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Progettazione preliminare ed eventualmente definitiva del nuovo ospedale di Novara
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Progetto Preliminare
Relazione tecnica strutturale
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INDICE
1
2
3
4
PREMESSA .................................................................................................................2
DESCRIZIONE DELLE OPERE ...................................................................................3
NORMATIVA DI RIFERIMENTO..................................................................................3
MATERIALI ..................................................................................................................5
4.1
Acciaio............................................................................................................................... 5
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.2
Acciaio per c.a. ............................................................................................................................ 5
Acciaio per c.a.p. ......................................................................................................................... 5
Acciaio per carpenteria metallica................................................................................................. 5
Calcestruzzo...................................................................................................................... 6
4.2.1
4.2.2
4.3
4.4
Resistenza caratteristica.............................................................................................................. 6
Composizione .............................................................................................................................. 6
Prodotti in laterizio............................................................................................................. 8
Durabilità dei materiali....................................................................................................... 8
4.4.1
Strutture in calcestruzzo .............................................................................................................. 8
4.4.1.1
4.4.1.2
4.4.1.3
4.4.2
4.5
5
5.2.1
5.2.2
5.3
5.4
5.5
Carichi permanenti .......................................................................................................... 12
Carichi variabili ................................................................................................................ 12
Carico da neve........................................................................................................................... 14
Carico da vento.......................................................................................................................... 15
Azioni sismiche................................................................................................................ 16
Spinta delle terre ............................................................................................................. 19
Combinazioni di carico .................................................................................................... 19
SCHEMI DI CALCOLO E CRITERI COSTRUTTIVI GENERALI ...............................21
6.1
6.2
6.3
7
Strutture in acciaio ..................................................................................................................... 10
Resistenza al fuoco ......................................................................................................... 11
CARICHI.....................................................................................................................12
5.1
5.2
6
Normativa di riferimento..................................................................................................................... 8
Classificazione ambientale ................................................................................................................ 9
Prescrizioni di capitolato .................................................................................................................... 9
Modellazione ................................................................................................................... 21
Analisi dei risultati............................................................................................................ 24
Verifiche .......................................................................................................................... 29
FONDAZIONI .............................................................................................................31
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1 PREMESSA
Il presente documento ha per oggetto la descrizione degli aspetti strutturali e dei criteri di calcolo
relativi alla progettazione preliminare del nuovo ospedale di Novara, da realizzarsi in una vasta
area sita nel concentrico sud della città, ricadente nel contesto del Parco della Battaglia.
Il lavoro ha origine dall’aggiudicazione all’ATI
di progettazione, composta da Studio Altieri
(Capogruppo), RPA s.r.l., TiFs, Architetto Benedetto Camerana, Studio AD ed Architetto Giulio
Altieri, del concorso relativo al nuovo ospedale. Committente dell’attività in oggetto è l’Azienda
Ospedaliera Universitaria “Maggiore della Carità” di Novara. L’intervento oggetto del progetto
preliminare è reso necessario dalle problematiche logistiche e funzionali legate agli spazi
attualmente a disposizione dell’Azienda Ospedaliera. Infatti, le due sedi di viale Mazzini e di via
Piazza d’armi sono localizzate all’interno della città in edifici soggetti a vincoli architettonici
considerevoli e non rispondenti alle richieste prestazionali legate all’evoluzione dell’offerta
sanitaria. La medesima problematica legata alla attuale localizzazione all’interno della struttura
ospedaliera di via Mazzini, vale per la Facoltà di Medicina, Chirurgia e Scienze della salute
dell’Università degli Studi del Piemonte Orientale.
La base di partenza del progetto è stata fornita delle linee guida che indicavano con precisione le
caratteristiche sia architettoniche che funzionali del nuovo complesso, con una stretta integrazione
tra le attività sanitarie, presenti nel nuovo ospedale, e le attività didattiche, da inserire nell’area
universitaria. Le differenze più significative, dal punto di vista strutturale, rispetto a quanto previsto
nel Documento preliminare, riguardano la scelta della maglia dei pilastri e la definizione della quota
d’imposta delle fondazioni, aspetti descritti nel capitolo successivo.
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2 DESCRIZIONE DELLE OPERE
L’intero complesso, dal punto di vista macro-funzionale, può essere suddiviso in due ambiti distinti,
uno adibito alle attività ospedaliere, l’altro alle attività didattiche dell’Università.
L’assetto complessivo prevede la realizzazione di un piano interrato a quota +146.00 m, di un
piano seminterrato a quota +150.50 m e di tre piani fuori terra, rispettivamente alle quote +155.00
m, +159.50 m e + 164.00 m, tutti con interpiano costante di 4.50 m.
Dal punto di vista della disposizione planimetrica e della destinazione funzionale, l’intero
complesso può essere sinteticamente riassunto nello schema seguente:
Dal punto di vista strutturale, data la notevole estensione in pianta, il complesso viene suddiviso in
blocchi strutturali distinti, dotati di giunti opportunamente dimensionati per evitare martellamenti
durante eventuali eventi sismici e consentire le dilatazioni termiche. Nella disposizione di tali giunti
si tiene in particolare considerazione l’assetto risultante dei singoli blocchi, in modo da avere il
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massimo grado possibile di regolarità in pianta e in altezza, con notevole beneficio dal punto di
vista della risposta alle azioni sismiche.
Laddove risulti necessario ridurre le dimensioni dei giunti strutturali, per motivi funzionali o
architettonici, si potrà eventualmente prevedere l’utilizzo di dispositivi shock-adsorber di tipo viscoelastico, adatti al trasferimento di sollecitazioni di tipo impulsivo quali quelle indotte dalle azioni
sismiche. Mediante tali dispositivi, i giunti sismici potranno essere ridotti da circa 20 cm a circa 5
cm. Precisiamo tuttavia che l’utilizzo di tali dispositivi dovrà essere sottoposto ad una accurata
verifica tecnico- economica, a causa sia della complessità dei collegamenti ai solai di piano, sia del
loro non trascurabile costo di installazione e manutenzione.
Per quanto attiene al modulo strutturale, si è optato per una maglia 8.00x8.00 m, in sostituzione di
quella originaria 7.50x7.50m, ritenendola più rispondente alle esigenze attuali e future sia sanitarie
che didattiche, garantendo una maggiore flessibilità funzionale degli ambienti. Fa eccezione
l’edificio adiacente al blocco ospedaliero adibito a parcheggio, per il quale si è ritenuto preferibile
predisporre una maglia 16.00x8.00 m, più adattabile alle necessità funzionali degli stalli e delle
corsie.
La struttura portante degli edifici principali sarà realizzata in cemento armato gettato in opera; le
strutture verticali saranno costituite da pilastri e setti, questi ultimi inseriti, dove possibile, quali
elementi di definizione dei corpi scala e, comunque, distribuiti sulla pianta in modo da costituire un
efficace sistema di controventamento alle azioni orizzontali, in particolare quelle sismiche. Gli
impalcati, tenuto conto della maglia strutturale prevalentemente quadrata, saranno realizzati con
solai bidirezionali di tipo alleggerito, di spessore 40 cm, con travi portanti a spessore disposte in
entrambe le direzioni. Si riportano di seguito le immagini di alcune tipologie usuali:
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Necessità di carattere impiantistico portano ad evitare, ovunque possibile, eventuali travi ribassate,
fatta eccezione per quelle zone dove la presenza di bucature, o l’entità dei carichi, o lo schema
statico locale potrebbero determinarne la presenza.
La tipologia adottata garantisce una opportuna funzione di ripartizione delle azioni orizzontali sui
controventi verticali. I solai con maglia 16.00x8.00 m del parcheggio saranno realizzati con solai in
c.a. prefabbricati alveolari di spessore 40 cm, con sovrastante soletta in c.a. sp. 5 cm. Alcuni degli
edifici principali del complesso ospedaliero presentano al centro delle chiostre, che fungono da
pozzo di luce naturale ai vari piani; che verranno chiuse al livello della copertura con membrana in
ETFE (Etilene di Tetrafluoretilene), in grado di far passare la luce proteggendo allo stesso tempo le
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chiostre dalle aggressioni atmosferiche, sostenuta da una struttura portante in acciaio. La stessa
tipologia di copertura verrà adottata per il percorso di accesso principale.
Per le strutture secondarie, quali pensiline, tettoie e coperture di percorsi, scale di sicurezza, si
prevede una struttura in carpenteria metallica, da realizzarsi con profilati commerciali e solai in
struttura mista o grigliato.
Per quanto riguarda le fondazioni, la modifica della quota d’imposta, già accennata in premessa,
deriva dall’analisi della stratigrafia del terreno oggetto dell’intervento, dalla quale si rileva, come
evidenziato dalle indagini geologiche-geotecniche preliminari, la presenza di uno strato superficiale
formato da limi compressibili dello spessore massimo di circa 8.00 m.
Il progetto a base di gara prevedeva la realizzazione di tre piani fuori terra e di un piano interrato,
con quota di calpestio posta a +150.50 m circa, al di sotto della quale restava uno strato di circa
4.50m dei suddetti litoidi, con caratteristiche meccaniche scadenti. Con questa configurazione, da
una stima preliminare dei carichi di progetto trasmessi dall’elevazione risulterebbe necessaria la
scelta di fondazioni profonde. Come meglio descritto nel capitolo dedicato alle fondazioni, si è
tuttavia proceduto ad una stima sommaria, in termini economici, di una tipologia fondale di tipo
superficiale, da realizzarsi con una platea nervata posta però a quota inferiore, +146.00 m slm
circa, in prossimità dello strato sottostante i limi, costituito da sabbie con caratteristiche
geomeccaniche nettamente migliori. Dal confronto fra le due soluzioni si evince che la soluzione
con fondazioni superficiali è più vantaggiosa, in quanto consente di compensare il peso dell’intera
struttura, con la conseguente eliminazione dei pali e senza comportare un aumento significativo
dei costi delle strutture. Si è pertanto ritenuto opportuno realizzare un ulteriore piano interrato nel
quale sono state collocate parte di attività di supporto secondarie che avrebbero occupato aree
localizzate ad un livello nel quale si è ritenuto preminente l’utilizzo sanitario. L’ulteriore vantaggio è
dato dalla possibilità di inserire, in molte aree sottostanti al sedime dei vari edifici, ambiti destinati
al parcheggio sia dei dipendenti, sia dei visitatori che del personale dell’Ospedale e dell’Università.
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3 NORMATIVA DI RIFERIMENTO
Le strutture degli edifici in oggetto saranno dimensionate secondo le seguenti norme e leggi:
DM 14.01.2008 – Norme tecniche per le costruzioni
CIRCOLARE n.617 del 2.2.2009 – Istruzioni per l’applicazione delle Norme tecniche per le
costruzioni di cui al DM.14.01.2008
OPCM n°3274 del 20-03-2003 – “Primi elementi in materia di criteri generali per la
classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona
sismica” e successive modifiche e integrazioni (Parte relativa alla zona sismica).
Legge 5.11.1971 n. 1086 - Norme per la disciplina delle opere in c.a. normale e precompresso ed a
struttura metallica.
Legge 2.2.1974 n. 64 - Provvedimenti per le costruzioni con particolari prescrizioni per le zone
sismiche
Leggi e decreti successivi. Se applicabili.
Per le caratteristiche dei materiali si fa inoltre riferimento alle seguenti Norme:
UNI ENV 206-1-2006 – Calcestruzzo – Specificazione, prestazione, produzione e conformità.
UNI ENV 1992 - Eurocodice n. 2: progettazione delle strutture cementizie. Regole generali e
regole per gli edifici.
UNI-ENV 197/1 - Cemento, Composizione, Specificazioni e criteri di conformità.
UNI 8520 - Aggregati per confezione di calcestruzzi - Definizione, classificazione e caratteristiche.
UNI 5744 - Rivestimenti metallici protettivi a caldo. Rivestimenti di zinco ottenuti per immersione.
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UNI EN 10025 - Prodotti laminati a caldo di acciai non legati per impieghi strutturali - Condizioni
tecniche di fornitura.
ENI EN 10020 - Definizione e classificazione dei tipi di acciaio.
UNI ENV 1993 - Eurocodice 3 - Progettazione di strutture in acciaio - Regole generali e regole
per edifici.
UNI 8942 – Prodotti in laterizio per murature – Terminologia, sistema di classificazione. Criteri di
accettazione – Metodi di prova.
Per riferimenti di calcolo o in mancanza di specifiche indicazioni si farà riferimento alle seguenti
norme:
Eurocodici strutturali pubblicati dal CEN, con le precisazioni riportate nelle Appendici Nazionali
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4 MATERIALI
Nell’esecuzione delle opere in oggetto è previsto l’impiego dei materiali descritti nei paragrafi
seguenti.
4.1
Acciaio
4.1.1 Acciaio per c.a.
Per la realizzazione delle opere in conglomerato cementizio armato è previsto l’utilizzo di acciaio in
barre ad aderenza migliorata di tipo B450C rispondenti alle caratteristiche meccaniche e
tecnologiche previste al paragrafo 11.3.2.1 DM 14.01.2008
Per l’accertamento delle proprietà meccaniche si farà riferimento alle prescrizioni della Norma E.N.
10002, UNI 564 e UNI 6407. Le modalità di accettazione ed i controlli saranno effettuati secondo
quanto indicato nella normativa citata (D.M. 14.01.2008).
4.1.2 Acciaio per c.a.p.
Nei manufatti in cemento armato precompresso verranno utilizzate armature di precompressione
costituite da fili, barre, trecce, trefoli in acciaio ad elevata resistenza con composizione chimica,
caratteristiche meccaniche e tecnologiche garantite dal produttore e controllato secondo quanto
previsto al paragrafo 11.3.3 del D.M. 14.01.2008.
4.1.3 Acciaio per carpenteria metallica
Per la realizzazione di strutture in carpenteria metallica è previsto l’utilizzo di acciaio in profili
laminati e/o saldati S275JR e S355JR, secondo quanto stabilito al paragrafo 11.3.4 del D.M.
14.01.2008.
Le caratteristiche meccaniche e tecnologiche dovranno essere conformi alle Norme UNI EN 10025
e UNI EN 10219-1.
Le giunzioni saranno effettuate con saldature o bullonature in conformità alle prescrizioni del
paragrafo 11.3.4 del DM 14.01.2008
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Le modalità di accettazione ed i controlli verranno effettuati in accordo con le Normative citate
(D.M. 14.01.2008).
4.2
Calcestruzzo
4.2.1 Resistenza caratteristica
Per l’esecuzione delle opere in c.a. realizzate in cantiere è richiesto l’utilizzo di calcestruzzi con
resistenze caratteristiche a 28 gg (Rck) non inferiore ai valori seguenti:
-
Calcestruzzo per sottofondazioni e rinfianchi: Rck = 150 kg/cmq
-
Calcestruzzo per strutture di fondazione e muri di sostegno: Rck = 300 kg/cmq,
-
Calcestruzzo per strutture in elevazione: Rck = 350 kg/cmq
-
Calcestruzzo per strutture prefabbricate in c.a.v.: Rck = 450 kg/cmq.
-
Calcestruzzo per strutture prefabbricate in c.a.p: Rck = 550 kg/cmq
4.2.2 Composizione
Le prescrizioni seguenti, redatte in conformità alla UNI ENV 206-1, sono riferite ai calcestruzzi per
strutture armate gettate in opera; per quanto riguarda le strutture in c.a.p. si farà riferimento alle
specifiche tecniche dei singoli produttori.
I calcestruzzi per strutture gettate in opera dovranno essere confezionati utilizzando i seguenti
materiali e dosaggi:
A.
Calcestruzzo Rck = 300 kg/cmq
- cemento Portland UNI-197/1 tipo I; classe di resistenza 42.5
- dosaggio di cemento minimo: 300 kg/mc
- rapporto acqua/cemento massimo: 0.55
- aggregati non gelivi conformi UNI 8520, dimensione massima 30 mm.
B.
Calcestruzzo Rck = 350 kg/cmq
- cemento Portland UNI-197/1 tipo I; classe di resistenza 42.5
- dosaggio di cemento minimo: 350 kg/mc
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- rapporto acqua/cemento: 0.55
- aggregati non gelivi conformi UNI 8520, dimensione massima 20 mm.
C.
Calcestruzzo Rck = 450/550 kg/cmq
- cemento Portland UNI-197/1 tipo I; classe di resistenza 52.5
- dosaggio di cemento minimo: 450 kg/mc
- rapporto acqua/cemento: <0.45
- aggregati non gelivi conformi UNI 8520, dimensione massima 16 mm.
Le caratteristiche dei materiali, le modalità di confezionamento e posa in opera del calcestruzzo
saranno conformi alle Norme UNI ENV 206-1 e a quanto disposto nel par.11.2.9 del DM
14.01.2008. In particolare:
1.
Calcestruzzo
Tenuto conto delle notevoli dimensioni degli edifici, sarà necessario porre particolare attenzione al
fenomeno del ritiro, i cui effetti potrebbero condizionare negativamente la durabilità delle strutture,
intervenendo sia sulla composizione del cls, con l’adozione di cementi a basso calore di
idratazione o di additivi antiritiro, sia predisponendo opportuni trattamenti protettivi dei getti, come
ad esempio il curing compound, un agente stagionante che viene nebulizzato sulla superficie del
calcestruzzo appena scasserato formando così una membrana antievaporante che garantisce una
adeguata stagionatura umida.
1.
Leganti
Devono essere utilizzati esclusivamente i leganti idraulici definiti come cementi dalle disposizioni
vigenti in materia (Legge 26.5.1965, n. 595), con esclusione del cemento alluminoso. Le
caratteristiche chimiche e meccaniche saranno conformi alle Norme UNI 197/1.
2.
Inerti
Gli inerti, naturali o di frantumazione, devono essere costituiti da elementi non gelivi e non friabili,
privi di sostanze organiche, limose ed argillose, di gesso, ecc., in proporzioni nocive all’indurimento
del conglomerato od alla conservazione delle armature.
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La ghiaia o il pietrisco devono avere dimensioni massime commisurate alle caratteristiche
geometriche della carpenteria del getto ed all’ingombro delle armature.
3.
Acqua
L’acqua per gli impasti deve essere limpida, priva di sali (particolarmente solfati e cloruri) in
percentuali dannose e non essere aggressiva.
4.3
Prodotti in laterizio
Per l’esecuzione delle opere in oggetto si prevede l’utilizzo di blocchi in laterizio con caratteristiche
meccaniche e dimensionali conformi alla Normativa Vigente.
I criteri di accettazione dei laterizi in genere vengono forniti dalla UNI 8942, in particolare per le
seguenti caratteristiche:
-
aspetto
-
dimensioni (lunghezze, spessori)
-
forma e massa volumica (planarità, ortogonalità, percentuale di foro)
-
resistenza meccanica (valori caratteristici a trazione e compressione)
-
inclusioni (inclusioni calcaree, efflorescenze)
-
comportamento igrometrico.
4.4
Durabilità dei materiali
4.4.1 Strutture in calcestruzzo
4.4.1.1
Normativa di riferimento
Le caratteristiche di durabilità dei calcestruzzi da impiegare nelle opere di progetto sono valutate
secondo la Normativa Europea ENV 206 secondo quanto stabilito dal D.M. 14.01.2008.
Per quanto riguarda le prescrizioni minime di spessore di copriferro, si fa riferimento alle
indicazioni correlate contenute nell’Eurocodice 2.
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Classificazione ambientale
Le opere in oggetto verranno realizzate in località situata in zona urbanizzata; esse sono in parte
interrate ed in parte esposte agli agenti atmosferici. Secondo le indicazioni contenute nella ENV
206-1, sono classificabili in ambiente XC2 per le fondazioni, e XC3 per l’elevazione.
4.4.1.3
Prescrizioni di capitolato
Le prescrizioni di capitolato per ottenere un calcestruzzo durevole possono essere così indicate:
A.
Calcestruzzo per strutture di fondazione Rck = 300 kg/cmq
A.1
Composizione
-
cemento Portland UNI-ENV 197/1; classe 42.5; dosaggio minimo 300 kg/mc,
rapporto a/c max = 0.55
-
aggregati non gelivi conformi UNI 8520, dimensione massima 30 mm
A.2
Caratteristiche meccaniche e fisiche
-
calcestruzzo indurito Rck > 30 Mpa
-
classe di consistenza cls fresco S3
-
classe di esposizione XC2
A.3
Copriferro
-
copriferro minimo = 40 mm
A.4
Stagionatura
-
protezione per almeno 3 gg dal getto con casseratura o provvedimenti alternativi.
B.
Calcestruzzo per strutture in elevazione Rck = 350 kg/cmq
B.1
Composizione
-
cemento Portland UNI-ENV 197/1; classe 42.5; dosaggio minimo 350 kg/mc, rapporto a/c
max = 0.55
-
aggregati non gelivi conformi UNI 8520, dimensione massima 20 mm
B.2
Caratteristiche meccaniche e fisiche
-
calcestruzzo indurito Rck > 35 Mpa
-
classe di consistenza cls fresco S4: slump 15-20 cm
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classe di esposizione XC3
B.3
Copriferro
-
copriferro minimo = 30 mm (ENV 206)
B.4
Stagionatura
-
protezione per almeno 3 gg dal getto con casseratura o provvedimenti alternativi.
C.
Calcestruzzo per strutture prefabbricate Rck = 450/550 kg/cmq
C.1
Composizione
-
cemento Portland UNI-ENV 197/1; classe 52.5; dosaggio minimo 450 kg/mc,
rapporto
a/c max < 0.45
-
aggregati non gelivi conformi UNI 8520, dimensione massima 16 mm
C.2
Caratteristiche meccaniche e fisiche
-
calcestruzzo indurito Rck > 55 Mpa
-
classe di consistenza cls fresco S5
-
classe di esposizione XC3
C.3
Copriferro
-
copriferro minimo = 25 mm (ENV 206)
C.4
Stagionatura
S-
stagionatura artificiale accelerata in stabilimento con opportuni cicli al vapore.
4.4.2 Strutture in acciaio
Per le strutture in acciaio laminato sono previsti i seguenti cicli di protezione.
Verniciatura su acciaio grezzo
-
preparazione del sottofondo mediante sabbiatura grado ST3;
-
mano di fondo mediante applicazione di vernice antiruggine a base di zinco inorganico;
-
mani di copertura (n. 2) mediante applicazione di vernice epossidica o poliuretanica.
Verniciatura su acciaio zincato
-
preparazione del sottofondo con lavaggio delle superfici di zincatura mediante soluzioni
ammoniacali più detergenti e risciacquo;
-
mano di copertura (n. 1) mediante applicazione di vernice epossidica.
Verniciatura su acciaio zincato per struttura immerse in acqua
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-
preparazione del sottofondo mediante leggerissima sabbiatura;
-
mani di copertura (n. 2) mediante applicazione di vernice epossidica con catrame di
carbone fossile.
Zincatura
La zincatura potrà essere effettuata mediante immersione in zinco (zincatura a caldo) oppure con
altri processi (es. zincatura continua sendzimir).
La zincatura a caldo dovrà rispondere alle indicazioni della Norma UNI 5744. Dopo la zincatura, gli
oggetti zincati non dovranno subire trattamento termico se non autorizzato dal Direttore dei Lavori.
4.5
Resistenza al fuoco
In generale, tutti gli elementi strutturali presenti nei piani interrati verranno progettati in modo da
ottenere una resistenza al fuoco REI120, quelli presenti ai piani fuori terra garantiranno una
resistenza al fuoco REI60/90. Per una definizione più puntuale si riporta la seguente tabella:
Conformemente al DM 16.02.2007 “Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti e di elementi
costruttivi di opere da costruzione”, la resistenza al fuoco degli elementi in c.a. potrà essere
garantita da un opportuno copriferro e dall’eventuale intonaco, mentre per le strutture metalliche si
potrà optare per appositi rivestimenti protettivi antincendio o pannelli di fibre minerali.
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5 CARICHI
Le strutture verranno dimensionate adottando per i pesi propri i seguenti pesi specifici:
γc.a. = 2500 kg/m3
peso specifico calcestruzzo armato e precompresso
γcls = 2400 kg/m3
peso specifico calcestruzzo ordinario
γacc. = 7850 kg/m3
peso specifico acciaio
5.1
Carichi permanenti
Si considerano appartenenti a questa categoria tutti i carichi non rimovibili durante il normale
esercizio delle costruzioni, compresi i pesi propri dei solai, in particolare:
- solai bidirezionali a piastra alleggeriti sp.40 cm
750 kg/m2
- solai alveolari prefabbricati tipo spiroll sp.36 cm
395 kg/m2
- permanente portato – solai di piano
200 kg/m2
- permanente portato – solai di copertura
300 kg/m2
- permanente portato – scale
250 kg/m2
- permanente portato – autorimesse
100 kg/m2
- permanente portato – aree a verde
400 kg/m2
- permanente portato – tramezzature interne
160 kg/m2
- permanente portato – tramezzature esterne
1200 kg/m
5.2
Carichi variabili
Si considerano appartenenti a questa categoria i carichi legati alla destinazione d’uso delle opere,
con riferimento alla Tab. 3.11.II delle Nome Tecniche:
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In particolare per le opere in oggetto, si considerano i seguenti carichi variabili di esercizio:
- uffici (Cat. B2)
300 kg/m2
- degenze, locali mensa, banca, bar, scuole (Cat. C1)
300 kg/m2
- biblioteca, magazzini, archivi, depositi (Cat. E1)
600 kg/m2
- rimesse e parcheggi (Cat. F)
250 kg/m2
- coperture non praticabili (Cat. H1)
carico neve
- coperture praticabili
300 kg/m2
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400 kg/m2
- scale
- aree carrabili non regolamentate
carichi da ponte (pt.5.1.3.3 DM14.01.2008).
1200 kg/m2
- aree carrabili regolamentate
In presenza di carichi atipici o di situazioni localizzate particolari, le intensità dei carichi variabili
saranno valutate caso per caso. Per garantire inoltre la massima versatilità dei piani degli edifici
ospedalieri, si valuterà l’ipotesi di calcolo con un sovraccarico di esercizio uniforme e pari a 600
kg/m2.
5.2.1 Carico da neve
Per le coperture non praticabili, si considera il carico relativo alla neve come da Normativa (cfr P
3.4 del DM 14.01.2008).
Il carico provocato dalla presenza della neve agisce in direzione verticale ed è riferito alla
proiezione orizzontale della superfice della copertura. Esso è valutato con la seguente
espressione:
qs = µi · qsk · CE · Ct
Provincia : Novara
Zona : Im
Altitudine : 160 m s.l.m.
Valore caratteristico neve al suolo : qsk = 153,06 kg/m2
Coefficiente di esposizione CE : 1 (Normale)
Coefficiente termico Ct : 1
Per copertura ad una falda (α = 0°)
Si assume che la neve non sia impedita di scivolare.
Se l'estremità più bassa della falda termina con un parapetto, una barriera od altre ostruzioni,
allora il coefficiente di forma non potrà essere assunto inferiore a 0,8 indipendentemente
dall'angolo α.
Si deve considerare la condizione di carico riportata nella figura a lato, la quale deve essere
utilizzata per entrambi i casi di carico, con o senza vento. Si ha quindi:
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qs(µ1(α)) = 122,45 kg/m2
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[ µ1(α) = 0,8]
qs(µ1=0.8) = 122,45 kg/m2
A favore di sicurezza, per tenere in conto anche eventuali accumuli, si considera un carico
dovuto alla neve pari a:
qs = 150 kg/m2
5.2.2 Carico da vento
Le azioni del vento, ai sensi del p.to 3.3 del DM 14.01.2008, sono considerate come pressione
statica equivalente normale alla superficie esterna degli elementi costruttivi.
La pressione del vento è calcolata secondo l'espressione:
p = qbxce xcp xcd
Provincia: Novara
Zona: 1
Altitudine: 160 m s.l.m
Tempo di ritorno Tr: 50 anni;
Velocità di riferimento vb(Tr): 25 m/s
Pressione cinetica di riferimento qb: 40 Kg/m2
Altezza della costruzione z: 20 m (zmin: 4m)
Distanza dalla costa: Terra, oltre i 40 km dalla costa, sotto i 500 m
Classe di rugosità del terreno: D
Categoria di esposizione del sito: II
Coefficiente topografico ct: 1
Coefficiente dinamico cd: 1
Coefficiente di esposizione ce(z):
ce(zmin = 4m): 1,8
ce(z = 20m): 2,81
Per costruzioni stagne e direttamente investite dal vento, si ha
Pressione del vento con coefficiente di forma cp = 0,8
p(zmin = 4 m) = 57,42 Kg/m2
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p(z = 20 m) = 89,6 Kg/m2
A favore di sicurezza si assume un valore della pressione statica del vento pari a:
p = 100 kg/m2
Azione tangenziale del vento
Coefficiente di attrito cf = 0,04
L'azione tangenziale per unità di superficie parallela alla direzione del vento è pari a:
pf = qbxcexcf = 4,48 Kg/m2
Per situazioni strutturali particolari (coperture multiple, pensiline e tettoie isolate, corpi cilindrici,
ecc.) si provvederà a tarare opportunamente i coefficienti di forma, in linea con quanto previsto
dalle Norme.
5.3
Azioni sismiche
Si seguono le prescrizioni del D.M. 14.01.2008 “Norme tecniche per le costruzioni” e, per quanto in
esso non indicato, si fa riferimento all’Ordinanza 3431 “Norme Tecniche per il progetto, la
valutazione e l’adeguamento sismico degli edifici”.
Conformemente al punto 3.2 del D.M. 14.01.2008 si descrive l’azione sismica mediante spettri di
risposta, considerando i seguenti stati limite:
- stato limite ultimo (statico)
(SLU)
- stato limite di esercizio (statico)
(SLE)
- stato limite ultimo (sismico)
(SLV)
- stato limite di esercizio (sismico)
(SLD)
- stato limite di operatività (sismico)
(SLO)
Ai fini della valutazione delle azioni sismiche si assumono i parametri che definiscono la
pericolosità sismica di base del sito, dedotti dall’Allegato alle predette Norme, in funzione dei
seguenti dati (punto 2.4 del DM 14.01.2008):
Edifici ospedalieri
Vita nominale
VN ≥ 100
Classe d’uso
IV
Coefficiente d’uso Cu
2.0
Periodo di riferimento per l’azione sismica VR = 200 anni
Categoria di suolo D
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Edifici universitari
Vita nominale
VN ≥ 50
Classe d’uso
III
Coefficiente d’uso Cu
1.5
Periodo di riferimento per l’azione sismica VR = 75 anni
Categoria di suolo D
Per la definizione dei parametri della pericolosità sismica di base, data l’ampiezza dell’area di
intervento, sono stati considerati quattro punti prossimi agli spigoli, constatando una sostanziale
uniformità dei parametri. Si è pertanto scelto un punto pressoché baricentro all’area e
rappresentativo dei parametri dell’intera superficie, di coordinate:
lat..45.42978 long.8.62597
Risultano rispettivamente i seguenti parametri:
Edifici ospedalieri
SLO
SLD
SLV
ag/g
0.0257
0.0302
0.0510
Fo
2.55
2.58
2.74
TC*
0.22
0.24
0.33
TR
120
201
1898
Fo
2.50
2.55
2.66
TC*
0.17
0.18
0.30
TR
45
75
712
Edifici universitari
SLO
SLD
SLV
ag/g
0.0175
0.0215
0.0410
dove:
ag
Fo
=
=
TC*
=
SLU = Stato limite ultimo
SLD = Stato limite di danno
SLV = Stato limite di salvaguardia della vita
SLO = Stato limite di operatività
Accelerazione orizzontale massima al sito
Valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione
orizzontale
Periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione
orizzontale
Lo spettro di progetto elastico per le componenti orizzontali è definito dalle seguenti espressioni
analitiche:
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Ai sensi del pto 7.2.1 del DM, non viene considerata la componente verticale, e i relativi effetti,
dell’azione sismica.
Fattori di struttura
In conformità a quanto previsto dalle Norme Tecniche, per i vari organismi strutturali verranno
determinati i fattori di struttura, che consentono l’abbattimento dello spettro di progetto, con
l’espressione:
q = q0 x kr
dove
Kr
fattore riduttivo che tiene conto delle caratteristiche di regolarità in altezza
q0
valore massimo del fattore di struttura che dipende dal livello di duttilità attesa e dalla
tipologia strutturale dei singoli edifici
La risposta delle strutture alle diverse componenti dell’azione sismica viene combinata
secondo la seguente espressione:
1.0 Ex +0.30 Ey
con rotazione dei coefficienti moltiplicativi.
Ai sensi del pto 7.2.1 del DM 14.01.2008, non viene considerata la componente verticale
(e i relativi effetti) dell’azione sismica.
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5.4
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Spinta delle terre
Si valuta attraverso la teoria della meccanica del terreno considerando i parametri seguenti:
γ = 1800 kg/m3
(peso specifico del terreno)
ϕ = 30°
(angolo di attrito interno)
2
Ka = tg (45-ϕ/2) = 0.334
5.5
coefficiente di spinta attiva
Combinazioni di carico
Conformemente alla Normativa vigente, si considerano le seguenti combinazioni di carico.
Detti:
G1: peso proprio degli elementi strutturali
G2: peso proprio degli elementi non strutturali
P: pretensione e precompressione (per memoria)
Q: carichi di esercizio
−
combinazioni statiche SLU
−
combinazioni statiche SLE
−
combinazioni sismiche
dove E = azioni sismiche=
I coefficienti ψ e γ sono dedotti rispettivamente dalle seguenti tabelle:
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6 SCHEMI DI CALCOLO E CRITERI COSTRUTTIVI GENERALI
6.1
Modellazione
Le strutture verranno dimensionate in base alla Normativa Italiana vigente, considerando il D.M.
14.01.2008 e relativa Circolare applicativa. Dal punto di vista amministrativo, il Comune di Novara
risulta censito tra le zone in categoria sismica 4.
Il dimensionamento avverrà con schemi di calcolo adeguati alle effettive condizioni di esercizio
delle opere, nel rispetto della effettiva distribuzione spaziale delle masse, delle rigidezze e delle
resistenze. Il calcolo strutturale sarà effettuato mediante codici di calcolo ad elementi finiti di
comprovata affidabilità.
Lo schema di calcolo adottato prevede la modellazione delle strutture con modelli tridimensionali
effettuando analisi statica e dinamica (modale con spettro di risposta), in campo elastico lineare.
Nel caso in esame verranno messi a punto dei modelli di calcolo spaziali definiti dalla linea (o dal
piano) d’asse degli elementi strutturali.
Travi e pilastri, ovvero componenti in cui una dimensione prevale sulle altre due, vengono
modellati con elementi “beam”, il cui comportamento è opportunamente perfezionato attraverso
alcune opzioni quali quelle in grado di definire le modalità di connessione all’estremità.
Le pareti, le piastre, le platee ovvero in generale i componenti strutturali bidimensionali, con due
dimensioni prevalenti sulla terza (lo spessore), sono modellati con elementi “shell” a
comportamento flessionale.
Il comportamento del terreno è rappresentato tramite una schematizzazione lineare alla Winkler,
caratterizzabile attraverso una opportuna costante di sottofondo dedotta dalle caratteristiche
geotecniche del terreno di sedime (si veda la relazione geologica).
La presenza di diaframmi orizzontali rigidi nel piano, costituiti dai solai bidirezionali ed eventuali
solette piene, viene gestita attraverso l’impostazione di un’apposita relazione fra i nodi strutturali
coinvolti, che ne condiziona il movimento relativo (relazione di piano rigido).
Gli effetti dell’azioni sismica vengono determinati attraverso analisi dinamica modale con spettro di
risposta definito come al par. 5.3 della presente relazione.
Le verifiche di resistenza e stabilità verranno svolte con il metodo degli Stati Limite. Si riportano di
seguito alcuni schemi esemplificativi della modellazione su uno dei blocchi strutturali in oggetto.
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modello di calcolo unifilare
vista assonometria 1
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vista assonometria 2
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6.2
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Analisi dei risultati
In questo paragrafo si riporterà la sintesi grafica dei risultati dell’analisi svolta su ciascun corpo di
fabbrica, sia nei riguardi degli spostamenti e deformazioni, con particolare attenzione agli effetti
sismici, sia in termini di sollecitazioni sui vari elementi strutturali. Lo scopo è quello di avere,
tramite diagrammi e mappature a colori, una valutazione immediata sui risultati del calcolo, oltre
che di controllo sulla affidabilità della modellazione effettuata. Si riportano di seguito alcuni schemi
esemplificativi dei risultati del calcolo preliminare effettuato su uno dei blocchi in oggetto.
primo modo di vibrare
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inviluppo spostamenti sisma X
inviluppo spostamenti sisma Y
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inviluppo pressioni massime sul terreno
inviluppo sforzo normale
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inviluppo momenti flettenti Mz
inviluppo sforzi di taglio
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inviluppo momenti flettenti My
inviluppo momenti flettenti nei gusci Mxx
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inviluppo momenti flettenti nei gusci Myy
6.3
Verifiche
Come previsto dalle Norme vigenti, tutte le opere ed i componenti strutturali saranno progettati in
modo da garantire il raggiungimento del livello di sicurezza richiesto.
Le verifiche di resistenza e stabilità saranno condotte con il metodo semiprobabilistico agli stati
limite mediante i post-processori dei software di calcolo utilizzati. Ciascuna verifica, per ogni Stato
Limite quindi per il corrispettivo livello di azioni agenti, garantisce il raggiungimento di una data
prestazione da parte delle costruzioni nel loro complesso.
In generale, le verifiche allo SLU riguardano:
-
perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte;
spostamenti o deformazioni eccessive;
raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti,
fondazioni;
-
raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme;
-
rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo;
raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni;
rottura di membrature e collegamenti per fatica;
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-
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instabilità di parti della struttura o del suo insieme;
Inoltre, in presenza di azioni sismiche vanno considerate le verifiche allo SLV (stato limite di
salvaguardia della vita) e garantiscono:
-
assenza di martellamento tra strutture contigue;
resistenza della strutture;
duttilità delle strutture (tenuto conto che verranno progettate in classe di duttilità “B”);
assenza di collasso fragile di elementi non strutturali;
resistenza del sistema fondazione terreno;
stabilità dei muri di sostegno.
In generale, le verifiche allo SLE riguardano:
-
danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del cls) che possano ridurre la
durabilità delle strutture, la loro efficienza o il loro aspetto;
-
spostamenti e deformazioni che possano limitare l’uso delle costruzioni,la loro efficienza e il
loro aspetto;
-
spostamenti e deformazioni che possano compromettere l’efficienza e l’aspetto di elementi
non strutturali, impianti, macchinari;
-
vibrazioni che possano compromettere l’uso delle costruzioni;
danni per fatica che possano compromettere la curabilità;
corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell’ambiente di esposizione;
Inoltre, in presenza di azioni sismiche vanno considerate le verifiche allo SLD (stato limite di
danno) che garantiscono:
-
resistenza degli elementi strutturali;
contenimento del danno degli elementi non strutturali;
contenimento delle deformazioni del sistema fondazione-terreno.
e le verifiche allo SLO (stato limite di operatività) che riguarderanno:
-
funzionalità degli impianti.
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7 FONDAZIONI
Il presente capitolo descrive sinteticamente i criteri utilizzati ed i risultati ottenuti circa il
dimensionamento geotecnico preliminare delle opere di fondazione dell’intervento in oggetto.
Per lo studio dei terreni interessati dalle opere in parola si fa riferimento ai risultati del programma
di indagini e prove in sito ed in laboratorio attuato nelle fasi di progettazione del sito precedenti a
quella corrente.
Visto il ridotto numero di prove di cui si dispone all’atto della redazione del presente elaborato,
specialmente di determinazioni in laboratorio – eseguite in numero ridotto e interessanti
univocamente la composizione granulometrica dei depositi interessati – e la presenza di aree
precedentemente non interessate dalla progettazione, sprovviste di indagini, si ritiene essenziale,
al fine di un’accurata ricostruzione del quadro geomeccanico preventivabile per i litotipi in esame,
attendere l’esito delle indagini integrative predisposte.
In particolare, i criteri secondo i quali è avvenuta la caratterizzazione geotecnica e la
parametrizzazione in termini numerici delle unità geotecniche individuate sono esposti nella
Relazione Geologica prodotta per il Progetto Preliminare.
Delle modalità di caratterizzazione vengono di seguito riassunti i tratti rilevanti.
Dai contenuti ascrivibili al suddetto documento e dagli esiti del programma di indagini
geognostiche eseguito per lo studio della situazione litostratigrafica e geotecnica dell’area
interessata dalla costruzione dell’opere in progetto, emerge che i terreni indagati possono
sinteticamente configurarsi come un multistrato con almeno due ben definiti orizzonti
litologicamente tra loro disconnessi.
Al di sotto della copertura superficiale costituita da terreno vegetale e da materiali di riporto,
comunque da superare integralmente con le opere fondali, è stato intercettato un primo livello
superficiale, formato da limi compressibili dello spessore massimo di circa 8m.
Il secondo orizzonte è costituito da sabbie limose moderatamente addensate, che presentano una
potenza massima di circa 6m.
Ai suddetti litotipi succede verticalmente il substrato sabbioso, che evidenzia condizioni
geomeccaniche e di rigidezza superiori.
Dalla valutazione congiunta delle stratigrafie di sondaggio, dei dati penetrometrici e dalle
informazioni desumibili dai campioni analizzati in laboratorio, ai fini geotecnici sono stati distinti n.2
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tipi di terreno in relazione alle loro caratteristiche granulometriche, di resistenza al taglio e di
deformabilità:
o limi (TERRENO 1);
o sabbie e sabbie limose (TERRENO 2).
In particolare, in base ai dati in possesso alla data di redazione del presente documento ed in
attesa delle risultanze dell’integrazione di indagine, cautelativamente è stato eseguito un
accorpamento dei litotipi costituiti dalle sabbie limose e dalle sabbie, individuando per essi
un’unica “unità geotecnica”, dotata delle proprietà geotecniche complessive attribuite al livello limosabbioso più superficiale, maggiormente scadenti.
Sulla base delle informazioni di tipo geognostico e geotecnico, anche bibliografiche e basate su
dati disponibili per depositi omologhi, ed alla luce delle considerazioni esposte in precedenza, in
relazione alla definizione in termini numerici dei principali parametri geomeccanici sono da
adottarsi i valori caratteristici
X k riepilogati nella Tabella 7.1 di seguito riportata.
Terreno
Unità
1
Limi
2
Sabbie limose
Sabbie e
γ
c’
φ’
cu
Es
(kN/m )
(kPa)
(°)
(kPa)
(MPa)
17
0
26÷28
15÷28
2.5÷5.5
18
0
31÷32
-
6÷11.5
3
Tabella 7.1 – Sintesi dei parametri geotecnici caratteristici.
Laddove vengano forniti degli intervalli di variazione per un parametro, è da adottarsi
opportunamente nelle verifiche geotecniche, come dato di riferimento mediamente rappresentativo
del litotipo, il valore minimo previsto per il campo di variazione.
Come ricordato in precedenza, dalle misurazioni dei livelli piezometrici effettuate nel Marzo 2009 e
riportate nella relazione del progetto preliminare, è stata osservata una soggiacenza media della
falda idrica di 15m dal p.c..
Tenuto conto del periodo in cui sono avvenuti i rilievi piezometrici, non è da escludere che nel
corso di mesi o di periodi caratterizzati da abbondanti precipitazioni meteoriche, la falda freatica
presente nelll’area possa innalzarsi fino alla quota di passaggio fra i depositi limosi e le sabbie a
luoghi limose, pari a circa 8m da p.c..
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Pertanto è lecito ipotizzare nelle verifiche geotecniche un livello piezometrico cautelativo posto ad
una profondità di circa 8m dal piano campagna.
Per la scelta della tipologia delle fondazioni si sono analizzate le quote di imposta delle fondazioni
e i carichi preliminarmente stimati agenti sui piani di posa per i vari edifici in progetto.
A livello qualitativo, una prima indicazione sulla capacità portante delle fondazioni è stata inoltre
ricavata dalle condizioni geotecniche dei terreni stessi.
Da una stima preliminare dei carichi di progetto e viste le non eccellenti caratteristiche meccaniche
dei terreni limosi affioranti, si è valutata la duplice possibilità di impostare l’intervento su fondazioni
profonde o di ricorrere a fondazioni di tipo diretto a platea nervata. La realizzazione di opere
fondali superficiali, in particolare, è subordinata all’esecuzione di un livello interrato aggiuntivo, con
approfondimento degli scavi di sbancamento, con trasferimento delle azioni strutturali allo strato
sabbioso affidabile dal punto di vista geotecnico e compensazione parziale dei carichi.
Per il ripristino delle condizioni di sicurezza e per il sostenimento delle condizioni di esercizio in tali
aree, la scelta dell’intervento definitivi da applicare è ricaduta sull’adozione delle fondazioni a
platea nervata.
Lo spessore previsto della platea è pari a 50cm. Le nervature di irrigidimento all’intradosso della
platea sono costituite da un graticcio di travi con suola di spessore 50cm; l’orditura delle travi di
inspessimento primarie e secondarie nelle due direzioni mutuamente ortogonali deriva dalla
posizione degli allineamenti dei pilastri, in modo tale da formare campi di soletta di modesta luce.
A supporto di tale scelta e a garantire l’ipotesi di progetto si sono affrontati i calcoli preliminari di
dimensionamento delle fondazioni.
Per quelche concerne la soluzione scartata con pali di fondazione, in Figura 7.1 viene
schematizzata la stratigrafia di calcolo adottata nelle analisi con i principali parametri geomeccanici
rappresentativi dei terreni connessi al palo e di diretta utilizzazione nel dimensionamento
strutturale.
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quota testa palo
8m
cu (kPa)
φ' (°)
c' (kPa)
Unità
Terreno
3.5m
g (kN/m3)
p.c.
14
3.0m
1
Limi
17
Falda
4.5m
20
2-3
Sabbie limose
e sabbie
18
0
26
Figura 7.1 – Profilo geotecnico di riferimento.
Le stratigrafie di progetto sono state ottenute confrontando la prevista quota del piano di imposta
della fondazione con la quota disponibile localmente per il piano campagna attuale, e facendo
affidamento sulle sezioni geologico-tecniche allegate al Progetto Preliminare, dove sono meglio
evidenziati i rapporti reciproci e gli assetti giaciturali delle unità litologiche.
Il livello piezometrico nelle verifiche geotecniche, congruentemente con quanto argomentato in
precedenza, è da stimarsi in -8.0m da p.c.., come indicato in Figura 7.1 nella stratigrafia di
progetto.
Le analisi sono state eseguite conformemente al decreto 14 Gennaio 2008 del Ministero delle
Infrastrutture e dei Trasporti “Norme tecniche per le costruzioni” (NTC 2008), pubblicata nella
Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008, ed entrata in vigore il 5 marzo, con il metodo degli
stati limite ultimi SLU (sicurezza nei confronti della rottura).
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Le analisi di dimensionamento vengono eseguite relativamente allo stato limite di verifica SLU di
tipo geotecnico “GEO”.
Per le verifiche eseguite si è scelto di operare congruentemente all’approccio progettuale
denominato “Approccio 1” previsto dalla normativa di riferimento.
Per l’“Approccio 1” è stata selezionata come combinazione di verifica la “combinazione 2”
(A2+M2+R2), che risulta generalmente lo scenario dimensionante per la progettazione geotecnica.
Di seguito, limitatamente al caso delle fondazioni profonde e allo scenario di verifica Approccio 1 Combinazione 2, si riassumono i valori numerici dei coefficienti parziali in accordo con § 6.2.3.1.1
e 6.2.3.1.2 di NTC 2008.
AZIONI CASO
γF
PROPRIETÀ TERRENO -
PERMANENTI
VARIABILI
SFAVOREVOLI
FAVOREVOLI
SFAVOREVOLI
FAVOREVOLI
1.0
1.0
1.3
0
TAN
φ'
γM
c'
cu
γ
1.25
1.4
1.0
SLU
1.25
A2+M2+R2
Tabella 7.2 – Approccio di calcolo e coefficienti parziali di sicurezza per le fondazioni profonde.
La resistenza di progetto, coerentemente con il set R2 di coefficienti di sicurezza parziali γ R
riportati in § 6.4.3.1.1, relativamente alle resistenze di pali soggetti a carichi assiali, va ridotta di un
valore pari a 1.6 per pali trivellati.
I parametri riportati in Figura 7.1 sono quelli geotecnici di progetto
X d , già adeguatamente ridotti
secondo i coefficienti parziali di sicurezza γ M di cui in Tabella 7.2.
Le analisi svolte sono tese alla valutazione del carico limite del singolo palo ed è stato utilizzato il
codice di calcolo “CLAP” che si basa sul metodo delle “formule statiche”.
Le verifiche geotecniche allo SLU sono state eseguite tenendo conto dei parametri di resistenza
dei materiali nel breve termine per il Terreno 1 e drenati di lungo termine per il Terreno 2.
Il calcolo geotecnico è stato eseguito per pali di diametro variabile (phi=600, 800 e 1000 mm).
Per il dimensionamento è stata ipotizzata un’azione assiale di scarico sul palo
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N d pari a 100t.
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In Tabella 7.3 si riporta una tabella di sintesi con le lunghezze indicative dei pali in base agli
scenari di dimensionamento ipotizzati (phi=600, 800, 1000 e
N d =100t).
Si sottolinea che i calcoli preliminari presentati assumono il significato di stime di primo riferimento
piuttosto che di lunghezze definitivamente rappresentative.
Nd (t) LPALO (m)
600
18
100
800
13
1000
9
Tabella 7.3 – Caratteristiche geometriche preliminari dei pali.
DPALO
Nelle tabelle e figure seguenti vengono riportati i calcoli di dimensionamento e i diagrammi di
resistenza di progetto
Rd per la combinazione di carico A2+M2+R2 in funzione della quota di
arrivo della punta dei pali e del diametro di verifica.
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A2+M2+R2
Profondità
phi 600
Carico
limite
laterale
[kN]
[m]
Carico
Carico
limite
limite
alla base
[kN]
[kN]
Peso
Palo
Carico
limite
ridotto
[kN]
[kN]
0
Rd
[t]
0
0
25
25
16
2
1
19
36
55
7
34
3
2
41
46
88
14
55
4
3
68
57
125
21
78
6
4
98
67
165
28
103
8
5
134
410
545
35
340
31
6
177
452
629
42
393
35
7
224
494
718
49
449
40
8
275
535
810
57
507
45
9
331
577
907
64
567
50
10
390
619
1008
71
630
56
11
453
660
1114
78
696
62
12
521
702
1223
85
764
68
13
593
744
1337
92
835
74
14
669
785
1454
99
909
81
15
749
827
1576
106
985
88
16
833
869
1702
113
1064
95
17
922
910
1832
120
1145
102
18
1014
952
1966
127
1229
110
19
1111
994
2104
134
1315
118
20
1212
1035
2247
141
1404
126
21
1316
1077
2394
148
1496
135
22
1426
1119
2544
156
1590
143
23
1539
1160
2699
163
1687
152
24
1656
1202
2858
170
1786
162
25
1778
1244
3021
177
1888
171
26
1903
1286
3189
184
1993
181
27
2033
1327
3360
191
2100
191
28
2167
1369
3536
198
2210
201
29
2305
1411
3716
205
2322
212
30
2447
1452
3900
212
2437
223
Tabella 7.4 – Dimensionamento geotecnico del palo phi 600, Approccio 1, combinazione A2+M2+R2.
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A2+M2+R2
Profondità
phi 800
Carico
limite
laterale
[kN]
[m]
Carico
Carico
limite
limite
alla base
[kN]
[kN]
Peso
Palo
Carico
limite
ridotto
[kN]
[kN]
Rd
[t]
0
0
45
45
0
28
3
1
25
64
89
13
56
4
2
55
82
138
25
86
6
3
90
101
192
38
120
8
4
131
120
250
50
156
11
5
179
729
908
63
568
50
6
236
803
1040
75
650
57
7
299
877
1176
88
735
65
8
367
952
1319
101
824
72
9
441
1026
1466
113
916
80
10
520
1100
1620
126
1012
89
11
605
1174
1778
138
1111
97
12
695
1248
1943
151
1214
106
13
791
1322
2113
163
1320
116
14
892
1396
2288
176
1430
125
15
999
1470
2469
189
1543
135
16
1111
1544
2655
201
1660
146
17
1229
1618
2847
214
1779
157
18
1352
1693
3045
226
1903
168
19
1481
1767
3248
239
2030
179
20
1615
1841
3456
251
2160
191
21
1755
1915
3670
264
2294
203
22
1901
1989
3890
276
2431
215
23
2052
2063
4115
289
2572
228
24
2208
2137
4345
302
2716
241
25
2370
2211
4581
314
2863
255
26
2538
2285
4823
327
3014
269
27
2711
2359
5070
339
3169
283
28
2889
2434
5323
352
3327
297
29
3073
2508
5581
364
3488
312
30
3263
2582
5845
377
3653
328
Tabella 7.5 – Dimensionamento geotecnico del palo phi 800, Approccio 1, combinazione A2+M2+R2.
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A2+M2+R2
Profondità
phi 1000
Carico
limite
laterale
[kN]
[m]
Carico
Carico
limite
limite
alla base
[kN]
[kN]
Peso
Palo
Carico
limite
ridotto
[kN]
[kN]
Rd
[t]
0
0
71
71
0
44
4
1
31
100
131
20
82
6
2
69
129
198
39
124
8
3
113
158
271
59
169
11
4
163
187
350
79
219
14
5
224
1139
1363
98
852
75
6
295
1255
1550
118
969
85
7
374
1371
1745
137
1090
95
8
459
1487
1946
157
1216
106
9
551
1603
2153
177
1346
117
10
650
1718
2368
196
1480
128
11
756
1834
2590
216
1619
140
12
868
1950
2818
236
1761
153
13
988
2066
3054
255
1909
165
14
1115
2181
3296
275
2060
179
15
1248
2297
3545
295
2216
192
16
1389
2413
3802
314
2376
206
17
1536
2529
4065
334
2540
221
18
1690
2645
4335
353
2709
236
19
1851
2760
4612
373
2882
251
20
2019
2876
4895
393
3060
267
21
2194
2992
5186
412
3241
283
22
2376
3108
5484
432
3427
300
23
2565
3223
5788
452
3618
317
24
2760
3339
6100
471
3812
334
25
2963
3455
6418
491
4011
352
26
3172
3571
6743
511
4214
370
27
3389
3687
7075
530
4422
389
28
3612
3802
7414
550
4634
408
29
3842
3918
7760
569
4850
428
30
4079
4034
8113
589
5071
448
Tabella 7.6 – Dimensionamento geotecnico del palo phi 1000, Approccio 1, combinazione A2+M2+R2.
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31 50 75
35 57 85
40 65 95
45 72 106
117
50 80
128
56 89
62
140
97
68
153
106
116
165
74
179
125
81
192
135
88
206
146
95
221
157
102
110
236
168
251
179
118
126
267
191
283
203
135
300
215
143
317
228
152
334
241
162
352
255
171
370
269
181
389
283
191
408
297
201
428
312
212
448
328
223
A2+M2+R2
450
400
350
R d [t]
300
250
200
150
100
234
346
468
6811
14
811
50
0
0
5
10
15
20
25
30
L [m]
phi 600
phi 800
phi 1000
Figura 7.2 – Diagramma portanza ammissibile vs lunghezza di infissione, Approccio1,combinazione
A2+M2+R2.
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Circa l’adozione di fondazioni superficiali di tipo a platea nervata, si tenga conto delle
considerazioni di seguito riportate.
L’approfondimento degli scavi fino alla quota di progetto prevista per la fondazione su platea
nervata (146m s.l.m., -6.0m da p.c.) garantisce, allo stato attuale delle conoscenze, il
raggiungimento dello strato sabbioso competente per la maggior parte dell’area di impianto
dell’edificato.
Lo scarico in fondazione viene quantificato nella maniera di seguito precisata.
Le azioni strutturali possono essere assunte pari a:
n
∑ (G
i =1
i
+ Qi ) ⋅ n solai = 1600kg / m 2 × 6 = 9600kg / m 2 = 96kPa
n
dove
∑ Gi
i =1
n
è il sovraccarico permanente per solaio e
∑Q
i =1
i
è il sovraccarico accidentale per
solaio.
Il
peso
proprio
della
platea
è
γ cls × h platea = 2500kg / m 3 × 1m = 2500kg / m 2 = 25kPa
L’azione sollecitante di progetto
cautelativamente
valutabile
in
.
N d , coincidente con la pressione lorda trasmessa al suolo di
imposta comprensiva delle pressioni geostatiche, è quindi pari a 121KPa.
Per quelche attiene le valutazioni di portanza, operando congruentemente all’“Approccio 1”,
combinazione 2 (A2+M2+R2), la resistenza di calcolo del complesso fondazione-terreno
Rd
(carico ultimo verticale di progetto), tenendo conto anche del solo contributo stabilizzante dovuto al
peso di terreno gravante fino al piano di posa della fondazione, risulta pari a:
'
3
2
Rd = γ TERRENO1 ⋅ D ⋅ N q (φ dTERRENO
1 = 21°) / γ R = 1700 kg m × 6m × 7.0 / 1.8 = 39670 kg m = 397 kPa
N
dove D è l’altezza di sbancamento, q è il fattore di capacità portante secondo la formulazione di
Meyerhof, Hansen e Vesic.
In base a tale evidenza di calcolo, emerge che la resistenza di calcolo, anche trascurando nel
calcolo a favore di sicurezza i contributi dovuti alle forze di attrito e di coesione agenti lungo la
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superficie di scorrimento, risulta ampiamente superiore al valore di progetto dell’azione sollecitante
(
Rd ≥ N d ) e, pertanto, la verifica risulta soddisfatta.
In riferimento alle analisi di cedimento assoluto e differenziale, nelle analisi è da tenersi in conto
l’effetto di parziale compensazione dovuto allo scavo del terreno.
Gli incrementi di tensione e, di conseguenza, i cedimenti vanno calcolati per il carico netto,
ottenuto depurando la tensione litostatica γ ⋅ D agente sul piano di posa dall’intensità di carico.
Ciò equivale a trascurare i contributi minimi dovuti alle operazioni di scarico e ricarico e ad
attribuire al terreno un comportamento perfettamente plastico: in altri termini si assume che a
seguito dello scarico tensionale dovuto allo scavo non si verifichi alcun rigonfiamento, e
all’applicazione del carico non si verifichino cedimenti finchè il carico applicato non ecceda il valore
γ ⋅D.
I valori netti per esprimere la pressione sono stati ottenuti, in base alla stratigrafia tipo che prevede
a partire dal p.c. uno strato limoso (TERRENO 1) di spessore 8.0m poggiante sulle sabbie
(TERRENO 2) (quota di imposta intradosso platea nervata ≈ -6.0m dal p.c., 146m s.l.m.):
q netto = q medio − (γ TERRENO1 ⋅ D ) = 12100kg / m 2 − (1700kg / m 3 × 6m) = 1900kg / m 2 = 19kPa .
Se ne deduce che la fondazione risulta in pratica compensata rispetto all’entità dei carichi in
progetto.
In base alla definizione del modello geologico del sottosuolo così come ipotizzato nella planimetria
geologica e nelle sezioni geologiche elaborate per la progettazione preliminare del sito, alcune
delle opere fondali andrebbero ad impostarsi sui terreni limosi, di portanza non adeguata o
suscettibili di cedimenti potenzialmente pregiudizievoli per l'integrità delle strutture.
Stante l’incertezza derivante dalla possibile presenza di livelli limosi residuali dopo le operazioni di
sbancamento, anche eventualmente non colti alla scala d’indagine propria dei sondaggi, ma
localmente influenti nei confronti delle fondazioni superficiali ad essi prossime, è necessario
eseguire per tali aree un intervento di bonifica dei terreni di appoggio delle fondazioni, effettuata
mediante sostituzione dei terreni esistenti con idoneo materiale di apporto fino al raggiungimento
delle sabbie. Tale intervento risulta risolutivo circa la portanza e la compressibilità dei terreni di
fondazione, i quali risultano in definitiva riqualificato dal punto di vista geotecnico.
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Si tenga presente, comunque, che anche in presenza di livelli limosi in fondazione, per effetto della
compensazione di carico prodotta dall’asportazione del terreno, al momento dell’applicazione del
peso del fabbricato il terreno viene ricaricato secondo la curva di ricompressione (in
corrispondenza della quale la compressibilità del terreno è modesta e si ha un comportamento
elastico non lineare caratterizzato da un modulo di deformazione dipendente dal livello tensionale)
anziché secondo la curva di compressione vergine (in corrispondenza della quale la
compressibilità aumenta significamente e le deformazioni sono di natura sia elastica che plastica).
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