nello spazio

tridimensionale. E’ caratterizzato da 2 nodi principali I e J posti alle

sue estremità ed un nodo geometrico facoltativo K che serve

solamente a fissare univocamente la posizione degli assi locali.

L’elemento frame possiede 12 gradi di libertà.

Ogni elemento viene riferito a una terna locale destra x, y, z, come mostrato in figura.

L’elemento frame supporta varie opzioni tra cui:

1. deformabilità da taglio (travi tozze);

2. sconnessioni totali o parziali alle estremità;

40

3. connessioni elastiche alle estremità;

4. offsets, ovvero tratti rigidi eventualmente fuori asse alle estremità;

5. suolo elastico alla Winkler nelle tre direzioni locali e a torsione.

L’elemento frame supporta i seguenti carichi:

1. carichi distribuiti trapezoidali in tutte le direzioni locali o globali;

2. sollecitazioni termiche uniformi e gradienti termici nelle due direzioni

principali;

3. forza concentrata in tutte le direzioni locali o globali applicata in un punto

arbitrario;

4. carichi generici mediante prescrizione delle reazioni di incastro perfetto.

I gruppi formati da elementi del tipo trave riportano, in ordine, i numeri dei nodi iniziale

(I), finale (J) e di riferimento (K), la situazione degli svincoli ai nodi I e J (indicate in

legenda eventuali situazioni diverse dall’incastro perfetto ad entrambi i nodi), i codici dei

materiali e delle sezioni, la situazione di carico nelle otto possibili condizioni A, B, C, D, E,

F, G, H: se è presente un numero, esso individua il coefficiente moltiplicativo del carico

corrispondente.

I gruppi relativi all'elemento trave di fondazione riportano

informazioni analoghe; le condizioni di carico sono limitate a due

(A e B); È indicata la caratteristica del suolo, la larghezza di

contatto con il terreno e il numero di suddivisioni interne. Per la

trave di fondazione il programma abilita automaticamente solo i gradi di libertà relativi alla

rotazione intorno agli assi globali X, Y e alla traslazione secondo Z, bloccando gli altri

gradi di libertà. Ogni trave di fondazione è suddivisa in un numero adeguato di parti (aste).

Ogni singola asta interagisce con il terreno mediante un elemento finito del tipo vincolo

elastico alla traslazione verticale tZ convergente ai suoi nodi (vedi figura), il cui valore di

rigidezza viene determinato da programma moltiplicando la costante di sottofondo

assegnata dall’utente per l’area di contatto con il terreno in corrispondenza del nodo.

I tipi di carichi ammessi sono solo di tipo distribuito fZ, fV, fy. Inoltre accade che:

Vi=Vf; di=df=0, ovvero il carico è di tipo rettangolare esteso per tutta la lunghezza della

trave.

ELEMENTO SHELL (GUSCIO)

41

L’elemento shell implementa il modello del guscio piatto ortotropo nello spazio

tridimensionale. E’ caratterizzato da 3 o 4 nodi I, J, K ed L posti nei vertici e 6 gradi di

libertà per ogni nodo. Il comportamento flessionale e quello membranale sono

disaccoppiati.

Gli elementi guscio/piastra si caratterizzano perché possono subire carichi nel piano

ma anche ortogonali al piano ed essere quindi soggetti anche ad azioni flettenti e torcenti.

Gli elementi in esame hanno formalmente tutti i sei gradi di libertà attivi, ma non

posseggono rigidezza per la rotazione ortogonale al piano dell’elemento.

Nei gruppi shell definiti “platea” viene attuato il blocco di tre gradi di libertà, uX, uY, rZ,

per tutti i nodi del gruppo.

Ogni gruppo può contenere uno o più elementi (max 1999). Ogni elemento viene

definito da questi parametri:

1. elemento numero (massimo 1999 per ogni gruppo);

2. nodi di riferimento I, J, K, L;

3. spessore;

4. materiale;

5. pressioni e relative aliquote dinamiche;

6. temperatura;

7. gradiente termico;

8. carichi distribuiti e relative aliquote dinamiche.

ELEMENTO PLANE (STATO PIANO DI TENSIONE, STATO PIANO DI

DEFORMAZIONE, ASSIALSIMMETRICO)

L’elemento plane implementa i modelli dell’elasticità piana nelle tre classiche varianti

degli stati piani di tensione, di deformazione e dei problemi assialmsimmetrici, per

materiali ortotropi nello spazio bidimensionale. E’ caratterizzato da 3 o 4 nodi I, J, K, L

posti nei vertici e 2 gradi di libertà per ogni nodo.

Gli elementi in stato piano di tensione, di defromazione o

asialsimmetrici sono elementi piani quadrilateri (4 nodi) o

triangolari (3 nodi) bidimensionali, caratterizzati da due dimensioni

dello stesso ordine di grandezza, prevalenti sulla terza

dimensione, che individua lo spessore. Vengono utilizzati per rappresentare strutture

bidimensionali caricate nel piano: sono nulle le tensioni ortogonali al piano dell’elemento.

42

Gli elementi in Stato Piano di Deformazione sono elementi per cui è nulla la

deformazione ortogonale al piano, ma non la tensione relativa. Vanno obbligatoriamente

analizzati nel piano YZ e si assume uno sviluppo unitario sulla terza dimensione (lungo X).

Hanno attivi i due gradi di libertà relativi agli spostamenti nel piano YZ.

Gli elementi Assialsimmetrici rappresentano solidi simmetrici, ottenuti per rotazione

intorno all’asse verticale Z e simmetricamente caricati; sono individuati dalla loro sezione

nel piano YZ. Anche gli elementi assialsimmetrici vanno studiati nel piano YZ e hanno

attivi i gradi di libertà relativi agli spostamenti in questo piano.

Il programma analizza il loro comportamento per uno sviluppo angolare di un radiante.

Ogni gruppo può contenere uno o più elementi (max 1999). Ogni elemento viene definito con questi

parametri:

1. numero elemento (massimo 1999 per gruppo);

2. nodi di riferimento I, J, K, L;

3. spessore;

4. materiale;

5. carichi (o pressioni) e relative aliquote dinamiche;

6. temperatura.

ELEMENTO BOUNDARY (VINCOLO)

L’elemento boundary è sostanzialmente un elemento molla con rigidezza assiale in una

direzione specificata e rigidezza torsionale attorno alla stessa direzione. E’ utile quando si

vogliono determinare le reazioni vincolari oppure quando si vogliono imporre degli

spostamenti o delle rotazioni di alcuni nodi (cedimenti vincolari).

I parametri relativi ad ogni singolo vincolo sono:

1. il nodo a cui è collegato il vincolo (o i vincoli, massimo sei);

2. la traslazione imposta (L) o la rotazione imposta (radianti);

3. la rigidezza (per le traslazioni in F/L, per le rotazioni in F*L/rad).

ELEMENTO PLINTO

Il plinto viene modellato mediante vincoli elastici alla traslazione e alla rotazione. Il

nodo I è il nodo di attacco del plinto e generalmente corrisponde

con il nodo al piede di un pilastro. Si suppone, implicitamente,

l’esistenza di un nodo J posizionato sopra I, sulla sua verticale

43

(vedi figura). Il nodo K consente, assieme a I e J, di orientare il plinto nello spazio. Valgono

al riguardo considerazioni analoghe a quelle fatte per i pilastri. L’asse locale x è diretto da I

verso J, l’asse locale y è ortogonale a x e punta verso K, l’asse locale z forma, con x e y

l’usuale terna cartesiana destrorsa.

La sezione del plinto è quella orizzontale in pianta, esclusivamente rettangolare. La

base della sezione si misura parallelamente all’asse locale z, l’altezza si valuta secondo y.

L’altezza h del plinto si misura in verticale (secondo l’asse globale Z).

I metodi di calcolo

ANALISI STATICA LINEARE

L’analisi statica lineare è la più comune e tradizionale delle analisi strutturali possibili.

L’aggettivo statica sottintende che i carichi applicati non dipendono dal tempo o più

esattamente variano molto lentamente tra l’istante iniziale di applicazione t0 e l’istante

finale di osservazione tf (carichi quasi-statici).

Ipotizzando inoltre che la forza di reazione interna dipenda linearmente dagli

spostamenti, attraverso una matrice di rigidezza costante K e che le forze esterne siano

costituite da carichi indipendenti dallo spostamento, si ottiene l’equazione di equilibrio

classica per i problemi quasi statici lineari

KU = F

dove K è la matrice di rigidezza, U è il vettore delle deformazioni nodali, F è il vettore

dei carichi.

E’ bene ricordare che la linearità della risposta strutturale deriva da almeno due grandi

semplificazioni: l’ipotesi di elasticità lineare del materiale (linearità materiale) e l’ipotesi di

piccolezza degli spostamenti e delle deformazioni (linearità geometrica).

Nell'analisi sismica con il metodo statico equivalente, le corrispondenti forze inerziali

vengono automaticamente aggiunte agli altri carichi eventualmente presenti sulla struttura.

Note le deformazioni vengono calcolate le sollecitazioni.

ANALISI DINAMICA MODALE

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

44

Il sistema da analizzare è essere visto come un oscillatore a n gradi di libertà, di cui

vanno individuati i modi propri di vibrazione. Il numero di frequenze da considerare è un

dato di ingresso che l'utente deve assegnare. In generale 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 distinte: la prima si occupa di calcolare

le frequenze proprie di vibrazione, la seconda calcola spostamenti e sollecitazioni

conseguenti allo spettro di risposta assegnato in input.

Nell'analisi spettrale il programma utilizza lo spettro di risposta assegnato in input,

coerentemente con quanto previsto dalla normativa. L'eventuale spettro nella direzione

globale Z è unitario. L'ampiezza degli spettri di risposta è determinata dai parametri sismici

previsti dalla normativa e assegnati 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 come il

contributo dinamico di ogni modo di vibrazione nelle direzioni assegnate. Si potrà perciò

notare in quale direzione il singolo modo di vibrazione ha effetti predominanti.

Successivamente vengono calcolati, per ogni modo di vibrazione, gli spostamenti e le

sollecitazioni relative a ciascuna direzione dinamica attivata, per ogni modo di vibrazione.

Per ogni direzione dinamica viene calcolato l'effetto globale, dovuto ai singoli modi di

vibrazione, mediante la radice quadrata della somma dei quadrati dei singoli effetti. E'

prevista una specifica fase di stampa per tali risultati.

L'ultima elaborazione riguarda il calcolo degli effetti complessivi, ottenuti considerando

tutte le direzioni dinamiche applicate. Tale risultato (inviluppo) può essere ottenuto, a

discrezione dell'utente in tre modi distinti, inclusi quelli suggeriti della normativa italiana e

dall'Eurocodice 8.

Lettura dei risultati dell’elaborazione

DEFORMATE

Per ogni combinazione di carico e per tutti i nodi non

completamente bloccati il programma calcola spostamenti (unità di

misura L) e rotazioni (radianti). Viene anche rappresentata la

deformata in luce dell’asta che riproduce il comportamento di una

funzione polinomiale di quarto grado. Gli spostamenti sono positivi

se diretti nel verso degli assi globali X Y Z, le rotazioni positive se

45

antiorarie rispetto all’asse di riferimento, per un osservatore disteso lungo il corrispondente

semiasse positivo (vedi figura a lato).

Viene anche determinato il valore massimo assoluto (con segno) di ogni singola

deformazione e il valore massimo dello spostamento nello spazio (radice quadrata della

somma dei quadrati degli spostamenti).

ASPETTI PARTICOLARI DELL’ANALISI DINAMICA

Nella stampa degli autovettori vengono riportati i relativi risultati, pertinenti ad ogni

nodo.

Nel calcolo della risposta spettrale vengono determinate, per ogni verso del sisma, le

deformazioni relative ai vari modi di vibrare e la corrispondente media quadratica. Tali

risultati vengono successivamente combinati e danno luogo ad uno o più inviluppi in

relazione a quanto imposto dall’utente nella fase iniziale di intestazione del lavoro.

Nel caso dell’applicazione dell’Ordinanza 3431 (ex 3272) vengono anche determinate

le deformazioni allo stato limite ultimo, che risultano amplificate per effetto dei fattori di

struttura q rassegnati alle due direzioni orizzontali e a quella verticale.

ASTE RETICOLARI

Per ogni elemento e per ogni combinazione di carico statica vengono calcolate:

• tensione unitaria (F/L2);

• forza assiale (F).

Il segno positivo indica trazione.

Nell’analisi dinamica, per ogni direzione sismica e per ogni asta, viene indicato il modo

che dà luogo al massimo effetto e il relativo valore, nonché l’effetto risultante calcolato in

base al criterio SRSS o CQC come scelto dall’utente.

Nella stampa degli inviluppi viene riportata la tensione e lo sforzo assiale Fx calcolato

secondo la modalità scelta dall’utente nella fase di input riguardante l’assegnazione

dell’intestazione e dei parametri iniziali.

TRAVI, PILASTRI E TRAVI DI FONDAZIONE

Il programma calcola ai due nodi estremi di ogni

elemento e per ogni combinazione di carico sei

sollecitazioni, riferite agli assi locali (come indicato nella

figura a lato):

46

• Fx = forza assiale nella direzione locale x;

• Fy = taglio nella direzione locale y;

• Fz = taglio nella direzione locale z;

• Mx = momento torcente attorno all’asse locale x;

• My = momento flettente attorno all’asse locale y;

• Mz = momento flettente attorno all’asse locale z,

con le seguenti convenzioni sui segni:

• forze positive se concordi con gli assi locali (F);

• momenti positivi se antiorari rispetto gli assi locali, per un osservatore disteso

lungo il corrispondente semiasse positivo (F*L).

Tali convenzioni sono caratteristiche dei codici di calcolo numerico e sono mantenute

soltanto nelle stampe globali. Nelle rappresentazioni grafiche e nelle stampe delle verifiche

di sicurezza vengono invece adottate le convenzioni tipiche della Scienza delle

Costruzioni.

In caso di analisi sismica con il metodo statico equivalente viene riportato un prospetto

riguardante il peso sismico del gruppo, le coordinate baricentriche relative, il coefficiente di

distribuzione globale del gruppo funzione della sua quota, il coefficiente globale ricavato

dal precedente in base ai parametri sismici, la forza sismica relativa.

Nell’analisi dinamica vengono calcolate le medesime sollecitazioni per ognuna delle tre

azioni sismiche previste (Z eventuale). Viene evidenziato il modo di vibrazione che dà

luogo all’effetto massimo, il valore di tale effetto (con segno), la risultante dovuta alla

combinazione di tutti i modi di vibrazione mediante il criterio prescelto dall’utente.

Per le travi di fondazione il programma calcola ai due nodi estremi della trave e in tutti i

punti intermedi generati per effetto della suddivisione della trave di fondazione, per ogni

combinazione di carico:

• Fy = taglio nella direzione locale y (F);

• Mx = momento torcente attorno asse locale x (F*L);

• Mz = momento flettente attorno asse locale z (F*L);

• UZ = spostamento lungo Z (L);

• rX = rotazione intorno X (rad);

• rY = rotazione intorno Y (rad);

• pressione sul suolo (F/L2).

GUSCI

47

Il programma propone i risultati al “centro” di ogni elemento.

Per ogni elemento e per ogni combinazione di carico statica

vengono evidenziate:

• Sxx (F/L2);

• Syy (F/L2);

• Sxy (F/L2);

• Mxx (F*L/L);

• Myy (F*L/L);

• Mxy (F*L/L);

• σidsup (F/L2);

• σidinf (F/L2).

• Sxx, Syy, Sxy rappresentano le tensioni membranali (vedi figura)

• Mxx rappresenta il momento flettente (per unità di lunghezza) che

produce tensioni in direzione locale x; analogamente per Myy;

• Mxy rappresenta il momento torcente (sempre per unità di lunghezza).

Le tensioni ideali σidsup (al bordo superiore, ovvero sul semiasse positivo dell’asse

locale z) e σidinf sono calcolate mediante il criterio di Huber-Hencky-Mises. I momenti

flettenti generano ai bordi dell’elemento delle tensioni valutate in base al modulo di

resistenza dell’elemento. Le tensioni da momento flettente Mxx si sovrappongono alle

tensioni Sxx, con segno positivo al bordo superiore, con segno negativo al bordo inferiore

(analogamente per Myy e Syy). Gli effetti tensionali da momento torcente vengono

sovrapposti a Sxy.

Le convenzioni sui segni dei momenti sono caratteristiche dei codici di calcolo

automatici e sono mantenute solo nelle stampe dei risultati conseguenti all’elaborazione

strutturale, nelle rappresentazioni grafiche e nelle stampe dei postprocessori vengono

invece adottate le convenzioni tipiche della Scienza delle Costruzioni.

Nell’analisi dinamica, per ogni direzione sismica e per ogni elemento, viene indicato il

modo che dà luogo all’effetto massimo, la risultante per sovrapposizione modale per Sxx,

Syy, Sxy, Mxx, Myy, Mxy.

Nel calcolo degli inviluppi viene effettuata la sovrapposizione. Anche in questo caso

vengono calcolate le tensioni ideali.

Nell’analisi statica e negli inviluppi dinamici, fra i risultati, alla fine di ogni gruppo

vengono riportati i massimi delle tensioni (comprese quelle ideali) e dei momenti, nonché il

numero dell’elemento e la combinazione di carico relativa.

48

ELEMENTO IN STATO PIANO DI TENSIONE, STATO PIANO DI DEFORMAZIONE,

ASSIALSIMMETRICI

Il programma calcola le tensioni (F/L2) al centro di ogni elemento.

Per ogni elemento e per ogni combinazione di carico statica vengono evidenziate:

• S11;

• S22;

• S33 (sempre nullo per l’elemento in stato piano di tensione);

• S12;

• Smax;

• Smin;

• Angolo.

Per il significato di S11, S22, S12 si osservino le figure successive. La tensione S33 è

ortogonale al piano dell’elemento ed è,

per definizione, nulla per l’elemento in

stato piano di tensione. La tensione è

positiva se diretta verso l’osservatore

(che vede i nodi dell’elemento

susseguirsi, da I a L, in verso antiorario).

Le tensioni Smax e Smin

rappresentano le tensioni principali.

L’angolo riportato fra i risultati

rappresenta l’angolo in gradi sessagesimali compreso fra l’asse locale 11 e la direzione di

Smax. In questo modo le tensioni principali sono completamente note, in valore, direzione

e verso.

Nell’analisi dinamica, per ogni direzione sismica e per ogni elemento, vengono riportate

le tensioni S11, S22, S33, S12 nei punti desiderati (a seconda dell’opzione di stampa

scelta), specificando altresì il modo di vibrazione che dà luogo all’effetto massimo, il valore

di tale effetto (con segno), la risultante dovuta a tutti i modi di vibrazione (secondo il

metodo SRSS o CQC scelto).

49

Per ogni gruppo, per l’analisi statica e per gli inviluppi dinamici, in stampa viene

riportato un prospetto riepilogativo riguardante i valori massimi negativi e positivi delle

tensioni, nonché gli elementi e le combinazioni di carico interessate.

VINCOLI

In stampa vengono fornite, per ogni nodo vincolato, le reazioni corrispondenti ai vincoli

assegnati. Per quanto concerne i versi si tenga presente che è stata adottata la

convenzione tradizionale. In generale le forze vincolari (unità di misura F) sono positive se

vanno nel verso dell’asse di riferimento, i momenti (F*L) sono positivi se antiorari per un

osservatore disposto lungo il corrispondente semiasse positivo; tali sollecitazioni tendono

a contrastare deformazioni di segno opposto.

Per quanto concerne i vincoli comunque disposti nello spazio vale la stessa regola: se

uno spostamento è positivo tende ad allontanare il nodo N da I; la conseguente reazione è

di segno opposto, cioè negativa.

Nell’analisi dinamica, per ogni direzione, per ogni nodo vincolato, viene indicato il modo

che dà luogo all’effetto massimo e il relativo valore; viene anche indicato il risultato

complessivo calcolato a partire dai singoli effetti modali. Nella stampa degli inviluppi viene

calcolata la risultante obbedendo alla modalità scelta dall’utente.

PLINTI

La procedura calcola le rigidezze del plinto e le assegna come avviene per un

elemento “vincolo” disposto secondo le direzioni globali X ,Y ,Z. Pertanto i risultati per un

plinto corrispondono a quelli proposti per l’elemento “vincolo”. Nelle verifiche vengono

invece riportati i risultati secondo le direzioni locali, come più consueto.

La rigidezza alla traslazione verticale del plinto viene calcolata moltiplicando l’area del

plinto per la costante di sottofondo.

Le rigidezze alla rotazione rispetto ai due assi locali x e y vengono calcolate

moltiplicando il relativo momento d’inerzia flessionale per la costante di sottofondo. Tali

rigidezze alla rotazione vengono quindi riportate agli assi globali X e Y con le usuali regole

di trasformazione, perché il programma tratta i vincoli come se fossero assegnati secondo

le direzioni globali.

Le due rigidezze alla traslazione secondo gli assi globali X e Y, nonché la rigidezza alla

rotazione intorno l’asse globale Z vengono automaticamente poste ad un valore elevato,

50

che dà luogo a deformazioni trascurabili. Si assume infatti che il plinto non possa spostarsi

nel piano orizzontale e ruotare intorno all’asse verticale Z.

Criteri di progetto e calcolo

La scatola di fondazione può essere considerata una box-type foundation (BTF), come

descritta nell’EC8 (EN 1998-1:2004), in quanto presenta una soletta di cls, posta a livello

2, che funziona da impalcato rigido, e muri in c.a. perimetrali, collegati tra di loro da una

platea a livello 0.

Il comportamento a BTF è inoltre garantito in quanto tutte le strutture che proseguono

nell’interrato, sono adeguamente collegate a livello di fondazione e le aperture nei muri

perimetrali sono limitate, così da evitare una eccessiva deformabilità e togliere rigidezza

alla scatola.

In generale, è facile constatare che una struttura che poggia su una struttura di elevata

rigidezza (come la BTF) riproduce la stessa risposta dinamica della medesima struttura

considerata incastrata al livello del basamento scatolare.

Anche nel caso in questione si può constatare che le deformate modali più significative

(quelle che coinvolgono, nella rispettiva analisi, una gran parte della massa modale), si

presentano uguali di forma e nella stessa sequenza. Anche gli spostamenti nei due sistemi

(misurati all’ultimo impalcato) si presentano molto simili.

Si riportano a titolo puramente esemplificativo il confronto effettuato per il corpo A

relativamente ai modi di vibrare:

51

SOVRASTRUTTURA SU BTF

Primo modo di vibrare

Secondo modo di vibrare

Terzo modo di vibrare

52

SOVRASTRUTTURA INCASTRATA ALLA BASE

Primo modo di vibrare

Secondo modo di vibrare

Terzo modo di vibrare

53

Le schermate riportate confermano che il BTF tende a comportarsi come un corpo rigido,

con due effetti benefici a livello della sovrastruttura:

- impone rotazione identica nelle zone di attacco della sovrastruttura (ad. es. base dei

pilastri che spiccano dai muri) ;

- tende a filtrare gli effetti dell’azione sismica, trasferiti all’elevazione, attenuando la

possibilità di distribuzione impreviste o imprevedibili.

Questo fa si che la risposta dinamica della sovrastruttura possa essere considerata come

quella che si avrebbe considerandola isolata.

Pertanto, in termini di modellazione, la sovrastruttura è stata calcolata considerata

incastrata alla base, come struttura dissipativa, con il fattore di struttura esplicitato nel par.

relativo all’Azione sismica, q = 2.40. La scatola di fondazione (platea di fondazione, muri

perimetrali e interni, pilastri e solette fino al livello 2 della copertura dell’interrato), invece, è

stata calcolata, considerando q=2.4/1.1=2.2. In questo modo sono state dimensionate le

strutture di fondazione ai sensi del §7.2.5 del DM 14.01.2008 che richiede di assumere

come “azioni in fondazione le resistenze degli elementi strutturali soprastanti”, le quali

tuttavia devono risultare “non maggiori dei quelle trasferite dagli elementi soprastanti,

amplificate con un γRd pari a 1,1 in CD”B” e 1,3 in CD”A”, e comunque non maggiori di

quelle derivanti da un’analidi elastica della struttura in elevazione eseguita con un fattore

di struttura q pari a 1”. Infatti, adottando un modello di calcolo completo (sovrastruttura +

BTF) con q ridotto di un fattore 1,1 (per CD”B”) si ottengono negli elementi di fondazione

sollecitazioni amplificate di 1,1. Se tali azioni fossero maggiori di quelle resistenti, tale

scelta risulterebbe dalla parte della sicurezza.

È stato poi verificato che la scatola di fondazione rimanga in campo elastico.

Verranno riportati di seguito gli schemi assonometrici dei modelli impiegati nella

progettazione: quelli delle sovrastrutture dei diversi corpi con vincoli di incastro alla base e

quello del sistema globale (BTF + sovrastrutture). Sono riportati, inoltre, le sollecitazioni e

gli spostamenti più significativi.

54

Nuovo Burlo Garofolo – schemi assonometrici dei mod elli:

Schema assonometrico completo

NB: I carichi sul modello di calcolo sono stati inseriti tutti correttamente così come illustrati

nell’analisi dei carichi. I carichi e sovraccarichi dei solai sono stati assegnati alle mesh di

solaio in daN/m2, le tamponature esterne sono carichi perimetrali in daN/m mentre gli

elementi di facciata prefabbricati sono carichi puntuali inseriti opportunamente in nodi

perimetrali dei solai così come illustrato nelle tavole grafiche.

55

Schema assonometrico sovrastruttura corpo A

Numerazione nodi pilastri:

Numerazione nodi setti:

57

Schema assonometrico sovrastruttura corpo B


58


Schema assonometrico sovrastruttura corpo C

59



60

Schema assonometrico sovrastruttura corpo D


61


Risultati comportamento dinamico

Risultati comportamento dinamico corpo A :

Primo modo di vibrare T=0.47s

62

Secondo modo di vibrare T=0.46s

Terzo modo di vibrare T=0.28s

63

Risultati comportamento dinamico corpo B: Primo modo di vibrare T=0.45s


64


Risultati comportamento dinamico corpo C: Primo modo di vibrare T=0.47s

65



66

Risultati comportamento dinamico corpo D: Primo modo di vibrare T=0.66s


67


Diagramma di inviluppo sforzo normale sui pilastri- bielle 40x40:

Sforzo normale sui pilastri corpo A:

68

Sforzo normale sui pilastri corpo B:

Sforzo normale sui pilastri corpo C:

69

Sforzo normale sui pilastri corpo D:

Diagramma di inviluppo momenti flettenti sui setti/ nuclei:

Momenti fletteneti sui setti corpo A

70

Momenti fletteneti sui setti corpo B

Momenti fletteneti sui setti corpo C

71

Momenti fletteneti sui setti corpo D

Diagramma di inviluppo sforzo normale sui setti/nuc lei:

Sforzo normale sui setti corpo A

72

Sforzo normale sui setti corpo B

Sforzo normale sui setti corpo C

73

Sforzo normale sui setti corpo D

Inviluppo spostamenti massimi allo SLV:

Spostamenti massimi allo SLV corpo A:

74

Spostamenti massimi allo SLV corpo B:

Spostamenti massimi allo SLV corpo C:

Spostamenti massimi allo SLV corpo D:

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