COMUNE DI BOLOGNA

PROVINCIA DI BOLGNA

PROGETTO: AMPLIAMENTO DELLA SCUOLA ELEMENTARE “ALDO MORO”VIA SANTORRE DI SANTAROSA 2 BOLOGNA

QUARTIERE BORGO PANIGALE

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RELAZIONE DI CALCOLO STRUTTURALE********************************************************************************

PARTE PRIMA: ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE (RIF. CPG/2011/1474

ATTO DI INDIRIZZO G.R.E.R. 1373/2011)

PARTE SECONDA: RELAZIONE DI CALCOLO

PROGETTISTA DELLE STRUTTURE:

ING. GIOVANNI MANFREDINI

FEBBRAIO 2015

�

ILLUSTRAZIONE SINTETICA DEGLI ELEMENTI ESSENZIALI DEL PROGETTO STRUTTURALE (RIF. CPG/2011/1474 ATTO DI INDIRIZZO G.R.E.R. 1373/2011)

a) Descrizione del contesto edilizio e delle caratteristiche geologiche,morfologiche e idrogeologiche del sito.

L’intervento è ubicato all’interno dell’area cortiliva della

scuola “Aldo Moro” in area pianeggiante nella zona Ovest del

Comune di Bologna, in prossimità della sponda sinistra del

Fiume Reno.

La destinazione d’uso del fabbricato è: scuola

Dalla indagine geofisica effettuata nell'agosto 2014 il terreno

è definito con categoria di sottosuolo B.

b) Descrizione generale della struttura:-1)fabbricato con struttura intelaiata in c.a. e solai in latero

cemento, composto da piano terra e piano primo,una scala

interna in c.a. e una esterna in acciaio;

-2)ascensore in c.a. esterno e al servizio della scuola

esistente;

-3)camminamento coperto con colonne in acciaio e copertura

sagomata in legno lamellare.

(N.B. le ultime due strutture sono giuntate sismicamente da

quelle adiacenti esistenti e nuove).

�

c) NORMATIVA TECNICA E RIFERIMENTI TECNICI UTILIZZATI:

DM 14/01/2008 NTC

CM n°. 617 DEL 2/09/2009

LR n°. 19/2008

d) PARAMETRI DI PROGETTO: VN=50 anni

classe d’uso III

Cu= 1,5

periodo di riferimento VR= 75 anni

zona sismica del sito 3

coordinate geografiche

E 11.292210° N 44.520393°

azioni considerate sulla costruzione ed eventuali scenari

eccezionali:

-G1: pesi propri + permanenti

-Q1= Neve,

-E= azione sismica maggiore di quella del vento (vedi

dimostrazione), non si prevedono scenari eccezionali

Azione sismica e spettri di progetto

Spettro in accordo con TU 2008

• Classe di duttilità impostata Bassa

• categoria di sottosuolo B

• Fattore di struttura massimo qo per sisma orizzontale 2.00

• (STRUTTURA A PARETI DEFORMABILI TORSIONALMENTE)

• 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 1.60

• Fattore di struttura q per sisma verticale 1.50

TU 2008 SLV H

�

• Si adotta questo spettro anche per le altre strutture a favore

di sicurezza.

e) descrizione dei materiali e dei prodotti per uso strutturale,dei requisiti di resistenza meccanica e durabilità considerati:

CALCESTRUZZO: da centro di produzione certificato in base alle NTC2008 per:

- fondazioni : C25/30, consistenza S4, classe di esposizione Xc2, A/C = 0,6, diametro max inerti 20 mm.

- elevazione e solai : C25/30, consistenza S4, classe di

esposizione Xc1, A/C = 0,6, diametro max inerti 10 mm.

ACCIAIO PER C.A.:da centro di trasformazione certificato in base alle NTC2008 per: B450C

-ACCIAIO PER CARPENTERIA METALLICA:da centro di trasformazione certificato in base alle NTC2008 e alle UNIEN 10025-2

-profilati S275JR fyk=275 N/mm2 ftk= 430 N/mm2

-lamiere S355JR fyk=355 N/mm2 ftk= 510 N/mm2

-bulloni 8.8

f) illustrazione dei criteri di progettazione e modellazione:

� classe di duttilità CDB

� non regolarità in pianta ed in altezza

� tipologia strutturale: a pareti in c.a.

� fattore di struttura q e sua giustificazione: si adotta un

fattore di struttura per sisma orizzontale q=1.60

� stati limite indagati:

-per le fondazioni stato limite GEO e STR

-per l'elevazione e il solaio stato limite STR

� giunti sismici: assenti, presenti tra vano ascensore e

�

0 21

0.5

1.5 3

2.5

3.5 4

0

0.3

0.15

0.45

0.6

T [sec ]

---- TU 2008 SLV H

---- TU 2008 SLD H

---- SLV q=1

fabbricato esistente, tra le estremità del camminamento coperto e i fabbricati;

� criteri di valutazione degli elementi non strutturali e degli impianti: non previsti

� requisiti del sistema di fondazione: restare in campo elastico

� vincolamenti adottati: vedi i vari modelli di seguito descritti.

-nuovo fabbricato:MODELLO 1: nodi di fondazione incastrati.vincolati per gli spostamenti nel piano Ux=1 e uy=1 liberi per quelli verticali, collegati da elemento fondazione (trave su suolo elastico)

MODELLO 2: nodi di fondazione vincolati per gli spostamenti nel piano Ux=1 e uy=1 liberi per quelli verticali, collegati da elemento fondazione (trave su suolo elastico).

�

La scala interna in c.a. e la scala esterna in acciaio sono calcolate e verificate nella relazione di calcolo.

-ascensore: nodi di fondazione vincolati per gli spostamenti nelpiano Ux=1 e uy=1 liberi per quelli verticali, collegati da elemento fondazione

�

-camminamento coperto: nodi vincolati al piede (incastro)

• schemi statici adottati: -nuovo fabbricato: modello di calcolo agli elementi finiti con elementi tipo setto,pilastro, trave, trave di fondazione, area di carico;-ascensore: modello di calcolo agli elementi finiti con elementi tipo setto;-camminamento coperto: modello di calcolo agli elementi finiti conelementi tipo pilastro, trave, trave di fondazione.

�

• indicazione delle principali combinazioni delle azioni agli SLU e SLE: coefficienti parziali delle azioni e di combinazione:

Combinazione fondamentale per SLU:

�G1 G1 + �Q1 Q1

Combinazione caratteristica rara per SLE(deformata istantanea):

G1 + Q1

Combinazione quasi permanente per SLE(deformata ultima):

G1 + �21 Q1

Combinazione sismica:

G1 + E+ �21 Q1

Carichi permanenti epesi propri

G1 �G1 = 1,30

Azione variabile Qi �Qi = 1,50

e i seguenti coefficienti di combinazione:

�0j �1j �2j

Categoria B Uffici

0,7 0,5 0,3

Neve 0.5 0.2 0.0Vento 0.6 0.2 0.0

• indicazione motivata del metodo di analisi utilizzato: -nuovo fabbricato: si considera una analisi dinamica con

condensazione di piano considerando gli impalcati infinitamente rigidi, in accordo con la presenza di un solaio in latero-cemento con soletta collaborante.

-ascensore: si considera una analisi statica con carichi calcolati con lo spettro di progetto allo SLV applicati in sommità, condizione a favore di sicurezza;

-camminamento coperto: si calcola una mensola incastrata al piede con carichi all'estremità superiore calcolati

con l'area di influenza per ciascun pilastro, il modello agli elementi finiti è utilizzato per il calcolo delle fondazioni e come controllo del calcolo manuale.

• analisi lineare

• statica e dinamica

�

• T1< 2,5Tc

• CRITERI DI VERIFICA AGLI STATI LIMITE INDAGATI:

• SLU resistenza

• SLE deformazione

• RAPPRESENTAZIONE DELLE CONFIGURAZIONI DEFORMATE E DELLE SOLLECITAZIONI PIU’ SIGNIFICATIVE, SINTESI DELLE VERIFICHE DISICUREZZA E GIUDIZIO MOTIVATO DI ACCETTABILITA’ DEI RISULTATI:

-nuovo fabbricato:

SLD

SPOSTAMENTO DIFFERENZIALE MAX DIR X 0,15cm

0,005x380= 1,9cm 0,15<1,9 verificato!

SPOSTAMENTO DIFFERENZIALE MAX DIR Y 0,29cm

0,005x380= 1,9cm 0,29<1,9 verificato!

243

242

224

223

222

221

206

205

143

142

140

139

124

123

122

121

106

105

103

102

43

42

40

39

24

23

22

21

6

5

3

2

x

y

z

-ascensore:

uxmax= 0,69cm uymax= 0,62 cm.

H=600 cm 0,005x600= 3cm ux/H=0,0012 < 0,005 verificato!

�

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

x

y

z

-camminamento copertospostamento massimo allo SLE vento

qw = (2,45x81/2)= 99,2 daN/m

altezza mensola h=4m

tubo φ 139,7x7,1 Jx=648 cm4

spostamento mensola incastrata soggetta al carico distribuito q

n= qw l^4/8EJ= 2,33 cm pari a 0,0029(2h) < 0,005(2h)

Le sollecitazioni più significative sono riportate nella

relazione di calcolo, allega alla presente relazione.

I risultati sono accettabili e confermano il comportamento di

altre strutture eseguite nel comune di Bologna con la stessa

tipologia.

• AFFIDABILITA’ DEL CODICE DI CALCOLO

il codice di calcolo agli elementi finiti WINSTRAND è stato

testato dal produttore con apposito esempio di calcolo

rintracciabile sul sito di Enexsys, calcoli manuali speditivi su

strutture semplici sono stati svolti da chi scrive ottenendo gli

stessi risultati ottenuti dal codice di calcolo.

��

• RELAZIONE SULLE FONDAZIONI• nuovo fabbricato: le fondazioni sono di tipo diretto a

sezione rettangolare, la sezione della fondazione è tale da

mantenere un comportamento rigido rispetto al terreno.

Viene effettuata una verifica a schiacciamento controllando che

la pressione di progetto Pe sia inferiore alla resistenza a

compressione del terreno Rd.

Coefficiente di reazione del sottofondo (Modello alla Winkler).La valutazione del coefficiente di sottofondo verticale alla

Winkler kw da utilizzare per le analisi strutturali è stata

effettuata utilizzando l’espressione suggerita da Bowles (1982)

21� �− ν

⋅ ⋅ ⋅� �� �

w

1k =

S FB I IE

(4)

Dove

B = dimensione della fondazione

IS = fattore che dipende dallo spessore dello strato deformabile

considerato

IF = fattore che dipende dalla forma della fondazione e dalla

profondità del piano di posaE = modulo di Young del terreno

ν = coefficiente di Poisson del terreno

��

38

35

3933

2640

27 41

362528 42

21

1329 43

2011

3014 448

2237

13115

3423

2 3216

3 17

924

4 18

5 19

12

6

10

7

In condizioni statiche e per una fondazione nastriforme con baseB= 1 m e profondità del piano di posa D = 2 m, lunghezza tra i pilastri L=6,1 m posta su un terreno con E= 76 daN/cm2 (valore desunto dalla prova edometrica per l'intervallo di carico sulla

nostra fondazione) e ν =0.3 il coefficiente di sottofondo vale:D/B=2 H/(B/2)= 4 L/B=6 If= 0,675 I1=0,264 I2=0,139 Is=0,264+[(1-0,6)/(1-0,3)]0,139= 0,343

kw = 1/100(1-0,3^2/76)0,675*0,343= 3,6 daN/cm3

risolto il calcolo agli elementi finiti si ottengono le pressioni di contatto terreno-fondazione e le azioni interne delle travi di fondazione che vengono verificate con lo SLU a flessione e taglio.

-ascensore: la fondazione è una platea impostata alla stessa quota del fabbricato, i setti iniziali comprendono

anche l'elemento fondazione su suolo elastico, le pressioni di

contatto sono ricavate dal modello di calcolo, la platea viene

calcolata nella relazione di calcolo e viene verificata come

lastra soggetta alle pressioni di contatto cambiate di segno.

-camminamento coperto: le mensole verticale incastrata al

piede con carichi all'estremità superiore, sono collegate alla

base da travi di fondazione rettangolari calcolate allo SLU di

flessione e taglio con schema di trave continua

LE VERIFICHE DELLE SEZIONI IN C.A DELLE FONDAZIONI SONOCONTENUTE NELLA RELAZIONE DI CALCOLO

��

RELAZIONE GEOTECNICA: i valori caratteristici del terreno sono desunti dal modello geotecnico ricavato in base ai risultati del sondaggio e delle prove di laboratorio effettuate nella zona in esame, descritti nella relazione geologica :zona fabbricato e ascensore, imposta fondazione a -2m dal pcConsiderando l’approccio 1 combinazione 2 stato limite GEO

− la resistenza vale Rd= 4 daN/cm2

��

APPROCCIO 1 COMBINAZIONE 2 A2 M2 R2

1x G 1,8

1,3xQ ‘c/1,25

φ = 33,00 27,453053

c= 0,00 cd= 0

condizioni drenate

calcolo della Qlim secondo BRINCH-HANSENpeso specifico γ 1900,00 daN/m3

angolo di attrito interno 27,45 gradi

coesione cd 0,00 daN/cm2

profondità y 2,00 m

base della fondazione B 1,00 m

fattori di capacità portante 15,45

Nc 24,76

Nq 13,86

Qlim= 7,186

gammR= 1,800

pRd= 3,992

‘tgφ/1,25

φd =

φd

Nγ

zona camminamento coperto , imposta fondazione a -1m dal pcConsiderando l’approccio 1 combinazione 2 stato limite GEO

− la resistenza vale Rd= 2 daN/cm2

��

APPROCCIO 1 COMBINAZIONE 2 A2 M2 R2

1x G 1,8

1,3xQ ‘c/1,25

φ = 33,00 27,453053

c= 0,00 cd= 0

condizioni drenate

peso specifico γ 1900,00

angolo di attrito interno 27,45 gradi

coesione cd 0,00

profondità y 1,00 m

base della fondazione B 0,60 m

fattori di capacità portante 15,45

24,76

13,86

3,725

1,800

2,069

‘tgφ/1,25

φd =

calcolo della Qlim secondo BRINCH-HANSENdaN/m3

φd

daN/cm2

Nγ

Nc

Nq

Qlim=

gammR=

pRd=

ASCENSORE

pmax= 0,8 < 4 daN/cm2 verificato

��

x

y

z