RELAZIONE ILLUSTRATIVA PBP A - Carlo Ratti Associati · UBICAZIONE E ACCESSIBILITÀ: Il prototipo...

Provincia di Trento Trentino Spa PROGETTO BAITE Lavori di recupero della baita sita in Valle del Chiese (p.ed.182 e 181 C.C. Bersone) Prototipo porzione sistema copertura

RELAZIONE ILLUSTRATIVA

PBP_A.1

Torino, Ottobre 2011

Prof. Ing. Carlo Ratti Corso Quintino Sella 26 – 10131 Torino (TO) - Italia

T +39 011 81 30 851 – F +39 011 83 93 218

Progetto Baite . Prototipo Relazione Illustrativa

Sommario

1. Dati di progetto

2. Obiettivi della realizzazione del prototipo

3. Criteri progettuali

4. Relazione architettonica

5. Relazione strutturale

6. Indicazioni relative alle azioni di cantiere

7. Relazione Impiantistica e piano di monitoraggio


1. DATI DI PROGETTO

COMMITTENTE:

Trentino Sviluppo S.p.a., 8 Via fortunato Zeni, 30068 Rovereto (TN)

PROGETTISTI: Prof. Ing. Carlo Ratti, 26 Corso Quintino Sella, 10131 Torino (TO)

t +39-0118130851 f +39-0118393218 www.carloratti.com P.IVA 084212230015

Team: Giovanni de Niederhausern, Andrea Cassi, Pietro Leoni, Walter Nicolino e Carlo Ratti

ONLECO s.r.l., 3 Via Pigafetta, 10129 Torino (TO) t +39-011503054 www.onleco.com

P.IVA 08167550014 Team: Alessia Griginis, Daniele Guglielmino

Studio Ing. Vittorio Neirotti - a.t.i.3 consulting, 11 Via Giambattista Vico, 10128 Torino (TO)

t +39 011500062 f +39 011597001 P.IVA 00933900011

Team: Ing. Michele Sassi, Ing. Vittorio Neirotti

PROGETTO BAITE Lavori di recupero della baita in Valle del Chiese

PROTOTIPO PORZIONE COPERTURA

IDENTIFICAZIONE CATASTALE: P.ed. 182 - C.C. Bersone.

UBICAZIONE E ACCESSIBILITÀ: Il prototipo è collocato nei confini della proprietà della baita in località

“Pantani” nel Comune Amministrativo di Bersone.

DISTANZE: Da misure dedotte dalla mappa catastale, la p.ed. 182, inserita nella p.f. 1280/1, il prototipo sarà collocato entro una distanza di ml. 12 dalla baita principale, ai fini di rispondere al requisito SS CR6 del

protocollo LEED.

QUOTA GPS: Il sito è collocato a ml. 931 s.l.m.. Coordinate Gauss Boaga: E.625061,02; N. 5088649,93.


2. OBIETTIVI DELLA REALIZZAZIONE DEL PROTOTIPO

Il progetto del prototipo , nel suo complesso, è stato sviluppato seguendo tre criteri principali:

‐ Realizzazione di un manufatto dimostrativo volto alla verifica delle scelte progettuali e tecnologiche

effettuate in fase di progettazione definitiva.

‐ Chiarezza e replicabilità del sistema costruttivo

‐ Possibilità di modificare o implementare le scelte strutturali e impiantistiche in corso di realizzazione

del manufatto.

L’obiettivo della realizzazione del prototipo di una porzione di copertura proposta nel progetto redatto in

fase definitiva è quello di verificare le scelte architettoniche, strutturali ed impiantistiche di una soluzione complessa e mai implementata in precedenza.

Il sistema di copertura è l’elemento cardine del progetto di recupero della baita: integrando la produzione di

energia a fonti rinnovabili ed allo stesso tempo di sfruttare appieno l’illuminazione naturale senza compromettere visivamente l’aspetto dell’edificio. Caratterizza fortemente l’edificio e come richiesto

reinterpreta in chiave contemporanea tipologie costruttive tradizionali senza intaccare l’effetto estetico complessivo.

Le proposte architettoniche, strutturali ed impiantistiche, portate in fase di definitivo, sono soluzioni

altamente innovative in linea con il carattere sperimentale dell’intervento: la verifica di tali soluzioni, prima della progettazione esecutiva dell’intervento di recupero è in sintonia con gli obiettivi generali del progetto.

I parametri monitorabili in seguito alla costruzione del prototipo sono indicati di seguito.

1. Parametri architettonici e strutturali

- Ombreggiamento e permeabilità alla luce naturale.

- Valutazione libertà di scorrimento della neve rispetto al sistema infissi/vetrocamera proposto.

- Valutazione durabilità del legno e dell’efficienza della protezione proposta.

- Verifica dell’effetto materico del sistema copertura, dell’integrazione dello stesso all’interno del contesto

ambientale.

- Velocizzazione fase esecutiva grazie alle precedente verifica delle soluzioni

2. Parametri impiantistici / energetici

- Rendimento sistema fotovoltaico.


- Funzionamento del sistema di scioglimento neve.

- Comportamento sistema legno / fotovoltaico.

Oltre ai parametri descritti va inoltre considerata la funzione di promozione del progetto attraverso la

realizzazione del prototipo. Sarà possibile infatti di cominciare una diretta divulgazione del progetto Baite,

attraverso il manufatto, comunicandone il contenuto innovativo durante la fase di progettazione e di

cantiere con l’ausilio di visite guidate ed in vista di possibili pubblicazioni su quotidiani o riviste di settore.

La verifica di tali parametri permette il perfezionamento e la definizione di soluzioni da applicare nella fase di

progettazione esecutiva.

La realizzazione del prototipo permette di coinvolgere, prima della progettazione esecutiva, di fornitori ed

aziende che con buona probabilità si troveranno nel futuro ad implementare il progetto stesso o progetti

simili: il carattere innovativo della proposta, infatti, rende necessario un continuo confronto tra i fornitori e i

progettisti delle fasi seguenti. Allo stesso modo la progettazione esecutiva del prototipo dei progettisti del

definitivo permette un primo momento di confronto con i progettisti del progetto esecutivo.


3. CRITERI PROGETTUALI

La progettazione esecutiva del prototipo ha tenuto conto di alcuni parametri progettuali in riferimento sia al carattere dimostrativo del manufatto che al sua necessaria temporaneità.

Il primo criterio è individuabile nella posizione scelta per il prototipo rispetto alle baite e alla proprietà.

Si predispone il posizionamento del manufatto entro la distanza di metri 12 rispetto alla baita oggetto dell’intervento al fine di rientrare all’interno dell’area di cantiere, così come da disposizioni necessarie al

conseguimento del certificato LEED, secondo il prerequisito “SS CR6 – Sviluppo del Sito – Proteggere e ripristinare l’habitat”, definito nelle “Linee guida per la definizione del protocollo per gli edifici residenziali

GBC Home”. Il prerequisito si riferisce alle “aree verdi naturali e paesaggi agrari” e richiede che le lavorazioni e operazioni cantieristiche che richiedono aree di deposito o di sosta dei mezzi (categoria a cui appartiene la

realizzazione del prototipo dimostrativo) siano effettuate entro i 12,00 m oltre il perimetro dell’edificio, ai fini del contenimento del disturbo del sito e per limitarne la compattazione del terreno.

1. Foto dall’area di inserimento del prototipo verso le due baite


2. Planimetria: posizione del prototipo

Altro criterio fondamentale alla base della progettazione del prototipo è la reversibilità dell’intervento.

Infatti il manufatto ha carattere temporaneo essendo progettato con il fine della verifica delle scelte progettuali effettuate in fase definitiva e con intento dimostrativo. L’intervento dovrà, dunque, avere un

impatto ambientale minimo: per questo motivo la progettazione ha tenuto conto del suo necessario smaltimento e propone interventi reversibili e, in ogni caso, non invadenti rispetto al contesto ambientale in

cui è calato.

Nell’ottica di verificare la praticità delle soluzioni adottate in fase di progetto definitivo, la progettazione esecutiva del prototipo è studiata ai fini di seguire un programma di montaggio che rispecchi quello del reale

intervento di recupero della baita. La facilità di montaggio e la chiarezza del processo costruttivo sono alla base della progettazione.

L’obiettivo principale della costruzione di questa porzione di copertura è il monitoraggio del

comportamento dell’intero sistema tecnologico sia dal punto di vista architettonico - strutturale che da quello impiantistico. Il monitoraggio del funzionamento del sistema fotovoltaico, quindi della produzione di

energia, e del funzionamento della serpentina elettrica, per il scioglimento della neve, è al centro di una particolare attenzione e riflessione.

In questo senso la progettazione esecutiva propone l’utilizzo di strumenti atti ad una continua verifica

dell’effettiva efficienza dei sistemi proposti. In particolare si predispone l’installazione di una web-cam, posizionata ad un’altezza utile all’osservazione della copertura.


La necessità di replicare le condizioni relative all’effettivo recupero della baita ha portato alla scelta di

posizionare il prototipo secondo l’esposizione di una delle due falde dell’edificio ed in particolare secondo la falda nord - ovest.

4. RELAZIONE ARCHITETTONICA

Progetto Baite . Prototipo Relazione Architettonica

Sommario

1. Descrizione dell’intervento

2. Caratteristiche architettoniche ed ambientali


1. DESCRIZIONE DELL’INTERVENTO

L’intervento consiste nella realizzazione di un prototipo di parte della copertura progettata per il recupero

della baita in località Pantani, a Bersone. Individuato il sito d’installazione secondo i parametri descritti in

precedenza si è proceduto nella redazione del progetto esecutivo avendo chiaro il carattere dimostrativo e di

verifica dell’intervento.

Si propone dunque la costruzione di una porzione di copertura costituita dalla doppia orditura di lamelle

lignee e dal sistema costituito da infissi e lastre di policarbonato riempite di nanogel. Il pacchetto della

copertura è sostenuto da un idoneo basamento costituito da quattro profili scatolari metallici connessi alle

due IPE 300.

La costruzione del prototipo è tesa al monitoraggio delle sue caratteristiche tecniche ed architettoniche; la

sua realizzazione, dunque, prevede l’eventualità di ispezioni dei singoli componenti e di un monitoraggio

generale della struttura.


2. CARATTERISTICHE ARCHITETTONICHE ED AMBIENTALI

Il prototipo della porzione di copertura vuole rappresentare a titolo dimostrativo e di verifica la caratteristica

peculiare del progetto di recupero della baita. Le esigenze progettuali alla base della proposta progettuale, e

quindi del suo prototipo possono essere così riassunte:

‐ Integrare produzione da fonti rinnovabili;

‐ Rendere la copertura permeabile alla luce naturale;

‐ Creare un nuovo sistema che visivamente si rifaccia alla tipologia tradizionale locale.

L’obiettivo della costruzione del prototipo sta proprio nella verifica di questi tre macro aspetti, alla luce del

monitoraggio delle singole caratteristiche architettoniche, strutturali ed impiantistiche.

Rispetto al progetto proposto in fase definitiva sono da considerarsi alcune differenze, riferite in particolare

alle caratteristiche delle lamelle lignee fotovoltaiche. Il prototipo è infatti costituito da un doppio sistema di

lamelle lignee di sezione cm 7x20 distanziate l’una dall’altra di cm 14, in luogo delle lamelle proposte

precedentemente di sezione cm 9x21 distanziate l’una dall’altra di cm 18.

L’orditura superiore integra

un laminato fotovoltaico

formato da celle in silicio

policristallino 6", tagliate al

laser delle dimensioni 52x156

mm e saldate in numero di 8

pezzi. Tre laminati in serie

sono collegati per una

lunghezza totaledi 3,4 mt e

montati sulla trave di legno

lamellare.

Una scanalatura all’interno della lamella nasconde la cablatura di supporto e permette la ventilazione

evitando il surriscaldamento delle celle fotovoltaiche. I fori laterali predisposti per rispondere all’esigenza

della ventilazione saranno protetti da boccole retinate in ottone.

1. Prototipo di una lamella di copertura. Dimensioni cm 9x21x60


La decisione di modificare la dimensione della lamella va nella direzione di ricercarne la dimensione ottimale in

rapporto all’effetto estetico e architettonico e alle necessità tecniche legate al sistema fotovoltaico. Occorre

verificare, inoltre, che la distanza di cm 14 tra le lamelle garantisca l’ispezionabilità dell’intercapedine.

L’orditura inferiore, appesa alla struttura principale in

acciaio, sostiene lastre di policarbonato contenenti

Nanogel. Il Nanogel è un materiale isolante composto

da microgranuli di silicio e pori nanometrici che lo

rendono simile ad una spugna composta dal 95% di

aria, con, ad esempio, una trasmittanza termica di

0,28 W/mqK per uno spessore di 70 mm. Questo

valore di trasmittanza è decisamente maggiore a

quello di un sistema di vetrocamera tradizionale, ed è

infatti assimilabile ad una parete opaca, ma a fronte di

uno spessore significativamente ridotto. Il Nanogel

permette di realizzare grandi superfici permeabili alla

luce naturale inserite in coperture, capaci di garantire

elevati livelli di isolamento e risparmio energetico.

L’efficienza di questo materiale, in termini di

ombreggiamento e permeabilità alla luce naturale è

uno degli aspetti verificabili grazie alla costruzione del

prototipo. Un altro aspetto da verificare in fase di

monitoraggio del prototipo è l’effettiva tenuta del

sistema infissi – policarbonato nonché le

caratteristiche tecniche delle lastre di policarbonato

in relazione al luogo e la contesto in cui sono inserite. La risposta alle problematiche legate all’ambiente e alle

condizioni atmosferiche è, infatti, uno degli aspetti fondamentali di verifica dell’intero sistema di copertura.

Un altro aspetto di prioritaria importanza è lo scorrimento della neve sul sistema infissi – policarbonato.

Infatti i serramenti a taglio termico sono pressoché planari rispetto alla superficie della vetrocamera: questo

accorgimento dovrebbe permettere lo scorrimento della neve e garantire dunque illuminazione naturale

anche nella stagione invernale. Poiché la planarità e l’inclinazione della falda non rappresentano condizioni

sufficienti per un totale scorrimento della neve, si è previsto l’allestimento un sistema di serpentine elettriche

riscaldanti per ridurre l’aderenza del manto nevoso. Tali serpentine, montate in corrispondenza di montanti

e traversi, non intendono produrre ombre aggiuntive sulla superficie traslucida in policarbonato.

2. Modellino del sistema di lamelle in scala 1:1 , realizzato durante la fase progettuale.

3. Una lastra di policarbonato alveolare e un vetro camera riempiti con nanogel.


Il sistema copertura proposto vuole mantenere le proporzioni e le geometrie delle coperture tradizionali a

scandole: in distanza, l’effetto discontinuo delle lamelle ricorda la complessità delle trame lignee nei tetti a

scandole. Riteniamo quindi fondamentale la verifica dell’effetto estetico della copertura: infatti le celle

fotovoltaiche, alloggiate sul lato superiore delle lamelle e perfettamente planari, non dovrebbero essere

percepibili in distanza dimostrando la perfetta integrazione delle tecnologie per la produzione di energia

rinnovabile ed involucro. Le ampie superfici traslucide in Nanogel sono a loro volta nascoste dall’orditura

lignea superiore.

La realizzazione del prototipo è un occasione per verificare alcuni aspetti progettuali e architettonici per i

quali risulta fondamentale affidarsi ad un modello in scala reale. È il caso del disegno dei pluviali in

corrispondenza dello sporto della copertura. Al fine di verificarne l’effettivo funzionamento, sia dal punto di

vista estetico che dal punto di vista puramente tecnico, pensiamo sia interessante proporre due opzioni di

pluviali in modo da poterne confrontare le caratteristiche e poter scegliere la strada più efficace.

4. Render del prototipo: in evidenza le due diverse proposte per i pluviali


Di fondamentale importanza è anche la verifica dell’integrazione dell’intero sistema nel contesto ambientale:

sia in rapporto alle presesitenze architettoniche che all’ambiente naturale.

5 Fotoinserimento del prototipo

5. RELAZIONE STRUTTURALE

Sommario

1.Riferimenti Normativi................................................................................................................................. 4

2.Materiali ..................................................................................................................................................... 5

3.Carichi da neve ........................................................................................................................................... 7

4.Combinazione dei carichi ........................................................................................................................... 7

5.Verifiche strutturali .................................................................................................................................... 8

5.1Verifiche strutturali elementi lignei ......................................................................................................... 8

5.2Verifiche strutturali elementi metallici .................................................................................................... 9

5.3Tensioni sul terreno ............................................................................................................................... 12

5.4Collegamenti struttura metallica – travi lignee da 70x200 mm ............................................................. 13

5.5Collegamento bullonato di base ............................................................................................................ 15

5.6Collegamento bullonato di testa............................................................................................................ 16

1. RIFERIMENTI NORMATIVI

Decreto del Presidente della Repubblica 6 giugno 2001, n. 380

Testo unico delle disposizioni legislative e regolamentari in materia edilizia Circ. n.11651 del 14/02/1974

DM 14/01/2008, “Norme Tecniche per le Costruzioni”

Normativa tecnica di riferimento. Essendo un documento generale di carattere prestazionale per la

definizione di parametri specifici e per le regole di dettaglio, come previsto dal Decreto stesso, ci si è riferiti alle seguenti normative:

Ministero delle infrastrutture e dei Trasporti, circolare n. 617 del 2 febbraio 2009

ISTRUZIONI per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 Gennaio 2008.

UNI EN 1992‐1‐1:2005

Eurocodice 2 – Progettazione delle strutture di calcestruzzo – Parte 1-1: Regole generali e regole per gli

edifici.

UNI EN 1993‐1‐1:2005

Eurocodice 3 - Progettazione delle strutture di acciaio – Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici.

UNI EN 206‐1:2006

Calcestruzzo – Parte 1: Specificazione, prestazione e conformità.

CNR‐DT 207/2008

Istruzioni per la valutazione delle azioni e degli effetti del vento sulle costruzioni.

2. MATERIALI Le strutture dell’opera in progetto verranno realizzate in parte in calcestruzzo armato per le fondazioni ed in parte in carpenteria metallica e in legno per le elevazioni.

FONDAZIONI – Classe di esposizione XC2 additivato con aerante a 3-4% per raggiungere la classe XF3 si prescrive l’utilizzo della seguente tipologia di cemento: CEM II/A-LL 42.5 R

RESISTENZA CARATTERISTICA – C25/30

Resistenza cubica a compressione Rc,k = 30 [N/mm2]

Resistenza cilindrica a compressione fc,k = 24.90 [N/mm2]

Resistenza media cilindrica a compressione fcm = 32.90 [N/mm2]

Resistenza media a trazione semplice fctm = 2.56 [N/mm2]

Valore caratteristico della resistenza a trazione fctm,0.05 = 1.79 [N/mm2]

Modulo elastico istantaneo Ec = 31447.16 [N/mm2]

Massa volumica caratteristica � = 25 [kN/m3]

Resistenza di calcolo a compressione fcd = 14.11 [N/mm2]

Resistenza di calcolo a trazione fctd = 1.19 [N/mm2]

ACCIAIO PER GETTI AD ADERENZA MIGLIORATA B450C PER GETTI fyd 391.3 MPa

ELEMENTI METALLICI

Acciaio da carpenteria S275JO con spessori 40mm fyd 261.1 MPa

con spessori 40mm fyd 242.9 MPa Bulloni per giunzioni ad attrito: viti cl. 8.8

fyb 649 MPa ftb 800 MPa

dadi cl. 8 rosette C50 temprato e rinvenuto HRC 32÷40

piastrine C50 temprato e rinvenuto HRC 32÷40 Tutte le saldature, dove previste, dovranno essere a completa e/o a parziale penetrazione come indicato

negli elaborati di progetto.

LEGNO LAMELLARE OMOGENEO GL 28h

Resistenza fc0k 2650 [daN/cm2]

Resistenza fmk 2800 [daN/cm2]

Resistenza ft0k 1950 [daN/cm2]

Resistenza fvk 320 [daN/cm2]

Peso specifico 400 [daN/m3]

Modulo E1 – E2 126000 [daN/cm2]

Modulo G 7800 [daN/cm2]

E0.05/Emed 0.8095 [daN/cm2]

3. CARICHI DA NEVE Il carico neve è stato valutato sulla base di quanto previsto dalle NTC 2008 Si riportano di seguito i calcoli ed il valore finale del carico.

Eq. 3.3.7 NTC2008

Il comune di Bersone si trova a 637 m s.l.m.; la Baita in progetto si trova su un terreno scosceso ad una

quota di circa 930 m slm inserita in un contesto di altre baite. Il carico neve alla suddetta quota per un periodo di ritorno di 50 anni vale (zona I Alpina):

> 200 m slm = 366 daN/mq Eq. 3.3.10 NTC 2008

< 200 m slm Eq. 3.3.10 NTC 2008

Per quanto riguarda la definizione del carico neve, i valori di riferimento definiti dal DM 2008, sono presi in

considerazione con un tempo di ritorno di 50 anni. Né il DM 2008 né le Istruzioni per l’applicazione delle NTC indicano esplicitamente, che il valore della neve

deve essere considerato per un tempo di ritorno differente da 50 anni. Dato che la copertura è assimilabile ad una superficie piana, il coefficiente di forma m vale 0.8. Il

coefficiente termico Ct viene assunto, a favore di sicurezza, pari ad 1. Il coefficiente di esposizione (CE) viene assunto pari a 1. Il valore di calcolo del carico neve è assunto quindi pari a:

~ 300 daN/mq Eq.3.3.7 NTC 2008

Per quanto riguarda gli effetti locali, ed in particolare la possibilità di accumulo della neve, non si è ritenuto significativo considerare un incremento locale per il fatto che la copertura ha una pendenza del 35% circa

(a: 20°) sufficiente a garantire lo scivolamento della neve accumulata in falda (oltre al fatto che sulla copertura sono presenti dei corpi scaldanti atti allo scioglimento della neve). Si riportano i valori dei

coefficienti di combinazione:

4. Combinazione dei carichi I carichi agenti vengono combinati secondo quanto prescritto dalle norme tecniche ed in particolare:

4. VERIFICHE STRUTTURALI Nelle verifiche strutturali si riportano le calcolazioni degli elementi lignei, di quelli metallici e dei collegamenti secondo lo schema architettonico adottato per il prototipo.

4.1 Verifiche strutturali elementi lignei Si riporta di seguito la verifica dei travetti:

p.p. 20 * 0.21 = 4.2 daN/ml; p.p. travetto 400 *0.07*0.20 = 5.6 daN/ml; neve 300 * 0.21 = 63 daN/ml su una luce di calcolo di 360 cm in semplice appoggio:

MSLU = 72.8*3.62/8 = 117.94 daNm; TSLU = 72.8*3.6/2 = 131.04 daN I valori di abbassamento della trave sono:

f = 5/384 * ql4/(EI) = 5/384 * 0.728 * 3604/(126000 * 4667) = 0.27 cm < 360/250 = 1.44 cm su una luce di calcolo di 130 cm a sbalzo:

MSLU = 72.8*1.32/2 = 61.51 daNm; TSLU = 72.8*1.3 = 94.64 daN I valori di abbassamento della trave sono:

f = 1/8 * ql4/(EI) = 1/8 * 0.728 * 1304/(126000 * 4667) = 0.043 cm < 2*130/250 = 1.04 cm

5.2 Verifiche strutturali elementi metallici Si riporta di seguito la verifica del telaio metallico più sollecitato.

L’entità della spinta del vento risulta pari a: Zona vento = 1 (Vb.o = 25 m/s; Ao = 1000 m; Ka = 0,010 1/s )

spinta: 1.4 * 64 daN/mq = 90 daN/mq

Si applicano le sollecitazioni dei pesi propri della struttura metallica pari a: 210 daN

Si applicano le sollecitazioni della neve pari a: 300*4 = 1200 daN/ml

Si applicano le sollecitazioni del vento pari a: 90*4*2 = 720 daN

Si applicano le sollecitazioni dei carichi permanenti pari a: 100*4 = 400 daN/ml

Le sollecitazioni allo SLU sono:

Profilato: IPE 330 forato superiormente ed inferiormente da 2 fori di 20mm per ala

A = 62.6 cm2; Jx = 11770 cm4; Wx,el = 713.1 cm

3; Wx,pl = 804.3 cm3

Verifica a flessione

Mx,Ed = 3130 daNm

Mc,Rd = Wpl * fyk / γM0 = (6564.23/15) * 2750 / 1.05 = 1146135.40 daNcm = 11461 daNm

Verifica di stabilità

Il profilo è bloccato all’instabilità di piano dai travetti.

Verifica di taglio

Vx,Ed = 4064.78 daN

Av = A – 2*b*tf + (tw+2*r)*tf = 53.8 – 2*15*1.07 + (0.71+2*1.5)*1.07 = 25.67 cmq

Vc,RD = Av * fyk / (radq(3) * γM0) = 25.67 * 2750 / (radq(3) * 1.05) = 38815.81 daN

Profilato: scatolare 150x100x4 mm

A = 18.95 cm2; Jx = 594.60 cm4; Jy = 318.57 cm

4; Wx,el = 79.28 cm3; Wy,el = 63.71 cm

3

Verifica a flessione

MEd = 709.20 daNm; σ = 70920/79.28 = 894.55 daN/cmq

VEd = 785.56 daN; τ = 785.56/(15*0.4*2) = 65.46 daN/cmq

NEd = ‐ 4277.37 daN; σ = 4277.37*1.92/18.95 = 433.38 daN/cmq; λ = 270*2 / 5.6 = 96.43 => w = 1.92

σid = radq(894.552+433.382+3*65.462) = 1000.45 daN/cmq

5.3 Tensioni sul terreno Le tensioni sul terreno allo SLE raro in combinazione con 100% vento e 50% di neve risultano:

Tali tensioni agenti risultano compatibili con le tensioni ammissibili del terreno.

5.4 Collegamenti struttura metallica – travi lignee da 70x200 mm

5.5 Collegamento bullonato di base Coefficienti di sicurezza utilizzati γM0 = 1,05; γM1 = 1,10; γM2 = 1,25 Flangia: Materiale: Acciaio S275 fy = 275 N/mm2 ft = 430 N/mm2 γRd = 1.15 Dimensioni (B x H x Sp): 220,0 x 270,0 x 15,0 mm Bullonature: Viti cl. 8.8 Dadi 8 ( fyb = 649 N/mm2, ftb = 800 N/mm2 ) Diametro Ø = 16 mm Ares = 156,8 mm2 (ridotta per filettatura) Sollecitazioni: Nodo.CMB V2 (N) V3 (N) N (N) M2 (N mm) M3 (N mm) T (N mm) 1 -7235,5 0,0 -20559,5 0,0 4771000,0 0,0 2 -7855,6 0,0 -5231,5 0,0 4692000,0 0,0 Calcolo resistenze Resistenza a trazione dei bulloni Ftb,Rd = 0.9 • ftb • Ares / γM2 = 90333,1 N Resistenza a punzonamento flangia Bpf,Rd = 0.6 • π • dm • tf • ftk / γM2 = 233432,9 N Bull. Ff,Rd (N) Ft,Rd (N) 1 34236,6 34236,6 2 34236,6 34236,6 3 34236,6 34236,6 4 34236,6 34236,6 Legenda Ff,Rd = Mres,m / ( Bm • Rm ) resistenza a flessione flangia Ft,Rd = min [ Ftb,Rd , Bpf,Rd , Ff,Rd ] resistenza a trazione di progetto Resistenza a taglio dei bulloni Fvb,Rd = 0.6 • ftb • Ares / γM2 = 60222,1 N Bull. Fbf,Rd (N) Fv,Rd (N) 1 129505,9 60222,1 2 129505,9 60222,1 3 129505,9 60222,1 4 129505,9 60222,1 Legenda Fbf,Rd = k • α • ftk • Ø • tf / γM2 resistenza a rifollamento flangia Fv,Rd = min [ Fvb,Rd , Fbf,Rd ] resistenza a taglio di progetto Verifiche sui bulloni 1-Taglio e trazione (Nodo n. 1, CMB n. 4) Bull. X (mm) Y (mm) Ft,Ed (N) Fv,Ed (N) FV1 VER 1 73,3 -103,0 9961,0 1963,9 0,240429 Ok 2 73,3 103,0 0,0 1963,9 0,032611 Ok 3 -73,3 -103,0 9961,0 1963,9 0,240429 Ok 4 -73,3 103,0 0,0 1963,9 0,032611 Ok 2-Trazione (Nodo n. 1, CMB n. 4) Bull. X (mm) Y (mm) Ft,Ed (N) FV2 VER 1 73,3 -103,0 9961,0 0,290945 Ok 2 73,3 103,0 0,0 0,000000 Ok 3 -73,3 -103,0 9961,0 0,290945 Ok 4 -73,3 103,0 0,0 0,000000 Ok Legenda Ft,Ed forza di trazione agente sul bullone Fv,Ed forza di taglio agente sul bullone FV1 = Fv,Ed / Fv,Rd + Ft,Ed / ( 1.4 • Ft,Rd ) FV2 = Ft,Ed / Ft,Rd VER → FVi < 1 Verifiche a flessione piastra in zona compressa

Sezione parallela a X a filo della colonna (Nodo n. 1, CMB n. 2) Pressione media a bordo piastra pmed = 2,78 N/mm2

Carico lineare sbalzo qlin = 611,06 N/mm Lunghezza sbalzo Ls = 65,0 mm Modulo di resistenza minimo Wmin = 8250,0 mm3

Momento resistente Mp,Rd = 2160715,0 N mm Momento massimo Mp,Ed = 1290869,0 N mm Mp,Ed / Mp,Rd = 0,597427 Ok Sezione parallela a Y a filo della colonna (Nodo n. 1, CMB n. 2) Pressione media a bordo piastra pmed = 1,39 N/mm2

Carico lineare sbalzo qlin = 374,97 N/mm Lunghezza sbalzo Ls = 73,5 mm Modulo di resistenza minimo Wmin = 10125,0 mm3

Momento resistente Mp,Rd = 2651786,0 N mm Momento massimo Mp,Ed = 1012841,0 N mm Mp,Ed / Mp,Rd = 0,381947 Ok Verifica del momento di progetto del giunto (Nodo n. 1, CMB n. 2) Momento resistente del giunto Mj,Rd = 12357550,0 N mm Momento di progetto Mj,Ed = 4771000,0 N mm Mj,Ed / Mj,Rd = 0,386080 Ok Ancoraggio Tirafondi ad aderenza Lunghezza tirafondi: 400 mm Calcestruzzo Rck = 30,00 N/mm2; fck = 24,90 N/mm2; fcd = 14,11 N/mm2; fctk = 1,79 N/mm2; fbd = 2,69 N/mm2

Compressione massima calcestruzzo (Nodo n. 1, CMB n. 2) pmax = 2,78 N/mm2 < fcd Ok Verifica ancoraggio (effettuata considerando la massima resistenza a trazione dei bulloni) Trazione di progetto dell'ancoraggio Ft,an,Ed = 34236,6 N Resistenza a trazione per aderenza Ft,ad,Rd = 54005,8 N Ft,ad,Rd > Ft,an,Ed Ok 5.6 Collegamento bullonato di testa Lo sforzo di trazione risulta: 61890 daNcm / (2*21) = 1473.60 daN

Verifica di trazione

Ft,Rd = 0.9 * ftb * Ares / γM2 = 0.9 * 8000 * (1*0.84) / 1.25 = 4838.40 daN

Verifica a punzonamento

Bp,Rd = 0.6 * π * dm * tp * ftk / γM2 =0.6 * π * 1.9 * 1.0 * 4300 / 1.25 = 12320.07 daN

Verifica del piatto di collegamento inflesso (piatti di spessore 10mm)

σ = (2*1473.60*1.4) / (10*12/6) = 2475.65 daN/cmq < fyk/γM0 = 2750/1.05


6. INDICAZIONI RELATIVE ALLE AZIONI DI CANTIERE

Le fasi di realizzazione del prototipo della copertura delle Baite prevedono:

- Scavo a sezione obbligata per fondazioni in cemento armato;

- Getto di uno strato di pulizia in cls magro non armato;

- Casseratura, armatura con posizionamento tirafondi e getto calcestruzzo per le fondazioni isolate (se

reperibili si possono prevedere prefabbricate);

- Montaggio struttura metallica imbullonata;

- Montaggio elementi lignei paralleli alle travi in acciaio di intradosso con viti automaschianti (prevedere fori

sulle ali inferiori del profilo metallico IPE300 con diametro di 7mm)

- Montaggio travi lignee inferiori da 7x20 cm con viti a scomparsa infisse dall’alto (durante le operazioni

dovranno essere puntellate le travi e dovrà essere realizzato un preforo di 6mm di diametro sul tratto ligneo

interessato dalla vite; prevedere fori sulle ali inferiori del profilo metallico IPE300 con diametro di 12mm e

prevedere fori sulle ali superiori del profilo metallico IPE300 con diametro di 21mm per consentire

l’avvitamento della vite dall’alto)

- Montaggio vetrata, scossaline metalliche e parti impiantistiche connesse

- Montaggio elementi lignei paralleli alle travi in acciaio di estradosso con viti automaschianti (prevedere fori

sulle ali superiori del profilo metallico IPE300 con diametro di 7mm)

- Montaggio travi lignee superiori da 7x20 cm con chiodi a tradimento (su cui è previsto il fotovoltaico)

- Predisposizioni impiantistiche connesse al fotovoltaico

- Completamento elementi di rifinitura

6. RELAZIONE IMPIANTISTICA

Progetto Baite . Prototipo Relazione Impiantistica

Sommario

1. Impianto cavi scaldanti

2. Impianto fotovoltaico

3. Piano di monitoraggio


1. IMPIANTO CAVI SCALDANTI

Sarà installato sulla copertura un cavo scaldante per lo scioglimento della neve e del ghiaccio, il cavo sarà

lungo 48,29m per una potenza totale pari a 1350W e dovrà coprire l’intera superficie. Sarà posato direttamente sul policarbonato, il passo di posa sarà di circa 25cm. La parte terminale del cavo sarà collegata tramite un kit ad un cavo freddo alimentato a 220V. Sulla struttura di sostegno sarà installato un

quadro elettrico in vetro resina grado di protezione IP55 per l’alimentazione del cavo scaldante, all’interno del quadro saranno installate le seguenti apparecchiature per la regolazione del cavo:

• sezionatore di sicurezza

• interruttori di protezione

• contattore di comando

• centralina di regolazione con sonda esterna di temperatura

• apparecchiatura di controllo e trasmissione a distanza con sistema wireless dei consumi elettrici in atto

Il quadro elettrico sarà alimentato da un contatore dell’ente fornitore da installare entro una carpenteria

per esterno fissata su una colonnina a pavimento.

Il collegamento tra la consegna di energia a cura dell’ente fornitore ed il quadro di regolazione del cavo scaldante sarà realizzato tramite un cavidotto costituito da un tubo in pvc diametro 110mm interrato ad una profondità di 0,5m protetto da uno strato di cls.

Il cavo di alimentazione tra il contatore di energia ed il quadro elettrico sarà del tipo FG7OR 3G4mmq

protetto a monte da un interruttore magnetotermico differenziale.

Sotto la copertura sarà installata una telecamera tipo axis 211W a circuito aperto con indirizzo ip, completa di antenna per la trasmissione delle immagini a distanza tramite un p.c. ed un modem.


2. IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Saranno installati sulla copertura dieci laminati fotovoltaici formati da celle di silicio per una potenza

cadauno di 36Wp e quindi potenza totale pari a 360Wp. Il collegamento tra i laminati ed il quadro elettrico sarà realizzato con due cavi solari di sezione 2x4mmq posati entro tubi in pvc sulla copertura ed entro tubi taz in prossimità del quadro elettrico. Sulla struttura di sostegno verticale sarà installato un quadro elettrico

in vetro resina grado di protezione IP55 per l’installazione delle apparecchiature di controllo e regolazione dell’impianto fotovoltaico.

All’interno del quadro saranno installate le seguenti apparecchiature:

• n.2 stringhe per circuiti fotovoltaici

• n.1 regolatore di carica con uscita rs485 per display e per p.c.

• n.1 batteria da 26Ah 12Vcc

• n.1 display per la visione della produzione giornaliera

• apparecchiatura di controllo e trasmissione a distanza con sistema wireless dei consumi elettrici in atto

• collegamento alle utenze di dissipazione, in questo caso n.4 leed da 4,5W posizionati sotto la

copertura

All’interno del quadro sarà installato un sistema di monitoraggio per la trasmissione della produzione a distanza tramite linea ethernet.

Sotto la copertura saranno installati quattro apparecchi illuminanti a led da 4,5W collegati al regolatore di carica, l’accensione degli apparecchi illuminanti sarà comandata dal regolatore di carica.


3. PIANO DI MONITORAGGIO

4.1 Proposta di piano di monitoraggio

Il piano di monitoraggio proposto ha l’obiettivo di monitorare le seguenti prestazioni del mock‐up:

• produzione di energia elettrica da parte dei pannelli fotovoltaici; • consumi energetici della serpentina per lo scioglimento della neve.

Si propone l’installazione di un sistema di monitoraggio che comunichi wireless con la centralina di raccolta dati in loco in modo da avere la quantità minima di cavi all’interno/esterno del mock‐up. Per una questione

di limitazione dei costi si consiglia di effettuare l’acquisizione dei dati in remoto attraverso la consultazione di un pc (connesso possibilmente via 3G), a sua volta connesso via LAN alla centralina di raccolta dati in loco.

Le grandezze che si intendono misurare in continuo sono le seguenti:

• temperatura dell’aria esterna; • irradianza solare incidente sulla superficie dei pannelli fotovoltaici; • energia elettrica prodotta dal sistema fotovoltaico; • energia elettrica assorbita dalle serpentine per lo scioglimento della neve.

In aggiunta a quanto specificato nella descrizione dell’impianto fotovoltaico si prevede l’utilizzo dei seguenti strumenti:

• datalogger wireless a 3 canali per esterno con batteria interna (monitoraggio della temperatura dell’aria esterna e acquisizione del dato di irradianza proveniente dal solarimetro);

• solarimetro (si consiglia l’utilizzo di un dispositivo con sensore a termopila che non necessita di alimentazione da rete elettrica) (monitoraggio dell’irradianza solare);

• sistema di rilevamento composto da un modulo interfaccia per la lettura dell’energia elettrica (potenza attiva) con batteria interna abbinato al contatore di energia elettrica in corrente alternata (monitoraggio dell’assorbimento elettrico della serpentina).

La comunicazione della misura di energia elettrica assorbita avviene per impulsi di ampiezza da configurare in base alle esigenze purché non inferiore a 1 Wh.

Il datalogger per la misura della temperatura dell’aria e per l’acquisizione del dato di irradianza proveniente

dal solarimetro necessita di un cavo per la connessione con il solarimetro.

Il sistema per il rilevamento dell’energia elettrica assorbita dalla serpentina necessita di:

• un collegamento via cavo, di lunghezza ridotta, tra il misuratore (da posizionarsi all’interno del quadro elettrico) e il contatore;

• un collegamento via cavo tra il contatore e il datalogger wireless (anch’esso posizionato all’interno del quadro elettrico), di lunghezza variabile in base al posizionamento del contatore rispetto al datalogger.

Le valutazioni economiche di cui al C.M.E. non includono:


• i costi di connessione per l’acquisizione dei dati in remoto; • i costi per le attività di elaborazione dei dati; • gli eventuali costi per la visualizzazione grafica e consultazione online dei risultati in tempo reale o

dopo determinati intervalli temporali.

4.2. Scenario di implementazione potenziale del piano di monitoraggio

Un successivo livello di implementazione del piano di monitoraggio descritto al paragrafo 4.1 può essere predisposto al fine di monitorare un più ampio numero di grandezze ambientali ed energetiche, utili a meglio caratterizzare, in via previsionale, il comportamento dei sistemi tecnologici previsti per l’edificio a

destinazione ricettiva in progetto.

Per questo livello avanzato si consiglia la chiusura del mock‐up con 4 pareti verticali e il suo distacco da terra per mezzo di un solaio leggero rialzato con appositi piedini regolabili. Si propone l’utilizzo di pareti leggere, quali pannelli sandwich con 20 cm di strato isolante.

Nel caso venga scelta questa opzione, il sistema di monitoraggio può avere le seguenti finalità in aggiunta a

quelle precedentemente descritte:

• valutazione della prestazione in opera della copertura trasparente (attraverso la misura della trasmittanza in opera, misura di tipo spot della durata di circa 2 settimane che prevede l’installazione di un termoflussimetro sulla faccia interna della copertura e l’utilizzo per il calcolo della trasmittanza anche del dato di temperatura superficiale interna ed esterna dell’elemento di copertura, possibilmente combinando tale misura ad un’analisi termografica di tipo spot con diverse condizioni al contorno);

• valutazione del componente trasparente in rapporto al daylighting (misurazione in continuo dell’illuminamento interno tramite luxmetro);

• valutazione dei rischi di surriscaldamento dell’ambiente interno, specialmente durante la stagione estiva e le stagioni intermedie (da valutarsi attraverso la misura della temperatura dell’aria interna a diverse altezze);

• valutazione dei rischi di surriscaldamento della copertura vetrata sul alto interno (da valutarsi attraverso la misura della temperatura superficiale interna ed esterna della copertura).

Per una valutazione ottimale di tali prestazioni si consiglia inoltre l’inserimento di una fonte di calore all’interno dell’ambiente interno al fine di simulare l’effetto dell’impianto di riscaldamento (ad esempio: 2

radiatori ad olio da 2000 W).

Si consiglia inoltre di effettuare tutte le valutazioni nei periodi più critici dell’intero anno (da valutarsi in base alle condizioni climatiche monitorate in continuo):

• giorni più freddi; • giorni più caldi; • alcuni giorni della stagione intermedia.

RELAZIONE ILLUSTRATIVA PBP A - Carlo Ratti Associati · UBICAZIONE E ACCESSIBILITÀ: Il prototipo...

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